2.1 化学反应速率 第1课时（培优课件）化学人教版选择性必修1

该高中化学课件聚焦化学反应速率的定义、计算及影响因素，通过“充电功率对比”“溶洞形成与火箭升空”等情境启思，引导学生从定性观察过渡到定量表征，搭建宏观现象与微观本质的学习支架。 其亮点在于以科学探究与实践为核心，设计温度、浓度等影响因素的对比实验，结合“三段式”计算、归一法等科学思维方法，培养学生证据推理能力。情境化导入贴近生活，分层练习助力精准培优，既提升学生学科素养，又为教师提供系统教学资源。

第一节 化学反应速率 人教版必修第一册 高效培优系列 第二章 化学反应速率与化学平衡 第1课时 化学反应速率及其影响因素 01 化学反应速率的测定 化学反应速率 影响化学反应速率的因素 03 02 知识导航 目标立纲 1. 掌握化学反应速率的定义、表达式及单位，学会基础的速率计算方法。 2. 理解浓度、温度、压强、催化剂对化学反应速率的影响规律。 3. 知晓常见外界条件改变引发反应速率变化的基础化学原理。 知识目标 1. 宏观辨识与微观探析：结合宏观反应现象，从微观粒子运动角度分析速率变化本质。 2. 变化观念与平衡思想：认识反应速率的可变性，建立动态的化学反应变化认知。 3. 科学探究与创新意识：依托速率影响因素实验，培养实验分析与探究推理能力。 素养目标 情境启思 150W超级闪充 5V1A坚持10年 → 20W 充电50%约35分钟， 100%充满约80分钟 常见充电功率包含： 5W、10W、18W、44W、50W、55W、100W 5分钟从1%最高充至50%， 最快15分钟充至100% 充电快慢如何对比？判断依据是什么？ 情境启思 溶洞形成 火箭升空 蜗牛慢爬 各个化学反应发生的速度差距很大，快慢只是相对说法，只能做定性对比。我们该怎样从定量角度表征化学反应进行的快慢程度？ 化学反应速率 01 知识精研 一、化学反应速率 1.定性描述化学反应的快慢 质量变化的快慢 气泡溢出的快慢 颜色变化的快慢 温度变化的快慢 知识精研 一、化学反应速率 2.定量描述化学反应的快慢 概念：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 公式： v = = 浓度变化量 时间 物质的量变化量 不用固体和纯液体表示v 纯液体或固体的浓度一般视为常数 单位：mol/(L·s) 、mol/(L·min) 或 mol·L-1·min-1 知识精研 一、化学反应速率 2.定量描述化学反应的快慢 请根据所学内容，分别用一种物质的浓度随时间变化来表示下列反应速率： m A ＋ n B ＝ p C ＋ q D υ(A)＝－ Δc(A) Δt υ(B)＝－ Δc(B) Δt υ(C)＝ Δc(C) Δt υ(D)＝ Δc(D) Δt 同一反应中，各物质的速率之比等于他们在化学方程式中的化学计量数之比。 任一化学反应: m A ＋ n B = p C ＋ q D υ(A)︰υ(B)︰υ(C)︰υ(D) ＝ m︰n︰p︰q 知识精研 一、化学反应速率 3.化学反应的快慢比较 归一法 若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；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，如aA(g)＋bB(g)＝cC(g)＋dD(g)， 则用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 > 知识精研 一、化学反应速率 4.“三段式”计算 a A(g) ＋ b B(g) c C(g) ＋ d D(g) 起始量(mol/L) m n 0 0 变化量(mol/L) x 某时刻量(mol/L) m－x 相关计算： 变化量 起始量 转化率= ×100 ％ x n a m－ x b a x c a x d a x c a x d a 析典破难 【例1】在密闭容器中合成氨的反应 N2 + 3H2⇌2NH3，开始时 ，N2 的浓度为 4 mol/L，H2 的浓度为 12 mol/L，5 min 后 N2的浓度为 3 mol/L。分别用 N2、H2 、NH3浓度变化表示该化学反应速率。 经计算，得 v(N2 ) = 0.2 mol·L-1·min-1， v(H2 ) = 0.6 mol·L-1·min-1 v(NH3 ) =0.4 mol·L-1·min-1 v(N2 ) ： v(H2 ) ： v(NH3 ) = 1 : 3 : 2 1N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 1. 化学反应速率是物质在一段时间内的平均速率，而不是在某一时刻的瞬时速率， 且均取正值。 2. 同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不 相同，但表示的意义相同。 误区警戒 析典破难 【例2】在密闭容器中,合成氨的反应 N2 ＋3H2⇌2NH3开始时 ，在不同反应条件下测得化学反应速率如下，其中化学反应速率由大到小的是___________________ C ＞A＞ B 1.2×60 ＝ mol/(L·min) 72 ＝ mol/(L·min) 0.4 ＝ mol/(L·min) 36 ＝ mol/(L·min) A. υ(N2) ＝ 0.6 mol/(L·min) B. υ(H2) ＝ 1.2 mol/(L·min) C. υ(NH3)＝ 1.2 mol/(L·s) v(N2) 1 ＝0.6 mol/(L·min) v(H2) 1 ＝0.4 mol/(L·min) v(NH3) 1 ＝36 mol/(L·min) 比值法 归一法 析典破难 1. 