6.2 第1课时 化学反应的速率（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019 不定项版）

第二节　化学反应的速率与限度 第1课时　化学反应的速率 课程标准 核心素养目标 　　1.知道化学反应平均速率的表示方法。 2．通过实验探究影响化学反应速率的因素。 3．认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应。 　　1.证据推理与模型认知：通过化学反应速率的概念及其影响因素的学习，学会“变量控制”的科学方法，增强证据推理的意识。 2．宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解浓度和压强对化学反应速率的影响，发展“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。 一、化学反应速率 1．含义 与物理学中物体的运动快慢用速率表示类似，化学反应过程进行的快慢用反应速率来表示。 2．表示方法 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增大量来表示(取正值)。 3．计算公式及单位 例如，反应A(g)＋B(g)===C(g)＋D(g)，在前2 min内c(A)由6 mol/L减小到2 mol/L，则在这段时间内v(A)＝＝2.0_mol/(L·min)。 二、影响化学反应速率的因素 1．内因(主要因素) 影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的结构和性质。例如，Mg、Al分别与1.0 mol/L稀硫酸反应时，Mg产生气体的速率更快，其原因是金属Mg更活泼。 2．影响化学反应速率的因素(外因)(教材·探究) (1)反应温度的影响 (2)反应物浓度的影响 (3)催化剂的影响 (4)固体表面积的影响 (5)压强的影响 对于有气体参加的化学反应，在其他条件不变时，压强对化学反应速率的影响可简化理解为 ◆名师点拨 对化学反应速率的理解 (1)化学反应速率是指一段时间内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时反应速率。 (2)一个反应中反应物和生成物有多种，表示反应速率时要指明用哪一种物质来表示的。 (3)无论用反应物表示还是用生成物表示，化学反应速率都取正值。 (4)固体或液体纯物质(不是溶液)的浓度视为常数，因此不能用固体或液体纯物质的浓度变化来表示反应速率。 ◆名师点拨 影响化学反应速率的因素 (1)对于所有化学反应(放热反应或吸热反应)，升高温度，化学反应速率均增大。 (2)对于可逆反应，升高温度，正、逆反应速率均增大。 (3)压强影响化学反应速率的实质是改变压强后改变了气体的物质的量浓度。 (4)只能通过改变固体物质的颗粒大小改变其表面积来增大反应速率，反应速率的增大不能通过增加固体质量实现。 我的感悟 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ◆拓展延伸 催化剂的特点及使用 (1)催化剂能改变化学反应速率，有的催化剂增大反应速率，有的催化剂减小反应速率。若无特别说明，使用催化剂能增大反应速率。 (2)催化剂参与化学反应，生成了中间体，在反应前后催化剂的组成、质量和化学性质不变，但物理性质(如形状等)可能发生改变。 (3)催化剂具有专一性、高效性，某种物质对于一个反应有催化作用，对于其他反应不一定有催化作用。 (4)对于一个化学反应，其催化剂可能不止一种，如H2O2分解反应中MnO2、Fe3＋均有催化作用。 我的感悟 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”) (1)增加某种反应物的量，其化学反应速率必定增大(　　×　　) (2)恒容条件下，合成氨反应中增加少量He，化学反应速率不变(　　√　　) (3)锌与稀盐酸的反应中，加入一定量KCl溶液，反应速率不变(　　×　　) (4)对于可逆反应，升高温度，若正反应速率增大，则逆反应速率必定减小(　　×　　) 探究一__化学反应速率的计算与比较 某研究小组的同学通过实验定量研究锌粉与稀盐酸反应的速率，实验测定反应中生成H2的体积(V)(已折算成标准状况)随反应时间(t)的变化情况，并绘制曲线如图所示。 假设实验开始时，稀盐酸的体积为100 mL，忽略反应过程中溶液体积的变化。 [问题设计] (1)根据反应速率计算公式v＝，分别求出OA段中v(HCl)、AB段中v(ZnCl2)和BC段中v(HCl)。 提示：OA段中v(HCl)＝0.1 mol/(L·min)，AB段中v(ZnCl2)＝0.1 mol/(L·min)，BC段中v(HCl)≈0.067 mol/(L·min)。 (2)结合(1)的计算结果，比较OA、AB和BC段化学反应速率的大小。 提示：反应速率：v(AB)>v(OA)>v(BC)。 (1)计算化学反应速率的两种方法 (2)比较化学反应速率大小的两种方法 【例1】 (2023·淄博高一期末)25 ℃时，在恒容密闭容器中发生反应：N2O4(g)⇌2NO2(g)，反应过程中各气体浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　　　　) A．