2.1.1 化学反应速率 课件 2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修一

该高中化学课件聚焦化学反应速率，涵盖定量描述、计算（公式法、三段式法等）、大小比较及影响因素，通过生活实例（爆炸、老化等）导入，关联上学期定性知识，搭建从定性到定量的认知支架。 其亮点是融合科学思维与科学探究，实验探究用变量控制法研究浓度、温度等影响，定量测量气体体积培养实践能力，三段式计算等方法训练逻辑思维，联系工业生产体现应用价值，助力学生提升探究与思维能力，为教师提供系统教学资源。

第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 2.1.1 化学反应速率 1.7.2013 同学们好！今天我们将一起探索化学世界中一个非常有趣的话题——化学反应速率。我们身边充满了各种各样的化学反应，有的快如闪电，有的却慢得难以察觉。这节课，我们将学习如何科学地描述和比较这些反应的快慢，揭开化学反应速率的神秘面纱。 ‹#› 黎巴嫩首都爆炸 岩石风化 电池着火的过程 橡胶老化 生活里有的反应 “迅雷不及掩耳”，像爆炸瞬间完成；有的反应 “慢吞吞”，如橡胶老化要好久。这些反应快慢不同，对生产生活影响大！工业合成氨想快些，塑料老化想慢些。如何表示反应快慢、测定速率，一起解锁反应速率的秘密！ (90秒)鬼火电动车 新课引入 一、化学反应速率 1. 定性描述化学反应快慢 思考1：同学们想一想上学期学期内容，如何定性描述化学反应快慢？ 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 思考2：如何定量的描述化学反应过程进行的快慢呢？ 一、化学反应速率 2. 定量描述化学反应快慢-化学反应速率 (1)概念： 化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的物理量。如果反应体系的体积是恒定的，则通常是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 (2)表达式： 注意：无论反应物还是生成物，其反应速率永远取正值 重点聚焦: 1.对固体或纯液体不适用，因为纯固体和液体的浓度一直不变Δ c为0 ； 2.同一反应，相同时间内，用不同物质表示反应速率，数值可能不同，意义相同。 3.表示一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。 mol·L-1·s-1 或 mol/（L·s） mol·L-1·min-1 或 mol/（L·min） (3)单位： 一、化学反应速率 2. 定量描述化学反应快慢-化学反应速率 以生成物的浓度变化为例： 浓度 时间 t1 t2 v(平均速率)= 割线斜率 C1 C2 v(瞬时速率)切线斜率 浓度 时间 t3 斜率大→速率快 斜率小→速率慢 从图像上看平均反应速率和瞬时反应速率 一、化学反应速率 3. 化学反应速率的计算 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。 对于一个化学反应 m A ＋ n B ＝ p C ＋ q D，可用任一种物质表示该化学反应的速率。 化学反应速率 v(A) v(B) v(C) v(D) 相互联系 PS：对于同一个化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，同一段时间内的化学反应速率之比=化学计量数之比=物质的量浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比 υ(A)∶ υ(B) ∶ υ(C) ∶ υ(D) ＝ m∶ n∶ p∶ q 一、化学反应速率 3. 化学反应速率的计算 （1）公式法 （V为容器容积） ＝0.8mol/(L·s) v(B)＝ Δc(B) Δt ＝ （6.0－2.0 )mol/L 5s 例：在某一化学反应中，物质B的浓度在5s内从6.0mol/L变成2.0mol/L，则在这5s内，用物质B表示的化学反应速率为多少？ 一、化学反应速率 【例1】在恒容的密闭容器中发生反应N2 + 3H2   2NH3，反应开始时N2的浓度0.8 mol/L，5min后N2的浓度变为0.7 mol/L。求该反应的化学反应速率（分别用N2 、H2 、NH3 表示）。 υ(N2) = = υ(H2) = Δc (H2) Δt = 0.1mol/L 5min = 0.02 mol/(L∙min) 0.3mol/L 5min = 0.06 mol/(L∙min) υ(NH3) = Δc (NH3) Δt = 0.2mol/L 5min = 0.04 mol/(L∙min) Δc (N2) Δt -0.1 -0.3 0.2 Δc (mol/L) N2 + 3H2   2NH3 v (N2) : v (H2) : v (NH3) = 1 ：3 ：2 一、化学反应速率 3. 