6.1 第1课时 化学反应速率（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（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 课程标准 核心素养目标 　　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．会比较同一反应用不同物质表示时的化学反应速率的大小。 3．了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。 4．学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。 1.(宏观辨识与微观探析)知道化学反应速率的表示方法，理解同一化学反应可以用反应物、生成物来表示反应的速率。 2．(证据推理与模型认知)能根据化学反应速率的计算模式——“三段式”求解化学反应速率的大小。 一、化学反应速率 1．感受化学反应的快慢 (1)爆炸和酸碱的中和反应等化学反应进行得快；食物腐败和钢铁生锈等化学反应进行得较为缓慢；溶洞中钟乳石和石笋的形成等化学反应进行得极为缓慢。 [微点拨]化学反应快慢与反应现象没有必然的联系，反应快的现象不一定明显。 (2)实验探究 实验步骤 实验现象 镁条剧烈反应，产生气泡较快 铁片缓慢反应，产生气泡较慢 实验结论 镁与盐酸的反应比铁更快 2.化学反应速率的概念和表示方法 [微点拨](1)化学反应速率是一种物质在一段时间内浓度变化的平均值，是平均速率，不是瞬时速率。 (2)化学反应速率的测定，必须是测量时间和对应时间内物理量的变化值。也可以根据浓度时间曲线分析速率变化。 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自身的性质。例如：形状和大小相同的Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时，Mg发生的反应更剧烈，反应速率更大。 2．外因 (1)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 a.产生少量气泡 b.产生大量气泡 实验结论 MnO2可以增大H2O2分解的速率 [微点拨]催化剂对反应有选择性，MnO2或FeCl3溶液对H2O2溶液分解有催化作用，对其他反应不一定有作用。 ②温度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 a.产生气泡速率较慢 b.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的分解速率增大 [微点拨]无论是吸热反应还是放热反应，升高温度，化学反应速率一般增大。 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 增大反应物浓度能增大H2O2分解速率 [微点拨]实际参加反应的物质的浓度变化才能改变化学反应速率，如盐酸与铁粉的反应，氯离子浓度对化学反应没有影响；气体参与的反应，压强变化要引起物质的浓度变化才能改变化学反应速率，如恒温恒容下反应充入惰性气体，不改变化学反应速率。 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 加粉末状大理石的试管内产生气泡速率较快，加块状大理石的试管内产生气泡速率较慢 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 [微点拨]固体质量或纯液体质量的多少不改变化学反应速率。 (2)结论(其他条件不变，只改变一个条件) 微诊断(判断正误) (1)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率(　　×　　) (2)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小(　　√　　) (3)改变压强，化学反应速率必然改变(　　×　　) (4)用铁和稀硫酸反应制氢气时，换成浓硫酸产生氢气的速率增大(　　×　　) 探究一__化学反应速率及计算 [问题探究] (1)你认为图片中的哪些化学反应过程较快？哪些较慢？ 提示：火箭发射、汽油燃烧反应过程较快；溶洞形成、铁制品生锈较慢。 (2)从宏观物体的速度概念角度，你认为化学反应速率如何表达？ 提示：从用单位时间内的位移变化表达宏观物体的速度角度，化学反应速率也要用单位时间内某物理量的变化表示。化学反应中方便表示化学反应速率的物理量通常是物质的浓度。 (3)化学反应中不同物质的化学计量数可能不同，相同时间内不同物质浓度变化的数值不同，表示的快慢相同吗？ 提示：化学反应中有多种物质，有的浓度增加，有的浓度减小，化学计量数不同，变化的数值可能不同，不同物质浓度按照其化学计量数之比变化，时间是相同的，因此表示的快慢是相同的。 (4)某反应的反应物A的浓度在5 min内由6 mol·L－1变成了2 mol·L－1，则v(A)＝__________________________。一个2 L的容器中，充入4 mol某气体反应物，2 min后，测得这种气体反应物还剩余2 mol，该物质的化学反应速率为_______________________。 提示：0.8 mol·L－1·min－1　0.5 mol·L－1·min－1。 1．化学反应速率的正确理解 2．化学反应速率计算的“三个公式” (1)定义式：v＝。 (2)推导式：v＝。 (3)关系式：化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。 3．应用“三段式”进行化学反应速率的计算 (1)基本步骤： ①确定反应物或生成物的起始加入量； ②确定反应过程中各物质的变化量； ③确定反应进行至某时刻时各物质的量； ④依据题干中的条件建立等式关系进行解答； ⑤应用化学反应速率之比＝浓度变化之比＝化学计量数之比进行计算。 (2)计算模式： 设A、B两物质的起始浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，反应物A的转化浓度为mx mol·L－1，B的转化浓度为nx mol·L－1，则： 　　 　　　mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g) a b 0 0 mx nx px qx a－mx b－nx px qx 4．