第6章 第2节 第1课时 化学反应的速率（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2024）

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，知道化学反应平均速率的表示方法，并能进行简单计算。（宏观辨识与微观探析） 2.能运用控制变量的方法探究影响化学反应速率的因素。（科学探究与创新意识） （见学生用书P58） 知识点1　化学反应速率及其表示方法 知识点2　影响化学反应速率的因素 1.方法导引——控制变量 科学研究中，对于多因素（多变量）的问题，常常采用只改变⑧　其中的某一个因素　，控制其他因素⑨　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。 2.实验探究——外界条件对化学反应速率的影响 （1）温度对化学反应速率影响的探究 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 当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率⑩　增大　；降低温度，化学反应速率⑪　减小　 （2）催化剂对化学反应速率影响的探究 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催化剂可以使H2O2分解的速率⑫　加快　 （3）浓度对化学反应速率影响的探究 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 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率⑬　增大　；降低反应物浓度，化学反应速率⑭　减小　 （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 当其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率⑮　越大　 （5）压强对反应速率的影响 对于有气体参加的反应来说，当其他条件相同时，增大压强（减小容器容积）相当于⑯　增大　反应物的浓度，化学反应速率⑰　增大　；减小压强（增大容器容积）相当于⑱　减小　反应物的浓度，化学反应速率⑲　减小　。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）对有固体参加的化学反应，可用单位时间内固体浓度的改变量表示化学反应速率。 （　×　） （2）化学反应速率的单位通常为mol·L－1或mol·min－1。 （　×　） （3）在特定情况下，也可用单位时间某物质的质量或物质的量的变化表示化学反应速率。 （　√　） （4）Na、Mg、Al的金属性强弱决定了它们与水反应的速率大小。（　√　） （5）增大反应物的用量一定能加快化学反应速率。 （　×　） （6）改变压强，化学反应速率必然改变。 （　×　） （7）用铁和稀硫酸反应制取氢气时，硫酸浓度越大，产生氢气的速率越快。 （　×　） （1）对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为“常数”，一般不用固体或纯液体表示反应速率，改变它们的用量不会影响化学反应速率。 （2）由于压强的变化对固体、液体或溶液的体积影响很小，因而对它们浓度改变的影响也很小，可以认为改变压强对它们的反应速率无影响。 （3）化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质，因此反应物浓度增大，化学反应速率不一定增大。如Fe、Al和稀硫酸反应制取氢气时，当硫酸的浓度增大到一定程度，Fe、Al发生钝化，不再产生氢气。 （见学生用书P59） 探究点1　化学反应速率的理解、比较与计算 1.请分析下列实验或事实，分别说明这些因素是如何影响化学反应速率的。 （1）同种食品在夏天比冬天更容易变质：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）硫在纯氧中燃烧比在空气中进行得更快： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）过氧化氢溶液在常温下能缓慢分解，若加入少量MnO2分解加速： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　（1）升高温度，可以加快化学反应速率 （2）增大反应物浓度，可以加快化学反应速率 （3）使用催化剂，可以加快化学反应速率 1.化学反应速率 2.化学反应速率的计算方法 （1）定义式法：利用公式v＝计算化学反应速率，亦可利用该公式计算浓度变化量或时间。 （2）关系式法：同一反应中，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。 如化学反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）中，v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q。 3.