2.1.1 化学反应速率 课件 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 课时1 化学反应速率及其影响因素 2025/6/17 2 核心素养 宏观辨识与微观探析： 了解化学反应速率的概念及其表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。 证据推理与模型认知： 根据化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比的方法，发展基于变量关系的证据推理素养。 2025/6/17 3 课堂导入 150W超级闪充 5V1A坚持10年 → 20W 充电50%约35分钟， 100%充满约80分钟 从 5W、10W、18W、44W、50W、55W、100W逐步提升 5分钟从1%最高充至50%， 最快15分钟充至100% 最新的240W超级闪充技术，不到10分钟就能将4500mAh电池充至100% 充电速率哪家强？怎么判定呢？ 2025/6/17 4 课堂导入 爆炸—瞬间 变质—几天 风化—百年 如何表示化学反应速率呢？ 不同化学反应的速率有大小 2025/6/17 5 一、化学反应速率 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。 平均速率 mol/(L·min) 或 mol/(L·s) mol ·L-1 ·s-1 mol ·L-1 ·min-1 单位： 不用固体和纯液体表示： 纯液体或固体的浓度一般视为常数 2025/6/17 6 一、化学反应速率 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。 平均速率 Δc＝c(某时刻)－c(初始) 浓度的变化量： ∴ 一般Δc (反应物) 为负值，Δc(生成物) 为正值。 而 化学反应速率 v 是标量，只有正值 （高中阶段）！ 2025/6/17 7 一、化学反应速率 CaCO3(s) + 2HCl(l) = CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g) ↑ 对于如下化学反应，可用哪些物质的C 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？ 可以用 ____________________________表示。 v (CaCl2)、 v (HCl)、 不能用______________表示。 v (CO2) CaCO3 、H2O 2025/6/17 8 一、化学反应速率 2. 反应速率之间的关系 对于一个化学反应，其 v 可用任何一种物质的C 随时间的变化来表示。 反应速率之比 ＝ 化学计量数 之比 v (A) m mA + nB = pC + qD = v (B) n v (C) p = v (D) q = v (A) : v (B) : v (C) : v (D) ＝ m : n : p : q ＝ 物质的浓度的变化量 之比 2025/6/17 9 一、化学反应速率 N2 + 3H2 2NH3 高温高压 催化剂 在密闭容器：开始时N2的浓度为0.8mol/L，5min后 N2的浓度为0.7mol/L 。求这5min内N2的平均速率是多少？ v (N2) = Δc (N2) Δt = v (H2) = Δc (H2) Δt = 0.1mol/L 5min = 0.02 mol/(L∙min) 0.3mol/L 5min = 0.06 mol/(L∙min) v (NH3) = Δc (NH3) Δt = 0.2mol/L 5min = 0.04 mol/(L∙min) v (N2) : v (H2) : v (NH3) = 1 ：3 ：2 2025/6/17 10 一、化学反应速率 3. 反应速率的比较 “①看单位” 看化学反应速率v的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 或 “②看物质” 将不同物质的 v 转化成同一物质的v “③比较” 比较数值大小： 数值越大， v越大。 N2 or H2 v (A) m = v (B) n 归一法 比值法 例1 [2024·湖北武汉四中月考] 某温度下按如图所示装置进行实验,锥形瓶内盛有6.5 g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入40 mL 2.5 mol·L-1的硫酸溶液,将产生的H2收集在一个注射器中,用时10 s时恰好收集到气体的体积为50 mL(折合成0 ℃、101 kPa条件下的H2体积为44.8 mL),在该温度下,下列说法不正确的是 (　) A.用锌粒表示的10 s内该反应的速率为0.013 g·s-1 B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+表示的10 s内该反应 的速率为0.01 mol·L-1·s-1 C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+表示的10 s内该反应 的速率为0.01 mol·L-1·s-1 D.用H2表示的10 s内该反应的速率为0.000 2 mol·s-1 C 课堂练习 2025/6/17 11 11 例2 在2 L恒容密闭容器中进行反应mX(g)+nY(g) ⇌pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为物质的化学计量数。