第2章 第1节 第1课时 化学反应速率-【精彩三年】2024-2025学年高中化学选择性必修1课程探究与巩固PPT课件（人教版2019）

第一节　化学反应速率 第1课时　化学反应速率 第二章　化学反应速率与化学平衡 目录 CONTENTS 教材整体初识 构建与探源 命题整体感知 尝试与研析 01 02 学习目标 评价目标 1．知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速率的简单方法 2．能进行化学反应速率的简单计算 1．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 2．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 教材整体初识 构建与探源 01 1．化学反应速率的概念及其表示方法 知识点一　化学反应速率 2．化学反应速率与化学计量数之间的关系 知识点一　化学反应速率 3．实例 在密闭容器中发生反应：N2＋3H2⥫⥬2NH3，反应开始时N2的浓度为 0.8 mol/L，5 min后N2的浓度变为0.7 mol/L。填写下表： 知识点一　化学反应速率 有关反应物质 N2 H2 NH3 物质的量浓度 变化/(mol/L) ____________ ____________ __________ 化学反应速率/ (mol·L-1·min-1) ____________ ____________ ____________ 速率之比 v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝______________ －0.1 －0.3 0.2 0.02 0.06 0.04 1∶3∶2 1．测定原理 利用化学反应中任何一种与物质________有关的可观测量进行测定。 2．测定方法 (1)直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。 (2)科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中进行的反应，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用__________和__________间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 知识点二　化学反应速率的测定 浓度 颜色变化 浓度变化 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (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)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。(　　) 探本思辨 × × × (4)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。(　　) 探本思辨 √ √ 2．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是(　　) A．v(W)＝3v(Z) B．2v(X)＝3v(Z) C．2v(X)＝v(Y) D．3v(W)＝2v(X) 【解析】 根据“同一反应中，用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于化学计量数之比”可知，v(W)∶v(Z)＝1∶1⇒v(W)＝v(Z)，A项错；v(X)∶v(Z)＝2∶3⇒3v(X)＝2v(Z)，B项错；v(X)∶v(Y)＝1∶2⇒2v(X)＝v(Y)，C项正确；D项，v(W)∶v(X)＝3∶2⇒2v(W)＝3v(X)，D项错。 探本思辨 C 3．已知反应：4A(s)＋3B(g)⥫⥬2C(g)＋D(g)。 (1)完成下列表格，并计算该反应的化学反应速率。 探本思辨 物质 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)＝__________________________。 根据计算数据得出的结论：______________________________________。 探本思辨 0.3 mol·L-1·min-1 0.2 mol·L-1·min-1 0.1 mol·L-1·min-1 反应速率的数值之比等于化学计量数之比 (2)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？ (3)以上所求的反应速率是2 min末的瞬时速率吗？ 答案：(2)不正确，固体或纯液体在反应中认为浓度不变，所以不能用固体、纯液体来表示化学反应速率。 (3)不是，是2 min内的平均速率。 探本思辨 命题整体感知 尝试与研析 02 类型一　化学反应速率的计算与比较 角度1：化学反应速率的计算方法 1．定义式法 2．比例式法 利用化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比进行计算。 类型一　化学反应速率的计算与比较 3．“三段式”法 (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。 对反应物：c(某时刻)＝c(起始)－c(转化) 对生成物：c(某时刻)＝c(起始)＋c(转化) 类型一　化学反应速率的计算与比较 (3)根据已知条件列方程式计算。 例如　　　　　mA　＋　nB　===　pC 典例研析 例1 [2023·嘉兴一中检测] 某温度下，向密闭容器中加入一定量的A和B，发生反应：2A(g)＋B(g)⥫⥬C(g)。物质C的浓度随反应时间(t)的变化如表所示。在0～6 s内，平均反应速率为(　　) A．v(A)＝0.070 mol/(L·s) B．v(A)＝0.14 mol/(L·s) C．v(B)＝0.035 mol/(L·s) D．v(C)＝0.42 mol/(L·s) t/s 2 4 6 8 C的浓度/(mol·L-1) 0.22 0.36 0.42 0.46 B 典例研析 类型一　化学反应速率的计算与比较 角度2：化学反应速率大小的比较方法 1．转化法 先换算成同一单位，再将不同物质表示的速率换算为用同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小，若以物质A为标准，将用其他物质表示的反应速率换算为用物质A表示的速率并统一单位，再比较数值的大小，确定化学反应速率的大小。 