第2章 第3节 第1课时 化学反应的快慢（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（鲁科版2019）

第3节　化学反应的快慢和限度 第1课时　化学反应的快慢 课程标准要求 学业质量水平 1.认识化学反应的快慢，知道化学反应速率的表示方法。 2．学会化学反应速率的简单计算和大小比较方法。 3．知道浓度、温度、压强和催化剂等外界条件对化学反应速率的影响规律。 4．初步了解调控化学反应速率的重要意义。 1.能够根据实验辨识外界条件对化学反应速率的影响。(水平1) 2．能分析化学反应速率的主要影响因素。(水平2) 3．能根据反应速率理论，说明影响化学反应速率的因素。(水平3) 4．能从调控反应速率方面分析反应的条件，提出有效控制反应速率的措施。(水平4) [对应学生用书P70] 一、化学反应速率 1．含义：用来描述化学反应快慢的物理量。 2．表示：可用单位时间内某反应物浓度的减少量或某生成物浓度的增加量来表示。 ①表达式：v(A)＝ ②单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。 3．举例：某反应中H2在2 min内由2 mol·L－1变成1 mol·L－1，则v(H2)＝0.5_mol·L－1·min－1。 二、影响化学反应速率的因素 1．实验探究 (1)方法导引——变量控制法 (2)实验方案 实验方案 实验现象 结论 (镁条和铁片表面积大致相同) 镁条与盐酸反应比铁片产生气泡的速率快 决定化学反应速率大小的因素是反应物的内在性质 碳酸钙粉末与盐酸反应比块状碳酸钙产生气泡的速率快 增大反应物的接触面积，可以加快化学反应速率 用酒精灯加热的试管中产生气泡的速率快 温度越高，化学反应速率越_快 3 mol·L－1 HCl(aq)与Mg反应产生气泡的速率快 反应物浓度越大，化学反应速率越快 加入MnO2粉末的试管中产生气泡的速率较快 催化剂可以加快化学反应速率 2.影响规律 [注意]　另外溶剂、光波、电磁波、超声波对化学反应速率也有影响作用。 3．调控化学反应速率的意义：通过改变反应条件可以调控化学反应速率，加快对人们有利的化学反应，延缓对人们有害的化学反应。 1．巧判断(对的打“√”，错的打“×”) (1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显(×) (2)化学反应速率用反应物表示时为负值，用生成物表示时为正值(×) (3)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(×) (4)温度升高时不论吸热反应还是放热反应，反应速率都增大(√) (5)铁和硫酸反应时，硫酸浓度越大，产生H2的速率越快(×) (6)对于反应C＋CO22CO，增加C的量，化学反应速率加快(×) 2．(2020·河南学业水平考试)在2 L密闭容器中，某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol，则用此反应物表示该反应的平均反应速率为(　　) A．0.1 mol·L－1·s－1 B．0.2 mol·L－1·s－1 C．0.3 mol·L－1·s－1 D．0.4 mol·L－1·s－1 B　[在2 L密闭容器中，某气体反应物在2 s内的平均反应速率为：v＝＝0.2 mol·L－1·s－1，故B正确。] [对应学生用书P71] 学习任务一　化学反应速率的计算与比较 1．对于化学反应C＋H2O(气)CO＋H2，已知v(H2)＝1.2 mol·L－1·s－1，试讨论并回答下列问题： (1) v(H2)＝1.2 mol·L－1·s－1表示的意义是什么？ (2)随着反应的进行反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，v(H2)为正值，v(H2O)为负值吗？ (3)能否用碳表示该反应的速率？ (1)提示　v(H2)＝1.2 mol·L－1·s－1表示每秒钟H2的浓度变化为1.2 mol·L－1，是一段时间内的平均反应速率，而不是某时刻的反应速率。 (2)提示　化学反应速率是指单位时间内反应物或者生成物的浓度变化值，无论是用某反应物浓度的减小还是用某生成物浓度的增大来表示化学反应速率，其数值都是正值，没有负值。 (3)提示　碳是固体，随着反应的进行，改变的是碳的多少，其浓度不会改变，故不能用固体碳来表示该化学反应速率。 2．已知反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在2 L的密闭容器中进行，10 s后，NH3的物质的量增加了2.4 mol。 (1)在10 s内，用N2、H2和NH3表示的反应速率各是多少？ (2)对同一化学反应，在相同时间内用不同物质表示的化学反应速率，其数值是否相同，其数值之间存在什么规律？ (3)如在不同条件下，分别测得v(N2)＝0.04 mol·L－1·s－1，v(H2)＝0.09 mol·L－1·s－1，则哪种情况下对该反应速率更快？ (1)提示　N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g) 变化量　1.2 mol　3.6 mol　 2.4 mol 据v＝，则v(N2)＝＝0.06 mol·L－1·s－1， v(H2)＝＝0.18 mol·L－1·s－1， v(NH3)＝＝0.12 mol·L－1·s－1。 (2)提示　用不同物质表示的化学反应速率，其数值可能不同，但都表示同一反应的反应速率，且速率之比和反应物质的化学计量数之比相等。 如(1)中v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝0.06∶0.18∶0.12＝1∶3∶2， 或∶∶＝∶∶＝1∶1∶1。 (3)提示　根据化学反应速率之比和反应物化学计量数之比相等，把v(H2)换算为用v′(N2)＝×1＝0.03 mol·L－1·s－1，则第一种情况下反应速率更快。 1．正确理解化学反应速率的“3个要点” (1)化学反应速率是一段时间内某物质的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率。 (2)反应过程中固体或纯液体的浓度可视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。 (3)由于一个化学反应中各物质的化学计量数不一定相同，所以同一化学反应用不同的物质表示的化学反应速率数值可能不同，但所表示的意义相同，因而表示一个化学反应的反应速率时，须指明用哪一种物质来表示。 2．化学反应速率与化学计量数的关系 对于已知反应aA＋bB＝cC＋dD，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，同一段时间内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)＝a∶b∶c∶d。 3．化学反应速率的简单计算方法 (1)定义式法：利用公式v＝＝计算，其中Δc表示反应物(或生成物)浓度的变化量，Δn表示物质的量的变化，V表示反应容器的体积，Δt表示浓度变化的时间间隔。 (2)关系式法：利用“化学反应速率之比＝化学方程式中的化学计量数之比”求算。 4．定量比较化学反应速率的大小 (1)归一法：换算成同一物质表示的反应速率，单位要统一后，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＋bB＝cC，即比较与，若＞，则A表示的反应速率比B大。 1．(2020·河北保定高一期中)将4 mol A和2 mol B在2 L的密闭容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(s)＋B(g) 2C(g)，反应2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1。下列说法正确的是(　　) A．用物质A表示2 s内的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1 B．用物质B表示2 s内的平均反应速率为－0.15 mol·L－1·s－1 C．2 s时v(C)＝0.3 mol·L－1·s－1 D．2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1 D　[不能用固体物质表示化学反应速率，A项错误；根据已知条件，可知v(C)＝0.6 mol·L－1÷2 s＝0.3 mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1÷2＝0.15 mol·L－1·s－1，化学反应速率无论用反应物还是用生成物的浓度变化都是正值，B项错误；化学反应速率是平均值不是瞬时值，C项错误； 2 s时物质B的浓度为2 mol÷2 L－0.15 mol·L－1·s－1×2s＝0.7 mol·L－1，D项正确。] 2．(2020·河南鹤壁一中高一月考)把0.6 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L的密闭容器中，使它们发生如下反应3X(g)＋Y(g) nZ(g)＋2W(g)。5 min末生成0.2 mol W。