第6章 第2节 第1课时 化学反应的速率-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（人教版 多选版）

第二节　化学反应的速率与限度 学习目标 重点难点 1.体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。 2.了解可逆反应的含义,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。 3.知道化学反应平均速率的表示方法,通过实验探究影响化学反应速率的因素。 4.认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。 重点 1.化学反应速率的概念及其影响因素。 2.化学反应的限度。 难点 1.化学反应的限度。 2.化学平衡状态的判定。 第1课时　化学反应的速率 新知探究(一)——化学反应速率及其表示方法　　 1.化学反应速率 (1)化学反应速率:表示化学反应过程进行快慢的物理量。 (2)表示方法:用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示(取正值)。 (3)表达式:v= (4)单位:mol/(L·min)或mol/(L·s)。 2.实例分析 (1)某反应物浓度在5 min内由6 mol·L-1变为2 mol·L-1,则5 min内的平均反应速率为0.8 mol·L-1·min-1。 (2)已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),其浓度数据如下: 物质 N2 H2 NH3 起始浓度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0 2 s末浓度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8 v(N2)=0.2 mol·L-1·s-1, v(H2)=0.6 mol·L-1·s-1, v(NH3)=0.4 mol·L-1·s-1, v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2。 　　[微点拨]　①在同一化学反应里,用不同的物质表示的反应速率可能不同,但意义相同,故描述反应速率时必须指明具体的物质。 　　②固体或纯液体的浓度记为常数,Δc=0,因此一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。 　　③化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。 　　④用不同反应物或生成物表示化学反应速率时:化学反应速率之比=化学计量数之比。 [题点多维训练] 1.正误判断(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)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。 (×) 2.(2025·福州四中月考)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)经一段时间后,SO3的浓度增加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.10 s　　　D.5 s 解析:选D　根据SO3的浓度增加0.4 mol·L-1,可知O2的浓度减少0.2 mol·L-1;再结合在这段时间内v(O2)=0.04 mol·L-1·s-1,则这段时间为=5 s,D项正确。 3.对于反应3A(g)+B(g)4C(g)+2D(g),测得4种条件下的反应速率分别为①v(A)=0.9 mol·L-1·s-1、②v(B)=24 mol·L-1·min-1、③v(C)=1.6 mol·L-1·s-1、④v(D)=1.8 mol·L-1·min-1。则上述4种条件下的反应速率大小关系正确的是 (　　) A.②>④>③>①　　　 B.②>①>④>③ C.②=③>①>④ D.②=③>④=① 解析:选C　将不同物质表示的反应速率均转化为B的反应速率。①v(B)=v(A)=0.9 mol·L-1·s-1×=0.3 mol·L-1·s-1,②v(B)=24 mol·L-1·min-1=0.4 mol·L-1·s-1,③v(B)=v(C)=1.6 mol·L-1·s-1×=0.4 mol·L-1·s-1,④v(B)=v(D)= 1.8 mol·L-1·min-1×=0.9 mol·L-1·min-1=0.015 mol·L-1·s-1。故反应速率的大小关系为②=③>①>④,C项正确。 4.在2 L密闭容器中进行如下反应:mX(g)+nY(g)pZ(g)+qW(g),在2 s内用X表示的平均反应速率是0.3 mol·L-1·s-1,则2 s时W增加的物质的量是 (　　) A.1.2 mol B.1.2 mol C.0.6 mol D.0.6 mol 解析:选A　在2 s内,用X表示的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1,由反应速率之比等于化学计量数比,可以得出用W表示的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1×= mol·L-1·s-1,则2 s内,W物质增加的物质的量是 mol·L-1·s-1 ×2 L×2 s= mol。 |思维建模|化学反应速率大小的比较方法 先看单位 看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位 再选方法 归一法 换算成同一物质表示的速率,再比较数值的大小 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aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),比较与,若>,由A表示的反应速率比B的大 新知探究(二)——影响化学反应速率的因素　　 导学设计 探究外界因素对化学反应速率的影响 1.反应温度的影响 实验 操作 实验现象 冷水中气泡产生较慢,热水中气泡产生较快 实验结论 温度越高反应速率越大 2.反应物浓度的影响 实验操作 实验现象 加1 mL水的试管中产生气泡较慢 实验结论 反应物浓度越大,反应速率越大 3.催化剂的影响 实验操作 实验现象 无明显现象 能产生大量气泡 能产生大量气泡 实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快 (1)在一密闭容器中充入1 mol H2和1 mol I2,压强为p(Pa),并在一定温度下使其发生反应: H2(g)+I2(g)2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图所示)。 向下压缩活塞,容器内气体压强如何变化?气体浓度如何变化?反应速率如何变化? 提示:向下压缩活塞,气体压强增大,浓度增大,化学反应速率加快。 (2)合成氨的反应中,保持容器的容积不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化?如果保持容器内气体压强不变,向其中充入氦气(He),反应速率如何变化? 提示:保持容器的容积不变,充入氦气,尽管压强增大,但反应物浓度不变,反应速率不变;保持容器内气体压强不变,充入氦气,尽管压强不变,但容器的体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。 [系统融通知能] 1.内因——决定因素 决定化学反应速率的主要原因是反应物本身的性质。例如:Mg、Zn分别与等浓度的盐酸反应时,Mg发生的反应更剧烈,反应更快。 2.外因(其他条件不变时) 浓度 反应物的浓度越大,反应速率越大 压强 对于有气体参加的反应,压强越大,反应速率越大 温度 反应的温度越高,反应速率越大 催化剂 加入催化剂能够显著地增大反应速率 其他 如反应物颗粒越小,接触面积越大,反应速率越大 　　 [微思考]　请从化学反应快慢的角度解释人们为什么使用电冰箱保存食物。 　　提示:食物腐败是因为发生了化学反应,在其他条件相同时,温度越低,化学反应越慢,人们用电冰箱把食物放置在低温下保存,以减缓食物的腐败。 3.压强对反应速率影响的原因 　　对于有气体物质参加的反应,改变反应体系的压强,对化学反应速率的影响常有以下几种情况: 恒温时 增大压强体积减小浓度增大化学反应速率增大 恒温、 恒容时 充入气体反应物总压强增大浓度增大化学反应速率增大 充入惰性气体总压强增大,但各反应物的浓度不发生变化,所以化学反应速率不变 恒温、 恒压时 充入惰性气体容器容积增大浓度减小化学反应速率减小 [题点多维训练] 1.下列有关化学反应速率的说法正确的是 (　　) A.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率 B.汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2,减小压强反应速率减慢 C.SO2的催化氧化是一个放热的反应,所以升高温度,反应的速率减慢 D.100 mL 2 mol·L-1的盐酸跟锌片反应,加入适量的氯化钠溶液,反应速率不变 解析:选B　常温下浓硫酸与铁反应发生钝化,如加热,则生成二氧化硫气体,不能增大生成氢气的速率,故A错误;压强越低反应速率越慢,所以减小压强反应速率减慢,故B正确;升高温度,反应速率增大,故C错误;加入氯化钠,氯化钠不参与反应,但溶液体积增大,浓度减小,速率减小,故D错误。 2.为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是 (　　) 解析:选D　没有对比实验,A错误;催化剂不同,温度不同,无法比较,B错误;前者没有催化剂,后者有催化剂,无法比较,C错误;只有温度不同,其他条件都相同,该方案可行,D正确。 3.容积可变的密闭容器中加入WO3和H2进行反应:WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g),下列说法正确的是 (　　) A.将容器的体积缩小一半,其反应速率增大 B.保持容积不变,充入氩气,其反应速率增大 C.保持压强不变,充入氖气,H2O(g)的生成速率增大 D.增加WO3的量,反应速率增大 解析:选A　保持容积不变,充入氩气,参加反应气体的浓度不变,则其反应速率不变,B错误;保持压强不变,充入氖气,则容器容积增大,参加反应气体的浓度减小,H2O(g)的生成速率减小,C错误;WO3为固体,增加固体的量不改变反应速率,D错误。 4.在下列事实中,各是什么因素影响了化学反应速率? (1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸:　　　　。  (2)黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒:　　　　　　　　　　　　。  (3)熔化的KClO3放出气泡很慢,加入少量MnO2后很快产生气体:　　　　。  (4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块,产生气体的速率有快有慢: 　 　　　　　　　　。  (5)同样大小的石灰石分别在0.1 mol·L-1的盐酸和1 mol·L-1的盐酸中反应,反应速率不同:　　　　　　。  (6)夏天食品容易变质,冬天就不易发生该现象:　　　　　　　　。  答案:(1)光照　(2)固体表面积　(3)催化剂 (4)反应物本身的性质　(5)浓度　(6)温度 命题热点(一)——用“变量控制”思想分析化学反应速率的影响因素 变量控制法探究影响化学反应速率的因素 变量控制法探究影响化学反应速率因素的一般原则是“定多变一”,即要保持其他变量不变,改变其中一个变量的值进行实验,测定数据,通过系列实验,找出变量对反应速率的影响。其探究流程为 变量 内容 影响化学反应速率的外界因素主要有:浓度、温度、压强、催化剂、固体物质的表面积 确定 变量 依据实验目的,搞清某个外界因素对化学反应速率的影响,均需控制其他因素不变时再进行实验,从而理清影响实验探究结果的因素,确定出变量和定量 定多 变一 探究时,先确定只变化一种因素,其他因素不变,看这种因素和探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种以后,再确定另一种,从而得出相应的实验结论 数据 有效 解答时要注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量要统一,否则无法作出正确判断 [题点多维训练] 1.(2025·北京海淀区高一期中)已知反应:Na2S2O3+H2SO4===S↓+SO2↑+H2O+Na2SO4,下列条件下反应速率最快的是 (　　) 选项 温度 Na2S2O3溶液的体积和浓度 硫酸的体积和浓度 A 25 ℃ 10 mL、0.2 mol·L-1 10 mL、0.2 mol·L-1 B 25 ℃ 20 mL、0.1 mol·L-1 20 mL、0.1 mol·L-1 C 50 ℃ 50 mL、0.1 mol·L-1 50 mL、0.1 mol·L-1 D 50 ℃ 10 mL、0.5 mol·L-1 10 mL、0.5 mol·L-1 解析:选D　温度越高、反应物浓度越大反应速率越快,且温度对速率的影响大于浓度对速率的影响,因此C、D的速率大于A、B;C中混合后Na2S2O3和硫酸的浓度均为0.05 mol·L-1,D中混合后Na2S2O3和硫酸的浓度均为0.25 mol·L-1,D的浓度较大,故D的反应速率最快,故D正确。 2.已知2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑,乙同学通过室温下溶液颜色褪至无色所需时间,研究外界条件对化学反应速率的影响。 [实验内容及记录] 实验编号 室温下,试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min 0.6 mol·L-1 H2C2O4溶液 H2O 3 mol·L-1 稀硫酸 0.05 mol·L-1 KMnO4溶液 1 3.0 2.0 2.0 3.0 1.5 2 2.0 3.0 2.0 V1 2.7 3 1.0 V2 2.0 3.0 3.9 请回答: (1)表中V1=　　　　,V2=　　　　。  (2)利用实验1中数据进行计算,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)=　　　　　　。  (3)在开始一段时间内,反应速率较小,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显增大。针对上述现象,某同学认为该反应放热,导致溶液温度上升,反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看,你猜想还可能是 　　　　的影响。  (4)若用实验证明你的猜想,除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外,可以在反应一开始时加入　　　　(填字母)。  A.硫酸钾　　　　　　　 B.硫酸锰 C.氯化锰 D.水 解析:(1)由实验1可知溶液总体积为(3.0+2.0+2.0+3.0)mL=10.0 mL,则实验 2、3中溶液总体积为10.0 mL,所以表中V1=10.0-7.0=3.0,V2=10.0-6.0=4.0。 (2)由实验1中数据可知,用KMnO4的浓度变化表示的反应速率v(KMnO4)== 1.0×10-2 mol·L-1·min-1。 (3)该反应在溶液中进行,所以温度升高、浓度变大、加入催化剂会使反应速率加快,反应过程中反应物的浓度是不断减小的,所以一定不是浓度的影响,题目给的猜想是温度的影响,所以也可能是催化剂的影响,开始时反应速率小,不久后加快,说明催化剂是反应过程中生成的,所以速率加快的原因可能是生成的Mn2+起催化作用。 (4)因为猜想是生成的Mn2+的催化作用使反应速率加快,且不能再引入新的离子,所以可以在反应一开始时加入硫酸锰来验证,B项符合题意。 