在0~3 min内,各物质的物质的量变化如下表所示:已知2 min内v(Q)=0.075 mol· L-1·min-1,=。 (1)试确定以下物质的相关量: 起始时n(Y)=　　　　　, n(Q)=　　　　　。  2.3 mol 　　　　　物质 n/mol　　 时间　　　　　 X Y Z Q 起始 0.7   1   2 min末 0.8 2.7 0.8 2.7 3 min末     0.8   3.0 mol 课堂练习 2025/6/17 12 12 例2 在2 L恒容密闭容器中进行反应mX(g)+nY(g) ⇌pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为物质的化学计量数。在0~3 min内,各物质的物质的量变化如下表所示:已知2 min内v(Q)=0.075 mol· L-1·min-1,=。 (2)化学方程式中m=　　　　, n=　　　　,p=　　　　, q=　　　　。 1 　　　　　物质 n/mol　　 时间　　　　　 X Y Z Q 起始 0.7   1   2 min末 0.8 2.7 0.8 2.7 3 min末     0.8   4 2 3 课堂练习 2025/6/17 13 13 例2 在2 L恒容密闭容器中进行反应mX(g)+nY(g) ⇌pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q为物质的化学计量数。在0~3 min内,各物质的物质的量变化如下表所示:已知2 min内v(Q)=0.075 mol· L-1·min-1,=。 (3)用Z表示的2 min内的反应速 率为　 。  0.05 mol·L-1·min-1 　　　　　物质 n/mol　　 时间　　　　　 X Y Z Q 起始 0.7   1   2 min末 0.8 2.7 0.8 2.7 3 min末     0.8   课堂练习 2025/6/17 14 14 例3 [2024·河北部分学校联考] 已知反应CH3COOCH3(g)+2H2(g) ⇌C2H5OH(g)+CH3OH(g)在不同条件下的化学反应速率如下,其中表示反应速率最快的是(　) A.v(CH3COOCH3)=0.01 mol·L-1·s-1 B.v(H2)=2.2 mol·L-1·min-1 C.v(C2H5OH)=0.02 mol·L-1·s-1 D.v(CH3OH)=1.05 mol·L-1·min-1 C 课堂练习 2025/6/17 15 15 例4 [2023·河南豫南名校期中联考] 四组同学在四种不同情况下,利用传感器测出反应A(g)+3B(g) =2C(g)+2D(g)的反应速率分别为①v(A)=9 mol·L-1·min-1;②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1;③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1;④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1,该反应进行的快慢顺序为 (　) A.①>②>④>③ B.④>③>②>① C.②>④>③>① D.④>③=②>① D 课堂练习 2025/6/17 16 16 2025/6/17 17 一、化学反应速率 4. 反应速率的测量 (1) 测定原理 测定反应中不同时刻任一种化学物质的 及其相关的可观测量。 浓度 (2) 测定方法 通过测量一定时间内____________________或 __________________ 释放出气体的体积 气体的压强变化 或 ___________、__________、___________等。 颜色的深浅 光的吸收 导电能力 2025/6/17 18 一、化学反应速率 5. 反应速率的计算——三段式(重点) (1) 一般步骤： ① 写化学方程式 ② 找出各物质的起始量、转化量、某时刻量 【注意】转化量之比 = 化学计量数之比 ③根据已知条件列方程计算 2A(g)＋ B(g) = 3 C(g) ＋ 2 D(g) 起始浓度C初 4 3 0 0 转化浓度ΔC 2x x 3x 2x 某刻浓度C某 4－2x 3－x 3x 2x 2025/6/17 19 一、化学反应速率 5. 反应速率的计算——三段式(重点) (2) 常见求算量： ①转化率 ②有气体参加的反应，前后压强之比 根据PV=nRT， 1. 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)任何化学反应都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示化学反应速率 (　) (2)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·L-1 (　) (3)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的化学反应速率数值越大,其化学反应速率越快 (　) [解析]化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s内某物质的浓度变化了0.8 mol·L-1。 × 　　 × × [解析]同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的化学反应速率与化学计量数的比值越大,其化学反应速率越快。 课堂练习 2025/6/17 20 (4)合金储氢材料具有优异的吸氢性能,在氢能的开发中起到重要作用。温度为T1时,2 g某合金4 min内吸收240 mL氢气,吸氢速率v=30 mL·g-1·min-1 (　) (5)在同一化学反应里,虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同,但是它们表示的实际意义是相同的 (　) (6)合成氨的反应中,3v(H2)=2v(NH3) (　) (7)化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度 (　) [解析]物质的反应速率之比等于化学计量数之比,则v(H2)∶v(NH3)=3∶2,即2v(H2)=3v(NH3)。 √ 　　 √ × √ [解析]化学反应速率用来衡量化学反应进行的快慢。 课堂练习 2025/6/17 21 2.下列有关化学反应速率的说法中正确的是(　) A.对任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显 B.化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增大来表示 C.若一段时间内某化学反应的平均反应速率为0.5 mol·L-1·s-1,就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度都变化0.5 mol·L-1·s-1 D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量 D　　 课堂练习 2025/6/17 22 3.在反应N2+3H2 ⇌2NH3中,经一段时间后,氨的浓度增加了0.6 mol·L-1,在此时间段内用H2表示的平均反应速率为0.9 mol·L-1·s-1,则反应所经历的时间为 (　) A.0.44 s　　 B.1 s　　 C.0.33 s　　 D.2 s B　　 课堂练习 2025/6/17 23 4.某温度时,在2 L恒容密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量变化曲线如图所示。 由图中数据分析该反应的化学方程式为 　　　　　　　。反应开始至2 min末,Z的 平均反应速率为　 。  X+3Y ⇌2Z　 0.05 mol·L-1·min-1 2025/6/17 24 二、化学反应速率的影响因素 不同的化学反应会有不同的反应速率 相同条件下： 反应物本身性质（内因） （ 反应物组成、结构和性质等 ） 决定 1天 1~2周 室温下 2025/6/17 25 二、化学反应速率的影响因素 烘干制成草莓脆 同一化学反应的速率，受到外界因素的影响 上个学期，我们有浅学过影响化学反应速率的因素，大家还记得吗？ 2025/6/17 26 二、化学反应速率的影响因素 1. 反应速率影响因素 (2) 外因： (1) 内因(主)： 浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积 等 反应物的化学性质越活泼，ν 越快 反应物本身的性质（主） 如何定性与定量研究 影响化学反应速率的因素呢？ 这些因素如何影响 ν ？如何测定 ν ？ 2025/6/17 27 二、化学反应速率的影响因素 2. 实验探究：定性与定量研究影响化学反应速率的因素 定性 定量 探究 选择实验现象明显的化学反应。通过观察冒气泡快慢；颜色变化；固体量减少；浑浊程度；温度变化等。 选择合适实验装置准确测量时间、气体体积、压强、pH等的变化。 2025/6/17 28 二、化学反应速率的影响因素 2. 实验探究：(1) 定性研究 浓度、温度、催化剂等因素如何影响化学反应速率？如何测定化学反应速率？ 选择实验用品，设计实验探究影响化学反应速率的因素。 0.1 mol/L Na2S2O3溶液、 0.1 mol/L H2SO4溶液、 0.5 mol/L H2SO4溶液、5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、热水。 实验用品：烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。 实验探究I 2025/6/17 29 二、化学反应速率的影响因素 2. 实验探究：(1) 定性研究 ①探究浓度对化学反应速率的影响 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 浓度 Na2S2O3＋H2SO4 = Na2SO4＋SO2 ↑＋S↓＋H2O 2mL0.1 mol/L Na2S2O3溶液 ① + 2mL 0.1 mol/L H2SO4溶液 ② ＋2mL 0.5 mol/L H2SO4溶液 [实验原理】 较快 较慢 均变浑浊 增大反应物浓度， 加快 ν ； 2025/6/17 30 二、化学反应速率的影响因素 2. 