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

第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 课时1 化学反应的速率 贰 叁 知识导航 2 1 本节重点 本节难点 化学反应速率的大小比较 化学反应速率及其表示方法 课堂导入 在化学反应的研究和实际应用中，人们除了选择合适的化学反应以实现所期待的物质转化或能量转化，还要关注化学反应进行的快慢和程度，以提高生产效率。 课堂导入 在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的反应进行的快，有的进行的慢。 你了解下图涉及的化学反应进行的快慢吗？反应的快慢程度与我们有什么关系？ 很快 较快 较慢 很慢 那么化学反应的快慢如何去衡量呢？ 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？ (1) 光的传播速度是很快的； (2) 光在真空中的传播速度3×108m/s。 定性描述 定量描述 课堂导入 知识点1：化学反应速率的测定方法 (1)直接观察某些性质（如释放出气体的体积和体系压强） (2)科学仪器测定 （如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等） (3)溶液中，常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来测量反应速率。 【思考与讨论】对于Zn和不同浓度的稀H2SO4的实验，你准备如何比较反应速率的快慢？ 实验现象来判断反应的快慢 ①观察产生气泡的快慢； ②观察试管中剩余锌粒的质量多少； ③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高低 定 性 描 述 实验测量来判断反应的快慢 ①测定气体的体积或体系的压强 ②测定物质的物质的量的变化 ③测定物质或离子的浓度变化 ④测定体系的温度或测定反应的热量变化 定 量 描 述 ④颜色变化快慢 ⑤出现浑浊的快慢 知识点1：化学反应快慢的描述 定性描述化学反应速率有哪些现象？ ① 冒气泡快慢 ② 颜色变化快慢 ③ 固体物质的减少快慢 ④ 出现浑浊的快慢 ⑤ 温度变化快慢 定量呢？ 在物理中我们是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距离 △t时间 速度 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？ 知识点2：化学反应速率定义 1、定义： 2、表示方法： 3、公式： 4、常用单位： 表示化学反应进行快慢的物理量。 用单位时间内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量来表示。 mol·L-1·s-1 或 mol/（L·s） mol·L-1·min-1 或 mol/（L·min） υ（B） = = 需指明具体物质 Δc 表示某物质浓度的变化,单位mol·L－1 Δt 表示时间变化，常用单位s、min或h 知识点3：化学反应速率的注意事项 ②化学反应速率只适用于气体或溶液。固体或纯液体浓度可视为常数，△c=0，并不适用。 ③同一化学反应中用不同的物质表示，数值可能不同，但意义相同，故描述反应速率应指明具体物质VB ①化学反应速率是标量，只取正值。 化学反应速率实际上是指某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 ④用不同反应物表示同一化学反应的化学反应速率时： 化学反应速率之比=化学计量数之比=变化量之比 即对于反应：aA+bB=cC+dD vA:vB:vC:vD = a : b : c : d 题型1：根据表达式计算化学反应速率 【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？ v(A) ∆c(A) ∆t = = 4 mol·L-1–1 mol·L-1 10 s 3 mol·L-1 10 s 0.3 mol·L-1·s-1 = = 思考1：第10s的反应速率为多少？ 无法确定 5. 化学反应速率的计算方法 思考2：对于2Na+ 2H2O = 2NaOH + H2↑这个反应，能否用钠或者水的浓度变化来表示速率呢？ 题型1：根据表达式计算化学反应速率 练习1、在某一化学反应中，生成物B的浓度在5s内从0.5mol/L变成2.0mol/L，在这5s内B的化学反应速率为_________________。 练习2、一个4L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4.0mol，这种反应物的化学反应速率为________。 练习3、一个2L的容器中，盛入4.0mol某气体反应物，2s后，测得这种气体反应物还剩余2.0mol，2s时该反应物的化学反应速率为________。 练习4、一个1L的容器中，放入1 mol氧化钙，与水反应5 min后，剩下0.5 mol氧化钙，氧化钙化学反应速率为_____________。 练习5、一个1L的容器中，加入2 mol H2和1 mol O2，反应2 min后生成1 mol 液态H2O，H2O的化学反应速率为_____________ 0.3mol/(L·s) 0.2mol/(L·min) 无法表示 无法表示 无法表示 题型2：三段式运用 【例2】 在1L的密闭容器中，加入1molN2和3mol H2发生N2+3H 2   2NH3，在2 s末时，测得容器中含有0.6mol的N2 求：2 s末容器中H 2 NH3的物质的量? 该反应的化学反应速率v(N2) v(H2) v(NH3)? 【方法】化学反应中各物质浓度的计算模式——“三段式” （1）写化学方程式。 （2）列各物质的起始量、变化量、结束量。（可列△n,△c） （3）列式计算。 题型2：三段式运用 只有变化量与系数成比例 变化浓度(mol/L) N2 + 3H2   2NH3 解： 取正值 起始浓度(mol/L) 1.0 0 3.0 2 s 末(mol/L) 0.6 0.8 1.8 1:3:2 0.4 1.2 0.8 即Δc (mol/L) υ(N2) = = υ(H2) = Δc (H2) Δt = 0.4mol/L 2 s = 0.2 mol/(L∙s) 1.2mol/L 2 s = 0.6 mol/(L∙s) υ(NH3) = Δc (NH3) Δt = 0.8mol/L 2 s = 0.4 mol/(L∙s) Δc (N2) Δt 1:3:2 ＝ 变化量之比 化学反应速率之比 ＝ 化学计量数之比 题型2：三段式运用 结论1:同一反应的反应速率可以用不同的物质表示，其数值可能不同，但所表示的意义是相同的。