化学反应速率的计算 （2）比值法 根据用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比进行计算，如反应：mA(g)+nB(g)=pC(g)，其反应速率之比为v(A)：v(B)：v(C)=m：n：p 例：在N2 + 3H2 2NH3在密闭的容器中进行，2s后，NH3的浓度增加了0.6mol/L，在这段时间内用H2表示的平均反应速率为____mol/(L·s) 高温、高压 催化剂 v(H2): v(NH3) ＝3:2 v(NH3)＝ (0.6)mol/L 2s ＝0.3mol/(L·s) ＝0.45mol/(L·s) v(H2)＝ 3 2 v(NH3)＝ 3 2 × 0.3mol/(L·s) 一、化学反应速率 3. 化学反应速率的计算 （3）三段式法 运用“三段式”法进行计算的步骤： 第一步：写出有关反应的化学方程式； 第二步：设未知数，列出各物质的起始量、转化量、某时刻量； 第三步：根据已知条件列方程式计算，得出各物质的转化浓度(Δc)； 第四步：根据 计算反应速率。 起始浓度（mol/L） a b 0 0 转化浓度（mol/L） mx nx px qx t时刻浓度（mol/L） a-mx b-nx px qx mA(g)＋nB(g) pC(g) ＋ qD(g) 任意反应 ①v＝ ＝ ②A的转化率： α（A）= 10 一、化学反应速率 3. 化学反应速率的计算 （3）三段式法 应用“三段式”法计算反应速率的常见易失分点: ① 起始、转化、某时刻的物理量及单位要统一，均为物质的量或物质的量浓度。 ② 起始量、转化量、某时刻量中，只有转化量之比等于对应物质的化学计量数之比，起始量或某时刻量与对应物质的化学计量数之间没有必然的关系。 ③ 部分试题中不是直接给出物质的量浓度，而是给出物质的量和容器容积，计算时需要注意物理量的转化。 11 一、化学反应速率 【例2】已知NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)，现向一容积不变的2 L 密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2，4 min后，测得生成的H2O(g)占混合气体体积的40%，请列式计算此段时间内该反应的反应速率。 设4 min后NH3转化的物质的量为x mol，列三段式为 由题意知 ×100%＝40%（相同状况下，气体的体积与物质的量成正比）。解得x＝2，则：v(NH3)＝=0.25 mol·L－1·min－1。 12 一、化学反应速率 4. 化学反应速率的大小比较 (1)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。 (2)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 > ①看单位：看化学反应速率v的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 ③比较：比较数值大小：数值越大， v越大。 ②看物质：将不同物质的 v 转化成同一物质的v v (A) m = v (B) n 13 【例3】对于可逆反应4NH3+5O2 6H2O+4NO在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（ ） A. B. C. D. v (H2O）= 0.05mol/(L·s) v (O2）= 1mol/(L∙min) v (NO）= 1.6mol/(L∙min) v (NH3）= 1.2mol/(L∙min) 一、化学反应速率 A 【例4】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·s-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= ③﹥ ① 14 课堂检测 1. 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. B. C. D. A 15 2. X(s)＋3Y(g) Z(g) ΔH＝-a kJ·mol-1，一定条件下，将2 mol X和2 mol Y通入2 L的恒容密闭容器中，反应10 s，测得生成0.5 mol Z。下列说法正确的是(　　) A．10 s内，v (X)=0.025 mol·L-1·s-1 B．第10 s时，Y 的反应速率为0.075 mol·L-1·s-1 C．第10 s时，X 为1.5 mol，Y的浓度为0.25 mol·L-1 D．10 s内，X 和 Y 反应放出的热量为a kJ C 16 3.（1）合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为T时，2g某合金4min内吸收氢气240mL，吸氢速率v= mL•g-1•min-1。 （2）在新型催化剂作用下，使 反应 具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中的数据如下： 计算2-6min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率为 mol·min-1。 30 1.8 17 思考：相同条件下，不同的化学反应为什么会有不同的速率 食物腐败几天 Na与水反应剧烈 内因：不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的本身性质(组成、结构和性质)是决定化学反应速率的最主要因素。 铁和镁与盐酸的反应比较 二、化学反应速率影响因素 食品包装袋中为什么加入除氧剂？ 冷水中，产生气泡速率最慢,热水中，产生气泡速率较快 同一化学反应的速率快慢，可以受到外界因素的影响，浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积等。 二、化学反应速率影响因素 内因： 外因 决定因素 反应物浓度越大 气体反应的压强越大 使用催化剂 温度越高 反应物接触面积越大 化学反应 速率越大 不好调控 可以调控 反应物的组成、结构、性质 温度 浓度 催化剂 接触面积 压强 其他 光照、溶剂、形成原电池等 知识总结 1. 影响化学反应变化的因素。 定性研究 定性观察 对照实验 颜色变化快慢、产生气泡快慢、产生浑浊快慢、固体量减少快慢、温度变化等 对比实验现象 变量控制 控制单一变量 变量控制法：探究某一条件对化学反应速率的影响时，要保证其他条件完全相同。 思考：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？需要什么科学的实验方法？ 二、化学反应速率影响因素 【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？ 【实验探究Ⅰ】 选择实验用品，设计实验探究影响化学反应速率的因素。 实验用品：烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。 0.1 mol/LNa2S2O3 溶液、0.1 mol/L H2SO4 溶液、0.5 mol/L H2SO4 溶液、5% H2O2 溶液、1 mol/L FeCl3 溶液、蒸馏水、热水。 二、化学反应速率影响因素 2.定性研究影响化学反应速率的因素 ⑴探究浓度对化学反应速率的影响 Na2S2O3＋H2SO4 = Na2SO4＋SO2 ↑＋S↓＋H2O 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 浓度   均出现浑浊，但后者出现浑浊更快 增大反应物浓度，化学反应速率增大 ①固体和纯液体的浓度可视为常数，改变其物质的量，对反应速率无影响。 ②若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化（如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓硫酸钝化）。 ③对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。 浓度对化学反应速率的影响注意事项： (2)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 (2)探究温度对化学反应速率的影响 【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 易错点： ①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。 ②温度对反应速率的影响，无论固体、液体、气体都适用。 ③大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2~4倍，利用这一规律可以对一些化学反应速率进行粗略估算。 ⑶探究催化剂对化学反应速率的影响 探究反应：2H2O2 = 2H2O ＋ O2 ↑ 影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论 催化剂   前者无明显现象，后者出现大量气泡 催化剂能加快化学反应速率 易错点：①催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应方向，也不能改变反应热的大小。 ②同一催化剂能同等程度地改变化学反应的正、逆反应速率。 增大压强 减小体积 增大浓度 反应速率ν加快 减小压强 增大体积 减小浓度 反应速率ν减慢 (4)探究压强对化学反应速率的影响 注意：压强只对于有气体参加的反应有影响，当反应物都是固体或液体时，压强对速率无影响。 特征：改变压强相当于改变浓度从而影响化学反应速率 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? 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 (5)接触面积对化学反应速率的影响：其他条件相同时，增大反应物的接触面积可以加快化学反应速率。 