2.1.1化学反应速率 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节 化学反应速率 课时1化学反应速率 第二章 化学反应速率和化学平衡 1.了解化学反应速率的含义 2.理解化学反应速率的表达式、规律及其简单计算(重点) 3.能通过实验测定某些化学反应速率(难点) 核心素养发展目标 怎样来描述反应的快慢呢？ 我们知道，不同化学反应的速率有大有小。 而溶洞的形成，需要百年甚至千年。 宏观辨识 化学反应速率：用来衡量化学反应过程进行的快慢的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。数学表达式及单位是什么？某一时间内的反应速率是这一段时间内的平均速率还是瞬时速率呢？ 1.数学表达式 2.常用单位 mol/(L·min)、 mol/(L·s) = V∙Δt Δn ￣￣￣ V= Δt Δc ￣￣ = t2–t1 c2–c1 ￣￣￣ 一般来说，化学反应不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。 无论是用反应物还是生成物表示，其化学反应速率都为正值。 固体或纯液体的浓度视为常数，Δc = 0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 1 mol/(L·s) = mol/(L·min) 60 模型构建 例1：在密闭容器中发生反应：N2+3H2=2NH3，开始时N2的浓度为0.8mol/L，5分钟后浓度变为0.7mol/L。此时△ c(N2)=___________，则v(N2）= ___________________。 请计算△ c(H2)、 △ c (NH3)、v(H2)、v(NH3)。你有没有发现，各个物质的速率之间有什么规律？ 0.02mol/(L·min) v(H2) = 0.06mol/（L·min） 0.1mol/L v(NH3) = 0.04mol/（L·min） △ c (H2)= 0.3mol/L △ c (NH3)= 0.2mol/L 用同一反应体系中不同物质表示同一速率时， 速率之比＝化学计量数之比 ＝各物质浓度的变化量 (Δc)之比 ＝各物质物质的量的变化量(Δn)之比。 υ(A)︰υ(B)︰υ(C)︰υ(D)＝ 也可表达为： m n υ(A) υ(B) ＝ υ(B) n υ(A) m ＝ 同一化学反应 m A ＋ n B p C ＋ q D υ(A) m υ(B) n υ(C) p υ(D) q ＝ ＝ ＝ m︰n︰p︰q ＝ ∆c(A)︰ ∆c(B)︰ ∆c(C)︰ ∆c(D) ＝∆n(A)︰ ∆n(B)︰ ∆n(C)︰ ∆n(D) 用同一反应体系中不同物质表示同一速率时 如何用表达式表达？ 速率之比＝化学计量数之比 ＝各物质浓度的变化量 (Δc)之比 ＝各物质物质的量的变化量(Δn)之比。 证据推理 例2：在2L密闭容器中加入1molN2 和3molH2发生反应 N2 + 3H2 2NH3 ，2s末时测得容器中含有0.4 moNH3， 求该反应的化学反应速率。 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温、高压 C起始 0.5 1.5 0 ΔC C2s末 0.2 0.2 0.1 0.3 0.4 1.2 等于系数比 υ(N2)= Δc(N2) Δt = 0.1 mol/L 2 s = 0.05 mol/(L.s) υ(NH3)= Δc(NH3) Δt = 0.2 mol/L 2 s = 0.10 mol/(L.s) υ(H2)= Δc(H2) Δt = 0.3 mol/L 2 s = 0.15 mol/(L.s) ①v＝ ＝ ②A的转化率：α(A) = 起始浓度（mol/L） a b 0 0 转化浓度（mol/L） mx nx px qx t时刻浓度（mol/L） a-mx b-nx px qx mA(g)＋nB(g) pC(g) ＋ qD(g) 任意反应 第一步：写出化学方程式； 第二步：设未知数，列出各物质的起始量、转化量、某时刻量； 第三步：计算，得出各物质的转化浓度(Δc)； 第四步：根据 计算反应速率。 试着总结出“三段式”计算模板 模型构建 ④>③=②>① ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1 v(A)=0.2mol·L-1·s-1 v(A)=0.2mol·L-1·s-1 v(A)=0.225mol·L-1·s-1 ①v(A)=0.15mol·L-1·s-1 归一法 比较化学反应速率的快慢 注意：换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值的大小 证据推理 例3：反应 A(g) + 3B(g) = 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为：①v(A)=0.15mol·L-1·s-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1 则该反应在不同条件下速率的快慢顺序为:_______________ 根据各物质的反应速率之比写出化学方程式 例4：某温度下，浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过t min后，测得物质的量浓度分别为：c(X2)=0.4mol/L，c(Y2)=0.8mol/L ，c(Z)=0.4mol/L，则该反应的反应方程式可表示为： 3X2 + Y2 = 2Z 6,某温度时，在2 L密闭容器中，某一反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析得： (1)在4 min末时，A、B的物质的量浓度c(A)________c(B)，从0～4 min内A、B的物质的量浓度变化量Δc(A)________Δc(B)(以上填“>”“<”或“＝”)。 (2)从反应开始至4 min时，A的平均反应速率为_____________________。 (3)该反应的化学方程式为___________________。 ＝ > 0.05 mol·L－1·min－1 2A B 选择可观测、 易操作的变量 pH计 气体 离子浓度 电导率 pH 颜色 浑浊度 颜色 体积 压强 找与该物理量化学变化对应的时间 找与化学反应物质的浓度相关的物理量 浊度仪 高锰酸钾溶液与草酸反应，记录溶液褪色的时间 离子浓度检测仪 H2O2溶液发生催化分解, 你准备如何定量测定反应速率的快慢？ υ＝ Δc Δt 实验原理 科学精神 12 例：在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。测定0 ～ 6 min内的化学反应速率。 2H2O2 2H2O + O2↑ 催化剂 υ(O2) υ(H2O2) 测量 选择可观测、易操作的变量 浓度变化容易测量吗？我们有没有测量浓度的仪器呢？ 如果没有，那么我们可以测哪些物理量呢？ 测6 min内生成O2的体积(易操作) 13 MnO2 H2O2溶液 MnO2 MnO2 H2O2溶液 （3）视线与量气管凹液面最低处相平 气体体积的测定 （2）调节量气管高度，使量气管与水准管两端液面相平 （1）恢复到室温状态 读数时注意： t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解，不同时刻测得生成的 O2 的体积（已折算为标准状况）如下表（溶液体积变化忽略不计）求0～6 min时段的化学反应速率。 0～6 min： Δn(O2)＝ 0.0224 L 22.4 L/mol ＝ 1.0×10-3 mol Vm Δ V(O2) ＝ 2H2O2 2H2O + O2↑ 催化剂 1.0×10－3 ∆n /(mol) 2.0×10－3 ≈ 3.3×10－2 mol/(L·min) υ(H2O2)＝ ＝ Δc(H2O2) Δt ＝ 0.01L×6 min 2.0×10－3 mol Δn(H2O2) V ·Δt 、 15 锌粒和硫酸反应，如何从实验现象(定性)和实验测量(定量)两方面如何判断化学反应进行的快慢？ ①观察产生气泡的快、慢； ②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少； ③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高、低 定性描述 ①测定收集一定体积的H2时所用的时间； ②测定一段时间内溶液中H＋浓度的变化； ③测定一段时间内锌粒质量的变化。 ④测定一定时间内收集的H2的体积。 定量描述 化学反应速率 科学精神 1．判断正误。对于反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，用下列方法来测定反应速率是否正确 (1)测定收集一定体积的CO2时所用的时间 (　　) (2)测定一段时间内溶液中c(H＋)的变化 (　　) (3)测定一定质量的CaCO3完全溶解所需时间 (　　) (4)测定一定时间内产生CO2气体的体积 (　　) √ √ √ √ 2．用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸 反应制CO2，实验过程记录如右图所示， 下列有关说法正确的是 (　　) A．OE段表示的反应速率最快 B．EF段表示的反应速率最快，收集的CO2最多 C．FG段表示的收集的CO2最多 D．OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大 关闭分液漏斗的活塞，将针筒的活塞推入一小段（或针筒活塞拉出一小段），松开手，针筒中的活塞恢复回原位置，说明气密性好。 2.图1实验装置测定锌与稀硫酸反应的速率． ⑴检查图1装置气密性的操作方法是：______________________ ⑵同学们在实验操作中发现，本实验设计存在明显不足____________． 漏斗中稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成气体，也会将瓶中的空气排出，使所测气体的体积偏大。 ⑷实验初期速率逐渐加快，原因是________，后又减慢，原因是____． 2.图1实验装置测定锌与稀硫酸反应的速率． 导管作用：①使分液温斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时液体能顺利滴下。②滴入锥形瓶的液体体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入液体引起的氢气体积误差。 用导管将分液漏斗上部与锥形瓶连通 锌粒 硫酸 (3)如何改进问题2中的不足之处？ 定性描述：化学反应特征现象出现的快、慢 定量描述： 实验测定：控制单一变量，找与浓度相关 可测量、易操作变量 化学反应速率 小结：如何表征化学反应速率 Δc Δt υ ＝ Δn VΔt ＝ 20 $$