5 第二节 第1课时 化学反应的速率-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 双选）

第二节　化学反应的速率与限度 第1课时　化学反应的速率 [学习目标]　1.了解化学反应速率的概念和表示方法，并能进行简单计算。　2.理解影响化学反应速率的因素及规律，并能合理解释生产、生活中的相关化学现象。　3.学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。 任务一　化学反应速率及其表示方法 1．化学反应速率及其表示方法 [交流研讨1]　已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，其浓度数据如下： N2 H2 NH3 起始浓度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0 2 s末浓度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8 (1)2 s内，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少？则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少？ 提示：2 s内，Δc(N2)＝(1.0－0.6) mol·L-1＝0.4 mol·L-1， Δc(H2)＝(3.0－1.8) mol·L-1＝1.2 mol·L-1， Δc(NH3)＝(0.8－0) mol·L-1＝0.8 mol·L-1； 2 s内，v(N2)＝＝＝0.2 mol·L-1·s-1， v(H2)＝＝＝0.6 mol·L-1·s-1， v(NH3)＝＝＝0.4 mol·L-1·s-1。 (2)根据上述计算，同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？ 提示：同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但都表示该反应的反应速率，意义相同。 (3)v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝　　　　。 提示：1∶3∶2 1．对于固体和纯液体物质来说，它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。 2．对于反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，当单位相同时，同一段时间内用不同物质的化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。　　 2．化学反应速率大小的比较 [交流研讨2]　已知反应A(g)＋3B(g)⥫⥬2C(g)，在不同条件下，分别用A、B、C三种物质表示的速率为：①v(A)＝0.2 mol/(L·s)　②v(B)＝0.45 mol/(L·s)　③v(C)＝0.45 mol/(L·s)，通过所学知识比较此反应在上述条件下进行的快慢程度。 提示：用不同物质比较化学反应速率快慢时，要转化为同种物质表示的反应速率，然后再进行比较。根据化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，将②③中的反应速率都用A表示为：②v(A)＝0.15 mol/(L·s)，③v(A)＝0.225 mol/(L·s)，故三者速率大小为③＞①＞②。 比较化学反应速率大小的两种方法 1．归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。 2．比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。　　 学生用书第54页 1．一定条件下反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)在10 L的密闭容器中进行，测得2 min内，N2的物质的量由20 mol减小到8 mol，则2 min内N2的反应速率为(　　) A．1.2 mol·L-1·min-1 B．6 mol·L-1·min-1 C．0.6 mol·L-1·min-1 D．0.4 mol·L-1·min-1 答案：C 解析：2 min内N2的物质的量变化量为(20－8) mol＝12 mol，根据速率计算公式v＝，即v(N2)＝＝ mol·L-1·min-1＝0.6 mol·L-1·min-1，故选C。 2．已知4NH3(g)＋5O2(g)⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系是(　　) A．4v(NH3)＝5v(O2) B．6v(O2)＝5v(H2O) C．4v(NH3)＝6v(H2O) D．5v(O2)＝4v(NO) 答案：B 解析：已知4NH3(g)＋5O2(g)⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)，由同一反应、同一时间段内用不同物质表示的化学反应速率之比等于相应的化学计量数之比可知，5v(NH3)＝4v(O2)，A错误；6v(O2)＝5v(H2O)，B正确；6v(NH3)＝4v(H2O)，C错误；4v(O2)＝5v(NO)，D错误。 3．已知反应4CO(g)＋2NO2(g)N2(g)＋4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下： ①v(CO)＝1.5 mol·L-1·min-1 ②v(NO2)＝0.01 mol·L-1·s-1 ③v(N2)＝0.4 mol·L-1·min-1 ④v(CO2)＝1.1 mol·L-1·min-1 上述4种情况反应最慢的是　　　　（填序号）。 答案：④ 解析：②经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝0.02 mol·L-1·s-1＝1.2 mol·L-1·min-1；③v(CO)＝4v(N2)＝1.6 mol·L-1·min-1；④v(CO)＝v(CO2)＝1.1 mol·L-1·min-1。 