2.1.1 化学反应速率及影响因素 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 第1课时 化学反应速率及影响因素 知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速率的方法，能进行化学反应速率的简单计算 通过实验探究学习运用变量控制的方法研究化学反应速率 了解反应条件对化学反应速率影响的一般规律 能运用规律解释生产生活和科学实验中的实际问题 教学目标 新课导入 选择性必修一 必修二 必修一 化学反应 反应的快慢和历程 反应的趋势和限度 知识梳理 黎巴嫩首都爆炸 岩石风化 火柴燃烧的过程 橡胶老化 如何衡量化学反应的快慢呢？ 基础知识复习 一、化学反应速率 气泡溢出的快慢 温度变化的快慢 质量变化的快慢 颜色变化的快慢 物质角度 能量角度 （一）定性描述化学反应的快慢 （二）定量表征化学反应的快慢 3.表达式： 4.常用单位： 2.表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示 1.概念：单位时间内，有关物理量随着时间变化的多少。 mol·L－1·s－1 或 mol·L－1·min－1 v(A) ＝ ＝ 5.注意：v 是平均速率，对于纯固体或液体Δ c为0，不能表示 v 。 基础知识复习 二、化学反应速率的测定 1.测定原理： 利用化学反应中任何一种与物质浓度有关的可观测量进行测定。如气体的体积、体系的压强、颜色的深浅、光的吸收、导电能力等。 2.测定方法： (1)对于有气体参加或生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少或体系的压强变化。 (2)对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。 (3)对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。 (4)对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。 基础知识复习 例1. 为测定一定时间内锌和稀硫酸反应的速率，下列测量依据可行的是 。 ①②④ ①m(Zn)的变化 ②c(H+)的变化 ③c(SO42-)的变化 ④V(H2)的变化 经典例题 例2.某温度下按如图装置进行实验，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.前10s内，锌粒的反应速率为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 √ 经典例题 三、化学反应速率的应用 例1.（1）在2L密闭容器中发生反应：N2+3H2⇌ 2NH3，开始时 N2 的浓度为 0.8mol/L，5min后浓度变为 0.7mol/L。则v(N2)= 。 （2） 现通入0.4 mol N2 和0.8 mol H2 ，2 min 后，NH3浓度变为0.06 mol·L－1 ，求 v (N2)、v (H2)和2min 后c(H2)。 0.02 mol·L－1·min－1 1.根据表达式计算化学反应速率 2.三段式运用 “三段式”法计算 1、写出化学方程式； 2、列出各物质的起始量、转化量、某时刻量； 3、 v(A) ＝ ＝ 基础知识复习 10 三、化学反应速率的应用 C(起)： 0.2 0.4 0 C(转) ： 0.03 0.09 0.06 C(2 min) ： 0.17 0.31 0.06 N2 + 3H2 2NH3 v(N2) = 0.015 mol·L－1·min－1 v(H2) = 0.045 mol·L－1·min－1 （2） 现通入0.4 mol N2 和0.8 mol H2 ，2 min 后，NH3浓度变为0.06 mol·L－1 ，求 v (N2)、v (H2)和2min 后c(H2)。 基础知识复习 11 三、化学反应速率的应用 例2.反应A + 3B = 2C + 2D在四种不同情况下的反应速率分别为 ①v(A) = 0.15mol·L-1·s-1 ②v(B) = 0.6mol·L-1·s-1 ③v(C) = 0.4mol·L-1·min-1 ④v(D) = 0.45mol·L-1·s-1 则该反应在不同条件下速率快慢顺序是 ④>②>①>③ 3.化学反应速率比大小 比较方法归纳 （eg：aA＋bB == cC＋dD） 1.归一法 统一单位和物质后换算完的4个v(A)的数值越大，反应速率越大 2.比值法 化学反应速率与化学计量数比值越大，反应速率越大 3.c-t 图像越陡，速率越大 基础知识复习 12 12 例3.某温度下，浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过t min后，测得物质的量浓度分别为：c(X2)=0.4mol/L ， c(Y2)=0.8mol/L ，c(Z)=0.4mol/L，则该反应的化学方程式可表示为__________________ 3X2 + Y2 ⇌ 2Z 4.根据化学反应速率推断方程式 三、化学反应速率的应用 【方法归纳】 ① 找反应物、生成物 ② 得方程式：变化量之比=系数比 例4. 