答案:(1)3.0　4.0 (2)1.0×10-2mol·L-1·min-1 (3)Mn2+的催化作用　(4)B 命题热点(二)——“三段式”突破化学反应速率的有关计算　　　　　 　　[典例]　1 L恒容密闭容器中,充入0.4 mol A气体和0.2 mol B气体,发生如下反应:2A(g)+B(g)nC(g)+D(g),2 min末容器中D的物质的量为0.1 mol,若测得前2 min以C浓度变化来表示的平均反应速率为0.05 mol·L-1·min-1。下列说法错误的是 (　　) A.n=2 B.2 min内v(A)=0.1 mol·L-1·min-1 C.2 min末c(B)为0.1 mol·L-1 D.2 min末D的物质的量分数为20% [解析]　结合题中信息可知,2 min内生成n(C)=0.05 mol·L-1·min-1×1 L×2 min=0.1 mol,可结合三段式法计算: 　　　　　　2A(g)+B(g)nC(g)+D(g) 起始/mol　　0.4　　 0.2　　0　　　0 反应/mol 0.2 0.1 0.1 0.1 2 min末/mol 0.2 0.1 0.1 0.1 根据生成物中C、D的物质的量相等,可确定n=1,A项错误;2 min内消耗0.2 mol A,则v(A)==0.1 mol·L-1·min-1,B项正确;2 min末n(B)=0.1 mol,则c(B)=0.1 mol·L-1,C项正确;2 min末D的物质的量分数为×100%=20%,D项正确。 [答案]　A |思维建模|“三段式”解答模板 (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。 (3)根据已知条件列方程式计算。 例如,反应　　　mA(g)+nB(g)pC(g) t0 s/(mol·L-1)　 a　　 b　　　　0 转化/(mol·L-1) x t1 s/(mol·L-1) a-x b- 则①v(B)= mol·L-1·s-1; v(C)= mol·L-1·s-1。 ②转化率α(A)==×100%。 ③A的物质的量分数 ω=×100%。  [题点多维训练] 1.在2 L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)2C(g),若最初加入的A和B的物质的量都是4 mol,测得10 s内A的平均反应速率v(A)=0.12 mol·L-1·s-1,则反应进行到10 s时容器中B的物质的量是 (　　) A.1.6 mol　B.2.8 mol　C.3.2 mol　D.3.6 mol 解析:选C　10 s内Δn(A)=0.12 mol·L-1·s-1×2 L×10 s=2.4 mol。 　　　　　　　 3A(g)+B(g)2C(g) n(始)/mol　　　　4 　　 4 　　　 0 Δn/mol 2.4 0.8 1.6 n(10 s)/mol 1.6 3.2 1.6 C正确。 2.在2 L密闭容器中充入1 mol N2和4 mol H2发生反应(g)2NH3(g),10 min时测得NH3的物质的量分数为10%,则10 min内H2的反应速率为　　　　　　　,N2的转化率为　　　。  解析:　　　　 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) n(始)/mol　　 1 　　　　4 　　　 0 Δn/mol x 3x 2x n(10 min)/mol 1-x 4-3x 2x 故×100%=10%,x≈0.23,v(H2)==0.034 5 mol·L-1·min-1,α(N2)=×100%=23%。 答案:0.034 5 mol·L-1·min-1　23% 3.(1)在反应A(g)+3B(g)2C(g)中,若以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1,则以物质B表示此反应的化学反应速率为　　　　 mol·L-1·min-1。  (2)在2 L的密闭容器中,充入2 mol N2和3 mol H2,在一定条件下发生反应,3 s后测得N2的物质的量为1.9 mol,则以H2的浓度变化表示的反应速率为　　　　　　。  (3)将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g)2C(g),在最初 2 s内,消耗A的平均速率为0.06 mol·L-1·s-1,则在2 s 时,容器中有　　　　　　 mol A,此时C的物质的量浓度为　　　　　　。  解析:(1)根据化学方程式中的化学计量数关系:=,v(B)=3v(A)=3×0.2 mol·L-1·min-1=0.6 mol·L-1·min-1。 (2)解法一:3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol-1.9 mol=0.1 mol,根据化学方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g),可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 mol,根据化学反应速率的计算公式,v(H2)==0.05 mol·L-1·s-1。 解法二:先计算出用N2表示的化学反应速率:v(N2)== mol·L-1·s-1,再根据化学方程式的计量数关系,计算出用H2表示的化学反应速率:v(H2)=3v(N2)=0.05 mol·L-1·s-1。 则2 s时,n(A)=0.88 mol·L-1×10 L=8.8 mol,c(C)=0.08 mol·L-1。 答案:(1)0.6　(2)0.05 mol·L-1·s-1 (3)8.8　0.08 mol·L-1 学科网（北京）股份有限公司 $