6.2.1 化学反应的速率 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 容山中学 化学科组 第一节 化学反应与能量变化 第1课时 化学反应的速率 主讲人：郭 静 目 录 CONTENTS 1 2 化学反应速率及其表示方法 影响化学反应速率的因素 新课导入 爆 炸 牛奶变质 钢铁生锈 溶洞形成 在化学实验和日常生活中，我们经常观察到有些反应进行得快，有些反应进行得慢。 如何科学衡量化学反应速率的快慢？ 任务一 化学反应速率的定性和定量描述 初中我们通过观察对比实验现象来定性描述化学反应的快慢 定性描述 ①冒气泡快慢 ②颜色变化快慢 ③固体物质的减少快慢 ④出现浑浊的快慢 ⑤温度变化快慢 在科学研究和实际应用中，往往需要定量地描述一个反应的快慢。 任务一 化学反应速率的定性和定量描述 1、意义： 一、化学反应速率 表示化学反应过程进行快慢的物理量。 2、定义： 化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量来表示。 3、符号： νB 4、计算式: 反应物（或生成物）A的浓度变化量 5、单位： mol/ (L·min) 或 mol/(L·s) 均取正值 探究课堂 例 向4L容器中充入0.7moL SO2和0.4moL O2，在一定条件下反应， 4s末测得容器内剩余SO2 是0.3moL，求4s内SO2反应速率？ 【解】υ (SO2) = △n(SO2 ) V△t = (0.7 – 0.3) mol 4L×4s = 0.025 mol/(L·s) 化学反应速率实际上是指某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 微提醒 固体或纯液体，其浓度可视为常数。因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 对于2Na+ 2H2O = 2NaOH + H2↑这个反应，能否用钠或者水的浓度变化来表示速率呢？ 例 微提醒 探究课堂 例 已知反应2SO2+O2=2SO3在2 L的密闭容器中进行,5s后,测得SO3的物质的量增加了0.8 mol,按要求完成下列表格。 有关物质 SO2(g) O2(g) SO3(g) 物质的量 浓度变化 ____________ ____________ ____________ 0.4 mol·L-1 0.2 mol·L-1 0.4 mol·L-1 化学反 应速率 _________________ _________________ _________________ 0.08 mol·L-1·s-1 0.04 mol·L-1·s-1 0.08 mol·L-1·s-1 化学反应速率之比 ________ 2∶1∶2 微提醒 同一反应中用不同的物质来表示反应速率时 其数值可能不同 (但意义相同)，所以需要指明具体物质，如v(SO2) 同一反应中，各物质的反应速率之比等于其化学方程式中的化学计量数之比。即对于反应：aA+bB=cC+dD v (A)︰v (B)︰v (C)︰v (D)=a : b : c : d ＝∆n(A)︰∆n(B)︰∆n(C)︰∆n(D)=＝∆c(A)︰∆c(B)︰∆c(C)︰∆c(D) 探究课堂 微点拨 同一反应中用不同物质表示化学反应速率时，其值不一定相同，但其表示反应的快慢程度相同——计算时必须指明具体物质v(A)。 化学反应速率指平均速率，不是瞬时速率。 不用固体或纯液体表示化学反应速率。 同一化学反应: aA＋bB = cC＋dD， 有v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)＝a︰b︰c︰d 化学反应速率之比＝化学计量数之比 学习评价 1. 反应4A(s)＋3B(g) 2C(g)＋D(g)，经2 min，B的浓度减少 0.6 mol/L。对此反应速率的表示正确的是(　　) A．用A表示的反应速率是0.4 mol·(L·min)－1 B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3∶2∶1 C．此2 min内的反应速率，用B表示是0.6 mol·(L·min)－1 D．在这2 min内用B和C表示的反应速率的值是相等的 B 学习评价 2. 已知 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，若反应速率分别与(NH3)、(O2)、(NO)、(H2O)表示，则正确的关系是（ ） A. B. C. D. A 任务一 化学反应速率的定性和定量描述 一、化学反应速率 6、化学反应速率大小的比较方法 通过两幅图能判断出马和狗水跑的快吗？ 