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反应速率，则要换算成同一物质表示的反应速率，然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(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。 【例1】 在2 L密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g)===2C(g)＋D(g)。若最初加入的A和B都是4 mol，在前10 s内A的平均反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，则10 s时，容器中B的物质的量是(　　) A.1.6 mol B．2.8 mol C.2.4 mol D．1.2 mol B　解析：根据化学反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，可得v(B)＝＝＝0.06 mol·L－1·s－1，则Δc(B)＝0.06 mol·L－1·s－1×10 s＝0.6 mol·L－1，Δn(B)＝0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol，故10 s时容器中B的物质的量为4 mol－1.2 mol＝2.8 mol。 1．反应A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)，在几种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行最快的是(　　) A.v(A)＝0.15 mol·L－1·min－1 B.v(B)＝0.6 mol·L－1·min－1 C.v(C)＝0.4 mol·L－1·min－1 D.v(D)＝0.02 mol·L－1·s－1 D　解析：比较不同情况下反应的快慢，可以根据同一反应中各物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，将各反应速率转化为用同一物质表示的反应速率，再进行比较。将选项中的速率都转化为A的速率，B选项，v(A)＝v(B)＝0.3 mol·L－1·min－1；C选项，v(A)＝v(C)＝0.4 mol·L－1·min－1；D选项，v(A)＝60v(D)＝1.2 mol·L－1·min－1。所以表示反应最快的为D。 探究二__影响化学反应速率的因素 古代皇室专用版冰箱——冰鉴 在周朝的时候，古人就发明了一种东西——冰鉴，专门用来保存冰。最开始的时候，冰鉴只是用来保存冰以供解暑，而到了后面，有个御膳房的厨师发现在北方，冬天下雪的时候，寒气可以让食物更长久地保存，而冰也是一种寒气，所以就用冰鉴保存食物。 [问题探究] (1)古代的“冰鉴”和现代的冰箱能够较长时间保存食物的原理是什么？ 提示：通过降低温度，减小化学反应的速率，从而延长食品保存时间。 (2)生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风，可以使炉火更旺，原理是什么？ 提示：增大煤与空气的接触面积，增大反应速率。 (3)在下列事实中，什么因素影响了化学反应速率？ ①同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌块和镁块，产生气体有快有慢； ②硫铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒； ③集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸； ④熔化的KClO3放出气泡很慢，加入少量MnO2，很快产生气体； ⑤同样大小的石灰石在0.1 mol·L－1的盐酸和1 mol·L－1的盐酸中反应速率不同； ⑥夏天的食品易变质，冬天就不易发生该现象。 提示：①反应物自身的性质　②反应物的接触面积　③光照　④催化剂　⑤反应物的浓度　⑥反应温度。 1．影响化学反应速率的内因和外因 (1)内因：反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越大；反之，化学反应速率越小。 (2)常见四大外因 影响因素 影响结果 浓度 在其他条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小 温度 在其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 压强 在其他条件相同时，增大气态反应物的压强，化学反应速率增大；减小气态反应物的压强，化学反应速率减小 催化剂 在其他条件相同时，使用合适的催化剂能极大地增大反应速率 2.浓度对化学反应速率影响的理解 固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。 3．压强对化学反应速率影响的理解 压强对化学反应速率的影响，是通过改变气体的浓度来实现的，故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。 (1)对无气体参加的化学反应，改变压强时，化学反应速率基本不变。如 MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。 (2)对有气体参加的化学反应，压强对化学反应速率的影响可简单理解为 压强改变→ ①恒温：增大压强，体积缩小，反应物浓度增大，反应速率增大。 ②反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响： 恒容：充入惰性气体→总压强增大→反应物浓度不变→反应速率不变。 恒压：充入惰性气体→体积增大→反应物浓度减小→反应速率减小。 控制变量法探究影响化学反应速率的因素 (1)准确变量 在研究影响化学反应速率的因素时，由于外界影响因素较多，故为弄清某个因素的影响均需控制其他因素相同或不变，再进行实验，从而理清影响实验探究结果的因素。 (2)定多变一 在探究时，应先确定其他因素不变，只变化一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系，这样确定一种因素的影响结果以后，再确定其他因素的影响结果，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。 【例2】 对于密闭体系中的反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)，能使反应速率增大的措施是(　　) ①通过减小容器容积增大压强　②升高温度　③将炭粉碎　④通入CO2　⑤增加少量的炭　⑥恒容条件下通入N2 A.①②③⑥ B．①②④⑥ C.①②③④ D．⑤⑥ C　解析：影响化学反应速率的因素很多，如温度、浓度、催化剂、压强、固体的表面积等，各项的详细分析如下： 序号 分析反应速率 ①④ 增大压强和通入CO2都是增大了反应物的浓度，使反应速率增大 ② 升高温度，反应速率一定增大 ③ 将炭粉碎，增大了炭与CO2的接触面积，反应速率增大 ⑤ 增加炭的量，由于炭是固体，浓度不会改变，故不能使反应速率增大 ⑥ 恒容条件下通入N2，反应物的浓度不变，反应速率不变 2．某小组利用H2C2O4溶液与酸性KMnO4溶液反应来探究“外界条件对化学反应速率的影响”。实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定溶液褪色所需时间来判断反应的快慢。该小组设计了如下方案。 编号 H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 温度/℃ ① 0.10 2.0 0.010 4.0 25 ② 0.20 2.0 0.010 4.0 25 ③ 0.20 2.0 0.010 4.0 50 (1)探究温度对化学反应速率影响的实验是________(填编号，下同)，探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验是________。 (2)已知50 ℃时c(MnO)随反应时间t的变化曲线如图所示。若保持其他条件不变，请在坐标图中画出 25 ℃时c(MnO)随反应时间t的变化曲线。 答案：(1)②和③　①和② (2) 解析：(1)探究温度对化学反应速率的影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满足此条件的实验编号是②和③；探究反应物浓度对化学反应速率的影响，除了浓度不同，其他条件完全相同的实验编号是①和②。 (2)25 ℃时反应速率小于50 ℃时，所以相同时间内MnO的浓度变化比50 ℃时小，反应需要的时间大于50 ℃条件下需要的时间，据此可画出25 ℃时c(MnO)随时间t的变化曲线。 1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是(　　) A.对于一个化学反应，在进行反应的一段时间内，由于固体和纯液体的浓度不变，所以一般不用它们表示化学反应速率 B.化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质 C.化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示 D.化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1 C　解析：化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示，而不采用物质的质量或物质的量。 2．取50 mL过氧化氢水溶液，在少量I－存在下分解：2H2O2===2H2O＋O2↑。在一定温度下，测得O2的放出量，转换成H2O2浓度(c)，如下表所示： t/min 0 20 40 60 80 c/(mol·L－1) 0.80 a 0.20 0.10 0.050 下列说法不正确的是(　　) A.反应20 min时，测得O2体积为224 mL(标准状况)，则a＝0.40 B.40～60 min，消耗H2O2的平均速率为0.005 0 mol·L－1·min－1 C.第30 min时的瞬时速率小于第70 min时的瞬时速率 D.过氧化氢酶对H2O2分解也有催化作用 C　解析：标准状况下224 mL O2的物质的量为0.01 mol，根据化学方程式可知生成0.01 mol O2消耗0.02 mol H2O2，Δc(H2O2)＝＝0.40 mol·L－1，所以a＝0.80－0.40＝0.40，A正确；40～60 min内Δc(H2O2)＝0.20 mol·L－1－0.10 mol·L－1＝0.10 mol·L－1，消耗H2O2的平均速率＝＝0.005 0 mol·L－1·min－1，B正确；随着反应的进行，H2O2的浓度越来越小，浓度越小反应速率越小，所以第30 min时的瞬时速率大于第70 min时的瞬时速率，C错误；过氧化氢酶的作用就是催化过氧化氢分解生成氧气和水，D正确。 3．臭氧可用于净化空气、漂白饮用水、杀菌、处理工业废物和作为漂白剂。O3在水中易分解，在一定条件下，O3的浓度减少一半所需的时间(t/min)如表所示。已知：O3的起始浓度为0.021 6 mol·L－1。 T/℃ pH 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 35 15 7 (1)在30 ℃、pH＝4.0条件下，O3的分解速率为________mol·L－1·min－1。 (2)pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是________。 (3)根据表中数据，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填标号)。 a.40 ℃、pH＝3.0 b.10 ℃、pH＝4.0 c.30 ℃、pH＝7.0 答案：(1)1.00×10－4　(2)OH－　(3)bac 解析：(1)v＝＝＝1.00×10－4 mol·L－1·min－1；(2)pH增大，则OH－浓度增大，表明对O3分解起催化作用的是OH－；(3)由表中数据可知，40 ℃、pH＝3.0时，O2浓度减少一半所需时间在31～158 min之间；10 ℃、pH＝4.0时，所需时间>231 min；30 ℃、pH＝7.0时，所需时间<15 min，则分解速率依次增大的顺序为b、a、c。 [课时梯级训练(1)见P113] 学科网（北京）股份有限公司 $$