在表示反应速率时，应注明是由哪种物质表示的。 由以上可知∶ V（N2）: V（H2 ）: V（NH3）= 0.4 : 1.2 : 0.8 = 1 : 3 : 2 结论2: 同一反应中，化学反应速率之比=化学计量数之比=变化量之比.即对于反应：aA+bB=cC+dD vA:vB:vC:vD = a : b : c : d 【例2】 在1L的密闭容器中，加入1molN2和3mol H2发生N2+3H 2   2NH3，在2 s末时，测得容器中含有0.6mol的N2 求：2 s末容器中H 2 NH3的物质的量? 该反应的化学反应速率v(N2) v(H2) v(NH3)? 题型3：化学反应速率比大小 同一化学反应中反应快慢的比较方法 由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。 ①归一法：若单位、物质不统一，则要换算成相同的物质和单位再比较数值的大小。 ②比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应，A , 比较, , 则A表示的反应速率比B的大。 题型3：化学反应速率比大小 例3 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·s-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: 。 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·s-1 方法一：归一法 注意：换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小 题型3：化学反应速率比大小 例3 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·s-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: 。 ④>③=②>① v(A) 1 ① =0.15mol·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 比较化学反应速率 与化学计量数的比值 练习6 对于反应4NH3(g)＋5O2(g)=4NO(g)＋6H2O(g)，下列反应速率中表明该反应进行最快的是( ) A.v(NH3)＝0.2 mol·L－1·s－1 B.v(O2)＝1.4 mol·L－1·min－1 C. v(NO)＝3 mol·L－1·min－1 D.v(H2O)＝0.125 mol·L－1·s－1 A 题型3：化学反应速率比大小 题型4：根据化学反应速率推断方程式 例4 在反应mA＋nB＝pC中，已知A的反应速率为0.5mol/(L •s)，B的反应速率为1mol/(L •s)，C的反应速率为1. 5mol/(L •s)，则该反应的化学方程式为： 。 A ＋ 2B = 3C ＝ 变化量之比 ＝ 化学反应速率之比 化学计量数之比 题型5：根据图像推断方程式 【根据图像确定方程式三步走】 ① 看趋势：定反应物、生成物 ② 做差：求变化量 ③ 得方程式：变化量之比=系数比 例5 T ℃ 时，在2L 的密闭容器中，气体X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图，则容器中化学反应为： 。 X(g) + Y(g) 2Z(g) (1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显(　　) (2)对有固体参加的化学反应，可用单位时间固体浓度的改变量表示化学反应速率(　　) (3)化学反应速率的单位通常为mol·s－1或mol·min－1(　　) (4)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率(　　) (5)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(　　) × × × × × 巩固练习 将4 mol C和2 mol O2在2 L的密闭容器内混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)，若经2 s后测得CO的浓度为0.6 mol·L－1，求： ①用物质C表示的反应的平均速率为_______________； ②用物质B表示的反应的平均速率为_______________； ③2 s时物质A的转化率为__________； ④2 s时物质B的浓度为___________. 0.15mol·L－1·s－1 30% 0.7mol·L－1 0.3mol·L－1·s－1 课堂练习 转化率=（X的变化量） ➗ （X的起始量）×100% 化学反应速率的影响因素 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。 有哪些因素能够影响化学反应速率呢？ 工业制氨 炼铁 食物变质 橡胶老化 ①内因：物质本身性质 ②外因：？ 化学反应速率的影响因素 1、这些生活实例是通过控制什么条件达到控制速率的目的？ 2、由此，我们可以推测哪些因素会影响化学反应速率？ 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 【思考】 H2+I2 2HI 简化概念模型法 有效碰撞理论 气体分子之间通常存在着比气体分子本身的体积要大得多的空间，忽略了分子与分子之间的相互作用力，分子之间不存在牵制关系，因此，在常温常压下，可以认为气体分子的运动是自由的，因而，它们之间的碰撞可以视为是随机的。 分子运动 接触 碰撞 有效 碰撞 无效 碰撞 发生化学反应 未发生化学反应 c 拓展：有效碰撞理论 学习目标 c 有效碰撞 能够导致分子中化学键断裂，引起化学反应的碰撞。 宏观：有新物质生成 微观：原子的重新组合 本质：旧键断裂与新键形成 c 如何才能有效碰撞 方向对（随机的） 能量够（活化分子） 推论：一定物质的量的物质分子中，能量并不完全相等。