新蘇教版高中化學選擇性必修1《化學反應原理》PAGEPAGE1第一單元化學反應速率第1課時化學反應速率的表示方法[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.變化觀念：了解化學反應速率的概念及其表示方法，形成不同的反應可用不同的方法來表示化學反應速率的變化觀念。2.證據推理：根據化學反應速率的測定原理，設計實驗學會化學反應速率的測定方法，通過對比的方法，發(fā)展基于變量關系的證據推理素養(yǎng)。一、化學反應速率及其表示方法1．化學反應速率的概念及其表示方法2．化學反應速率與化學計量數的關系(1)對于化學反應：aA＋bB=cC＋dD若用v表示化學反應速率；Δc表示反應物或生成物的物質的量濃度的變化(取絕對值)；Δt表示一定的時間間隔，則用A、B、C、D四種物質分別表示的化學反應速率表達式為v(A)＝____________；v(B)＝_________________________________________；v(C)＝____________；v(D)＝______________________________________________。答案eq\f(ΔcA,Δt)eq\f(ΔcB,Δt)eq\f(ΔcC,Δt)eq\f(ΔcD,Δt)(2)化學反應速率(v)與化學計量數的關系aA＋bB=cC＋dDv(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d3．化學反應速率大小比較(1)定性比較通過明顯的實驗現象如反應的劇烈程度、產生氣泡或沉淀的快慢、固體消失或氣體充滿所需時間的長短等來定性判斷化學反應的快慢。如K與水的反應比Na與水的反應劇烈，則反應速率：K>Na。(2)定量比較對同一化學反應，用不同物質表示化學反應速率時，數值可能不同，因此比較化學反應速率的大小時不能只看數值，還要進行一定的轉化，具體有如下兩種方法：①歸一法：將不同物質表示的化學反應速率都轉化為同一物質表示的化學反應速率，然后進行比較，特別注意在比較時必須要求單位一致。②比值法：將統一單位的各物質表示的化學反應速率與其對應的化學計量數的比值進行比較，比值大的化學反應速率快。4．化學反應速率的計算(1)公式法：v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,VΔt)。(2)運用同一反應中“速率之比等于化學計量數之比”的規(guī)律進行計算對于一個化學反應：mA＋nB=pC＋qD，且有eq\f(vA,m)＝eq\f(vB,n)＝eq\f(vC,p)＝eq\f(vD,q)。(3)“三段式”法求化學反應速率的解題模式計算反應速率一般用“三段思維法”，即從起始、轉化、某時刻量的情況來考慮，這種方法的優(yōu)點在于各物質的物質的量濃度及變化非常清晰，一目了然。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)c始/mol·L－1)ab00c轉/mol·L－1mxnxpxqxct/mol·L－1a－mxb－nxpxqx再利用化學反應速率的定義求算。(1)化學方程式中，任何一種物質均可用v＝eq\f(Δc,Δt)求出該物質表示的化學反應速率()(2)化學反應速率為0.8mol·L－1·s－1是指1s時某物質的濃度為0.8mol·L－1()(3)同一化學反應中，不同物質表示的化學速率數值可能不同，但表示的意義(快慢)相同()(4)同一物質表示的化學反應速率，其數值越大，則表示的化學反應速率一定越快()(5)如果知道某一物質在單位時間內物質的量的變化量，就可以根據公式v＝eq\f(Δc,Δt)計算出該物質表示的化學反應速率()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×H2O2分解時H2O2的物質的量濃度的變化如下表，思考解答下列問題：t/min020406080c(H2O2)/(mol·L－1)0.800.400.200.100.05(1)請把表中的數據在下圖的直角坐標系中表示出來，然后作出H2O2分解反應的濃度—時間曲線。(2)根據表格或圖像分別計算第0～20min、40～50min內過氧化氫分解的化學反應速率。(3)從H2O2分解反應的濃度—時間曲線上你能獲得哪些信息？(按提示填空)信息：①隨著反應的進行，相同時間間隔內，H2O2濃度變化量逐漸減小，化學反應速率逐漸減慢。②圖像上某時刻對應點切線的斜率就是該時刻的瞬時速率。答案(1)(2)0～20min過氧化氫分解速率：①H2O2濃度變化量：0.80mol·L－1－0.40mol·L－1＝0.40mol·L－1②時間變化量：20min所以v(H2O2)＝eq\f(0.40mol·L－1,20min)＝0.02mol·L－1·min－1；40～50min過氧化氫分解速率：由(1)圖像讀出50min時過氧化氫的濃度約為0.14mol·L－1，則v(H2O2)＝eq\f(0.20mol·L－1－0.14mol·L－1,10min)＝0.006mol·L－1·min－1。1．在2L恒容密閉容器中充入4molNH3和6molO2，發(fā)生反應4NH3(g)＋5O2(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO(g)＋6H2O(g)。若10s時容器內剩余2molNH3，則0～10s內用O2的濃度變化表示的平均反應速率是()A．0.125mol·L－1·s－1 B．