曲线甲表示NO2(g)浓度随时间的变化 B．a、b两点正反应速率：v(a)＞v(b) C．c点反应速率：v(NO2)＝v(N2O4) D．0～60 s，v(NO2)＝0.001 mol/(L·s) B　解析：由图可知，前60 s内，甲减少0.06 mol/L，对应生成乙为0.12 mol/L，两者的比值为1∶2，由反应N2O4(g) ⥫⥬2NO2(g)可知，曲线乙表示NO2(g)浓度随时间的变化，A错误；随着反应的进行，反应物浓度减小、反应速率减小，则a、b两点正反应速率：v(a)＞v(b)，B正确；c点时c(NO2)＝c(N2O4)，但瞬时反应速率v(NO2)≠v(N2O4)，C错误；0～60 s，NO2(g)的浓度变化为0.12 mol/L，则有v(NO2)＝＝0.002 mol/(L·s)，D错误。 解答本题的思路如下： (1)计算前60 s内甲、乙曲线代表物质的浓度变化之比，结合化学方程式中物质的化学计量数关系，推测曲线甲和乙表示的物质。 (2)结合图中a、b、c点浓度变化比较反应速率，根据图中数据计算前60 s内v(NO2)的值。 1．(2024·浙江宁波市九校期末)某反应A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，一定条件下将1 mol的A和3 mol的B置于2 L的恒容密闭容器中，反应5 min后，测得B的物质的量为1.8 mol。下列说法正确的是(　　　　　) A．增加A的物质的量，该反应的速率增大 B．第5 min时，v(C)＝0.08 mol/(L·min) C．第5 min时，c(D)＝0.2 mol/L D．在这5 min内，用B表示的反应速率逐渐减小，用C表示的反应速率逐渐增大 C　解析：A为固体，其浓度视为常数，增加A的物质的量，反应物浓度不变，反应速率不变，A错误；0～5 min内B的反应速率为v(B)＝＝＝0.12 mol/(L·min)，根据反应速率之比等于化学计量数之比，则v(C)＝v(B)＝0.08 mol/(L·min)，但反应速率是一段时间内的平均速率，不是第5 min时的瞬时速率，B错误；根据反应速率之比等于化学计量数之比，则v(D)＝v(B)＝0.04 mol/(L·min)，0～5 min内Δc(D)＝0.04 mol/(L·min)×5 min＝0.2 mol/L，开始时D的浓度为0，则第5 min时，c(D)＝0.2 mol/L，C正确；因为物质B的浓度改变量减小，则物质C的浓度改变量也随着减小，则在这5 min内用B和C表示的反应速率都逐渐减小，D错误。 探究二__影响化学反应速率的因素 有的化学反应进行得很快，几乎瞬间即可完成，如产生美丽焰火的反应；有的化学反应进行得比较缓慢，如金属铜锈蚀的反应；还有一些化学反应则进行得极其缓慢，如塑料的降解反应。 [问题设计] 影响化学反应速率的外界因素有很多，请分析下列实验或事实，分别指出影响反应速率的因素及如何影响反应速率。 (1)夏天的食品易霉变，冬天就不易发生该现象：___________________________。 (2)铁丝在空气中加热呈红热状态，在纯氧中加热剧烈燃烧：______________________。 (3)在常温下，过氧化氢缓慢分解，若滴入FeCl3溶液，迅速产生大量气泡：_____________。 (4)工业上常将固体燃料粉碎，以提高其燃烧效率：_________________________。 提示：(1)温度；升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。 (2)浓度；增大反应物的浓度，化学反应速率增大。 (3)催化剂；加入催化剂，化学反应速率增大。 (4)固体表面积；增大固体表面积，化学反应速率增大。 (1)外界条件对化学反应速率的影响及结果 (2)分析影响速率问题的三个“易错点” 【例2】 (2024·湖北武汉市重点中学联考期末)某课外兴趣小组的同学利用硫代硫酸钠与稀硫酸的反应探究影响化学反应速率的因素，设计了下表所示系列实验。下列说法错误的是(　　　　　) 实验序号 反应温度/℃ 硫代硫酸钠(Na2S2O3) 稀硫酸 H2O V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL 1 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 2 40 V1 0.10 10.0 0.50 V2 3 20 V3 0.10 4.0 0.50 V4 A.设计该实验的基本方法为变量控制法 B.该实验的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===S↓＋SO2↑＋H2O＋Na2SO4 C.若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响，则V3＝10.0，V4＝6.0 D.