类型一　化学反应速率的计算与比较 2．比值法 典例研析 例2 反应A(g)＋3B(g)⥫⥬2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下用不同物质表示的反应速率分别如下，其中反应速率最大的是(　　) A．v(A)＝0.05 mol·L-1·s-1 B．v(B)＝0.06 mol·L-1·min-1 C．v(C)＝0.04 mol·L-1·s-1 D．v(D)＝0.03 mol·L-1·s-1 A 典例研析 巩固与变化 1．[2023·湖州中学检测]将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的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，现有下列几种说法： ① 0～2 s内，用物质A表示的平均反应速率为0.3 mol·L-1·s-1 ② 0～2 s内，用物质B表示的平均反应速率为0.6 mol·L-1·s-1 ③ 2 s末时物质B的浓度为0.7 mol·L-1 ④ 2 s末，物质A的转化率为70% 其中正确的有(　　) A．①④ B．①③ C．②④ D．③④ B 巩固与变化 【解析】 2 s末C的浓度为0.6 mol·L-1，则2 s末n(C)＝0.6 mol·L-1×2 L＝1.2 mol，列三段式如下： 　　　　　　2A(g)＋B(g)⥫⥬2C(g) 开始/mol 4 　　2 　 0 转化/mol 1.2 　 0.6 1.2 2 s末/mol 2.8 　 1.4 1.2 巩固与变化 巩固与变化 2．反应2SO2＋O2⥫⥬2SO3经一段时间后，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-1·s-1，则这段时间为(　　) A．0.1 s B．2.5 s C．5 s D．10 s C 巩固与变化 3．[2023·温州中学检测]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大的是(　　) A．v(A)＝0.5 mol·L-1·min-1 B．v(B)＝1.2 mol·L-1·min-1 C．v(C)＝0.3 mol·L-1·min-1 D．v(D)＝0.1 mol·L-1·s-1 D 巩固与变化 类型二　化学反应速率图像分析 角度1：由n(或c) -t图像确定化学方程式的方法 (1)看趋势，定位置 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，确定在化学方程式中用“===”还是“⥫⥬”。 典例研析 例1 在一定条件下，密闭容器内某一反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是(　　) A．该反应的化学方程式为A⥫⥬2B B．0～t1时间内，A的反应速率是B的2倍 C．t2时，A、B的反应速率相等 B 典例研析 类型二　化学反应速率图像分析 角度2：利用浓度-时间图像比较反应速率大小的方法 类型二　化学反应速率图像分析 ②图示 ③结论：曲线上点的斜率越大，表示此点的反应速率越大。 (3)若比较曲线上相同温度、不同浓度下，某一时刻的正、逆反应速率，则该时刻反应物浓度越大，v正越大，生成物浓度越大，v逆越大。 典例研析 例2 用纯净的CaCO3与100 mL 稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示(CO2的体积已折算为标准状况下的体积)，下列分析正确的是(　　) A．OE段表示的平均反应速率最大 B．EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1 C．OE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为2∶6∶7 D．F点收集到的CO2最多 B 典例研析 典例研析 B项正确；OE、EF、FG三段生成的CO2的体积分别为224 mL 、448 mL 、112 mL，所以OE、EF、FG三段中，该反应用CO2表示的平均反应速率之比为224 mL∶448 mL∶112 mL＝2∶4∶1，C项错误；由题图可知，G点收集到784 mL CO2，反应结束，则G点收集到的CO2最多，D项错误。 巩固与变化 1．一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示，下列对该反应的推断合理的是(　　) A．该反应的化学方程式为3B＋4D⥫⥬6A＋2C B．反应进行到1 s时，v(A)＝v(C) C．0～6 s内，B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1 D．反应进行到6 s时，各物质的反应速率相等 C 巩固与变化 巩固与变化 2．某温度下，在容积为2 L的密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应3A(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)　ΔH＝－Q kJ·mol-1(Q＞0)，12 s时生成C的物质的量为0.8 mol，反应过程中A、B的物质的量浓度随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．前12 s内，A的平均反应速率为0.025 mol·L-1·s-1　 B．图中两条曲线交点处表示A、B的反应速率相等 C．化学计量数之比b∶c＝1∶2 D．12 s内，A和B反应放出的热量为0.2Q kJ C 巩固与变化 巩固与变化 3．固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)。某科学实验小组将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图曲线Ⅱ所示。a、b、c、d、e括号内数据表示坐标。 巩固与变化 (1)a～b、b～c、c～d、d～e四段中，平均反应速率最大的时间段是__________，该时间段内H2的平均反应速率是_____________________。 (2)H2的物质的量不再改变时，CO2的转化率是______________(结果精确到0.1%)；反应前后容器内的压强比是__________。 