实验探究：(1) 定性研究 ②探究温度对化学反应速率的影响 Na2S2O3＋H2SO4 = Na2SO4＋SO2 ↑＋S↓＋H2O [实验原理】 冷水 热水 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 温度 2mL0.1 mol/L Na2S2O3溶液 + 2mL 0.5 mol/L H2SO4溶液 ① 将 试管 放入 冷水 中 ② 将 试管 放入 热水 中 较快 较慢 均变浑浊 升高温度， 加快 ν ； 2025/6/17 31 二、化学反应速率的影响因素 2. 实验探究：(1) 定性研究 ③探究催化剂对化学反应速率的影响 2H2O2 = 2H2O ＋ O2 ↑ [实验原理】 影响因素 实验步骤 实验现象比较 结论 催化剂 2 mL 5% H2O2溶液 ① + 1mL 的 1 mol/L FeCl3溶液 ② + 0mL 的 1 mol/L FeCl3溶液 较多气泡产生 几乎无气泡 其他条件相同时， 催化剂可改变化学反应速率 2025/6/17 32 二、化学反应速率的影响因素 2. 实验探究：(2) 定量研究 ①锥形瓶内放入2g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 1 mol/L的稀硫酸，测量并记录收集10 mL H2所用的时间。 ②用4 mol/L的稀硫酸代替1 mol/L的稀硫酸重复上述实验。 加入试剂 反应时间 反应速率 结论 40 mL 1 mol·L－1硫酸 40 mL 4 mol·L－1硫酸 长 短 慢 快 其他条件相同时， 反应物浓度大， 化学反应速率快 还有没有其他方法？ 2025/6/17 33 二、化学反应速率的影响因素 3. 压强对反应速率的影响 压强改变反应速率,归根结底是因为改变了浓度。对于有气体参与的反应,有如下三种类型: (1)恒温时 ①体积减小→压强增大→气体浓度增大→反应速率增大。 ②体积增大→压强减小→气体浓度减小→反应速率减小。 (2)恒温恒容时 ①充入参与反应的气体→总压强增大→该气体浓度增大→反应速率增大。 ②充入“无关气体”→总压强增大→参与反应的气体浓度不变→反应速率不变。 2025/6/17 34 二、化学反应速率的影响因素 (3)恒温恒压时 充入“无关气体”→体积增大→参与反应的气体浓度减小→反应速率减小。 3. 压强对反应速率的影响 例2 在一密闭容器中充入2 mol H2和2 mol I2,压强为p,在一定温度下发生反应 H2(g)+I2(g) ⇌2HI(g)。(填“增大”“减小”或“不变”) (1)恒容条件下,向其中加入1 mol H2,反应速率　　　　。 (2)恒容条件下,向其中加入1 mol Ar,反应速率　　　　。  (3)恒压条件下,向其中加入1 mol Ar,反应速率　　　　。  增大 不变 减小 例1 [2024·辽宁大连滨城联盟期中] 用0.65 g锌粒与10 mL 1.0 mol·L-1硫酸溶液反应制氢气,下列能加快反应速率且不改变氢气产量的操作有几项 (　) ①用等质量的锌粉代替锌粒 ②同时适当加热 ③同时滴入少量CuSO4溶液 ④用10 mL 98%硫酸代替10 mL 1.0 mol·L-1的稀硫酸 ⑤同时加入10 mL 2.0 mol·L-1盐酸 ⑥同时加入少量CH3COONa固体 A.2 B.3 C.4 D.5 A 课堂练习 2025/6/17 35 35 例3 已知SO2+4I-+4H+ =S↓+2I2+2H2O,现进行如图所示实验。下列说法错误的是(　) A.改变c(H+)对反应速率没有影响 B.该反应能够证明SO2既有氧化性,又有还原性 C.整个反应过程中,KI可能起到了催化剂的作用 D.该过程中SO2发生的总反应可能为3SO2+2H2O =2S+S↓+4H+ A 课堂练习 2025/6/17 36 36 实验 序号 温度/℃ Na2S2O3 溶液/mL H2SO4 溶液/mL H2O/ mL 出现沉淀所 需的时间/s Ⅰ 0 5 5 10 12 Ⅱ 0 5 10 5 t1 Ⅲ 0 5 7 a 10 Ⅳ 30 5 5 10 t2 例4 0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液和0.1 mol·L-1 H2SO4溶液为反应物,探究外界条件对化学反应速率的影响,实验记录如下表。已知反应:Na2S2O3+H2SO4 =Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O。 下列说法正确的是 (　) A.实验Ⅱ中10<t1<12 B.实验Ⅲ中a=5 D.可以预测实验Ⅳ:t2<12 C.对比实验Ⅰ、Ⅱ可得:温度相同时,增大反应物浓度,化学反应速率减慢 D 课堂练习 2025/6/17 37 37 2025/6/17 38 化学反应速率 化学反应速率 v 化学反应速率的测定 “三段式”计算 单位时间内， 反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。 通过测量 一定时间内 找出各物质的起始量、转化量、某时刻量； 根据已知条件列方程计算 释放出气体的体积 气体的压强变化 颜色的深浅 光的吸收 导电能力 课堂小结 影响化反应速率的因素 内因 外因 反应物本身的性质（主） 浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积等 EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.0.2软件录制 Lavf56.38.102 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $$