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

第一节 化学反应速率 选择性必修1 第二章 化学反应速率与化学平衡 第1课时 化学反应速率 学习目标： 1.掌握化学反应速率的基本计算 2.学会“三段式”的灵活应用； 3.理解影响化学反应速率的因素及相关应用。 环节一：化学反应速率的定义 通常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来表示 概念 表示方法 定义式 常用单位 用来表示化学反应过程进行快慢程度的物理量 强调1：化学反应速率均取正值 mol/(L ·s) 、mol/ (L·min)、mol/(L·h)或 mol·L-1·s-1、mol· L-1·min-1 、mol·L-1·h-1 【例1】在某一化学反应中，已知反应物A的浓度在10 s内从4 mol/L变成1 mol/L。则在这10 s内用A表示的化学反应速率为多少？ = 4 mol·L-1–1 mol·L-1 10 s v(A) ∆c(A) ∆t = 3 mol·L-1 10 s 0.3 mol·L-1·s-1 = = 【例2】已知反应：4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)，根据下表数据，并计算该反应的化学反应速率。   B C D 起始浓度 1 mol·L－1 0 0 2 min内浓度变化量 ___________ ___________ ___________ 2 min末浓度 0.4 mol·L－1 ___________ ___________ 0.6 mol·L－1 0.4 mol·L－1 0.2 mol·L－1 0.4 mol·L－1 0.2 mol·L－1 v(B)＝ ；v(C)＝ ；v(D)＝ 。 0.3 mol·L－1·min－1 0.2 mol·L－1·min－1 0.1 mol·L－1·min－1 【思考1】根据以上数据，思考对于同一反应，用不同物质表示的反应速率的数值相同吗？ 强调2：同一反应用不同物质表示的化学反应速率，其值不一定相同，但其表示反应的快慢程度相同——故在表示反应速率时，必须指明具体物质v(A) 【思考2】对比以上数据和化学计量数，它们有什么关系？ 强调3：反应速率的数值之比等于化学计量数之比 即在反应aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)中，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d 【思考3】以上结论的本质原因是什么？ 反应体系的体积是恒定的 【思考4】有同学根据(1)中结论求出了用物质A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1，你认为是否正确，原因是什么？ 强调4：固体或纯液体在反应中认为浓度不变，所以不能用固体、纯液体的浓度变化来表示化学反应速率 【思考5】那能用固体或者纯液体表示化学反应速率吗？ 可用物质的量、质量等来表示化学反应速率 【思考6】以上所求的反应速率是2 min末时的瞬时速率吗？ 强调5：反应速率为平均速率，不是瞬时速率 环节二：化学反应速率的计算 【方法介绍】”三段式“法计算化学反应速率 ①化学反应速率的计算公式 ②同一反应中，化学反应速率之比等于化学计量数之比 ③转化率(α)= ×100% 写化学方程式 列三段式 列方程求解 v(B) = ？ mol/(L·s) α(A) = ？ ×100% α(B) = ？ ×100% 【例题】4 mol A气体和2 mol B气体在2 L密闭容器中混合并在一定条件下发生反应:2A(g)+B(g) 2C(g)。若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,则: (1)用物质A表示的反应速率为　 (2)2 s时物质B的浓度为 0.3 mol·L-1 ·s-1 0.7 mol·L-1 【练习】将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g) ⇋ xC(g)＋2D(g)，经5 min后测得D的浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率是0.1 mol·L－1·min－1。 (1) 经5 min后A的浓度为______________。 (2) 反应开始前充入容器中B的物质的量为___________________________________。 (3) B的平均反应速率为________________。 (4) x的值为________________。 (5) 5 min时，A、B的转化率分别为： ___________、 。 0.05 mol·L-1 ·s-1 0.75 mol·L-1 2 3 mol 50% 16.7% 环节三：化学反应速率的大小比较 【思考】如何比较化学反应速率？ (1)定性比较 通过明显的实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。 ④>③=②>① ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1 v(A)=0.2mol·L-1·s-1 v(A)=0.2mol·L-1·s-1 v(A)=0.225mol·L-1·s-1 ①v(A)=0.15mol·L-1·min-1 方法一：归一法 【归一法】： 换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值的大小。 v(A)=0.0025mol·L-1·s-1 反应 A(g) + 3B(g) 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为：①v(A)=0.15mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1。则该反应在不同条件下速率的快慢顺序为: (2)定量比较 v(A) 1 ① =0.0025mol·L-1·s-1 v(B) 3 ② =0.2mol·L-1·s-1 v(C) 2 ③ =0.2mol·L-1·s-1 v(D) 2 ④ =0.225mol·L-1·s-1 方法二：比值法 【比值法】：比较化学反应速率与化学计量数的比值，比值越大化学反应速率越大。 反应 A(g) + 3B(g) 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为：①v(A)=0.15mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1。则该反应在不同条件下速率的快慢顺序为: 【小结】比较化学反应速率的方法 (2)定量比较 ①“一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，转化为同一单位。 ②“二化”：将不同物质的化学反应速率转化为同一标准： 方法1-归一法：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率 方法2-比值法：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(求比值) ③“三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。 【练习】对于反应M(g)+3N(g) ==2P(g) +2Q(g)，下列表示的反应速率最慢的是 A. ν(N)=0.04mol/(L·s) B. ν(M)=0.6mol/(L·min) C. ν(P)=0.03mol/(L·s) D. ν(Q)=1.4mol/(L·min) √ 【设计实验】根据以下提供的实验药品，可以设计哪些实验？ 0.1 mol/L 盐酸溶液；等质量的粉状、块状大理石； 5％H2O2溶液、1mol/L FeCl3溶液、1 mol/L CuSO4溶液、MnO2、蒸馏水、热水 0.1mol/L Na2S2O3溶液、0.1mol/L H2SO4溶液、0.5mol/L H2SO4溶液 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 2H2O2 ==== O2↑＋2H2O 催化剂 CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + CO2↑+H2O 环节四：影响化学反应速率的因素 相同时间内产生气体的多少 产生浑浊所需要的时间 秒表 SO2易溶于水，不易观测 1.定性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 实验结论 浓度 均出现______， 但后者______________ 在其他条件一定时，增大浓度，化学反应速率______ 浑浊 出现浑浊更快 增大 【思考1】左右试管中各物质的浓度？ 右边试管中，C(S2O32-)=0.05 mol/L； C(H+)=0.5 mol/L 左边试管中，C(S2O32-)=0.05 mol/L； C(H+)=0.1 mol/L 保持溶液总体积相同，控制S2O32-浓度不变！！ 改变H+物质的量，使两只试管中H+浓度不同 H+浓度恰好或过量，保证S2O32-完全反应，产生浑浊的量相同 【思考2】能否将左边加入的试剂换成4 mL 0.1 mol/L H2SO4溶液？ 不可，若换为4 mL，左边试管中混合后溶液总体积不再与右边试管相同，则S2O32-的浓度不再相同 【思考3】若实验室只有0.5 mol/L H2SO4溶液，如何设计实验探究浓度对该反应的影响？ 减少左边试管中加入H2SO4的体积，同时补加蒸馏水使得左右试管混合总体积相同！ 例如，加入1 mL 0.5 mol/L H2SO4溶液 + 4 mL蒸馏水 【思考4】能否变为更改Na2S2O3的浓度？ 可以，但必须控制H+为少量，若S2O32-少量(两组中物质的量不同)会使得产生浑浊的总量不同，达不到控制变量的目的。 【实验结论1】其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率 ；减小反应物浓度，反应速率 。 【思考】C(s) + H2O(g) ⇋CO(g) + H2(g) 反应中，加入C，反应物浓度如何变化？反应速率如何变化？ 碳是固体，不会引起反应物浓度的改变，对反应速率的改变也无明显影响。 加快 减慢 固体对化学反应速率的影响，通常是从接触面积(比表面积)角度而言，与浓度关系不大！！ 2.定性探究接触面积对化学反应速率的影响 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 接触面积 均出现______， 但后者______________ 在其他条件一定时，反应物的接触面积越大，化学反应速率______ 0.5 mol/L 盐酸溶液 等质量块状、粉末状碳酸钙 气泡 出现气泡更慢 增大 增大接触面积的方法：粉碎、研磨、雾化 【思考】人们常把固体试剂溶于水配成溶液再进行化学实验，原因是什么？ 增大了反应物间的接触面积，加快化学反应速率 3.定性探究温度对化学反应速率的影响 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 温度 均出现浑浊， 但后者出现浑浊更 。 在其他条件一定时，反应物的温度越高，化学反应速率______ 3 min后分别混合并振荡 方案一 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 【思考】如何控制温度？先混合后水浴加热，还是先水浴加热再混合？ 