归一法 ①“化物质”：换算成同一物质表示的反应速率， 或分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。 ②“化单位”：若化速率的单位不一致，需转化为同一单位。 学习评价 则该反应速率的快慢顺序为:_____________________ 3. 反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为： (1)v(A)=0.3mol/(L·s ) (2) v(B)=0.6mol/(L·s) (3) v(C)=0.4mol/(L·min) (4) v(D)=0.45mol/(L·s) (1)>(4)>(2)>(3) v(C)=0.6mol/(L·s) v(C)=0.4mol/(L·s) v(C)=0.4/60 =0.0067mol/(L·s) v(C)=0.45mol/(L·s) 任务二 探究影响化学反应速率的因素 对于下列反应，你是希望其反应速率越快越好还是越慢越好？ 调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。 钢铁腐蚀 食物腐坏 炼钢 合成氨 任务二 探究影响化学反应速率的因素 【生活中的化学】生活中有哪些控制反应速率快慢的实例？ 这些实例是通过控制什么条件达到控制速率的目的？ 氧气浓度 食物温度 酵母加速发酵 煤的接触面积 反应物浓度 反应温度 催化剂 反应物接触面积 浓度越大，速率越快 温度越低，速率越慢 催化剂加快速率 由此，我们可以推测哪些因素会影响化学反应速率？ 这些因素的改变会使反应速率如何改变？ 接触面积越大，速率越快 提出问题 合理假设 【思考】 任务二 探究影响化学反应速率的因素 【实验目的】 【实验预测】 【实验用品】 【方案设计】 【方案实施】 探究哪些因素能影响化学反应速率。 化学反应速率与哪些因素相关？这些影响因素将对化学反应速率产生怎样的影响？ 表面积大致相同的镁条、铁片，块状碳酸钙、碳酸钙粉末、1mol/LFeCl3溶液、5%H2O2溶液、0.1mol/L盐酸、1mol/L盐酸、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯。 1、选择的化学反应 2、确定待研究的影响因素 3、设计改变影响因素的操作 4、确定观测反应快慢的指标 实验内容 实验现象 实验结论 根据现有实验用品，参考实验方案设计思路，自主设计实验方案、进行实验探究。 任务二 探究影响化学反应速率的因素 物质自身性质对化学反应速率影响的探究 实验 操作   实验 现象 实验 结论 2 mL 0.1 mol/L盐酸 2 mL 0.1 mol/L盐酸 表面积大致相等的镁条与铁片 当其他条件相同时，物质自身是决定化学反应速率的主要因素。 镁条表面的生成气泡的速率更快 内因 二、影响化学反应速率的因素 任务二 探究影响化学反应速率的因素 (1)温度对化学反应速率影响的探究 外因 实验 操作   实验 现象 实验 结论 ① 产生气泡速率慢 ② 产生气泡速率快 当其它条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 冷水 热水 2 mL 5% H2O2溶液 (滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液) 任务二 探究影响化学反应速率的因素 (2)浓度对化学反应速率影响的探究 外因 实验 操作   实验 现象 实验 结论 当其他条件相同时， 增大反应物浓度，化学反应速率增大。降低反应物浓度，化学反应速率减小。 加入1 mol/L盐酸的试管中生成气泡的速率更快 【注意】对于纯液体或固体其浓度是常数，改变它们的量不会改变化学反应速率。 1g 任务二 探究影响化学反应速率的因素 (3)催化剂对化学反应速率影响的探究 外因 实验 操作   实验 现象 实验 结论 催化剂(正)能加快化学反应速率 ①有少量气泡出现 ②③能产生大量气泡 3 mL 任务二 探究影响化学反应速率的因素 (4)固体反应物表面积对化学反应速率的影响 外因 实验 操作   实验 现象 实验 结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越大 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢 任务二 探究影响化学反应速率的因素 (4)固体反应物表面积对化学反应速率的影响 任务二 探究影响化学反应速率的因素 (5)压强化学反应速率的影响 外因 增大压强的方法 （1）压缩体积或充入气态反应物 （2）体积不变，充入不参与反应的气体 压强增大，反应物浓度增大，化学反应速率加快 压强增大，但反应物浓度不发生变化，故化学反应速率不变 改变压强时，只有导致参加反应的气体浓度改变，反应速率才会改变 有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。 