例反应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 方法总结： 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。 3. 定量研究影响化学反应速率的因素 【实验探究Ⅱ】 通过实验测定并比较下列化学反应的速率。 （1）按图 2-1 所示组装实验装置。在锥形瓶内放入 2 g 锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 1 mol/L H2 SO4 溶液， 测量并记录收集10 mL H2 所用时间。 （2）如果用 4 mol/L H2 SO4 溶液代替1 mol/L H2 SO4 溶液重 复上述实验，所用时间会增加还是减少？请通过实验验证，并解释原因。 将测定结果填入下表，计算并比较化学反应速率。 ⑴化学反应速率的测定 ②选择可观测、 易操作的变量 气体 离子浓度 电导率 pH 颜色 浑浊度 颜色 体积 压强 υ＝ Δc Δt ①实验原理 找与该物理量化学变化对应的时间 找与化学反应物质的浓度相关的物理量 ③测定数据 固定体积测时间 固定时间测体积 ⑵定量测量浓度对化学反应速率的影响 实验 操作 原理 收集10mLH2所用时间 反应速率 结论 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ t1 t1 10 mL v1(H2)= t2 t2 10 mL v2(H2)= v₁(H₂)<v₂(H₂),则其他条件相同时，反应物的浓度越大，化学反应速率越大 思考：上述实验探究中，你用到了哪些科学方法？ 对照试验法、变量控制法、科学归纳法、定性观察法等。 变量控制法：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。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。 确定变量 控制不变的因素 硫酸的浓度 温度、压强、锌粒的质量、锌粒的表面积、溶液的体积 (3)收集并测量气体体积的装置 测相同时间内产生气体的体积。 测产生相同气体所需的时间。 测量气体体积需注意：待气体恢复至室温。读数时调节量气管高度，使两测液面相平 量气管 Zn+H2SO4 == ZnSO4+H2↑ 1.室温下，按如图所示的装置进行实验（实验过程中反应体系的温度保持不变），5 s 内消耗0.01 mol锌。下列说法正确的是(　　) A、5 s内：v(H2SO4)=0.01 mol·L-1·s-1 B、5 s内：v(Zn)=0.002 mol·L-1·s-1 C、若药品足量，再消耗 0.65 g Zn的时间超过 5 s D、可用长颈漏斗替换分液漏斗 C 2. （教材改编题）对反应N2＋3H2 2NH3来说，同一段时间内，用不同物 质表示的化学反应速率（单位相同）的关系正确的是（　　） A. v（N2）＝3v（H2） B. 2v（N2）＝v（NH3） C. 3v（H2）＝2v（NH3） D. v（N2）＝v（H2） 解析： 　在同一个反应中，用不同物质表示的反应速率满足以下关系：v （N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝1∶3∶2。 由此可知， 3v（N2）＝v （H2）、2v（N2）＝v（NH3）、2v（H2）＝3v（NH3）、3v（N2）＝v （H2），A、C、D错误，B正确。 √ 化学·选择性必修1 目 录 3. （教材改编题）已知某条件下，合成氨反应中不同时刻各物质的浓 度如下： 当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法错误的是（　　） A. 2 s末时用氨气的浓度变化表示的反应速率为0.4 mol·L－1·s－1 B. 前2 s内用氨气的浓度变化表示的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1 C. 前4 s内用氨气的浓度变化表示的反应速率为0.3 mol·L－1·s－1 D. 2～4 s内用氨气的浓度变化表示的反应速率为0.1 mol·L－1·s－1 √ 化学·选择性必修1 目 录 4. 对于反应3Cu＋8HNO3（稀） 3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，在测 量化学反应速率时，以下相关性质不可以利用的是（　　） A. 气体的体积和体系的压强 B. 溶液颜色的深浅 C. 固体物质的体积 D. H＋浓度的变化 解析：与化学反应中任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质 在测量反应速率时都可以加以利用，包括能够直接观察的某些性质（如释 放出气体的体积和体系压强），也包括必须依靠科学仪器才能测量的性质 （如颜色的深浅），故A、B、D三项可以利用。 √ 化学·选择性必修1 目 录 Lavf56.40.100 Lavf60.4.100 Lavf58.33.100 Lavf60.4.100 $