任务二　影响化学反应速率的因素 【实验探究】 实验1.探究温度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快 实验结论 对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快 实验2.探究催化剂对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现 ②能产生大量气泡 ③能产生大量气泡 实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快 实验3.探究浓度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 装有12% H2O2溶液的试管中先产生气泡 实验结论 增大H2O2浓度能使H2O2分解速率加快 实验4.探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 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 实验结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越快 学生用书第55页 1．内因 反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。 2．外因（其他条件不变，只改变一个条件） (1)浓度：增大反应物的浓度，化学反应速率增大，反之减小。 (2)压强：对于有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率增大，反之减小。 (3)温度：升高温度，化学反应速率增大，反之减小。 (4)催化剂：使用催化剂，能改变化学反应速率。 (5)其他因素：固体反应物的表面积、光波、电磁波、溶剂等。 [交流研讨]　(1)请从化学反应快慢的角度解释人们为什么使用电冰箱保存食物。 提示：食物腐败是因为发生了化学反应，在其他条件相同时，温度越低，化学反应越慢，人们用电冰箱把食物放置在低温下保存，以减缓食物的腐败。 (2)工业生产硫酸时，要先将黄铁矿矿石（主要成分为FeS2）粉碎后，再投入沸腾炉，为什么？ 提示：将铁矿石粉碎，是为了增大与空气的接触面积，加快反应速率。 (3)对于恒温恒容密闭容器内有气体参加的化学反应，若充入Ar气，化学反应速率如何变化？ 提示：若通入Ar气，容器内反应物的浓度不变，化学反应速率不变。 (4)对于恒温恒压密闭容器内有气体参加的化学反应，若充入Ar气，化学反应速率如何变化？ 提示：若通入Ar气，导致容器的体积增大，容器内反应物的浓度减小，化学反应速率减小。 剖析压强对化学反应速率的影响（对于有气体参与的化学反应） 1．恒温恒容时：充入气体反应物压强增大浓度增大反应速率加快。 2．恒温恒容时：充入惰性气体总压强增大，但各气体物质的浓度不变，反应速率不变。 3．恒温恒压时：充入惰性气体压强不变体积增大各气体物质的浓度减小反应速率减慢。 4．恒温时：缩小容器体积→容器压强增大→反应物浓度增大→反应速率加快。　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列方法能使化学反应速率增大的是(　　) ①升高温度　②加入合适的催化剂　③增大反应物浓度　④将块状固体反应物磨成粉末 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 答案：D 解析：①升高温度，反应速率加快，故①正确；②加入合适的催化剂，加快反应速率，故②正确；③增大反应物浓度，反应速率加快，故③正确；④将块状固体反应物磨成粉末，增大接触面积，提高反应速率，故④正确；综上故选D。 2．为了说明影响化学反应速率的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确的是(　　) A．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时，大理石粉的反应快 B．将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时，二者的化学反应速率相等 C．将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处，会发现光照可以加快浓硝酸的分解 D．室温下，向两支试管中分别加入相同浓度、相同体积的双氧水，再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，二者产生氧气的快慢不同 答案：B 解析：A．其他条件相同，只有CaCO3固体表面积不同，反应速率不同，说明在相同条件下，固体表面积越大，反应速率越快，A结论正确；B．Mg、Al两种不同的金属与同浓度的盐酸反应，反应速率不同，说明金属活动性不同，反应速率不同，即参加反应的物质本身的性质影响化学反应速率，B结论错误；C．同一浓度的浓硝酸在光照时分解速率大于在暗处的分解速率，说明光照可以加快浓硝酸的分解速率，C结论正确；D．相同浓度、相同体积的双氧水中加入少量二氧化锰粉末产生氧气的速率大于未加入少量二氧化锰粉末的速率，二氧化锰是双氧水分解的催化剂，可加快反应速率，D结论正确；故选B。 3．CaCO3与稀盐酸反应生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是(　　) A．反应在2～4 min内平均反应速率最大 B．反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.1 mol·L-1·min-1 C．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 D．4 min后，反应速率减小的主要原因是c(H＋)减小 答案：B 解析：A．相同时间内生成的二氧化碳气体越多，反应速率越快，据题图可知2～4 min内产生二氧化碳最多，平均反应速率最大，故A正确；B．