比较化学反应速率前，务必把所有速率的时间单位换算一致，单位不一致直 接比较数值会得到错误结论。 2. 归一法：把各物质的反应速率全部换算为同一种物质的速率，直接对比数值， 数值越大代表反应速率越快。 3. 比值法：将每种物质的反应速率除以它对应的化学计量数，所得结果越大， 对应整体的反应速率就越快。 4. 不同物质表示的速率不能直接对比快慢，必须结合化学计量数换算之后，才 能够开展速率大小的比较。 方法总结 析典破难 C(起)： 0.2 0.4 0 C(转) ： 0.03 0.09 0.06 C(2 min) ： 0.17 0.31 0.06 v(N2) = 0.015 mol·L－1·min－1 v(H2) = 0.045 mol·L－1·min－1 【例3】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)。 N2 + 3H2 ⇌ 2NH3 析典破难 1. 三段式书写依次列出起始浓度、转化浓度、某时刻浓度，转化浓度严格遵循 方程式化学计量数之比。 2. 转化浓度只能够按照化学计量数比例发生改变，反应物消耗，生成物增加， 符号注意区分。 3. 利用三段式算出物质的浓度变化量，再结合时间，代入公式即可求解对应物 质的化学反应速率。 4. 计算时刻浓度：反应物用起始减去转化浓度；生成物用起始加上转化浓度， 注意容器体积统一。 方法总结 化学反应速率的测定 02 知识精研 二、化学反应速率的测定 1.实验原理与测定方法 实验原理 υ＝ Δc Δt 找与化学反应物质的浓度相关的物理量 找与该物理量化学变化对应的时间 化学反应速率能够借助实验手段进行测定，依据速率表达式，实验需要获取不同反应阶段反应物或生成物的浓度。凡是和物质浓度存在关联的可观测物理性质，均可用于速率检测，例如气体体积、体系压强、色彩深浅、光的吸收、导电能力等。针对溶液体系，若参与反应的物质具备显著颜色，就可以依托颜色深浅与物质浓度的正比关系，追踪反应进程，完成化学反应速率的测定。 测定方法 知识精研 二、化学反应速率的测定 2.选择可观测、易操作的变量 选择可观测、 易操作的变量 pH计 气体 离子浓度 电导率 pH 颜色 浑浊度 颜色 体积 压强 浊度仪 高锰酸钾溶液与草酸反应，记录溶液褪色的时间 离子浓度检测仪 拓展提升 （3）视线与量气管凹液面最低处相平 3.气体体积的测定 （2）调节量气管高度，使量气管与水准管两端液面相平 （1）恢复到室温状态 读数时注意： 析典破难 【例4】在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。测定0 ～ 6 min内的化学反应速率。 2H2O2 2H2O + O2↑ 催化剂 υ(O2) υ(H2O2) 测量 物质的浓度改变便于直接测定吗？是否存在可以直接测定浓度的实验仪器？倘若无法直接测浓度，又能够选取哪些物理量开展测定？ 析典破难 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 0～6 min： Δn(O2)＝ 0.0224 L 22.4 L/mol ＝ 1.0×10-3 mol Vm Δ V(O2) ＝ 2H2O2 2H2O + O2↑ 催化剂 1.0×10－3 ∆n /(mol) 2.0×10－3 ≈ 3.3×10－2 mol/(L·min) υ(H2O2)＝ ＝ Δc(H2O2) Δt ＝ 0.01L×6 min 2.0×10－3 mol Δn(H2O2) V ·Δt 析典破难 1. 无法直接测浓度时，可测定气体体积这类易测物理量，再借助气体摩尔体积 换算得到对应物质的量。 2. 根据化学方程式的计量数比例，由生成物的变化量，可以反向推算出反应物 的物质的量改变数值。 3. 求解反应速率，用物质的量变化除以容器体积得到浓度变化，再除以对应的 反应时间完成计算。 4. 读取表格实验数据时，选取对应时间段的数据计算，注意体积单位要统一换 算为升再代入公式。 方法总结 影响化学反应速率的因素 03 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 1.变量控制方法 通过必修二的学习你知道影响化学反应速率的因素有哪些？ 不同化学反应的速率 反应物本身性质（内因） 同一化学反应的速率 外界条件 （外因） 温度、浓度（压强）、催化剂、接触面积等 反应物组成、结构、性质 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。 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 根据你现有知识及生活经验，推测影响化学反应速率有哪些因素？ 钠和冷水反应 ； 镁和冷水反应 ； 铝和冷水、热水都 。 剧烈 缓慢 不反应 不同的金属和冷水反应，剧烈程度不同，这意味着 是决定化学反应速率的主要因素。 