6.2.1 化学反应的速率 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一课时 化学反应的速率 化学反应的速率和限度 1 化学反应的速率 那么化学上又是如何定量地判断一个化学反应的快慢的呢？ 在物理中如何定量地判断一个物体移动速度快慢的？ 用速度来描述：单位时间内物体移动的距离的大小 v ＝ △s △t 思考 1 思考 2 爆 炸 牛奶变质 钢铁生锈 溶洞形成 如何科学衡量化学反应速率的快慢？ 化学反应的速率 化学反应的速率 实验现象来比较： ① 冒气泡快慢 ② 颜色变化 ③ 固体量减少 ④ 浑浊程度 ⑤ 温度变化等 有具体的数据 思考 1 思考 2 定性描述化学反应速率有哪些现象？ 如何定量的描述化学反应过程进行的快慢呢？ 化学反应的速率 1、定义：单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 3、公式： 4、单位：mol/(L·s) 、mol/(L·min) 或 mol·L-1·min-1 2、符号：v △c 浓度变化量 ∆t 时间 △n 物质的量变化量 V 体积 化学反应速率 （均取正值） v= Δc Δt v= Δn VΔt 化学反应的速率 化学反应速率 注意： ① 由v＝ 计算得到的是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 Δc Δt ② 不用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。一般纯液体或固体物质的浓度（液态水、液溴等）浓度为常数Δc=0，单纯改变它们的用量，浓度视为不变。 如：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 可以用v(NaOH)、v(H2) 表示速率，不能用Na 、H2O表示速率。 化学反应的速率 1、某反应的反应物 A 浓度在 5 min 内由 6 mol·L-1 变成了2 mol·L-1， 则v (A)＝________________ 0.8 mol·L-1·min-1 2、一个 5L 的容器中，盛入 8.0mol 某气体反应物，5min后，测得这种气体反应物还剩余 6.8mol，这种反应物的化学反应速率为___________________ 0.048 mol·L-1·min-1 解： = 4 mol·L-1 ÷ 5 min = 0.8 mol·L-1·min-1 解： 化学反应的速率 3、已知合成氨反应 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，其浓度数据如下：用氨气来表示该化学反应的速率时，其速率为（ ） A、0.2 mol·L-1·s-1 B、0.4 mol·L-1·s-1 C、0.6 mol·L-1·s-1 D、0.8 mol·L-1·s-1 高温高压 催化剂   N2 H2 NH3 起始浓度 /mol·L－1 1.0 3.0 0 2s 末浓度 /mol·L－1 0.6 1.8 0.8 B 化学反应的速率 例：在密闭容器中，反应前测得 N2 的浓度 1mol/L，H2 的浓度 3mol/L ，2 min 后测得 NH3 的浓度 1mol/L ，求 v (H2)、 v (N2)、 v (NH3) ? 催化剂 N2 + 3H2 2NH3 解： = 1 mol·L-1 ÷ 2 min = 0.5 mol·L-1·min-1 三段式解题法 起始量、变化量、最终量 第一步：写出化学方程式 第二步：写出三段式的量 第三步：依据相关公式计算 最终量 变化量 起始量 1mol/L 3mol/L 0 ? ? 1mol/L ? ? 1mol/L 1.5 mol/L 0.5 mol/L 0.5 mol/L 1.5 mol/L 化学反应的速率 v(N2 ) = 0.25 mol·L-1·min-1， v(H2 ) = 0.75 mol·L-1·min-1， v(NH3 ) = 0.5 mol·L-1·min-1 v(N2 ) ：v(H2 ) ：v(NH3 ) = 1 : 3 : 2 结论：化学反应速率之比= 化学计量数之比= 物质的量变化之比 化学反应速率之比与方程式中的化学计量数之比有什么关系? N2 + 3H2 2NH3 催化剂 同一反应体系中，用不同物质表示化学反应速率时，数值上不一定相同，但对于整个反应快慢是一样的，表示的意义相同。 用哪种物质表示该化学反应的反应速率时最快 ? 思考 1 思考 2 1、同一反应的各反应速率之比等于化学方程式的系数之比。 即对于反应：aA+bB=cC+dD (各物质都不是固体和纯液体)， 则 vA：vB：vC：vD = a : b : c : d 或 常用于化学反应速率的计算、化学方程式配平、大小比较 化学反应的速率 课堂练习 1、在某一条件下，容器中有反应 2A + 𝒙 B → 3C + D，其中 v(A) = 0.3 mol/(L·s)、 v(B) = 0.75 mol/(L·s) ，求 𝒙 值？ 𝒙 = 5 D 课堂练习 3、某化学学习小组在进行化学反应速率的相关实验，在一段时间内，测得反应 2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O 中 O2 的反应速率为 0.21 mol/(L·min)，求该时间段内v(C2H6 ) 的值 点燃 v(C2H6 ) = 0.06 mol/(L·min) 课堂练习 4、在某 2L 容器中，有 X、Y、Z 三种物质在参加可逆反应，其物质的量 n (mol) 随时间 t 的变化曲线如右图，求反应的化学方程式？ （ ） A、2X + Y = 3Z B、2X + 2Y = Z C、 2Z = X + Y D、X + Y = 2Z D 化学反应速率的大小比较 化学反应的速率 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)， 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 v(A) a v(B) b > 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来表示反应速率；再比较数值的大小 比值法 例、反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的化学反应速率为： (1) v(A) = 0.3 mol/(L·s) (2) v(B) = 0.6 mol/(L·s) (3) v(C) = 2.4 mol/(L·min) (4) v(D) = 0.45 mol/(L·s) 则该反应速率的快慢顺序为 。 (1) > (4) > (2) > (3) 用同一物质来表示化学反应速率 比较反应速率与化学计量数的比值大小 方法一 方法二 化学反应的速率 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为反应物B的转化浓度，则： 　　　　　　 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始浓度 a b 0 0 转化浓度 mx nx px qx 终态浓度 a－mx b－nx px qx 计算方法：三段式 对于下列反应，你是希望其反应速率越快越好还是越慢越好？ 