1 专题6 第一单元 第1课时 化学反应速率及其影响因素-【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（苏教版2019）

第一单元　化学反应速率与反应限度 第1课时　化学反应速率及其影响因素 [素养发展目标]　1.了解化学反应速率的定义及表示方法，能进行化学反应速率的计算与比较。2.认识影响化学反应速率的因素，学会控制化学反应速率的常用方法。3.认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用。 一、化学反应速率 1．化学反应速率及其表示方法 (1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。 (2)表示方法：可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加(均取正值)来表示。 (3)计算：表达式为v＝或v＝。 式中：Δc为浓度的变化量，一般以 mol·L－1为单位；Δt为时间，一般以s或min为单位。 (4)常用单位：mol_·L－1·s－1或mol_·L－1·min－1。 2．规律 对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。 如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 【即学即练】 1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×” (1)化学反应速率可以是正值，也可以是负值(　　) (2)化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物来表示(　　) (3)同一反应不同物质的化学反应速率可能不同，它们表示的意义也不同(　　) (4)化学反应速率为0.8 mol ·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol ·L－1(　　) 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 二、影响化学反应速率的因素 1．内因 决定化学反应速率的主要原因是反应物本身的性质。例如：Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时，Mg发生的反应更剧烈，反应更快。 2．实验探究——外界条件对化学反应速率的影响 (1)催化剂对化学反应速率的影响 实验 操作 实验现象 ①产生少量气泡 ②产生大量气泡 实验结论 MnO2可以使H2O2分解的速率加快 学生用书↓第2页 (2)温度对化学反应速率的影响 实验 操作 实验现象 ①产生气泡速率较慢 ②产生气泡速率较快 实验结论 对于反应2H2O2===2H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快 (3)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 增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快 (4)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，大理石与盐酸的反应速率越大 　 3．外界因素对速率的影响 (1)其他条件不变时，改变某一条件 影响因素 速率变化 催化剂 加快 温度 升高 加快 降低 减慢 浓度 增大 加快 减小 减慢 压强(对有气体 参加的反应) 增大(缩小 容器体积) 加快 减小(增大 容器体积) 减慢 (2)其他因素 除催化剂、温度和反应物的浓度外，增加反应物的接触面积，能增大反应速率，此外，对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大，反应速率越大。光照等条件对一些化学反应速率也有一定的影响。 【即学即练】 2．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×” (1)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小(　　) (2)改变压强，化学反应速率必然改变(　　) (3)对一定条件下C＋O2CO2的反应，增加C的量，该反应的化学反应速率加快(　　) (4)用铁和稀硫酸反应制氢气时，换成浓硫酸产生H2的速率加快(　　) 答案：　(1)√　(2)×　(3)×　(4)× 3．向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小的顺序排列为。 甲：500 ℃，10 mol SO2和5 mol O2反应 乙：500 ℃，V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2反应 丙：450 ℃，8 mol SO2和5 mol O2反应 丁：500 ℃，8 mol SO2和5 mol O2反应 答案：　乙、甲、丁、丙 学生用书↓第3页 一、化学反应速率的理解 日常生活和生产中我们会遇到很多化学反应，有的反应进行地轰轰烈烈瞬间完成(如烟花的燃放)，而有些反应却是在潜移默化中完成的(如铁的生锈)，有的则需要上亿年的时间(如煤、石油的形成)。所以有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。 1．观察上面图片，说说哪些图片表示的过程中化学反应较快？哪些表示的化学反应较慢？ 提示：　火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞的形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。 2．探究在同一化学反应中，用不同物质表示该反应的速率时，各数据之间有什么关系？ 提示：　在同一化学反应中，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于该化学方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。 3．对于反应AB，在甲容器中每分钟消耗1 mol A，在乙容器中每分钟消耗3 mol A，则甲、乙容器中A的反应速率哪个大？ 提示：　无法比较。因为不知甲、乙容器的容积，无法计算A的变化浓度。 4．在体积为100 mL的溶液中，发生下列反应：16H＋＋2MnO＋10Br－===2Mn2＋＋5Br2＋8H2O。已知，反应开始时，Br－的物质的量为0.01 mol ；经过10 s后，Br－的物质的量变为0.002 mol 。假设反应过程中溶液的体积保持不变，则在这10 s内，Mn2＋生成的平均速率是多少？ 1．化学反应速率的计算方法 (1)根据v(A)＝＝计算。 (2)根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比计算。 (3)三段式法 设a mol ·L－1、b mol ·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol ·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol ·L－1为B的转化浓度，则： 　　　　　　　　　　　mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g) 起始浓度( mol ·L－1) a b 0 0 转化浓度( mol ·L－1) mx nx px qx 某时刻浓度( mol ·L－1) a－mx b－nx px qx 2．反应速率大小比较的两种方法 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化： 学生用书↓第4页 (1)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。 (2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bB⇌cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与的相对大小，若>，则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。 1．(2022·苏州市苏大附中下学期期中)已知：4NH3＋5O24NO＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[ mol /(L·min)]表示，则正确的关系式是(　　) A．v(NH3)＝v(O2) B．v(O2)＝v(H2O) C．v(NH3)＝v(H2O) D．v(O2)＝v(NO) D　[A.在化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，则v(NH3)＝v(O2)，A错误；B.在化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，则v(O2)＝v(H2O)，B错误；C.在化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，则v(NH3)＝v(H2O)，C错误；D.在化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数的比，则v(O2)＝v(NO)，D正确；故合理选项是D。] 2．(2022·昆山市周市高级中学下学期模拟)对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是(　　) A．v(A)＝0.5 mol /(L·min) B．v(B)＝1.2 mol /(L·s) C．v(C)＝0.1 mol /(L·s) D．v(D)＝0.4 mol /(L·min) C　[A.v(A)＝0.5 mol /(L·min)；B.B是固体，固体的浓度视为常数，故不能用固体的浓度变化来表示反应速率，B错误；C.v(C)＝ 0.1 mol /(L·s)，所以v(A)＝v＝×0.1 mol /(L·s)＝0.05 mol /(L·s)＝3 mol /(L·min)；D.v(D)＝0.4 mol /(L·min)，所以v(A)＝v ＝×0.4 mol /(L·min)＝0.2 mol /(L·min)；综上所述，C项换算成A表示的反应速率最快，符合题意。故选C。] 3．将4 mol A气体和2 mol B气体置于1 L的密闭容器中，混合后发生如下反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(s)。若经2 s后测得C的浓度为1.8 mol/L，下列说法正确的是(　　) A．2 s时物质A的浓度为0.9 mol/L B．用物质D表示的反应速率为0.45 mol /(L·s) C．用物质A表示的反应速率为1.8 mol /(L·s) D．2 s时物质B的浓度为1.1 mol/L D　[将4 mol A气体和2 mol B气体在1 L密闭容器中反应，2 s后C的浓度为1.8 mol/L，则可建立下列三段式： 　　　　　　　　2A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(s) 起始量( mol/L) 　4 2 　 0 变化量( mol/L) 　1.8 0.9 　1.8 2 s末( mol/L) 　2.2 1.1 　1.8 由以上三段可看出，s时物质A的浓度为2.2 mol/L，A项错误；物质D呈固态，不能用来表示该反应的速率，B项错误；用物质A表示的反应速率为＝0.9 mol /(L·s)，C项错误；2 s时物质B的浓度为1.1 mol/L，D项正确。] 二、外界条件对化学反应速率影响 在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图)。 1．向下压缩活塞，容器内气体压强如何变化？气体浓度如何变化？反应速率如何变化？ 提示：　向下压缩活塞，气体压强增大，气体浓度增大，化学反应速率加快。 2．保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？ 提示：　充入氦气，尽管压强增大，但反应物浓度不变，反应速率不变。 3．保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？ 提示：　充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。 学生用书↓第5页 压强对化学反应速率影响的规律 压强对反应速率的影响实质上是浓度对反应速率的影响(注：此处惰性气体指不参加反应的气体)： (1)恒温时：增大压强体积缩小浓度增大反应速率加快。 (2)恒容时： ①充入气体反应物浓度增大总压强增大反应速率加快； ②充入惰性气体总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。 (3)恒压时：充入惰性气体体积增大各气体浓度减小反应速率减慢。 1．少量铁粉与 100 mL 0.01 mol ·L－1的稀盐酸反应，反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变 H2的产量，可以使用如下方法中的(　　) ①加 H2O　②加 NaOH 固体　③滴入几滴浓盐酸　④加 CH3COONa 固体　⑤加 NaCl 溶液　⑥升高温度(忽略 HCl 的挥发)　⑦改用 10 mL 0.1 mol ·L－1盐酸 A．③⑥⑦ B．③④⑥ C．③⑥⑦ D．