教材p31第4题 A 基础知识复习 13 13 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) 三、化学反应速率的应用 基础知识复习 14 14 “三段式”计算模板 知识小结 (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 (　　) (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(　　) (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(　　) × × × √ 正误判断 四、影响化学反应速率的因素 Na与水的反应比Mg与水的反应剧烈 夏天食物变质快 食物真空保存变质慢 向H2O2中加入MnO2后会迅速分解产生气泡 将等质量的铁片与铁粉放入稀硫酸中，铁粉产生气泡较快 反应物本身的性质 温度 反应物的浓度 催化剂 接触面积 内因 外因 控制变量法 思考1：影响下列现象发生快慢的因素是什么？ 思考2：如何研究外因对化学反应速率的影响？ 知识梳理 方法导引 变量控制 科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一个因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。 定性观察 定量测定 浓度、温度、催化剂等外界条件 化学反应速率 （变一定多） （借助宏观现象） 《必修第二册》P45 （计算） 知识梳理 研究方法 定性观察： 定量研究： 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。 选择实验现象明显的化学反应。通过观察冒气泡快慢；颜色变化多少；固体变化量；溶液浑浊程度；温度变化等。 知识梳理 （一）实验探究影响化学反应速率的外界因素 课本26页 任务：根据所给试剂设计实验定性探究浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。 Na2S2O3＋H2SO4==Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O Ⅰ.定性研究影响化学反应速率的因素 1.实验原理 课本26页 SO2易溶于水，观察不到气泡产生 （一）实验探究影响化学反应速率的外界因素 课本26页 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 浓度   均出现 ，但后者_____________ 其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率_____ 2.实验方案设计 浑浊 出现浑浊更快 增大 (1)浓度对化学反应速率的影响 （一）实验探究影响化学反应速率的外界因素 温度   混合后均出现 ，但70 ℃热水一组_______________ 其他条件相同时，升高温度，化学反应速率_____ 浑浊 首先出现浑浊 增大 (2)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 催化剂   前者 ，后者____________ 催化剂能____ 化学反应速率 无明显变化 出现大量气泡 增大 (3)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 “变量控制法”研究化学反应速率影响因素的一般思路 实验设计思路 待研究的变量 需控制不变的量 探究的反应 观察的现象 实验结论 研究问题 研究对象 观测指标 实验步骤 实验目的 实验现象 实验结论 实验方案 知识小结 例题1 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H2SO4 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 回答下列问题： (1)V1＝ ，V2＝ 。 (2)设计实验方案①和②的目的是：_______________________________ 。 (3)设计实验方案②和④的目的是： 。 (4)各实验方案均需加入一定体积的水的原因：_____________________ 。 5 10 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 各实验方案中混合液的体积均相等 比较浓度对反应速率的影响时,不能只看加入前物质的浓度,应看加入后形成混合溶液时的浓度。 经典例题 例题2 某同学在实验中发现KMnO4(H＋)与H2C2O4溶液反应时，开始一段时间反应速率较慢，溶液褪色不明显，但不久突然褪色，反应速率明显加快，该同学认为是放热导致溶液温度升高所致。重做此实验，测定溶液不同时间的温度，结果如表： 时间/s 0 5 10 15 20 25 30 温度/℃ 25 26 26 26 26.5 27 27 (1)写出此反应的离子方程式：____________________________________ 。 (2)结合表中数据，反应速率明显加快的原因是：____________________ 。 10CO2↑＋8H2O 反应生成的Mn2＋是该 反应的催化剂 经典例题 2.实验操作及装置：按如图所示安装两套装置A、B，在锥形瓶内各盛大小相同的2 g锌粒，通过分液漏斗分别加入(过量的）40 mL 1 mol·L－1和40 mL 4 mol·L－1的硫酸溶液。 Ⅱ.定量研究影响化学反应速率的因素 1.实验原理： Ｚn＋H2SO4==ＺnSO4＋H2↑ Q2:可以选用长颈漏斗吗？ Q3:如何检查装置的气密性？ Q1:你会选择测量什么量？ （一）实验探究影响化学反应速率的外界因素 固定注射器活塞位置，向分液漏斗中加入适量蒸馏水，打开分液漏斗活塞，液体不能顺利流下，说明气密性良好。 秒表 (1)在用上述实验测定锌与硫酸反应的速率时，为确保测定的准确性，应注意哪些事项？ ①锌的颗粒(即表面积)大小基本相同； ②40 mL的稀硫酸要迅速加入； ③装置气密性良好，且计时要迅速准确。 (2)用右述装置测定化学反应速率时，操作、药品无误，结果测定速率偏大，请从装置的缺陷的角度分析可能的原因，并帮助设计改进措施。 