课堂小结 探究结论 内因：化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。 外因：在其他条件相同时， 影响因素及规律 压强 其他因素 催化剂 温度 浓度 反应物浓度越大 气体反应的压强越大 使用催化剂 反应物接触面积，固体反应物的颗粒大小等 温度越高 化学反应速率越大 探究课堂 科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一个因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题,分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。设计实验时可按照以下步骤进行思考。 1、确定研究对象，如选定符合实验要求的化学反应。 2、确定自变量和因变量。在本实验中，自变量为浓度、温度、接触面积、催化剂等外界条件，因变量为化学反应速率。 3、设计实验操作，改变单一自变量。在此过程中，要明确通过实验操作应控制哪个自变量改变、哪些自变量不变。 4、确定因变量的观测指标。在本实验中，应确定通过观察哪些现象来判断化学反应的快慢。 【方法导引】变量控制 探究课堂 【思考与讨论】通过改变化学反应的条件来调控化学反应速率的情况，在实际的生产和生活中常常会遇到。下列调控反应速率的措施或实验中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素? (1)向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。 (2)把食物存放在冰箱里，在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期。 (3)做化学实验时，为加速反应的进行，通常将块状或颗粒状的固体药品研细并混匀，或者将固体试剂溶于水配成溶液后再进行实验。 (4)铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。 鼓风：增大氧气浓度 粉碎：增大反应物的接触面积 冰箱：降温 除氧剂：降低反应物浓度 研碎和配成溶液都是增大接触面积 纯氧的氧气浓度更大 学习评价 4. 下列各组化学反应，反应速率最快的是 反应物 反应物浓度 温度 A. H2和F2 均为0.02moL/L 5℃ B. H2和Br2 均为1moL/L 100 ℃ C.H2和Cl2 均为1moL/L 50℃ D. H2和N2 均为4moL/L 300℃ 物质的性质是决定化学反应速率快慢的主要因素 A 学习评价 5.某探究小组用硝酸与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。所用硝酸浓度为1.00 mol·L－1、2.00 mol·L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298 K、308 K，每次实验硝酸的用量为25.0 mL、大理石用量为10.00 g。完成以下实验设计表，并在实验目的一栏填出对应的实验编号： 298 粗颗粒 1.00 308 粗颗粒 2.00 298 细颗粒 2.00 ④ ③ 学习评价 6. 反应C(s)＋H2O(g)⇌CO(g)＋H2(g)在一可变体积的容器中进行，则下列条件的改变能使其反应速率减小的是(　　) A．减少C的量 B．将容器的体积缩小一半 C．保持温度和容器体积不变，充入水蒸气 D．保持温度和压强不变，充入氦气 D 学习评价 7. 把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率变化如图,分析其原因: 课堂小结 化学反 应速率 影响 因素 衡量化学反应进行快慢程度的物理量。同一反应用不同物质其数值可能不同，但意义相同 v＝Δc/Δt()＝Δn/V/Δt；v(A):v(B):v(C):v(D)＝计量数比 ①归一法：转化为同一物质表示；②比值法：与计量数知比 反应物本身的性质 温度、催化剂、浓度、压强（g）等 意义 定义 计算 表达式 化学反应速率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 单位 mol/(L·s) 或 mol/(L·min) 比较 内因 外因 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$