a～b 1 mol·L-1·min-1 33.3% 7∶5 巩固与变化 巩固与变化 课后请完成高效作业4 感谢聆听，再见！ 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD，v(A)＝－，v(B)＝－，v(C)＝，v(D)＝。且有：______________________________。 ＝＝＝ (3)由v＝计算平均速率，用反应物表示时为正值，用生成物表示时为负值。(　　) (5)在反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)中，t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则t1～t2时，SO3(g)生成的平均速率v＝。(　　) 利用反应速率定义式进行计算：v＝＝(容器容积V不变)。 　a 　　 b 　　　 c 　 x 　　 　　　 a－x b－ c＋ v(B)＝＝。 【解析】 由表格数据可知，0～6 s内，C的平均反应速率为＝0.07 mol/(L·s)，由各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比可得：A的平均反应速率为0.07 mol/(L·s)×2＝0.14 mol/(L·s)，B和C的平均反应速率均为0.07 mol/(L·s)。 对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，先换算成同一单位，再分别计算、、、的值，数值越大，化学反应速率越大。 【解析】 判断反应速率的大小时，可将每种物质的速率除以该物质的化学计量数，再进行比较。＝0.05 mol·L-1·s-1，＝＝≈0.000 3 mol·L-1·s-1，＝0.02 mol·L-1·s-1，＝0.015 mol·L-1·s-1，所以A项符合题意。 v(A)＝＝0.3 mol·L-1·s-1， v(B)＝＝0.15 mol·L-1·s-1， 2 s末时A的转化率为×100%＝30%， 2 s末时B的浓度c(B)＝＝0.7 mol·L-1。 【解析】 因为SO3的浓度增加了0.4 mol·L-1，所以O2的浓度必定减少了0.2 mol·L-1，Δt＝＝＝5 s。 【解析】 均转化为A的反应速率。B项，B为固体，不能用来表示化学反应速率；C项，v(A)＝v(C)＝×0.3 mol·L-1·min-1＝0.15 mol·L-1·min-1；D项，v(A)＝v(D)＝×0.1×60 mol·L-1·min-1＝3 mol·L-1·min-1。可见反应速率最大的是3 mol·L-1·min-1；D项符合题意。 D．t2时，用A表示的反应速率为 mol·L-1·min-1　 【解析】 A项，t2时A的物质的量减少了4 mol，B的物质的量增加了 2 mol，因此A为反应物，B为生成物，化学方程式为2A⥫⥬B，错误；B项，t1时，A的物质的量减少了2 mol，B的物质的量增加了1 mol，因此A的反应速率是B的2倍，正确；C项，t2时，A的物质的量减少了4 mol，B的物质的量增加了2 mol，因此两者的反应速率不相等，错误；D项，题干图像中只给出了A、B物质的量的变化，没有给出A、B的状态和体系的体积，因此用A表示的反应速率不一定为 mol·L-1·min-1，且不能表示t2时的瞬时速率，错误。 (1)平均速率：v＝。 (2)①瞬时速率：对于v＝，当Δt→0，v的极限值为瞬时速率，即在浓度­时间曲线上某一时刻斜率的绝对值代表该时刻的瞬时速率，用v正和 v逆表示。 【解析】 相同时间内，生成的CO2越多，反应速率越大，由题图可知，相同时间内，EF段生成的CO2最多，所以EF段反应速率最大，A项错误；由题图可知EF段生成CO2的体积为672 mL－224 mL＝448 mL，即0.02 mol，根据CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，可知参加反应的HCl的物质的量为0.04 mol，则盐酸的浓度变化量为＝0.4 mol·L-1，则EF段用盐酸表示该反应的平均反应速率为＝0.4 mol·L-1·min-1， 【解析】 由题干图像可知，B、C的物质的量减小，是反应物，A、D的物质的量增大，是生成物，前6 s内，Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(A)∶Δn(D)＝(1.0－0.4)mol∶(1.0－0.2)mol∶(1.2－0)mol∶(0.4－0)mol＝3∶4∶6∶2，且反应物未全部转化为生成物，故反应的化学方程式为3B＋4C⥫⥬6A＋2D，A项错误；v(A)∶v(C)＝3∶2，B项错误；0～6 s内，v(B)＝＝0.05 mol·L-1·s-1，C项正确；反应进行到6 s时，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，D项错误。 【解析】 分析题图可知，12 s内A的物质的量浓度变化量为(0.8－0.2)mol·L-1＝0.6 mol·L-1，平均反应速率v(A)＝＝＝ 0.05 mol·L-1·s-1，A项错误；由题意可知，该反应的化学方程式为3A＋B⥫⥬ 2C，A、B的化学计量数不同，则二者的反应速率不同，B项错误，C项正确；消耗3 mol A放热Q kJ，12 s内消耗A的物质的量为0.6 mol·L-1× 2 L＝1.2 mol，消耗1.2 mol A放出的热量为0.4Q kJ，D项错误。 【解析】 (1)a～b段氢气的平均反应速率为＝1 mol·L-1·min-1，b～c段氢气的平均反应速率为＝0.75 mol·L-1·min-1，c～d段氢气的平均反应速率为＝0.1 mol·L-1·min-1，d～e段氢气的平均反应速率为0，所以平均反应速率最大的时间段是a～b，该时间段内H2的平均反应速率是1 mol·L-1·min-1。 (2)由题图可知，8 min后氢气的物质的量不再改变，为2 mol，列三段式有：　　 3H2(g)＋CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) 起始量/mol 　 8 　6 　 0 　0 变化量/mol 　 6 　2 　2 　2 8 min后的量/mol 2 　4 2 　2 所以CO2的转化率为×100%≈33.3%；恒温、恒容时，气体压强之比等于气体的物质的量之比，所以反应前后容器内的压强比是(6＋8)∶(4＋2＋2＋2)＝7∶5。 $$