调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键 钢铁腐蚀 食物腐坏 炼钢 合成氨 化学反应的速率 【生活中的化学】生活中有哪些控制反应速率快慢的实例？ 这些实例是通过控制什么条件达到控制速率的目的？ 氧气浓度 食物温度 酵母加速发酵 煤的接触面积 反应物浓度 反应温度 催化剂 反应物接触面积 浓度越大，速率越快 温度越低，速率越慢 催化剂加快速率 由此，我们可以推测哪些因素会影响化学反应速率？ 这些因素的改变会使反应速率如何改变？ 接触面积越大，速率越快 提出问题 合理假设 【思考】 化学反应的速率 【探究问题】 　　探究影响化学反应速率的因素 【探究方式】 　　设计对照实验 【实验用品】 　　5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、0.1 mol/L 盐酸、1 mol/L盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、烧杯、量筒、胶头滴管等 【任务】 　　阅读课本P44中的（1）部分的实验设计，思考该实验如何实现对比。 阅读课本P45“方法导引”，说出“变量控制”的原因和控制方法。 科学探究(基本方法) 化学反应的速率 温度对化学反应速率影响的探究 实验 操作   实验 现象 实验 结论 产生气泡速率慢 产生气泡速率快 当其它条件相同时，升高温度，化学反应速率增大； 降低温度，化学反应速率减小 冷水 热水 2 mL 3% H2O2溶液 (滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液) 化学反应的速率 浓度对化学反应速率影响的探究 实验 操作   实验 现象 实验 结论 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大； 降低反应物浓度，化学反应速率减小。 加入1 mol/L盐酸的试管中生成气泡的速率更快 【注意】对于纯液体或固体其浓度是常数，改变它们的量不会改变化学反应速率。 化学反应的速率 催化剂对化学反应速率影响的探究 实验 操作   实验 现象 实验 结论 催化剂(正)能加快化学反应速率 ①有少量气泡出现 ②③能产生大量气泡 化学反应的速率 实验 操作   实验 现象 实验 结论 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 固体反应物表面积对化学反应速率影响的探究 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越大。 化学反应的速率 压强对化学反应速率影响的探究 改变压强时，只有导致参加反应的气体浓度改变，反应速率才会改变 有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变； 增大压强，气体浓度增大；减小压强，气体浓度减小。 化学反应的速率 影响化学反应的速率的因素 压强对化学反应速率的影响 适用对象：气体 比较右图，哪一个压强大，哪一个压强小？ ①恒温压缩体积 结论：P增大，c反增大，化学反应速率增大 影响化学反应的速率的因素 压强对化学反应速率的影响 适用对象：气体 ② 恒温恒容 结论：P增大， c反增大，速率增大 充入气体反应物 充入惰性气体 结论： P增大， c反不变，速率不变 影响化学反应的速率的因素 压强对化学反应速率的影响 适用对象：气体 ③ 恒温恒压 结论： P不变， V增大，c反减小，化学反应速率减小 充入惰性气体 形状和质量相同的锌块、铁块、铜块，分别与同温、同体积、同浓度的稀盐酸发生反应，速率有什么不同？说明什么？ 化学反应速率的快慢还与物质本身的性质有关，这是影响反应速率的本质内因。 化学反应的速率 探究结论 内因：化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。 外因：在其他条件相同时， 浓度 反应物浓度越大 影响因素及规律 温度 温度越高 压强 气体反应的压强越大 催化剂 使用催化剂 反应物接触面积，固体反应物的颗粒大小等 其他因素 化学反应速率越大 化学反应的速率 探究课堂 【例】在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”)，阐述理由。 (1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)_____，理由____________________ _______________________________。 (2)保持容器的容积不变，增加水蒸气的通入量_____，理由_______________ _________________。 高温 (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________________ _____________________________________________________________。 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 变大 增大反应物浓度 加快化学反应速率 变小 保持压强不变，充 入氩气，容器体积增大，水蒸气的浓度变小，因而化学反应速率变小 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 容器的容积不变， 化学反应的速率 1、下列关于化学反应速率的说法，不正确的是（ ） A、化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 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 化学反应的速率 2、把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中影响该反应速率的是(　　)。 ①盐酸的浓度　②镁条的表面积　 ③溶液的温度 ④Cl-的浓度 A.①④ B.③④ C.①③ D.②③ 解析:镁与盐酸反应的离子方程式为Mg+2H+==Mg2++H2↑,与H+有关,与Cl-无关。在镁与盐酸的反应中,刚开始时H+的浓度最大,反应速率应最大,但由于此反应为放热反应,温度升高,化学反应速率还会增大,随着化学反应的进行,H+浓度逐渐减小,化学反应速率又逐渐减小。 C 化学反应的速率 3、在密闭容器里，通入x mol H2和y mol I2(g)，改变下列条件，反应速率将如何改变？(1)升高温度：________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)；(2)加入催化剂：___________；(3)充入更多的H2：________；(4)扩大容器的容积：_______；(5)容器容积不变，通入氖气：________。 减小 增大 增大 增大 不变 $$