2.1化学反应速率 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第一节 化学反应速率　 第1课时 化学反应速率 情境引入 在日常生活中，不同化学反应的速率有大有小 火药爆炸可以在瞬间完成 溶洞的形成 需要百年甚至千年 思考：如何定量表示化学反应速率的快慢？如何认识影响化学反应速率的因素呢？ 一、化学反应速率 1. 表示 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或者生成物浓度的增加量来表示。 2. 计算公式： 一、化学反应速率 反应物（或生成物）A的浓度变化量 mol/ (L·min) 或 mol/(L·s) 3. 常用单位： 教学过程 4. 注意事项： （1） 反应速率都为正数 （3） 一般不用固体或纯液体表示化学反应速率 （2）反应速率指的是一段时间内的平均速率而不是某一时刻的瞬时速率。 （4） 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——计算时必须指明具体物质v (A) 固体或纯液体（液态水、液溴等）浓度为常数Δc=0，不用固体或纯液体表示化学反应速率 典例1：一定条件下，在2L密闭容器中发生反应：，开始时加入4molA，6molB，在2min末测得C的物质的量是2mol。 （1）求2min内分别用A、B、C的浓度变化表示反应的平均速率？ （2）从上述计算结果中可以得出什么规律？ 解：(1) 课堂练习 用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比 反应：mA + nB == pC + qD v(A) : v(B) : v(C) : v(D)==m : n : p : q 5. 规律： 典例2. 已知 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，若反应速率分别用(NH3)、(O2)、(NO)、(H2O)表示，则正确的关系是（ ） A. v B. v C. v D. v A 6. 化学反应速率的大小比较 同一化学反应，用不同物质表示反应速率时数值可能不同，比较化学反应速率的大小不能只看数值大小，还要进行一定的转化： （1）换算成同一物质、同一单位，再比较数值大小。 （2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应，要比较v(A)和v(B)的相对大小，即比较的相对大小，若，则(A)表示的反应速率比(B)表示的反应速率大。 对于反应：A(g)＋3B(g) =2C(g)＋2D(g)，在四种不同情况下测得的反应速率分别为 ①v(A)＝0.45 mol/（L·s） ②v(B)＝36 mol·L－1·min－1 ③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1 ④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1 该反应在四种不同情况下进行的快慢顺序为( ) A．①>③＝②>④ B．④>②＝③>① C．②>①＝④>③ D．①>④>②＝③ 典例3． 课堂练习 D 某温度时，在容积为3 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。 分析图中数据，回答下列问题： （1）该反应的化学方程式为 。（2）反应开始至2 min 末，X的反应速率为 。（3）Z的转化率为 。 典例4. 7. “三段式法”计算化学反应速率 （1）写出反应的化学方程式。 （2）找出各物质的开始时刻的起始量、反应时段的转化量、某时刻后现有量。 （3）根据已知条件列方程式计算。 思考：对下列反应，你是希望反应速率越快越好还是越慢越好？ 钢铁腐蚀 食物腐坏 炼钢 合成氨 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。 2.外因：外界条件 1.内因：反应物本身的性质（决定性因素） 温度、浓度、催化剂、压强、表面积、形成原电池、其他…… 一、影响化学反应速率因素 教学过程二 影响化学反应速率的因素 教学过程二 影响化学反应速率的因素 1.定性研究影响化学反应速率的因素 选择实验用品，设计实验探究影响化学反应速率的因素 【实验仪器】烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。 【实验药品】0.1 mol/L Na2S2O3溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4溶液、5% H2O2溶液、1mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、热水。 【实验原理】Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 二、实验探究——定性与定量研究研究影响化学反应速率的因素 提出问题 浓度、温度、催化剂等因素如何影响化学反应速率？如何测定化学反应速率？ 定性研究影响化学反应速率因素 实验视频 教学过程 (1）探究浓度对反应速率的影响 【实验结论】其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率________。 增大 （2）探究温度对反应速率的影响 【实验结论】其他条件相同时，升高温度，化学反应速率__________。 增大 （3）探究催化剂对反应速率的影响 【实验结论】催化剂可以_________化学反应速率。 改变 教学过程 其他条件不变时，对于有气体参与的反应，增大压强（减小容器容积），相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大； 减小压强（增大容器容积），相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。 （4）压强对反应速率的影响 (压强的本质看浓度) 教学过程 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 催化剂 一般地，使用催化剂能极大地加快反应速率 压强 压强对反应速率的影响，本质是引起浓度的变化 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 教学过程 定量研究影响化学反应速率因素 实验视频 2.定量研究影响化学反应速率的因素 【实验操作】 （1）按下图所示安装装置，在锥形瓶内放入2g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 1 mol/L的稀硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。 （2）用4 mol/L的稀硫酸代替1 mol/L的稀硫酸重复上述实验。 【实验操作】 加入试剂 反应时间 反应速率 40 mL 1 mol·L－1硫酸 ________ ________ 40 mL 4 mol·L－1硫酸 ________ ________ 【实验结论】4 mol·L-1硫酸与锌反应比1 mol·L-1硫酸与锌反应的速率_______。 快 长 短 慢 快 教学过程 ①测量一定时间内H+的浓度变化； ②测量一定时间内产生的H2的体积； ③测量一定时间内锌粒的质量变化。 ①锌粒颗粒大小（表面积）基本相同（控制变量，避免表面积的干扰）。 ②40 mL的稀硫酸溶液要迅速加入。 ③装置气密性要好，且计时要迅速、准确。 注意 实验通过测量收集10 mL H2所用的时间，来表征反应速率的快慢，除了这个方式，还可以测量哪些物理量来表征速率快慢？ 思考 思维模型 “控制变量法”解题思维模板 教学过程 典例1． 课堂练习 一定温度下，反应①C(s)＋CO2(g)=2CO(g)　ΔH>0，反应②2SO2(g)＋O2(g)=2SO3(g)　ΔH<0。下列有关以上两个反应的说法正确的是(　　) A．降低温度反应①的速率减小，反应②的速率增大 B．增大压强反应①的速率不变，反应②的速率增大 C．增大压强反应①的速率增大，反应②的速率增大 D．升高温度反应①的速率增大，反应②的速率减小 C 某同学做浓度对化学反应速率的影响的实验时，将3支试管分别编号为①②③，实验结束后记录的数据如下表所示: 典例2． 下列叙述不正确的是(　　) A．发生反应为Na2S2O3+H2SO4= Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O B．a=4 C．Na2S2O3的浓度越大,反应速率越快 D．b=2 D 课堂小结 外因 温度 浓度 催化剂 接触面积 ...... 压强(气体) 化学反应速率 影响因素 内因： 反应物本身的性质 情境引入 通过生活经验和之前所学知识，我们知道，不同化学反应速率不同，浓度、温度、压强、催化剂也会影响化学反应速率。这些从宏观上都已得到证实，从微观上我们怎么理解这些反应速率不同？ 活化能和简单碰撞理论 教学过程三 活化能 一、基元反应和反应历程 1.基元反应 大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。 第一步： 2HI → 2I• （自由基）+ H2 第二步： 2I• → I2 如：总反应：2HI =H2 + I2 实际上是经过下列两步反应完成的 这其中的每一步反应都称为基元反应。这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程。反应历程又称反应机理。 自由基：带有单电子的原子或原子团。自由基的反应活性很强。 其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定（决速步） 1．有效碰撞的概念：能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。 碰撞时 能量不足 碰撞时 取向不合适 有效碰撞 HI分解反应中分子碰撞示意图 （1）分子具有足够的能量； （2）分子在碰撞时具有合适的取向。 有效碰撞与反应速率的关系： 有效碰撞的频率越高，则反应速率越快。 2．有效碰撞必须满足的条件： 力量不够 取向不好 好球！有效碰撞 二、有效碰撞理论 三、活化分子 活化能 1. 活化分子：具有足够能量、能够发生有效碰撞的分子。 注意 活化分子的碰撞不一定是有效碰撞，还与碰撞的取向是否合适有关。 反应速率与单位体积内活化分子数成正比 基元反应发生经历的过程: 教学过程 2. 活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。 反应物、生成物的能量与活化能的关系图 活化能越高，反应越难发生，化学反应速率越慢； 活化能越低，反应越易发生，化学反应速率越快。 教学过程 四、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素（内因）的解释 反应物本身的性质 活化能的大小 单位体积内活化分子的多少 单位时间内有效碰撞次数的多少 化学反应速率的快慢 决定 决定 决定 决定 结合碰撞理论，探讨外因的改变影响化学反应速率的原因： 教学过程 1、浓度对反应速率的影响 反应物浓度增大，即单位体积内反应物分子总数增大 单位时间有效碰撞次数增多 反应速率加快 分子总数:20 活化分子数:6 活化分子百分数:30% 分子总数:10 活化分子数:3 活化分子百分数:30% 单位体积内活化分子数增加 活化分子 百分比不变 教学过程 2、温度对反应速率的影响 升温 升高温度 单位时间有效碰撞次数增多 反应速率加快 单位体积内活化分子数和活化分子百分数增加 分子运动加快，碰撞频率增加 教学过程 分子总数:10 活化分子数:3 活化分子百分数:30% 分子总数:10 活化分子数:3 活化分子百分数:30% 3、压强对反应速率的影响 活化分子 百分比不变 增大压强 单位时间有效碰撞次数增多 反应速率加快 单位体积内活化分子数增加 增大浓度 4、催化剂对反应速率的影响 （1）催化剂参与化学反应，改变反应途径，但反应前后质量和化学性质不变的物质。 （2）催化剂作用：可以降低化学反应所需的活化能，也就等于提高了单位体积内活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，反应速率大幅提高。 催化剂 单位时间有效碰撞次数增多 反应速率加快 单位体积内活化分子百分数增加 降低反应所需的活化能 【小结】 影响 外因 单位体积内 活化分子百分数 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 增大反应物浓度 增大压强 升高温度 正催化剂 增加 增加 增加 加快 增加 增加 增加 加快 不变 增加 增加 加快 不变 增加 增加 加快 不变 不变 增加 增加 教学过程 课堂小结 【思维建模】活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 课后小任务 课后分小组，通过网络、书籍等渠道进一步了解飞秒化学及其应用。 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder 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