可用热的NaOH浓溶液或CS2洗掉反应后仪器中的黄色固体，且原理相同 D　解析：要探究影响化学反应速率的因素，则每次实验只有一个变量不同，因此设计该实验的基本方法为变量控制法，A正确；硫代硫酸钠与稀硫酸发生反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===S↓＋SO2↑＋H2O＋Na2SO4，B正确；若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响，则除稀硫酸浓度不同外，其他条件应相同，硫代硫酸钠溶液浓度和体积相同，所以V3＝10.0，溶液总体积相同，所以V4＝10.0－4.0＝6.0，C正确；反应后仪器中的黄色固体为硫单质，用热的NaOH浓溶液洗涤，S与NaOH溶液发生反应生成易溶于水的钠盐，若用CS2洗涤，利用的是“相似相溶”规律，二者原理不同，D错误。 2．变量控制法是科学研究的重要方法。相同质量的锌与足量1 mol/L硫酸分别在下列条件下发生反应，化学反应速率最大的是(　　　　　) 锌的状态 实验温度/℃ A 粉末 25 B 粉末 50 C 块状 25 D 块状 50 B　解析：其他条件相同时，反应温度越高，固体表面积越大，反应速率越大。相同质量时，粉末状锌的表面积大于块状，故反应速率最大的是B项。 1．(2024·浙江三锋教研联盟期中)化学与生产、生活密切相关。下列事实与化学反应速率无关的是(　　　　　) A．用炉灶燃烧含硫蜂窝煤时加入生石灰 B．做糕点时，在面粉中加入酵母菌发酵 C．在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期 D．燃烧黄铁矿制备SO2时，把矿石粉碎成颗粒状 A　解析：加入生石灰的目的是除去二氧化硫，防止污染，与反应速率无关，A符合题意；做糕点时，在面粉中加入酵母菌发酵，酵母菌起到催化剂的作用，可以增大发酵的速率，B不符合题意；在糕点包装内放置除氧剂可以降低氧气的浓度，减小食物氧化速率，延长食品保质期，C不符合题意；燃烧黄铁矿制备SO2时，把矿石粉碎成颗粒状可以增大反应物的接触面积，增大反应速率，D不符合题意。 2．(2024·河南创新发展联盟期末)控制变量法是科学研究的重要方法之一、下列碳酸钙和酸反应制备CO2的组合中，开始阶段化学反应速率最大的是(　　　　　) 碳酸钙的状态 酸 实验温度/℃ A 粉末 0.1 mol/L盐酸 20 B 粉末 0.05 mol/L硫酸 30 C 块状 0.1 mol/L盐酸 20 D 粉末 0.1 mol/L盐酸 30 D　解析：反应物接触面积越大、反应物浓度越大、温度越高，反应速率越大，硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙是微溶物，会包裹住碳酸钙，阻止反应进一步进行，因此选择碳酸钙的状态为粉末，酸应该使用盐酸，浓度为0.1 mol/L，温度为30 ℃，D符合题意。 3．A(g)＋3B(g)⇌2C(g)在不同条件下的反应速率表示如下，其中反应进行最快的是(　　　　　) A.v(A)＝0.01 mol/(L·s) B.v(B)＝0.02 mol/(L·s) C.v(B)＝0.60 mol/(L·min) D.v(C)＝1.00 mol/(L·min) A　解析：将各物质表示的速率转化为用B表示的反应速率，单位统一为mol/(L·min)。A项，v(A)＝0.01 mol/(L·s)，则v(B)＝3v(A)＝1.8 mol/(L·min)；B项，v(B)＝0.02 mol/(L·s)＝1.2 mol/(L·min)；D项，v(C)＝1.00 mol/(L·min)，则v(B)＝v(C)＝1.5 mol/(L·min)，故反应进行最快的是A项。 4．(2024·浙江宁波五校联盟期中)关于A(g)＋B(g)===3C(g)的化学反应，下列表示的反应速率最快的(　　　　　) A.v(A)＝0.6 mol/(L·min) B.v(B)＝0.3 mol/(L·min) C.v(C)＝0.9 mol/(L·s) D.v(C)＝1.2 mol/(L·min) C　解析：根据化学计量数将A、B的反应速率转化为C的反应速率并统一单位，v(C)＝3v(A)＝1.8 mol/(L·min)，v(C)＝3v(B)＝0.9 mol/(L·min)，v(C)＝54 mol/(L·min)，C符合题意。 5．一定温度下，在2 L密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量随时间变化曲线如图所示，按要求解决下列问题： (1)该反应的化学方程式为______________。 (2)0～10 s内用A表示的化学反应速率为____________________。 (3)下列条件改变时，能增大化学反应速率的是________(填标号)。 A.扩大容器的容积 B.增大C的用量 C.降低体系的温度 D.加入催化剂 答案：(1)B(g)＋C(g)⇌2A(g) (2)0.079 mol/(L·s) (3)BD 解析：(1)由图可知，B、C减小，A增加，则B、C是反应物，A是生成物。反应开始至10 s时，B、C、A的物质的量变化值(Δn)分别为0.79 mol、0.79 mol、1.58 mol，其比值为1∶1∶2，故该反应的化学方程式为B(g)＋C(g)⇌2A(g)。 (2)根据上述分析可知，A的反应速率为v(A)＝＝0.079 mol/(L·s)。 (3)扩大容器的容积，反应混合物的浓度减小，反应速率减小，A错误；增大C的用量，其浓度增大，反应速率增大，B正确；降低体系的温度，反应速率减小，C错误；加入催化剂，反应速率增大，D正确。 [课时梯级训练(10)见P188] 学科网（北京）股份有限公司 $$