⑥⑦ C　[①加 H2O稀释盐酸，导致溶液中c(H＋)减小，化学反应速率减慢，故不选；②加 NaOH 固体，NaOH和稀盐酸反应导致溶液中c(H＋)减小，化学反应速率减慢，故不选；③滴入几滴浓盐酸，溶液中c(H＋)增大，化学反应速率加快，且生成氢气总量不变，故选；④加 CH3COONa 固体和稀盐酸反应导致溶液中c(H＋)减小，化学反应速率减慢，故不选；⑤加NaCl溶液，相当于稀释溶液，溶液中c(H＋)减小，化学反应速率减慢，故不选；⑥升高温度(忽略 HCl 的挥发)，化学反应速率加快且生成氢气总量不变，故选；⑦改用 10 mL 0.1 mol ·L－1盐酸，溶液中c(H＋)增大，化学反应速率加快，且生成氢气总量不变，故选；综上所述，可使用的方法是③⑥⑦，故选C。] 2．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋ 4H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(　　) ①增加Fe的量 ②将容器的体积缩小一半 ③保持体积不变，充入N2使体系压强增大 ④保持压强不变，充入N2使容器体积变大 A．①④　 B．②③ C．①③　　D．②④ C　[①增加Fe的量，铁为固体，浓度不变，增加铁的量对平衡无影响，故①选；②将容器的体积缩小一半，气体的浓度增大，反应速率增大，故②不选；③保持体积不变，充入N2使体系压强增大，参加反应气体的浓度不变，反应速率不变，故③选；④保持压强不变，充入氮气使容器体积增大，参加反应气体的浓度减小，反应速率变小，故④不选；对反应速率几乎无影响的是①③，故选C。] 3. (2023·淮北市杜集区校级期中)H2O2可用于羊毛、生丝、纸浆等的漂白。5% H2O2溶液在常温下分解速率很慢，为了加快H2O2分解，改变某一条件，下列装置与改变的条件相对应的是(　　) A．甲－温度、乙－浓度、丙－催化剂 B．甲－浓度、乙－催化剂、丙－温度 C．甲－催化剂、乙－温度、丙－浓度 D．甲－温度、乙－催化剂、丙－浓度 A　[由图可知，甲与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，在60 ℃的热水中反应速率加快，则改变的条件是温度；乙与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，用10%的过氧化氢溶液反应速率加快，则改变的条件是浓度；丙与常温下5% H2O2溶液的试管装置相比，加了催化剂氯化铁，则改变的条件是催化剂，所以装置与改变的条件相对应的是甲－温度、乙－浓度、丙－催化剂。] 控制变量法分析步骤 　　 1．(2022·扬州市邗江区下学期期中考)在一定条件下，反应N2 ＋ 3H2⇌2NH3在10 L恒容密闭容器中进行，测得2 min内，H2的物质的量由18 mol 减少到6 mol ，则2 min内NH3的化学反应速率为(　　) A．1.0 mol ·(L·min)－1 B．0.8 mol ·(L·min)－1 C．0.4 mol ·(L·min)－1 D．0.2 mol ·(L·min)－1 C　[反应N2 ＋ 3H22NH3在10 L恒容密闭容器中进行，测得2 min内，H2的物质的量由18 mol 减少到6 mol ，反应消耗12 mol 氢气，则生成8 mol 氨气，则2 min内NH3的化学反应速率为＝0.4 mol ·(L·min)－1，故选C。] 学生用书↓第6页 2．下列措施，对增大反应速率明显有效的是(　　) A．镁条与盐酸反应时，增大镁条的用量 B．其他条件不变时，移出合成氨反应中的氨气 C．在AgNO3与NaCl两溶液反应时，增大压强 D．用木炭与浓硝酸反应时，升高温度(加热) D　[A.增加固体的量不能改变反应速率，故A不符合题意；B.其他条件不变时，移出合成氨反应中的氨气，会减慢反应速率，故B不符合题意；C.压强对两溶液之间的反应没有明显影响，故C不符合题意。D.升高温度，会加快反应速率，故D符合题意。综上所述，答案为D。] 3．在2 L密闭容器中充有2 mol SO2和一定量的O2，发生反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。当反应进行到4 min时，测得此时SO2为0.4 mol ，则2 min时密闭容器中SO2的物质的量为(　　) A．1.6 mol B．1.2 mol C．大于1.6 mol D．小于1.2 mol D　[当反应进行到4 min时，测得此时SO2为0.4 mol，说明4 min内消耗了1.6 mol 的SO2，根据反应物浓度越大反应速率越快可知，也就是前2 min的平均反应速率大于后2 min的平均反应速率，即前2 min中内消耗的SO2大于0.8 mol ，故2 min时密闭容器内SO2的物质的量小于2－0.8＝1.2 mol ，故答案为D。] 4．(2022·徐州市下学期期末抽测)向调节好pH和Fe2＋浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解有机污染物p­CP。若p­CP的初始浓度相同，在不同温度、pH条件下p­CP的浓度随时间变化关系如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．298 K、pH＝3条件下，在50～150 s内平均反应速率v＝8.0×10－6 mol ·L－1·s－1 B．温度为298 K条件下，碱性环境有利于加快降解反应速率 C．由实验①②可知，升高温度可以加快降解反应速率 D．升高温度，有利于加快降解反应速率，但温度过高部分H2O2分解使反应速率变慢 B　[A.由曲线①可得，降解反应在50～150 s内的平均反应速率v(p­CP)＝＝8.0×10－ 6 mol /(L·s)，A项正确；B.据图示，298 K下，有机物p­CP 的降解速率在pH＝3时比pH＝10时快，B项错误；C.由实验①②可知，pH相同，升高温度可以加快降解反应速率，C项正确；D.升高温度，有利于加快降解反应速率，但温度过高，过氧化氢分解，所以反应速率又会变慢，D项正确；答案选B。] 5．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率。(填写下表) 事实 影响因素 (1) 集气瓶中盛有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸 (2) 黄铁矿煅烧时要粉碎成矿粒 (3) 熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2则很快产生气体 (4) 同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢 (5) 同样大小的石灰石分别与0.1 mol ·L－1盐酸和1 mol ·L－1盐酸反应，速率不同 (6) 夏天食品容易变质，而冬天不易发生该现象 提示：　(1)光 (2)反应物的接触面积 (3)催化剂 (4)反应物本身的性质 (5)反应物的浓度 (6)反应温度 学科网（北京）股份有限公司 $$