第一单元 化学反应速率 第1课时（教学课件） 化学苏教版2019选择性必修1

专题2 化学反应速率与化学平衡 第一单元 化学反应速率 第1课时 化学反应速率 的表示方法 苏教版2019选择性必修1 化学反应速率的计算的性质 2 化学反应速率及其表示方法 1 知识导航 3 化学反应速率的测定的性质 知识导航 明·学习目标 1.了解化学反应速率的概念，会定量表示化学反应速率。 2. 掌握化学反应速率的简单计算,学会比较化学反应速率快慢的方法。 3.了解测定化学反应速率的简单方法,能设计简单实验测定化学反应速率,提升实验探究水平。 引·新课导入 请你说说！ 生活中进行很快或很慢的化学反应！ 在生产、生活中，人们会遇到各种各样的化学反应，反应所需的时间往往有较大差异。像定向爆破，酸碱中和，这些反应进行的速度非常快，几乎在瞬间就进行完毕，但像石油的形成这种需要几千万乃至上亿年才能完成的演化过程又是非常慢的。 炸药爆炸 （非常快） 水果腐败变质 （非常慢） 01 化学反应速率及其表示方法 1.化学反应的快慢 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 不同的化学反应进行的快慢千差万别，快和慢是相对而言的，我们以上的判断方法都是定性地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要定量地描述一个反应的快慢。 什么是定性？什么是定量？ 例如：我们学过物理都知道： (1) 光的传播速度是很快的； (2) 光在空气中的传播速度3×108m/s。 定性描述 定量描述 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 ⑤固体物质的减少快慢 ④出现浑浊的快慢 ③温度变化快慢 如何定量判断化学反应的快慢呢？ 思考1：在化学实验中，如何定性地判断某些化学反应进行的快慢？ （3）Fe3++3SCN- =Fe(SCN)3  （1）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑  （2）Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O  ①冒气泡快慢 ②颜色变化快慢 我们可以通过观察对比实验现象来定性描述化学反应的快慢 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 有些化学反应人们希望能快一些，有些化学反应人们希望其越慢越好。 合成氨 工业炼铁 调控化学反应速率具有重要的意义 钢铁生锈 食物腐烂 快一些 越慢越好 2.认识化学反应速率 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 室温下，有少量催化剂存在时，发生反应：2H2O2 == 2H2O + O2↑，反应过程中c(H2O2) 变化如表，则H2O2在各时间段的分解速率如何表示？ 催化剂 t/min 0 20 40 60 80 c(H2O2) (mol/L) 0.80 0.40 0.20 0.10 0.05 观察思考 1.在右边的坐标中作出H2O2分解反应的浓度-时间曲线。 2.以10 min为时间间隔，请观察任意一个10min间隔内H2O2的物质的量浓度的改变值。这些数据给你什么启迪? 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 0.4 0.2 0.1 0.05 0.02 0.01 0.005 0.0025 H2O2分解时，H2O2溶液的变化及速率的分析： 你能得到什么启迪？ 以 10 min 为时间间隔观察浓度改变值及启迪：可以看出随着时间的推移，过氧化氢的分解速率逐渐降低。这可能是因为随着反应的进行，过氧化氢的浓度降低，反应的驱动力减小。同时也说明该反应在起始阶段反应速率较快，随着时间的延长反应速率逐渐减慢，可能符合一级反应动力学特征，即反应速率与反应物浓度成正比。另外，这也表明催化剂在反应过程中的作用可能会随着反应物浓度的降低而有所减弱。 3.化学反应速率的定义及表示 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 （1）定义：衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。 aA＋bBcC＋dD 若以v表示化学反应速率，Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化（取绝对值），Δt表示一定的时间间隔，则A、B、C、D四种物质对应的化学反应速率为： v(A)= 或 v(B)= 或 v(C)= 或 v(D)= （2）表示方法：对于化学反应 （3）公式： 用单位时间内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值) （4）常用单位： （5）实例： 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 v(A)= 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 mol/(L·s)或 mol·L-1·s-1 、mol/(L·min) 或 mol·L-1·min-1 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 [问题探讨] 1．请结合教材P41观察思考中绘制的H2O2分解反应的浓度—时间曲线及表2数据分析，如何表示化学反应速率？ 提示：曲线的斜率可以表示化学反应速率，其数学表达式为v＝ 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 [问题探讨] 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 深化理解 （1）化学反应速率是平均速率，而不是瞬时速率。 （2）无论浓度的变化是增加还是减少，化学反应速率均为正值。 （3） 固体、纯液体的浓度视为常数，不用固体/纯液体表示化学反应速率。 （4）同一化学反应，用不同的物质来表示化学反应速率，数值可能不同， 但所表示的意义是一样的。 因此表示化学反应速率时，必须说明用哪种物质表示的速率。 4.同一反应不同物质的反应速率的关系 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 N2O5在四氯化碳溶液中的分解反应为：2N2O5===4NO2 + O2 实验测得，在67 ℃时，反应体系中各物质的浓度随时间的变化如表所示。 请你思考！ 分别用反应物和生成物的 物质的量浓度在单位时间 内的变化来表示该反应的 速率，并思考他们之间的 关系 探·知识奥秘 一、化学反应速率及其表示方法 通过计算可以看出，v(N2O5):v(NO2):v(O2)=2:4:1 不同物质表示同一反应的反应速率数值不同，其数值之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。 