若测知以Z的浓度变化表示平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则化学方程式中n的值为(　　) A．1　　　 B．2　　　　 C．3　　　 D．4 A　[5 min内W的平均化学反应速率v(W)＝＝0.02　mol·L－1·min－1，Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，利用物质的反应速率之比等于其化学计量数之比，则有：v(Z)∶v(W)＝0.01 mol·L－1·min－1∶0.02 mol·L－1·min－1＝n∶2，所以n＝1。] 3．反应A＋3B===2C＋2D在四种不同情况下的反应速率最快的是(　　) A．v(A)＝0.15 mol/(L·s) B．v(B)＝0.6 mol/(L·s) C．v(C)＝2.4 mol/(L·min) D．v(D)＝0.45 mol/(L·s) D　[将选项中各物质表示的反应速率都换算为用A表示的速率，统一单位后，再比较数值的大小即可。B项v(A)＝v(B)＝0.2 mol/(L·s)；C项v(A)＝v(C)＝1.2 mol/(L·min)＝0.02 mol/(L·s)；D项v(A)＝v(D)＝0.225 mol/(L·s)，故D项反应速率最快。] 学习任务二　压强对化学反应速率的影响 对于密闭容器中进行的气体反应2SO2＋O22SO3，请分析讨论下列问题(以下各空均填写“增大”、“不变”或“减小”)： 1．恒温时，压缩容器体积，容器压强_______，反应物质的浓度_____，化学反应速率______。 提示　增大　增大　增大 2．恒温恒压时，充入N2，容器体积______，反应物质的浓度_____，化学反应速率______。 提示　增大　减小　减小 3．恒温恒容时：(1)充入O2，容器压强_______， O2的浓度_______，O2的化学反应速率_______。 (2)充入N2，容器压强_______，反应物质的浓度_____，化学反应速率______。 提示　(1)增大　 增大　增大　(2)增大　不变　 不变 分类剖析压强对化学反应速率的影响 (1)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。 (2)恒温恒压时：充入惰性气体体积增大各气体物质浓度减小反应速率减慢。 (3)恒温恒容时： ①充入气体反应物总压强增大浓度增大速率加快。 ②充入惰性气体总压强增大，但各气体物质的量浓度不变，反应速率不变。 [点拨]　此处的惰性气体是指不参与反应的气体物质。 1．在C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)反应中可使反应速率增大的措施是(　　) ①减小容器体积使增大压强　②增加碳的量　③恒容时通入CO2　④恒压下充入N2　⑤恒容下充入N2 A．①②③　　　　　　 B．②④ C．①③ D．③⑤ C　[①该反应为有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快，正确；②碳是固体，增加碳的量，不影响化学反应速率，错误；③恒容通入CO2，反应物浓度增大，反应速率加快，正确；④恒压下充入N2，容器体积增大，则反应物浓度减小，反应速率减小，错误；⑤恒容下充入N2，反应物的浓度不变，反应速率不变，错误，①③正确，故选C。] 2．(2020·湖北荆州高一检测)对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列措施能增大反应速率的是(　　) ①增大体系容积　②恒容条件下，再通入一定量的O2　③恒容条件下，再通入一定量的N2　④使用合适的催化剂 A．①④ B．②③④ C．②④ D．①②③ C　[①增大体系容积，反应物浓度减小，反应速率减小；②恒容条件下，再通入一定量的O2，O2浓度增大，反应速率增大；③恒容条件下，再通入一定量的N2，反应物浓度不变，反应速率不变；④使用合适的催化剂，可增大反应速率。] [解题反思]　由于压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强改变对反应速率的影响时要从反应物和生成物的浓度是否发生改变的角度来进行分析。 　对于食品进行真空包装和低温储藏能有效地使食品长期保持原有的色、香、味及营养价值，是人们常用的防止食品腐败变质的重要措施。 低温储藏　　真空包装 请解释利用真空包装和低温储藏防止食品变质的原理。 提示　反应物的浓度和温度是影响化学反应速率的重要因素，食品腐败变质的本质是食品与空气中的氧气发生氧化反应，真空包装能有效地降低所处空间的氧气浓度，低温储藏降低了食品的温度，二者防止食品变质的原理都是减小食品发生氧化反应的速率。 学科网（北京）股份有限公司 $$