原因：忽视加入硫酸排出气体的体积。 改进装置： 深度思考 (3)除用注射器收集气体，你还可用哪些定量仪器测量收集氢气的体积？ 气体收集可以用排水量气装置 深度思考 (4)除了测定氢气的体积外，你还能设计哪些方案测定锌与稀硫酸反应的速率？ 提示　①在恒容反应装置中，测定一段时间内压强的变化； 　　　②测定一段时间内H＋的浓度变化； 　　　③测定一段时间内锌粒的质量变化。 深度思考 加入试剂 反应时间 反应(填 “快”或“慢”) 结论 1 mol·L－1 H2SO4溶液 ______ ____ 可以根据产生相同体积的氢气所需要的 来判断化学反应速率的快慢 4 mol·L－1 H2SO4溶液 ______ ____ 3.实验记录及结论(记录收集10 mL H2所用的时间) 慢 快 时间 1'37” 2'51” （一）实验探究影响化学反应速率的外界因素 在锌和不同浓度稀硫酸反应的实验中，比较反应速率快慢的方法有： (1)定性描述——通过实验现象来判断反应的快慢 ______________________________________________。 (2)定量描述——通过实验测量来判断反应的快慢 _____________________________________________________________________________________________________________________。 可以通过观察产生气泡的快慢判断反应速率的大小 可以根据产生相同体积的氢气所需要的时间来判断化学反应速率的 快慢，也可通过相同时间内收集氢气的体积来比较反应的快慢 4.归纳总结 （一）实验探究影响化学反应速率的外界因素 组装仪器 检查装置气密性 装 试剂 测定收集10ml气体所用时间 计算化学反应速率 测定收集一定体积气体所用的时间，完整的实验操作步骤： (1)任何化学反应都可以通过反应现象判断化学反应的快慢(　　) (2)可用装置 测定过氧化氢分解的化学反应速率 (　　) (3)测定化学反应速率，可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅进行比较 (　　) (4)锌与H2SO4反应，H2SO4的浓度越大，产生H2的速度越快(　　) × × √ × 正误判断 例题1用如图所示的实验装置进行实验X及Y时，每隔半分钟分别测定反应放出气体的体积。下列选项能正确表示实验X及Y的结果的是 √ 实验 所用盐酸 X 25 mL 0.2 mol·L－1 Y 50 mL 0.1 mol·L－1 经典例题 例题2下表是某学习兴趣小组，一定条件下测定O3在水溶液中分解浓度减少一半所需时间。已知：O3的起始浓度为0.021 6 mol·L－1。 (1)在30 ℃、pH＝4.0条件下，O3的分解速率为_______________________。 1.00×10－4 mol·L－1·min－1 pH t/min T/℃ 3.0 4.0 5.0 6.0 20 301 231 169 58 30 158 108 48 15 50 31 26 15 7 (2)pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是________。 OH－ (3)根据表中数据，推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为________(填字母)。 a.40 ℃、pH＝3.0 b.10 ℃、pH＝4.0 c.30 ℃、pH＝7.0 b、a、c 经典例题 （二）影响化学反应速率的因素 接触面积、溶剂的性质、光、超声波、磁场等均能影响化学反应速率 增大 减小 增大 减小 增大 减小 相同 化学反应速率首先是由反应物的组成、结构和性质等因素决定的。 2. 外界条件对化学反应速率的影响规律 1. 内因 不一定。（压强→气体浓度） 【问题讨论】增大压强，反应速率一定增大吗？ 压强对化学反应速率的影响 对于有气体参加的反应，其他条件相同时，反应的压强越大，单位体积内反应物微粒数越 ，微粒间碰撞机会越 ，反应速率越___。 多 大 多 深度思考 对于反应N2(g)＋3H2(g)　　2NH3(g) (1)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氮气，反应速率_____(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，原因是_________________________ ____________。 (2)恒温恒容条件下，向反应体系中充入氦气，反应速率______，原因是_______________________________________________________________。 (3)恒温恒压条件下，向反应体系中充入氦气，反应速率________，原因是_____________________________________________________________ __________。 增大 增大反应物的浓度，化学反 应速率增大 不变 恒容条件下，充入氦气，反应物和生成物的浓度不变，化学反应速率不变 减小 压强不变，充入氦气，容积增大，氮气、氢气的浓度减小，化学反应速率减小 深度思考 充入非反应气体(如He)对化学反应速率的影响 对于反应aA(g)+bB(g) cC(g),恒温条件下,向反应体系中充入少量非反应气体(如He等),利用“模型分析法”分析化学反应速率的变化,思维流程如下: 思维建模 (2)恒温恒容时: ①充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大。 ②充入不参与反应的气体(如He、N2等)→引起总压增大，各物质的浓度不变→速率不变。 