由题图可知，2～4 min产生二氧化碳的物质的量为0.2 mol，缺容器的体积，无法计算二氧化碳的浓度和反应速率，故B错误；C．反应开始后，反应物的浓度开始减小，反应速率应减小，但实际上反应速率增大，说明该反应为放热反应，随反应进行温度升高，反应速率逐渐上升说明温度比浓度对反应速率的影响大，故C正确；D．4 min后，反应消耗盐酸，导致溶液中氢离子浓度过低，浓度比温度对反应速率的影响大，所以反应速率减小，故D正确；故选B。 1．下列有关化学反应速率的说法正确的是(　　) A．对任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显 B．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量 C．若某化学反应的反应速率为0.5 mol·L-1·s-1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L-1·s-1 D．化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加来表示 答案：B 解析：反应速率快的反应现象不一定明显，如NaOH与HCl的反应等，反应速率慢的反应现象可能明显，如铁生锈等，故A项错误；化学反应速率用来定量表示化学反应进行的快慢，故B项正确；若某化学反应的反应速率为0.5 mol·L-1·s-1，就是指1 s内对应反应物或生成物的浓度变化为0.5 mol·L-1，故C项错误；一般不用固体和纯液体来表示化学反应速率，因为固体和纯液体的浓度可视为常数，故D项错误。 2．在氧化钕(Nd2O3)等稀土催化剂的作用下可发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)⥫⥬N2(g)＋4CO2(g)，若该反应的反应速率分别用v(CO)、v(NO2)、v(N2)、v(CO2)表示，则下列关系正确的是(　　) A．v(N2)＝v(CO) B．v(NO2)＝v(CO2) C．v(N2)＝v(CO2) D．v(CO)＝v(NO2) 答案：D 解析：A．v(N2)＝v(CO)，A错误；B．v(NO2)＝v(CO2)，B错误；C．v(N2)＝v(CO2)，C错误；D．v(CO)＝v(NO2)，D正确；故选D。 3．（2024·六盘水市期末）一定条件下，在体积为1 L的恒容密闭容器中发生反应：4A(g)＋5B(g)⥫⥬4C(g)＋6D(g)。用下列物质表示该反应的化学反应速率最快的是(　　) A．v(A)＝0.8 mol/(L·s) B．v(B)＝1.2 mol/(L·s) C．v(C)＝1.0 mol/(L·s) D．v(D)＝1.8 mol/(L·s) 答案：D 解析：根据反应速率之比等于化学计量数之比，即同一反应在不同条件下进行测得的反应速率大小比较，可根据反应速率与计量数之比的比值大小判断，若比值越大，则反应速率越快。对于反应4A(g)＋5B(g)⥫⥬4C(g)＋6D(g)，v(A)＝0.8 mol/(L·s)，则＝ mol·L-1·s-1＝0.2 mol·L-1·s-1；v(B)＝1.2 mol/(L·s)，则＝ mol·L-1·s-1＝0.24 mol·L-1·s-1；v(C)＝1.0 mol/(L·s)，则＝ mol·L-1·s-1＝0.25 mol·L-1·s-1；v(D)＝1.8 mol/(L·s)，则＝ mol·L-1·s-1＝0.3 mol·L-1·s-1，综上＞＞＞，所以v(D)＝1.8 mol/(L·s)时，反应速率最快，故选D。 4．在密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)，下列说法不正确的是(　　) A．将炭块磨成粉末可以加快反应速率 B．升高温度可以加快反应速率 C．增加炭的质量可以加快反应速率 D．容器体积不变时，向其中充入N2，反应速率不变 答案：C 解析：A．将炭块磨成粉末，增大接触面积，可以加快反应速率，故A正确；B．升高温度，可以加快反应速率，故B正确；C．炭是固体，增加炭的质量，对浓度没有影响，所以不能加快反应速率，故C错误；D．容器体积不变时，向其中充入N2，氮气不参加反应，反应物的浓度保持不变，所以反应速率不变，故D正确。 5．根据所学知识，回答下列问题： (1)在反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)中，若以N2表示的该反应的化学反应速率为0.2 mol/(L·min)，则以H2表示此反应的化学反应速率为　　　　mol/(L·min)。 (2)在5 L的恒容密闭容器中，充入0.1 mol N2和0.4 mol H2，在一定条件下发生反应，2 s后测得N2的物质的量为0.09 mol，则以NH3的浓度变化表示的反应速率为　　　　 mol/(L·s)。 (3)将0.2 mol NH3充入容积为10 L的恒容密闭容器中，某温度下发生反应2NH3(g)===N2(g)＋3H2(g)，在0～2 s内，消耗NH3的平均速率为0.002 mol/(L·s)，则在2 s时，容器中生成　　　　mol H2，此时NH3的物质的量浓度为　　　　 mol/L。 答案：(1)0.6　(2)0.002　(3)0.06　0.016 解析：(1)反应速率之比等于化学计量数之比，在反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)中，若以N2表示的该反应的化学反应速率为0.2 mol/(L·min)，则以H2表示此反应的化学反应速率为0.2 mol/(L·min)×3＝0.6 mol/(L·min)。(2)2 s后测得N2的物质的量为0.09 mol，则消耗氮气是0.01 mol，根据方程式可知生成氨气是0.02 mol，以NH3的浓度变化表示的反应速率为＝0.002 mol/(L·s)。(3)在0～2 s内，消耗NH3的平均速率为0.002 mol/(L·s)，则在2 s时消耗氨气是0.002 mol/(L·s)×2 s×10 L＝0.04 mol，则容器中生成0.06 mol H2，此时NH3的物质的量浓度为＝0.016 mol/L。 学科网（北京）股份有限公司 $$