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

第 六 章 第 二节 化学反应速率与限度 第一课时 化学反应速率 化学反应速率的简单计算 1、了解化学反应速率的表示方法，学会比较化学反应速率的快慢，体会化学反应速率的应用价值。 2、学会运用“三段式”法进行计算，建立模型意识，培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。 【素养目标】 【重点难点】 【导】 蜗牛全速爬行 速度仅为8.5米/小时 亚洲飞人——苏炳添 速度为10.17米/秒 在日常生活中，不同物体的运动速度有大有小 第五代隐形轰炸机歼20 速度可达3400千米/小时 【导】 以下化学反应进行快慢是否一样？ 不同的化学反应进行的快慢千差万别，快与慢是相对而言的，是一种定性的比较。我们还需要定量分析 爆炸 食物腐败 看一看 想一想！ 若反应体系的体积是恒定的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增大来表示 1、概念 2、表达式 常用单位 mol·L-1·s-1或mol/(L·s) Δc 表示某物质浓度的变化，常用单位mol·L－1 Δt 表示时间变化，常用单位s、min或h (取正值) 一、化学反应速率 例如，某反应的反应物浓度在 5 min 内由 6 mol/L 变成了 2 mol/L，则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均 反应速率为0.8 mol/(L·min) mol/(L·min) 用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量 【典例1】在恒容的密闭容器中发生反应N2 + 3H2   2NH3，反应开始时N2的浓度0.8 mol/L，5min后N2的浓度变为0.7 mol/L。则5min内N2、H2 、NH3的化学反应速率为多少？ 【思】 N2 + 3H2   2NH3 0.1 0.3 0.2 Δc (mol/L) υ(N2) = = 0.1mol/L 5min = 0.02 mol/(L∙min) Δc (N2) Δt υ(H2) = Δc (H2) Δt = 0.3mol/L 5min = 0.06 mol/(L∙min) υ(NH3) = Δc (NH3) Δt = 0.2mol/L 5min = 0.04 mol/(L∙min) 【思考】 （1）N2第 5 min 时的反应速率为多少？ 无法确定 （2）用N2、H2 、NH3表示的的化学反应速率哪个速率最快？ 一样快 （3）用N2、H2 、NH3表示的的化学反应速率间的关系？ 【思考讨论】 （4）对于CaCO3(s) + 2HCl(aq) = CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)，可用哪些物质的浓度变化来表示化学反应速率？不能选用其他物质的原因是什么？ 不能用______________________表示。 可以用 ________________________________表示。 v (CaCl2)、 v (HCl)、 v (CO2) v(CaCO3)、v(H2O)、 ①无论反应物还是生成物，其反应速率永远取正值。 ②一段时间内的平均速率，而非瞬时速率。 ③用浓度变化表示化学反应速率适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。 ④同一个反应，用不同的物质来表示该反应的速率时，其数值可能不同，但表达的意义相同。因此需要指明具体物质，如v(A)。 【自我总结】 请同学们结合典例1与思考讨论，总结一下表示化学反应速率时有哪些注意事项？ ⑤不同物质化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比． 1、 已知 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，若反应速率分别用(NH3)、(O2)、(NO)、(H2O)表示，则正确的关系是（ ） A. B. C. D. 【课堂检测】 动笔列式 B v(B) = = 【注意】 速率有多种表达形式，如单位时间的物质的量变化 单位体积的物质的量变化 单位时间的压强变化 高中采用用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 例题： （1）前5min内，用B表示的该化学反应的速率为： （3）求5min末时A的物质的量浓度 （2）求方程中n的值为： （4）求5min末时A的转化率① （1）写出有关反应的化学方程式。 （2）标出各物质的起始量、变化量、某时刻量（可用n，也可用c，但要求统一）。 （3）根据题目要求进行相关计算。 mA(g) ＋ nB(g) pC(g) ＋ qD(g) 起始量(mol) a b 0 0 x 某时刻量(mol) a－x 变化量 起始量 转化率= ×100 ％ x n m a x n m x p m x q m x p m x q m 注意：变化量之比 等于化学计量数之比 v(B) == 相关计算： 3、化学反应速率的计算方法——三段式法 变化量(mol) 2、 对于反应2M(g)+3N(g) xQ(g)+3R(g)，在容积为2L的密闭容器中，将2mol气体M和3mol气体N混合，当反应经2min后生成2.4mol气体R，并测得Q的浓度为0.4mol/L，则x的值为_____________，M的转化率为__________，vN=__________________。 1 80% 0.6 mol-1·L-1·min-1 【思+议+展】 【课堂检测】 4、化学反应速率的比较——归一法 【评】 例题2.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)=0.3mol/(L·s) (2)v(B)=0.6mol/(L·s) (3)v(C)=0.4mol/(L·s) (4)v(D)=0.45mol/(L·s)。则该反应速率的快慢顺序为 。 (1)>(4)>(2)=(3) 化学反应速率快慢的比较方法——归一法。 即统一参照物 4、一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是(　 　) A．反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1 B．反应开始到10 s时，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L-1 C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0% D．反应的化学方程式为：X(g)＋Y(g) Z(g) C 【检】 【课堂练习4】 5、由n(或c)～t图像确定化学方程式的方法 ①看趋势，定反应物、生成物 观察图像，n(或c)随时间逐渐减小的物质为反应物，反之为生成物。 ②看变化量，定方程系数 由图像计算各物质在相同时间内的浓度(或物质的量)的变化量，从而确定各物质的化学计量数。 ③看是否共存，定符号 根据图像观察各物质是否最终共存(即是否有物质反应完)，从而判断该反应是否为可逆反应，确定在方程式中用“=”还是“⇌”。 化学反应速率的应用价值 化学反应的速率往往受到反应条件的影响。例如，过氧化氢溶液在常温下分解放出氧气的速率很小，但是加入催化剂二氧化锰后，分解速率增大。 像这样通过改变化学反应的条件来调控化学反应速率的情况，在实际的生产和生活中常常会遇到。对于有些化学反应，我们希望其越慢越好，如食物的变质、橡胶和塑料的老化、金属的锈蚀；有些则希望其快一些，如氨、硫酸等化工产品的生产。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。 有哪些因素能够影响化学反应速率呢？ 与酸的反应 实验现象 镁 锌 铁 铜 锌片表面大量气泡产生 镁剧烈反应，产生大量气泡 铁片表面有少量气泡产生 铜片表面无气泡产生 以上实验事实说明什么： 例如： 任务三 影响化学反应速率快慢的因素 （一）内因：反应物本身的性质 不同的化学反应，具有不同的反应速率 因此，参加反应的物质的本身性质是决定化学反应速率的主要因素 任务三 影响化学反应速率快慢的因素 资料：P58 该反应的化学反应方程式、离子方程式： （二）外界条件对化学反应速率的影响 1.浓度对反应速率的影响 快 慢 结论1： 一般条件下，当其它条件相同时，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。 （课本P58） 操作分析：实验1和2中水的体积为什么不相等？ 该实验是如何控制变量的？（注意设计实验的语言描述） 2.温度对反应速率的影响 100 快 60 慢 结论2： 一般条件下，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。 课本P58 （课本P57） 在两支大小相同的试管中均加入2mL5%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol/LFeCl3，溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比。 不同温度环境 实验现象 冷水 热水 产生气泡速率增大 产生气泡速率较慢 ②为什么该实验中要强调FeCl3和H2O2的用量相同？ ①该实验中FeCl3有何作用 【思考与交流】 结论3： 不同催化剂 实验现象 无 MnO2 FeCl3 产生气泡速率较慢 产生气泡速率较快 产生气泡速率非常快 H2O2分解反应的催化剂有： 3.催化剂对化学反应速率的影响 （二）外界条件对化学反应速率的影响 其他条件不变时，加入（正）催化剂可以加快反应速率。 （课本P58） 神奇的催化剂 催化剂是现代化学中关键而神奇的物质之一。据统计，有80%以上的化工生产过程（如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，煤、石油、天然气的综合利用，等等）使用了催化剂，目的是增大反应速率，提高生产效率。在资源利用、能源开发、医药制造、环境保护等领域，催化剂有着广泛的应用。催化剂十分神奇，它能极大地提高化学反应速率（可使反应速率增大几个到十几个数量级），而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化；它和一些反应体系的关系就像钥匙与锁的关系，具有一定的选择性。 生物体内几乎所有的化学反应（如淀粉、脂肪、蛋白质的水解，DNA的复制等）都是由生物体内存在的特殊催化剂——酶所催化的。酶比一般的催化剂具有更高的选择性和催化效率，而且是在正常体温的条件下发生作用，反应条件温和。受酶的启示，科学家开牌了设计和合成催化剂的新途径，正在研制具有生物酶某些特性的化学酶，以期实现“仿酶催化”。 4.压强对化学反应速率的影响 （二）外界条件对化学反应速率的影响 结论4：一般条件下，其它条件不变时，有气体参加的反应，增大压强（减小容器体积），相当于增大反应物浓度，反应速率增大；减小压强（增大容器体积），相当于减小反应物浓度，反应速率减小。 ②课本中增大压强特指：压缩容器的容积——导致每种气体浓度等比例增大，每种气体反应速率加快。 注 ：①改变压强只对气体速率有影响 练习、在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，压强为p(Pa)，在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)。(如图)。 (1)向下压缩活塞，容器内气体压强如何变化？气体浓度如何变 化？反应速率如何变化？ (2)保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)， I2浓度如何变化？反应速率如何变化？ (3)若容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)， I2浓度如何变化？反应速率如何变化？ 向下压缩活塞，气体压强增大，浓度增大，化学反应速率加快。 充入氦气，尽管压强增大，但反应物浓度不变，反应速率不变。 充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。 讨论压强对化学反应速率的影响 小结：压强对反应速率的影响 注意（1）与（4）的差异 (1)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。(2)反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。(3)形成原电池：可以增大氧化还原反应的反应速率。(4)其它方法：光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨，均是行之有效的改变化学反应速率的方法(块状) 5. 其他因素对化学反应速率的影响 结论：影响化学反应速率的因素 (1)内因 化学反应速率的大小主要取决于反应物本身的性质。 (2)外因 在其他条件相同时， 思考，各条件影响的范围？ 思考与讨论: 下列调控反应速率的措施或实验中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素？ 1.向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。 增大接触面积 2.把食物放在冰箱里，在糕点包装内防治除氧剂可以延长食品保质期。 温度越高，食物腐败变质的速率越快，电冰箱能提供较低的温度，减缓食物的腐败；除氧剂减少氧气含量，等于减少反应物浓度，减缓食物腐败。 3.实验室通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。原因是什么？ 能增大反应物的接触面积，使反应物充分接触，使反应速率加快。 4.镁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。 增大了反应物浓度。  $$