6.2.1 化学反应的速率【核心素养新教学】2025-2026学年高一化学同步优质教学课件（人教版必修第二册）

高中化学人教版（2019）必修第二册 第1课时 第二节化学反应中的速率与限度  第六章 化学反应与能量 化学反应速率 化学与生活 弗里茨·哈伯 第一个从空气中制造出氨的科学家，加速了世界农业的发展，因此获得1918年诺贝尔化学奖。 不足0.1秒 10NaN3+2KNO3＝K2O+5Na2O+16N2↑ 几个月 至少10亿年 在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象： 有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。 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。 CONTENTS 目录 学习目标 重点： 1. 化学反应速率的概念和表示方法 2. 影响化学反应速率的因素 3. 实验设计和操作 难点： 1. 化学反应速率的定量表示 2. 实验设计中的变量控制 3. 催化剂的作用原理 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？ 例如：我们学过物理都知道： (1) 光的传播速度是很快的； (2) 光在空气中的传播速度3×108m/s。 如何定量的描述化学反应速率的快慢? 化学反应的速率 (2)定量研究：以合理数据做判断 生活中用什么方式来表示物体运动的快慢？ 学科链接 v＝ ∆S ∆t 化学反应过程中哪些物理量发生了变化？ 知识迁移 反应物、生成物浓度 (物质的量浓度) 化学反应的速率 1、化学反应速率 用来衡量化学反应进行快慢的物理量。 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(均取正值)来表示。 v ＝ ∆c ∆t (B) (1)概念： (2)表示方法： (3)计算公式极单位： (B) 单位： mol/(L·s) 或 mol/(L·min) mol·L−1·s−1 或 mol·L−1·min−1 化学反应的速率 例、在某一化学反应里，反应物A的浓度在10 s内从4.0 mol/L变成1.0 mol/L。在这10 s内A的化学反应速率为多少？ v(A)＝ ∆c(A) ∆t ＝ 4.0 mol/L－1.0 mol/L 10 s ＝0.3 mol/(L·s) 反应速率指一段时间内的平均速率！ 问：第10s的反应速率为多少？ 无法确定 化学反应的速率 (1)写出有关反应的化学方程式； (2)标出各物质的起始量、变化量、某时刻量； (3)根据已知条件列方程式计算。 步 骤 例： m A + n B ＝ p C + q D 起始(mol/L)： 变化(mol/L)： 某时刻(mol/L)： a b 0 0 mx nx px qx a－mx b－nx px qx 化学反应的速率 基本关系 ①变化量与方程式中各物质的化学计量数成比例 ②转化率α α(A)＝ A的变化量 A的起始量 ×100% 例： m A + n B ＝ p C + q D 起始(mol/L)： 变化(mol/L)： 某时刻(mol/L)： a b 0 0 mx nx px qx a－mx b－nx px qx 化学反应的速率 例、在2 L的密闭容器中，加入1 mol N2和3 mol H2，发生 N2＋3H2＝2NH3 ，在2 s末时，测得容器中含有0.4 mol的NH3，求该反应的化学反应速率。 分析：三段法 N2 ＋ 3H2 ＝ 2NH3 起始浓度(mol/L) 2s末浓度(mol/L) 变化浓度(mol/L) 0.5 1.5 0 0.2 0.2 0.3 0.1 0.4 1.2 v(H2)＝0.15mol/(L·s) v(N2)＝0.05mol/(L·s) v(NH3)＝0.1mol/(L·s) 特点：v(N2) : v(H2) : v(NH3)＝1 : 3 : 2 化学反应的速率 温馨提示： (3)v指一段时间内的平均反应速率，取正值。 (1)描述v时要指明具体物质。 (2)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。 (4)同一个化学反应中，用不同物质来表示其反应速率时，化学反应速率之比等于化学计量数之比 即：对于反应mA(g)＋nB(g)＝pC(g)＋qD(g)， v(A) : v(B) : v(C) : v(D)＝m : n : p : q 化学反应的速率 练、已知：4NH3(g)＋5O2(g) ＝ 4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用 v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系式为(　　) A. 4v(NH3)＝5v(O2) B. 5v(O2)＝6v(H2O) C. 2v(NH3)＝3v(H2O) D. 4v(O2)＝5v(NO) D 练、某温度时，在2 L的容器中，X 、Y、 Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图。由图可得该反应的化学方程式为______________，反应开始至2 min，Z的平均反应速率为________。 化学反应的速率 例3.反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为：① v(A)=0.15mol/(L·s)、② v(B)=0.6mol/(L·s) ③ v(C)=0.4mol/(L·s)、④ v(D)=0.45mol/(L·min) 则该反应在不同条件下速率顺序是______________ 分析：比较某一反应的快慢，首先考虑单位，再转换成同一物质进行比较。 ②＝③﹥①﹥④ 化学反应的速率 (1)基准法：①若单位不统一，要换算成相同的单位； ②换算成同一物质来表示的反应速率，再比较数值的大小。 (2)比值法：对于反应aA(g)＋bB(g)＝cC(g)＋dD(g)，比较 则说明用A表示 的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 v(A) a v(B) b 与 ，若 ﹥ v(A) a v(B) b 同一反应用不同物质表示其v大小比较方法： 化学反应的速率 14 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？ ■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。 有哪些因素能够影响化学反应速率呢？ 影响化学反应速率的因素 与酸的反应 实验现象 镁 锌 铁 铜 锌片表面大量气泡产生 镁剧烈反应，产生大量气泡 铁片表面有少量气泡产生 铜片表面无气泡产生 1.内因：反应物本身的性质 活动性：镁＞锌＞铁＞铜 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。 影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素 (2)外因 教材P43·探究：影响v的因素——②反应温度 实验一：在两支大小相同的试管中均加入2 mL 5% H2O2溶液，同时滴入2滴1 mol/L FeCl3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。 