先分别保温再混合反应，让反应一开始的时候就是在特定研究温度下进行 增大 快 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 温度 均产生气泡， 但后者产生气泡更 。 在其他条件一定时，反应物的温度越高，化学反应速率______ 方案二 增大 慢 2H2O2 ==== O2↑＋2H2O 催化剂 【实验结论2】其他条件相同时，升高温度，反应速率 ；降低温度，反应速率 。 加快 减慢 【注意】 1. 温度对反应速率影响的规律，对吸热反应，放热反应都适用。 2. 反应若是可逆反应，升高温度， 、 反应速率都加快；降低温度，正、逆反应速率均减小。 3. 大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来 的 倍，表明温度对速率的影响非常显著。 正 逆 2-4 【教材深研】某化学兴趣小组为探究外界条件对化学反应速率的影响，设计以下四组实验 实验 方案 反应温 度/℃ Na2S2O3溶液 稀硫酸 H2O V/mL c/(mol·L－1) V/mL c/(mol·L－1) V/mL ① 25 5 0.1 10 0.1 5 ② 25 V1 0.2 5 0.2 10 ③ 35 5 0.1 10 0.1 5 ④ 35 5 0.2 5 0.2 V2 5 10 【思考1】设计实验方案①和②的目的是什么？ 【思考2】设计实验方案②和④的目的是什么？ 【思考3】各实验方案均需加入一定体积的水的原因是什么？ 探究Na2S2O3的浓度对化学反应速率的影响。 探究温度对化学反应速率的影响。 使混合液的体积均相等。 4.定性探究催化剂对化学反应速率的影响 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 催化剂 前者____________， 后者_____________。 在其他条件一定时，反应物的温度越高，化学反应速率______ 增大 无明显现象 出现大量气泡 【思考1】该实验有什么不严谨之处？ 为控制变量，左边试管中应补加5滴蒸馏水 【思考2】为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某实验小组的同学设计了如右图所示的实验装置。有同学认为上述实验设计不合理，不能得出相应的结论。请简述理由并提出改进措施。 二者的阴离子不同，对实验会造成干扰。为消除阴离子不同造成的干扰，可将0.1 mol·L－1的FeCl3溶液改为0.05 mol·L－1的Fe2(SO4)3溶液，或将0.1 mol·L－1的CuSO4溶液改为0.1 mol·L－1的CuCl2溶液。 【实验结论3】其他条件相同时，催化剂可以 化学反应速率。 对H2O2的催化效果 ＞ ＞ 。 【注意】1. 催化剂能改变化学反应速率，而自身的化学组成和质量在反应前后保持 。 2.正催化剂 化学反应速率；负催化剂减慢化学反应速率。一般情况下无特别说明指的是正催化剂。 3.催化剂具有一定的 。 4.催化剂只能催化可能发生的反应，对不发生的反应 起作用。 5.反应若是可逆反应，使用催化剂 程度的增大（或减慢）正、逆反应速率，从而改变反应到达平衡所需要的时间。 改变 MnO2 Fe3+ Cu2+ 不变 加快 选择性 不 同等 5.理解压强对化学反应速率的影响 对于气体来说，在相同温度下，压强越大，一定质量气体的体积越小，单位体积内气体的分子数越 。 多 对于有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响的实质是：改变体积，使反应物的 改变。 浓度 【结论4】其他条件相同时，对于有气体参加的反应： 增大压强(减小容器容积)相当于增大反应物的 ，化学反应速率 。 减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物的 ，化学反应速率 。 浓度 加快 浓度 减慢 注意：①只对有 体参加或生成的反应有影响 ②改变压强的本质：引起反应物 的变化。 气 浓度 恒容时： ①充入非反应气体（惰性气体）→压强增大，但各物质浓度不变→反应速率不变。 ②充入反应气体→压强增大，浓度增大→反应速率增大。 【思考】如何理解容积固定的容器中气体压强的变化？ 【小结】对于气体，有下列几种情况： 1. 恒温时：增大压强，体积 ，浓度 ，化学反应速率 ； 2. 恒容时： ①充入气体反应物，总压 ，反应物浓度 ，化学反应速率 ； ②充入“惰性气体”(如He 等)，引起总压 ，反应物浓度 ，化学反应速率 ； 3. 恒压时： 充入“惰性气体”(如 He 等)，引起体积 ，各物质浓度 ，化学反应速率 。 减小 增大 加快 增大 增大 加快 增大 不变 不变 增大 减小 减慢 影响因素 规律 内因 反应物本 身的性质 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之化学反应速率越慢 外因 浓度 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 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 对于有气体物质参加的反应，增大压强（减小容器容积），化学反应速率增大；减小压强（增大容器容积），化学反应速率减小。 催化剂 一般地，使用催化剂能极大地加快反应速率 固体的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快 其他 光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率 反应： mA(g)＋ nB(g) = pC(g)　 起始/(mol·L－1) a b c 转化/(mol·L－1) x 某时刻(t s)/(mol·L－1) a－x Lavf56.40.100 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$