0.2mol·L－1·s－1C．0.25mol·L－1·s－1 D．0.1mol·L－1·s－1答案A解析由題意知，Δn(NH3)＝2mol，Δt＝10s，則v(NH3)＝eq\f(ΔcNH3,Δt)＝eq\f(\f(ΔnNH3,V),Δt)＝eq\f(\f(2mol,2L),10s)＝0.1mol·L－1·s－1，v(O2)＝eq\f(5,4)v(NH3)＝eq\f(5,4)×0.1mol·L－1·s－1＝0.125mol·L－1·s－1，故選A。2．對反應2A(g)＋B(s)3C(g)＋4D(g)來說，下列反應速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1 B．v(B)＝0.05mol·L－1·s－1C．v(C)＝1.0mol·L－1·min－1 D．v(D)＝1.0mol·L－1·min－1答案C解析同一個化學反應，用不同的物質表示其反應速率時，數值可能不同，比較反應速率快慢時，可根據速率之比等于化學計量數之比換算成用同一種物質(固體及純液體除外)表示，再進行比較，注意換算時單位要統一(歸一法)。A項，v(A)＝0.5mol·L－1·min－1；B項，B是固態(tài)，不能表示化學反應速率；C項，v(A)＝eq\f(2vC,3)≈0.67mol·L－1·min－1；D項，v(A)＝eq\f(2vD,4)＝0.5mol·L－1·min－1。也可用比值法，即每種物質表示的化學反應速率與該物質的化學計量數的比值，比值越大，化學反應速率越快。3．反應：4A(s)＋3B(g)=2C(g)＋D(g)，經2min后，B的濃度減少0.6mol·L－1。對此反應速率的表示正確的是()A．用A表示的反應速率是0.4mol·L－1·min－1B．分別用B、C、D表示的反應速率之比是3∶2∶1C．在2min時的反應速率，用B表示是0.3mol·L－1·min－1D．在2min內的反應速率，用C表示是－0.2mol·L－1·min－1答案B解析化學反應速率是一段時間內的平均反應速率，不是瞬時反應速率，只能取正值；不能用固體或純液體表示某一反應的反應速率。二、化學反應速率的測定1．測定原理利用與化學反應中任何一種化學物質的濃度(或質量)相關的性質進行測定。2．測定方法(1)直接觀察測定：如釋放出來的氣體的體積和體系的壓強等。(2)科學儀器測定：如反應體系顏色的變化。在溶液中，當反應物或生成物本身有較明顯的顏色時，可利用顏色深淺與有色物質濃度的正比關系來跟蹤反應的過程和測量反應速率。3．化學反應速率測定實驗裝置圖4．數據記錄某一組同學測量數據如下表：時間/s102030405060氣體體積/mL41425384755反應速率/(mL·s－1)(1)根據所得實驗數據，將反應速率結果填入上表。答案時間/s102030405060氣體體積/mL41425384755反應速率/(mL·s－1)0.41.01.11.30.90.8(2)在下圖表格中繪制CO2氣體體積[V(CO2)]—反應時間(t)曲線圖。答案1．該實驗中，除了測定相同時間內收集到的CO2的體積來表示化學反應速率，還可根據哪幾種方法測定該反應的反應速率？評價這幾種方案中，最容易操作的是哪一種？提示(1)測量收集一定體積的CO2時所用的時間。(2)測量一段時間內溶液中H＋濃度的變化。(3)測量一段時間內大理石質量的變化。以上三種方法中第(1)種方法和上述實驗中測量相同時間內收集到的CO2的體積容易操作。2．在用上述實驗測定大理石與鹽酸反應的速率時，為確保測定的準確性，應注意哪些事項？提示(1)大理石的顆粒(即表面積)大小基本相同；(2)鹽酸要迅速加入；(3)裝置氣密性良好，且計時要迅速、準確。1．對于反應3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，在測量化學反應速率時，以下相關性質不可以利用的是()A．氣體的體積和體系的壓強 B．溶液顏色的深淺C．固體物質的體積 D．H＋濃度的變化量答案C解析與化學反應中任何一種化學物質的濃度(或質量)相關的性質在測量化學反應速率時都可以加以利用，包括能夠直接觀察的某些性質，也包括必須依靠科學儀器才能測量的性質，故A、B、D三項均可以利用。2．某溫度下按如圖安裝好實驗裝置，在錐形瓶內裝有6.5g鋅粒(顆粒大小基本相同)，通過分液漏斗加入40mL2.5mol·L－1稀硫酸，將產生的H2收集在一個注射器中，0～10s內收集到氣體的體積為50mL(折合成0℃、101kPa條件下的H2體積為44.8mL)。下列說法錯誤的是()A．向溶液中滴加幾滴硫酸銅溶液，可加快生成H2的速率B．忽略錐形瓶內溶液體積的變化，用H＋的濃度變化表示10s內該反應的速率為0.01mol·L－1·s－1C．忽略錐形瓶內溶液體積的變化，用Zn2＋的濃度變化表示10s內該反應的速率為0.01mol·L－1·s－1D．可通過測定溶液的pH來測定反應速率答案C解析鋅和硫酸銅反應會生成銅，鋅、銅和稀硫酸溶液會發(fā)生原電池反應，反應速率加快，A項正確；0℃、101kPa條件下的H2體積為44.8mL，其物質的量為0.002mol，則根據反應Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑可知，n消耗(Zn)＝n消耗(H2SO4)＝n(ZnSO4)＝n(H2)＝0.002mol，v(H＋)＝eq\f(0.002mol×2,0.04L×10s)＝0.01mol·L－1·s－1，v(Zn2＋)＝eq\f(0.002mol,0.04L×10s)＝0.005mol