有效碰撞一定是活化分子所为，活化分子的碰撞不一定是有效碰撞；单位时间一定体积内有效碰撞的次数越多，该反应的速率越快。 学习目标 化学反应速率的影响因素 探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量，其大致步骤： 自变量 (如浓度、温度等) 因变量 (如反应速率) 不确定 改变 单一变量 结论 确定研究对象 (化学反应) 确定因变量(反应速率)的观测指标 外因 温度、浓度、压强、催化剂、原电池等 控制变量法 反应温度对反应速率的影响 实验步骤：在两支大小相同的试管中均加入5mL 30% H2O2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。 冷水 热水 ➽实验现象 放入热水中的试管产生气泡速率快，放入冷水中的试管产生气泡速率慢。 ➽实验结论 反应温度会影响反应速率，在其他条件相同时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减小 不管吸热反应还是放热反应，升高温度，都加快反应速率 催化剂对反应速率的影响 实验步骤：在三支大小相同的试管中均加入5mL 30% H2O2溶液，然后分别往其中两支试管中滴入FeCl3溶液和MnO2 ，观察现象并进行对比。 ➽实验现象 ➽实验结论 ①有少量气泡出现 ②③能产生大量气泡 使用催化剂可以改变反应速率，不同催化剂的催化速率不同。 催化剂(正)能加快化学反应速率 反应物浓度对反应速率的影响 实验步骤：在两支大小相同的试管中均加入1.0g大理石小碎块，然后分别滴入5mL 0.1 mol/L 盐酸溶液和5mL 1 mol/L 盐酸溶液，观察现象并进行对比。 ➽实验现象 滴入1mol/L盐酸溶液的试管产生气泡速率快， 滴入0.1 mol/L 盐酸溶液的试管产生气泡速率慢。 ➽实验结论 反应物浓度会影响反应速率，在其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率加快；反之则减小 【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。 固体表面积对反应速率的影响 实验步骤：在两支大小相同的试管中分别加入等量的大理石碎块和大理石粉末，同时滴入5mL1 mol/L 盐酸溶液。观察现象并进行对比。 1 ➽实验现象 盛有大理石粉末的试管产生气泡速率快，盛有大理石碎块的试管产生气泡速率慢。 ➽实验结论 固体反应物表面积会影响反应速率，在其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越快。 化学反应速率的影响因素 【实验结论】 影响因素 变化规律 内因 外因 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；反之越慢 浓度 增大反应物浓度，反应速率加快；反之则减小 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 催化剂 一般地，使用（正）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 化学反应速率的影响因素 【思考探究】 除了以上条件会对反应速率产生影响外，还有哪些条件都可能会对化学反应速率产生影响呢？ 除了以上条件会对反应速率产生影响外，压强、溶剂、光照、形成原电池等条件都可能会对化学反应速率产生影响。 化学反应速率的影响因素 对于有气体参与的反应： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) (1)恒温时，加压，化学反应速率_______。 (2)恒温恒容时，充入N2(g)或H2(g)，使压强_______，化学反应速率_______。 (3)恒温恒容时，充入非反应气体（如惰性气体He）→压强_____，但各物质浓度____→反应速率______ (4)恒温恒压时，充入非反应气体（如惰性气体He）→压强_____→体积_________→各物质浓度_________→反应速率_________。 增大 加快 增大 减小 不变 不变 不变 减小 增大   只适用于有气体参加的反应，对固体或液体的浓度影响忽略不计。 压强的变化只有引起浓度的变化，才能使化学反应速率改变。 加快 课堂练习 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。 课堂练习 化学反应速率 定义：化学反应速率用单位时间（如每秒，每分，每小时）内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。(物质的量浓度) 计算式: V=△c/△t，反应速率单位：mol/(L•min) 或mol/(L •s) 影响化学反应速率的因素 内因：反应物本身的性质（最主要因素） 外因：①浓 度：浓度大，反应速率快 ②温 度：温度高，反应速率快 ③催化剂：一般加快反应速率 ④压 强：压强大，反应速率快 ⑤固体的表面积 ⑥反应物的状态等 课堂练习 1、反应C(s)＋H2O(g)==CO(g)＋H2(g)在一可变体积的容器中进行，则下列条件的改变能使其反应速率减小的是(　　) A．减少C的量 B．将容器的体积缩小一半 C．升高温度 D．同温同压，充入氦气 D 课堂练习 2.在C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)的反应中，现采取下列措施，其中能够使反应速率增大的措施是(     ) ①缩小体积，增大压强 ②增加碳的量 ③通入CO2 ④恒容下充入 N2    ⑤恒压下充入N2 A．①④      B．②③⑤     C．①③     D．①②④ C 课堂练习 3、判断 （1）化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 （2）在同一化学反应中，用反应物或生成物表示的化学反应速率的数值相等 （3）对于反应：N2 (g)+ 3H2 (g)⇌2NH3(g)，升高温度，反应速率加快 （4）对于反应 H+ + OH- == H2O,增大压强，化学反应速率加快 （5）对于反应：N2 (g)+ 3H2 (g)⇌2NH3(g)，保持温度和容积不变，加入氦气，反应速率不变 √ √ √ × × Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$