压强对化学反应速率的影响 知识小结 (1)增加固体反应物的质量，化学反应速率增大(　　) (2)任何反应，增大压强，反应速率一定增大(　　) (3)恒温恒容密闭容器中发生全为气体的反应，若容器总压强增大，则反应速率一定增大(　　) (4)升高温度，吸热反应速率会加快而放热反应速率会减慢(　　) (5)100 mL 2 mol·L－1的盐酸与锌片反应，加入适量的NaCl溶液，反应速率不变(　　) × × × × × 正误判断 1.下图表示锌和稀盐酸反应时产生氢气的速率与反应时间的关系，分析反应速率变化原因是什么？ 该反应是放热反应，在0到a时间段内浓度变化不大，但温度升高，所以反应速率增大；随着反应的进行，到a 后盐酸的浓度不断降低，反应速率将不断减小。 分清主次法：当多个因素同时影响反应速率时，要分清哪个是主要因素。 课堂练习 2.反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是: (　　) A．将容器的体积扩大一倍 B．将容器的体积缩小一半 C．保持体积不变，充入N2使体系压强增大 D．保持压强不变，充入N2使容器体积变大 C 容器的体积缩小或增大均会改变浓度，浓度改变反应速率一定会改变 体积不变，充入N2体系总压强增大，但反应混合物浓度并未改变，反应速率不变 充入N2使容器体积增大，总压强不变，但反应混合物浓度同等程度变小，反应速率变慢。 课堂练习 3.某温度下，在2 L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时反应达到平衡，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.12 s后，A的消耗速率等于B的生成速率 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 √ 课堂练习 4.在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2，在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)　　2HI(g)　ΔH＜0。下列说法正确的是 A.保持容器容积不变，向其中加入1 mol H2(g)，反应速率加快 B.保持容器容积不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应速率一 　定加快 C.保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol N2(N2不参加反应)，反应 　速率一定加快 D.保持容器内气体压强不变，向其中加入1 mol H2(g)和1 mol I2(g)，再次 　平衡时反应速率一定加快 √ 不变 减小 不变 课堂练习 5.相同温度条件下，将下列4种不同浓度的NaHCO3溶液，分别加入到4个盛有20 mL 0.06 mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释至50 mL，NaHCO3溶液与盐酸反应产生CO2的速率由大到小的顺序是________________。 ①20 mL,0.03 mol·L－1 ②20 mL,0.02 mol·L－1 ③10 mL,0.04 mol·L－1 ④10 mL,0.02 mol·L－1 ①＞②＝③＞④ 6.一定量的盐酸与过量的锌片反应时,为了减小反应速率，且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的 A. NaOH固体 B. CuCl2 固体 C. NaCl 固体 D. CHCOONa固体 √ Q:还可以使用什么方法？ 课堂练习 7.用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸反应制CO2，实验过程记录如右图所示，下列有关说法正确的是 (　　) A．OE段表示的反应速率最快 B．EF段表示的反应速率最快，收集的CO2最多 C．FG段表示的收集的CO2最多 D．OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大 B 课堂练习 安装尾气净化器，尾气净化器中装有多孔催化剂，可催化CO和NO快速反应生成无污染的CO2和N2。 1 增大接触面积 2 高效催化剂 多孔催化剂 燃油汽车会产生大量的CO、NO，CO和NO会反应生成CO2和N2，由于尾气流速太快，导致CO和NO反应不充分，可以从哪些角度来调控呢？ 知识拓展 尾气进入尾气净化器的温度大约是500-600℃，最适宜的催化剂是哪种呢？ 资料 选择三元催化剂：铂铑钯催化剂 大力发展和倡导使用新能源汽车 催化剂的活性有一定限度，受自身性质和外界条件如温度的影响。 知识拓展 不同化学反应的速率 同一化学反应的速率 内因：反应物本身性质 外因：外界条件 催化剂：一般使用催化剂， v增大 浓度：增大反应物的浓度，v 增大 温度：升高温度， v增大 接触面积：增大反应物的表面积， v增大 其他：压强、光照、溶剂、电磁波等 影响化学反应速率的因素 课堂小结 Lavf59.14.100 2H2O22H2O＋O2↑ 2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋ Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79  (1)恒温时:压缩体积压强增大反应物浓度增大反应速率增大。 (3) 恒温恒压时: ① 充入与原反应物组成相同的气体→压强不变→体积增大→反应物浓度不变→反应速率不变; ② 充入不参与反应的气体(如He、N2等)→压强不变体积增大反应物浓度减小反应速率减小。  $$