物质自身的性质 2.影响化学反应速率本质原因 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 3.探究温度对化学反应速率的影响 [实验]烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表，0.1 mol/LNa2S2O3 溶液、 0.1mol/LH2SO4溶液、 0.5mol/LH2SO4溶液、5%H2O2溶液、 1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、热水 【实验原理】 Na2S2O3(硫代硫酸钠)溶液与 H2SO4 溶液反应如下： Na2S2O3 ＋ H2SO4＝____________________________ +6 +2 ＋ SO2↑ ＋ S↓＋ 氧化剂 还原剂 Na2SO4 H2O 根据产生浑浊的先后判断反应速率的大小 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 3.探究温度对化学反应速率的影响 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 3.探究温度对化学反应速率的影响 实验步骤 水浴温度/℃ 0.1 mol/L Na2S2O3溶液的体积/mL 0.1 mol/L H2SO4溶液的体积/mL 出现浑浊的时间/s ① 20 5 5 ② 60 5 5 65 14 【实验步骤】 烧杯中装热水 烧杯中装冷水 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 3.探究温度对化学反应速率的影响 实验步骤 水浴温度/℃ 0.1 mol/L Na2S2O3溶液的体积/mL 0.1 mol/L H2SO4溶液的体积/mL 出现浑浊的时间/s ① 20 5 5 ② 60 5 5 65 14 【实验现象】两支试管中的溶液__________，烧杯中装______的试管__________ 【实验结论】________________，升高温度，化学反应速率__________。 均变浑浊 热水 先变浑浊 其他条件相同时 增大 温度对反应速率的影响适用于任何反应，无论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都增大，降低温度，反应速率都减小。 误区警戒 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 4.探究浓度对化学反应速率的影响 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 4.探究浓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 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_____ 浑浊 出现浑浊更快 增大 Na2S2O3＋H2SO4==Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 实验原理 对于纯液体或固体其浓度是常数，改变它们的量不会改变化学反应速率。 误区警戒 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 5.探究催化剂对化学反应速率的影响 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 对可逆反应，催化剂能同时同等程度地改变正、逆反应速率。 误区警戒 5.探究催化剂对化学反应速率的影响 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 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 6.探究压强对化学反应速率的影响 其他条件不变时，对于有气体参与的反应： 增大压强 减小容器体积 增大反应物浓度 加快化学反应速率 减小压强 增大容器体积 减小反应物浓度 降低化学反应速率 特征：改变压强相当于改变浓度从而影响化学反应速率 知识精研 三、影响化学反应速率的因素 改变压强时，只有导致参加反应的气体浓度改变，反应速率才会改变 1、恒温恒容时 充入稀有气体 V不变 参加反应的气体浓度不变 速率不变 2、恒温恒压时 充入稀有气体 V增大 参加反应的气体浓度减小 速率减小 【思考】是否存在改变了压强，但是气体浓度并没有发生变化的情况呢? 析典破难 【例5】反应3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+4H2(g)，在一可变容积的密闭容器中进行，试回答： （1）增加Fe的量，其正反应速率的变化是_____ (填增大、不变、减小，以下相同)，原因是 。 （2）将容器的体积缩小一半，其正反应速率____，逆反应速率____ 。 （3）保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其正反应速率____，逆反应速率____。 （4）保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其正反应速率____，逆反应速率____。 不变 铁是固体，增加铁的量，没有增加铁的浓度，不能改变反应速率 增大 增大 不变 不变 减小 减小 析典破难 1. 固体反应物的用量不影响反应速率，固体浓度视为定值，改变固体质量，不 会改变化学反应速率。 2. 压缩容器体积增大压强，所有气体组分浓度同时变大，该反应的正、逆化学 反应速率都会增大。 3. 恒容条件充入惰性气体，总压强升高，但反应气体浓度不变，正、逆反应速 率均保持不变。 4. 恒压条件充入惰性气体，容器体积增大，反应气体被稀释浓度降低，正逆反 应速率均减小。 方法总结 析典破难 【例6】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 (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 析典破难 1. 化学对照实验坚守单一变量原则，只改动研究的变量，温度、总体积等其他 条件全部保持一致。 2. 溶液体系实验必须保证混合后总体积相同，通过补加水实现，避免体积不同 干扰浓度。 3. 探究浓度影响，固定温度不变，改变反应物浓度；探究温度影响，固定各反 应物浓度不变。 4. 计算试剂体积时，各组总体积相等，用定值总体积减去已有试剂体积，求得 加水体积。 方法总结 知识融通 化学反应速率 化学反应速率 v 化学反应速率的测定 “三段式”计算 单位时间内， 反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。 通过测量 一定时间内 找出各物质的起始量、转化量、某时刻量； 根据已知条件列方程计算 释放出气体的体积 气体的压强变化 颜色的深浅 光的吸收 导电能力 影响化反应速率的因素 内因 外因 反应物本身的性质（主） 浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积等 能力跃迁 1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“x”）。 (1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或生成物浓度的增加( ) (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，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。(　　) (4)根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢（ ） (5)对于化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显( ) (6)有时也可以用单位时间内生成某物质质量的变化量来表示化学反应速率。(　　) √ × × × √ × 能力跃迁 D 2.4A(s)＋3B(g) ⇌2C(g)＋D(g)，经2 min，物质B的浓度减少0.6 mol/L。对此反应速率的表示正确的是(　　) A．用A表示的反应速率是0.4 mol/(L·min) B．2 min内，v（B）和(C)表示的反应速率的值都是逐渐减小的 C．2 min末的反应速率用B表示是0.3 mol/(L·min) D．分别用B、C、D表示的反应速率的比值是3∶ 2∶ 1 3.在2A(g)＋B(g) === 3C(g)＋4D(g)反应中，表示该反应速率最快的是（ ） A.v(A)＝1.5 mol·L－1·min－1 B.v(B)＝1.8 mol·L－1·min－1 C.v(C)＝0.08 mol·L－1·s－1 D.v(D)＝0.1 mol·L－1·s－1 能力跃迁 B 能力跃迁 D 4.少量铁粉与100mL0.01mol·L-1的稀盐酸反应，反应速率太慢，为了加快此反应速率而不改变H2的量，可以使用如下方法中的 ①由铁粉换铁块②加NaNO3固体③将0.01mol·L-1的稀盐酸换成98％的硫酸溶液④加CH3COONa固体⑤加NaCl溶液⑥滴入几滴硫酸铜溶液⑦升高温度(不考虑盐酸挥发)⑧改用100mL0.1mol·L-1盐酸 A．③⑤ B．①③ C．⑥⑦ D．⑦⑧ 能力跃迁 5.某同学探究影响硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应速率的因素时，设计如下系列实验: 实验序号 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 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 ② 40 V1 0.10 V2 0.50 V3 ③ 20 V4 0.10 4.0 0.50 V5 该实验①②可探究_________对反应速率的影响，因此V3=_______;实验①③可 探究____________________对反应速率的影响，因此V5=_________。  温度 0 稀H2SO4的浓度 6.0 感谢观看 人教版必修第一册 高效培优系列 分层精准培优，助力全面提升 Lavf56.40.100 Lavf58.33.100 $