用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比，如对于化学反应： aA＋bB===dD＋eE，v(A)∶v(B)∶v(D)∶v(E)＝a∶b∶d∶e。 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 1．下列有关化学反应速率的说法正确的是 (　　) 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．化学反应速率可用任何一种反应物或任何一种生成物来表示 C．若某化学反应中用某反应物表示的反应速率为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变化都为0.5 mol·L－1 D．化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度 析·典型范例 D t/s 0 5 10 15 N2O5/(mol·L－1) 0.82 0.40 0.32 0.28 2．某温度下，N2O5在CCl4中发生反应：2N2O5===4NO2＋O2，N2O5的浓度随反应时间(t)的变化数据如下表。在0～10 s内，平均反应速率为（ ） A.v(N2O5)＝0.032 mol·L－1 B．v(N2O5)＝0.050 mol·L－1 C．v(N2O5)＝0.050 mol·L－1·s－1 D．v(N2O5)＝0.032 mol·L－1·s－1 析·典型范例 C t/s 0 5 10 15 N2O5(mol·L－1) 0.82 0.40 0.32 0.28 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 3．在1 L的密闭容器中，发生反应4A(s)＋3B(g)⇌2C(g)＋D(g)，经2 min后B的浓度减少0.6 mol·L－1。对此反应速率的正确表示是( ) A. 用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1 B. 用B、C、D分别表示反应的速率，其比值是3∶2∶1 C. 在第2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol·L－1·min－1 D. 在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小，用C表示的速率的值逐渐增大 析·典型范例 B 02 化学反应速率的计算 探·知识奥秘 二、化学反应速率的计算 1.定义法 利用反应速率定义式直接计算：v(A)＝ 例：反应4NH3（g） +5O2（g） = 4NO（g）+6H2O（g）在5升的密闭容器中进行，20秒后NO的物质的量增加了4mol，此反应中以O2表示的化学反应速率为多少？ 探·知识奥秘 二、化学反应速率的计算 2.关系式法 利用化学反应中各物质的速率之比等于系数之比的规律求算 例:在密闭容器中发生反应N2＋3H2⥫⥬2NH3，反应开始至5 min 时，c(N2)由8 mol·L－1下降到6 mol·L－1，则有v(N2)＝_______________________；根据不同物质表示的化学反应速率与化学计量数的关系可得：v(H2)＝3v(N2)＝_______________________，v(NH3)＝2v(N2)＝________________________。 0.4 mol·L－1·min－1 1.2 mol·L－1·min－1 0.8 mol·L－1·min－1 探·知识奥秘 二、化学反应速率的计算 3.三段式法 (1)求解化学反应速率计算题的一般步骤： ①写出有关反应的化学方程式。 ②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 ③根据已知条件列方程计算。 例如　　　　　　　  mA　＋　nB （1）写出有关反应的化学方程式。 （2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 （3）根据已知条件列方程式计算。 【模型认知】“三段式”计算化学反应速率　　　　　　　　 　 mA(g)＋nB(g) = pC(g)＋qD(g) 起始浓度/(mol·L－1)   a      b          0       0 转化浓度/(mol·L－1)   mx     nx        px     qx 终态浓度/(mol·L－1)   a－mx  b－nx    px     qx mx   Δt v(A)= px   Δt v(c)= 探·知识奥秘 二、化学反应速率的计算 例：在2 L的密闭容器中，加入1 molN2和3 molH2，发生 N2+3H2 ⇌ 2NH3 ，在2 s末时，测得容器中含有0.4 mol的NH3，则用N2、H2、NH3表示的化学反应速率分别是多少？ (单位：mol/L) c(起始浓度) c(2s末浓度) Δc(变化浓度) 0.5 1.5 0 0.2 0.2 0.3 0.1 0.4 1.2 N2 + 3H2 ⇌  2NH3 Δc(N2) Δt v(N2)= =0.05 mol·L-1·s-1 Δc(H2) Δt v(H2)= =0.15 mol·L-1·s-1 Δc(NH3) Δt v(NH3)= =0.10 mol·L-1·s-1 v(N2)∶v(H2)∶v(NH3) = Δc(N2)∶Δc(H2)∶Δc(NH3) = 1∶3∶2 探·知识奥秘 二、化学反应速率的计算 4.化学反应速率的比较 先统一单位，再折算成同一物质的反应速率进行比较； 看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 例：反应A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为 ①v(A)=0.15 mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.01 mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.40 mol·L-1·min-1 ④v(D)=0.45 mol·L-1·min-1 则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为　　　　　　　。 ④>③=②>① 探·知识奥秘 二、化学反应速率的计算 4.化学反应速率的比较 也可用各自反应速率分别除以相应的化学计量数再比较。 7.反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为： (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 。 