化学反应速率大小的比较方法 （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化学反应速率，则要换算成同一物质来表示化学反应速率，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＞，则说明不同条件下，用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 【例题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 当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为（　　） A.0.2mol·L－1·s－1　　 B.0.4mol·L－1·s－1 C.0.6mol·L－1·s－1　　 D.0.8mol·L－1·s－1 答案　B 解析　v（NH3）＝＝＝0.4 mol·L－1·s－1，B项正确。 【变式1】反应Fe3＋（aq）＋3SCN－（aq）Fe（SCN）3（aq）（aq表示溶液），将一定量的Fe3＋与SCN－混合形成2 L溶液发生反应（忽略反应过程中的体积变化），测得SCN－的物质的量数据如下表。下列说法正确的是（　　） t/min 0 1 2 4 n（SCN－）/mol 3 1.5 0.6 0.6 A.2 min时，v（SCN－）＝0.6 mol·L－1·min－1 B.4 min时，溶液中剩余Fe3＋物质的量为0.2 mol C.2 min内，v（Fe3＋）＝0.2 mol·L－1·min－1 D.2 min时，n（Fe3＋）∶n（SCN－）∶n[Fe（SCN）3]＝1∶3∶1 答案　C 解析　反应速率为平均速率，不是瞬时速率，无法计算2 min时的v（SCN－），A项错误；初始铁离子的物质的量未知，4 min时，溶液中剩余Fe3＋的物质的量未知，B项错误；初始SCN－的物质的量为3 mol，2 min时，SCN－的物质的量为0.6 mol，SCN－的物质的量变化量为3 mol－0.6 mol＝2.4 mol，物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，则Fe3＋的物质的量变化量为0.8 mol，v（Fe3＋）＝＝＝＝0.2 mol·L－1·min－1，C项正确；初始铁离子的物质的量未知，2 min时，n（Fe3＋）∶n（SCN－）∶n[Fe（SCN）3]未知，D项错误。 探究点2　化学反应速率的影响因素 2.对于有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率一定加快吗？ 答案　不一定。如对于有气体参加的反应，其他条件不变，恒容时，充入惰性气体（或其他不参与反应的气体）→压强增大，但反应体系各组分的浓度不变→反应速率不变。 1.化学反应速率的影响因素 影响因素 一般规律 内 因 反应物自身的性质 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢 外 因 催化剂 一般情况下，使用合适的催化剂能极大地加快或减慢化学反应速率 温度 升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢 反应物的浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减小反应物的浓度，化学反应速率减慢 气体反应物的压强 增大气体反应物的压强（减小容器容积），化学反应速率加快；减小气体反应物的压强（增大容器容积），化学反应速率减慢 固体反应物的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快 其他 光波、电磁波、超声波、溶剂等也能影响化学反应速率 2.压强对化学反应速率影响的分析 对于有气体物质参加的反应，改变反应体系的压强，对化学反应速率的影响常有以下几种情况： ①恒温时，增大压强容积减小浓度增大化学反应速率增大。 ②恒温恒容时，充入“惰性气体”总压强增大，但各物质的浓度不发生变化，所以化学反应速率不变。 ③恒温恒压时，充入“惰性气体”容器容积增大浓度减小化学反应速率减小。 说明：“惰性气体”是指不参与反应的气体。 特别提示：1.温度对化学反应速率的影响对吸热反应和放热反应均适用。 2.压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，因此分析压强的改变对反应速率的影响时，要从气体浓度是否发生改变的角度来分析。 3.对于溶液中进行的反应，要结合离子方程式进行分析； 示例：对于Zn和稀硫酸的反应（Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑），其反应实质为Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑，加入少量Na2SO4固体，对反应速率无影响。 【例题2】带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe（s）＋4H2O（g）Fe3O4（s）＋4H2（g），分析改变下列条件，化学反应速率如何改变（填“变大”“变小”或“不变”），并阐述理由。 （1）增加铁片的质量（不考虑表面积的变化）　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　　。 （2）保持容器的体积不变，增加水蒸气的通入量　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　　。 （3）保持容器内压强不变，充入一定量的氩气　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　　。 （4）保持容器的容积不变，充入一定量的氩气　　　　，理由　　　　　　　　　　　　　　。 答案　（1）不变　纯固体的浓度视为常数，改变用量不影响化学反应速率　（2）变大　增大反应物浓度，化学反应速率增大　（3）变小　保持压强不变，充入氩气，容器体积增大，水蒸气和氢气的浓度均变小，因而化学反应速率变小 （4）不变　容器的容积不变，充入氩气，反应物和生成物的浓度均不改变，因而化学反应速率不变 【变式2】在密闭系统中有反应C（s）＋CO2（g）2CO（g），能使反应速率增大的措施是（　　） ①通过减小容器体积增大压强　②升高温度 ③将炭粉碎　④通入CO2　⑤增加炭的量　⑥恒容条件下通入N2 A.①②③④ B.①②④⑥ C.①②③⑥ D.①②③④⑤ 答案　A 解析　反应有气体参加，增大压强，体积缩小，反应物的浓度增大，反应速率增大，①正确；升高温度，反应速率增大，②正确；将炭粉碎，固体表面积增大，反应速率增大，③正确；通入CO2气体，反应物的浓度增大，反应速率增大，④正确；固体的浓度一般视为常数，增加炭的量，反应速率不变，⑤错误；恒容条件下通入N2，各物质的浓度不变，不改变化学反应速率，⑥错误；故选A项。 （见学生用书P62） 1.（化学反应速率的概念）下列对化学反应速率的理解正确的是（　　） A.化学反应速率表示的是化学反应进行的程度 B.化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的变化来表示 C.化学反应速率可以用任何一种反应物或生成物来表示 D.化学反应速率可以是正值，也可以是负值 答案　B 解析　化学反应速率表示化学反应进行的快慢，不表示反应进行的程度，A项错误；化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少量来表示，也可以用单位时间内生成物浓度的增加量来表示，B项正确；化学反应速率不能用纯液体或纯固体的物质的量浓度的变化来表示，C项错误；化学反应速率都是正值，无负值，D项错误。 2.（化学反应速率的计算）一定条件下，反应X（g）＋3Y（g）2Z（g）消耗1 mol X（g），同时放出 a kJ 热量。将1 mol X和3 mol Y通入2 L的恒容密闭容器中，反应10 min，测得Y的物质的量为2.4 mol。下列说法正确的是（　　） A.10 min 内，Y的平均反应速率为0.03 mol·L－1·s－1 B.第10 min时，X的反应速率为0.01 mol·L－1·min－1 C.10 min内，消耗0.2 mol X，生成0.4 mol Z D.10 min内，X和Y反应放出的热量小于0.2a kJ 答案　C 解析　10 min内消耗0.6 mol Y，则有v（Y）＝＝0.03 mol·L－1·min－1，A项错误；前10 min内，v（X）＝v（Y）＝×0.03 mol· L－1· min－1＝0.01 mol· L－1· min－1，不能确定第10 min时X的瞬时速率，B项错误；10 min内，消耗0.6 mol Y，同时消耗0.2 mol X，生成0.4 mol Z，C项正确；消耗1 mol X（g），同时放出a kJ热量，结合化学方程式，消耗0.2 mol X，反应放出的热量为0.2a kJ，D项错误。 3.（化学反应速率大小的比较）在2A（g）＋B（g）3C（g）＋4D（g）反应中，表示该反应速率最快的是（　　） A.v（A）＝0.5mol·L－1·s－1 B.v（B）＝0.3mol·L－1·s－1 C.v（C）＝0.8mol·L－1·s－1 D.v（D）＝1mol·L－1·s－1 答案　B 解析　用反应速率判断反应快慢时，首先把各物质的反应速率除以其化学方程式中的化学计量数：A项，＝0.25 mol·L－1·s－1，B项，＝0.3 mol·L－1·s－1，C项，＝ mol·L－1·s－1，D项，＝0.25 mol·L－1·s－1；然后比较大小，B项最大。 4.（化学反应速率的影响因素）室温下铁块与稀盐酸反应速率较慢，下列措施不能加快反应速率的是（　　） A.加适量蒸馏水稀释盐酸 B.用较浓盐酸代替稀盐酸 C.将反应液适当加热 D.将铁块换成铁粉 答案　A 解析　加适量蒸馏水稀释盐酸，氢离子浓度减小，反应速率减小，A项正确；用较浓盐酸代替稀盐酸，氢离子浓度增大，反应速率增大，B项错误；加热可加快反应速率，C项错误；将铁块换成铁粉，增大接触面积，反应速率加快，D项错误。 5.（化学反应速率的影响因素）等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测得在不同时间（t）内产生气体体积（V）的变化情况如图，根据图示分析实验条件，下列说法中不正确的是（　　） 组别 对应曲线 c（HCl）/（mol·L－1） 反应温度/℃ 铁的状态 1 a 30 粉末状 2 b 30 粉末状 3 c 2.5 块状 4 d 2.5 30 块状 A.第4组实验的反应速率最慢 B.第1组实验中盐酸的浓度大于2.5mol·L－1 C.第2组实验中盐酸的浓度可能等于2.5mol·L－1 D.第3组实验的反应温度低于30 ℃ 答案　D 解析　从图中四条曲线可判断a反应最快，d反应最慢，A项正确；第1、2组实验温度和第4组相同，铁为粉末状，化学反应速率要快，故第2组实验中盐酸浓度大于或等于 2.5 mol·L－1的情况均可以，第1组实验中盐酸的浓度一定大于2.5 mol·L－1，B、C项正确；若第3组实验的温度低于30 ℃，在其他条件都相同的情况下反应速率应该比第4组慢，与实验事实不符，D项错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$