对比试验：注意控制变量 1.温度对反应速率的影响 在两支大小相同的试管中均加入2mL 5%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol/L FeCl3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。 不同温度环境 实验现象 冷水 热水 产生气泡速率增大 产生气泡速率较慢 结论：当其它条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。 影响化学反应速率的因素 2.浓度对化学反应速率的影响 现 象 碳酸钙粉末和1 mol·L-1盐酸 碳酸钙粉末和0.1 mol·L-1盐酸 气泡产生较慢 气泡产生较快 其他条件相同时，反应物浓度大，化学反应速率快；反应物浓度小，化学反应速率慢。 结论： 实验二：在两支大小相同的试管中各加入5mL0.1mol/L盐酸和5mL1mol/L盐酸。再分别向两支试管中加入等质量等表面积的铁片，观察现象并进行对比。 影响化学反应速率的因素 练、把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，其中化学反应速率最快的是( ) A. 10℃ 20 mL 3 mol/L的X溶液 B. 20℃ 30 mL 2 mol/L的X溶液 C. 20℃ 10 mL 4 mol/L的X溶液 D. 10℃ 10 mL 2 mol/L的X溶液 B 注：浓度对化学反应速率的影响只适用于在溶液中或有气体参加的反应。对于纯液体或固体物质，其浓度可视为常数，其量的改变不会影响化学反应速率。 影响化学反应速率的因素 3.催化剂对化学反应速率的影响 现象 结论 加入MnO2 不加试剂 气泡冒出很快 几乎没气泡 加入催化剂，化学反应速率加快 实验三：在两支大小相同的试管中均加入10 mL 1mol/L过氧化氢溶液。再向其中一支试管中分别加入少量二氧化锰固体 ，观察现象并进行对比。 影响化学反应速率的因素 4.压强对化学反应速率的影响 有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。 (1)压缩体积或充入气态反应物，使压强增大，都能加快化学反应速率。 (2)体积不变，充入不参与反应的气体。虽然总的压强增大，但反应物浓度不发生变化，故化学反应速率不变。 影响化学反应速率的因素 探究：影响v的因素——⑤压强(有气体参与的化学反应) 提示：若无特殊说明，压强的改变一律是通过改变反应容器的容积来实现的。 增大压强 反应物浓度增大 化学反应速率增大 减小压强 反应物浓度减小 化学反应速率减小 Ⅰ、恒温时： 影响化学反应速率的因素 练、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( )(双选) A. 增加C的量 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使容器体积增大 AC 影响化学反应速率的因素 Ⅱ、恒温恒容时 ①充入气体反应物：P_____、c______、v _____； ②充入惰性气体：P_____、c______、v _____。 Ⅲ、恒温恒压时 充入惰性气体：P_____、c______、v _____。 探究：影响v的因素——⑤压强(有气体参与的化学反应) 增大 增大 增大 增大 不变 不变 不变 减小 减小 影响v的因素——⑥形成原电池 如：锌粒与稀硫酸的反应中，在其他条件相同时，滴入几滴CuSO4溶液能增大H2的生成速率(构成铜锌原电池) 影响化学反应速率的因素 课堂小结 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；反之化学反应速率越慢 温度 升高温度，化学反应速率增大；反之化学反应速率越慢 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 光波、溶剂、电磁波、形成原电池等 1.下列现象体现了哪些影响化学反应速率的因素？ (1)向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。 鼓风：_____________；煤粉代替煤块：_____________________。 (2)把食品存放到冰箱内，糕点包装内放除氧剂可以延长食品保质期。 冰箱：_____；除氧剂：_________________。 (3)利用H2O2分解制氧气时加入固体MnO2 。 固体MnO2：_______。 (4)铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。 纯氧：___________________。 增大氧气浓度 增大反应物的接触面积 降温 降低反应物的浓度 催化剂 纯氧的氧气浓度更大 影响化学反应速率的因素 2、把锌片投入盛有稀硫酸的试管中，发现产生氢气的速率变化如图所示，试用化学反应与能量变化的关系以及化学反应速率的相关知识解释这种现象。 v(H2) t0 t1 t2 t/s t0～t1：____________________ ____________________ t1～t2：_____________________ ____________________ 随着反应的进行，温度升高，反应速率加快。 随着反应的进行，c(H+)降低，反应速率减慢。 3、一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时，为了减慢反应速率，而不影响生成H2的总量，可向其中加入适量的( ) A. Na2CO3晶体 B. 水 C. CuSO4晶体 D. CH3COONa晶体 影响化学反应速率的因素 41.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改变下列条件，化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”)，阐述理由： (1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)：_____，理由：__________ __________________________________________。 (2)保持容器的体积不变，增加水蒸气的通入量：_____，理由：_____ _____________________________。 不变 纯固体的 浓度视为常数，改变用量不影响化学反应速率 变大 增大 反应物浓度，化学反应速率变大 影响化学反应速率的因素 (3)保持容器内压强不变，充入一定量的氩气：_____，理由：_______ _________________________________________________________________________。 (4)保持容器的容积不变，充入一定量的氩气：_____，理由：_______ _________________________________________________________________________。 变小 保持压 强不变，充入氩气，容器体积增大，水蒸气的浓度变小，因而化学反应速率变小 不变 容积不变，充入氩气，反应物和生成物的浓度均不改变，因而化学反应速率不变 容器的 影响化学反应速率的因素 $