不同条件下：m A ＋ n B = p C ＋ q D υ(B) n υ(A) m ＞ 若 则 υ(A) ＞υ(B) (1)>(4)>(2)=(3) 将不同物质的化学反应速率分别除以相应物质的化学计量数，所得数值大的速率大。 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 1．对于可逆反应A(g)＋3B(s) ⇌ 2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是(　　) A. v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1 B. v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1 C. v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1 D. v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1 析·典型范例 D A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 2.在铝与稀硫酸的反应中,已知10 s末硫酸的浓度减少了0.6 mol·L-1,若不考虑反应过程中溶液体积的变化,则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是(　 　) A.0.02 mol·L-1·min-1 B.1.8 mol·L-1·min-1 C.1.2 mol·L-1·min-1 D.0.18 mol·L-1·min-1 C 03 化学反应速率的测定 探·知识奥秘 三、化学反应速率的测定 请你思考！ 浓度可以表示化学反应速率，除此以外，还可以测定哪些物理量来 表示化学反应速率？ 气体的体积 体系的压强 颜色的深浅 导电能力 光的吸收 探·知识奥秘 三、化学反应速率的测定 1.测定原理和常用方法 （1）测定原理 利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。 （2）测定方法 ①科学仪器测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。 ②直接观察测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 用于比色分析的分光分度仪 探·知识奥秘 三、化学反应速率的测定 2.盐酸与大理石反应的速率测定实验 盐酸与大理石反应生成CO2气体逸出，通过测量一定时间内装置质量的变化，可测定该反应的速率。 探·知识奥秘 三、化学反应速率的测定 测量化学反应速率的常见方法： （1）量气法 （2）比色法 （3）电导法 （4）激光技术法 除了测定一定时间内装置质量的变化外，还可以采用什么方法测定反应速率？ ①测定单位时间内CaCO3质量或H+浓度的变化。 ②测定单位时间内收集到CO2气体的体积或收集一定体积的CO2所用的时间。 析·典型范例 两套如图所示装置,各盛有3 g大理石(颗粒大小相同), 分别加入40 mL 1 mol·L-1和40 mL 4 mol·L-1的盐 酸,比较两者收集100 mL CO2时所用的时间。 (1)当收集到100 mL CO2时，哪个实验所耗时间较长?为什么? 　 (2)活塞外移的情况是　 　(填字母)。理由是 _______________________________ 　 　 　 。 A.均匀外移 B.先快后慢 C.先慢后快 D.先慢后快然后又逐渐减慢 加入1 mol·L-1盐酸的装置，反应物浓度小，反应速度慢。 D 反应速率加快;随着反应的进行,H+浓度不断减小,反应速率减慢 此反应是放热反应,温度升高, 化学反应速率 含义 表示方法 计算 用于衡量化学反应进行快慢程度的物理量 单位：mol·L－1 ·s －1或mol·L－1 ·min－1 理·核心要点 测定 v = Δc Δt 定义法、比例式法、三段式法 量气法、比色法、电导法…… 1. 对于反应A2+3B2 ⇌ 2AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是（ ） A. v(A2)=0.4 mol·L－1·min－1 B. v(B2)=0.8 mol·L－1·min－1 C. v(AB3)=0.6 mol·L－1·min－1 D. v(A2)=0.01 mol·L－1·s－1 练·技能实战 D 2. 已知某反应中各物质的浓度变化如下: 　　　　　　　　　 aA(g)　+　bB(g) ⇌ cC(g) 起始浓度/mol·L-1 3.0　 1.0　 0 2 s末浓度/mol·L-1 1.8　 0.6 0.8 据此可推算出上述化学反应方程式为 (　　) A.3A(g)+B(g) ⇌ 2C(g)　　　 B.A(g)+2B(g) ⇌ 2C(g) C.A(g)+3B(g) ⇌ 2C(g) D.2A(g)+B(g) ⇌ 3C(g) 练·技能实战 A 3. 反应2SO2＋O2 ⇌ 2SO3经过一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 mol·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol·(L·s)－1，则这段时间为( ) A. 0.1 s B. 2.5 s C. 5 s D. 10 s 练·技能实战 C 练·技能实战 (1)ν(A)=0.3 mol/(L·s ) (2) ν(B)=0.6 mol/(L·s) (3) ν(C)=0.4 mol/(L·s) (4) ν(D)=0.45 mol/(L·s) 则该反应速率的快慢顺序为: 。 (1)>(4)>(2)=(3) 4.反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为： 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019选择性必修1 提示：化学反应速率的常用单位是mol·L－1·min－1、mol·L－1·s－1等。 1 mol·L－1·s－1＝ eq \f(1 mol,L·\f(1,60) min) ＝60 mol·L－1·min－1。 2．化学反应速率有无单位？不同单位之间如何换算？ 4．根据 求得的反应速率是瞬时速率吗？ 提示：求得的反应速率是在时间间隔Δt内化学反应的平均速率。若时间间隔Δt非常小，则平均速率接近某一时刻的瞬时速率。瞬时速率也可以在物质的浓度随时间的变化曲线上通过数学方法求得。 提示：不能用固体和纯液体表示化学反应速率，因为其浓度可视为不变的常数。 3．能否用液态水表示化学反应速率？ Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 $$