第六章化學反應與能量第二節(jié)化學反應的速率與限度第1課時化學反應的速率學習目標核心素養(yǎng)變化觀念與平衡思想1．理解化學反應速率的含義。2．了解影響化學反應速率的因素?？茖W態(tài)度與社會責任根據(jù)化學反應速率的影響因素應用與生產(chǎn)與生活之中。預習導學一、化學反應的速率1．不同的化學反應進行的快慢千差萬別，快與慢是相對而言的，化學反應過程進行的快慢用________來表示。2．化學反應速率通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的________或生成物濃度的________(均取正值)來表示。化學反應速率的單位為________或________。二、影響化學反應速率的因素升高溫度，化學反應速率________；降低溫度，化學反應速率________。催化劑能極大地________化學反應速率。溫度、________、________、________、催化劑等都是影響化學反應速率的因素。【答案】一、1、反應速率2、減少量增加量mol·L－1·s－1mol·L－1·min－1加快減慢增大固體的表面積反應物的狀態(tài)溶液的濃度重難突破重點1化學反應速率的概念及計算1．化學反應速率的概念：化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的物理量。其數(shù)學表達式可表示為v＝eq\f(Δc,Δt)。其中Δc是某物質(zhì)濃度的變化量，可以指溶液中的某一溶質(zhì)，也可以指在密閉容器中的某一氣體，反應速率是某段時間內(nèi)的平均反應速率，而不是瞬時速率。2．化學反應速率與化學計量數(shù)的關(guān)系同一反應在相同條件下可用不同物質(zhì)來表示其反應速率，其比值等于化學方程式中相應的化學計量數(shù)之比。如：aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，則v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d或eq\f(v(A),a)＝eq\f(v(B),b)＝eq\f(v(C),c)＝eq\f(v(D),d)。3．比較同一化學反應速率的快慢時，要將用不同物質(zhì)表示的反應速率轉(zhuǎn)化成用同一物質(zhì)表示的反應速率。4、注意事項：①對于有固體或純液體參加的反應，由于在一定條件下，固體的密度是固定不變的，所以固體物質(zhì)在化學反應中的濃度不變(可視為常數(shù))，因此，不能用固體物質(zhì)來表示化學反應速率。②對于同一化學反應，在相同的反應時間內(nèi)，用不同的物質(zhì)來表示其反應速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義是相同的，即一種物質(zhì)的化學反應速率也就代表了整個反應的化學反應速率。【例1】將1molN2和3molH2通入4L的密閉容器中反應，半分鐘后測得H2的物質(zhì)的量為2.1mol，現(xiàn)用如下三種物質(zhì)在單位時間內(nèi)的濃度變化來表示該反應速率：①v(N2)＝0.15mol·L－1·min－1②v(H2)＝1.05mol·L－1·min－1③v(NH3)＝0.30mol·L－1·min－1，其中正確的是()A．①② B．②③ C．①③ D．①②③【解析】根據(jù)N2＋3H2eq\o(,\s\up11(高溫、高壓),\s\do4(催化劑))2NH3可知，Δn(N2)＝0.3mol，Δn(H2)＝0.9mol，Δn(NH3)＝0.6mol，所以Δc(N2)＝eq\f(0.3mol,4L)＝0.075mol·L－1，Δc(H2)＝eq\f(0.9mol,4L)＝0.225mol·L－1，Δc(NH3)＝eq\f(0.6mol,4L)＝0.15mol·L－1，則v(N2)＝eq\f(0.075mol·L－1,0.5min)＝0.15mol·L－1·min－1，v(H2)＝eq\f(0.225mol·L－1,0.5min)＝0.45mol·L－1·min－1，v(NH3)＝eq\f(0.15mol·L－1,0.5min)＝0.30mol·L－1·min－1?！敬鸢浮緾重點2影響化學反應速率的因素1．內(nèi)因(主要因素)對于不同的化學反應，參加反應的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學反應速率的主要因素。2．外因(外界條件)對于同一化學反應，外界條件不同，反應速率也不同，其中常見的外界條件有濃度、壓強、溫度、催化劑等。影響因素影響效果原理運用(1)溫度對化學反應速率的影響在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學反應速率加快；降低溫度，化學反應速率減慢。溫度對化學反應速率的影響，與反應物狀態(tài)無關(guān)。通常采用調(diào)控溫度的方法控制化學反應速率，如用電冰箱儲藏食物等(2)催化劑對化學反應速率的影響加入催化劑能極大地增大化學反應速率。有的催化劑(正催化劑)能夠增大反應速率，有的催化劑(負催化劑)能夠減小化學反應速率，若無特殊說明，通常所說的催化劑都是正催化劑。據(jù)統(tǒng)計，約有80%的化工生產(chǎn)過程都要用到催化劑，以增大反應速率，提高生產(chǎn)效率。(3)濃度對化學反應速率的影響當其他條件不變時，增加反應物的濃度，可以增大化學反應速率；減小反應物的濃度，可以減小化學反應速率。對于純液體或固體物質(zhì)，可認為其濃度為“常數(shù)”，它們的量的改變不會影響化學反應速率。(4)其他影響因素①固體表面積對化學反應速率的影響：固體顆粒越小，其表面積越大，與其他反應物的接觸面積也越大，則化學反應速率就越大。②反應物的狀態(tài)對化學反應速率的影響：一般來說，配成溶液反應，或反應物是氣體，都能增大反應物之間的接觸機會，有利于增大反應速率。③壓強對化學反應速率的影響：對于有氣體參加的化學反應來講，其他條件不變時，壓縮容器以增大反應體系的壓強，相當于增大反應物濃度，則化學反應速率加快。④化學反應形成原電池，也能增大化學反應速率。保持容器容積不變，充入惰性氣體(或不參加反應的氣體)，由于反應物的濃度不變，故化學反應速率不變；若容器容積可變(壓強不變)，充入惰性氣體(或不參加反應的氣體)，則化學反應速率減慢?！纠?】100mL6mol·L－1H2SO4與過量的鐵粉反應，在一定溫度下，為了減緩反應進行的速率，但又不影響生成H2的總量，可向反應物中加入適量的()A．Na2CO3溶液 B．Na2SO4溶液C．鹽酸 D．K2SO4固體【解析】A項中H2SO4和Na2CO3溶液反應消耗H＋，會使生成H2的量減少；B項中加入Na2SO4溶液，使c(H＋)減小，但n(H＋)不變，所以反應速率減慢，但產(chǎn)生H2的總量不變；C項中加入鹽酸會使n(H＋)增大，從而使產(chǎn)生H2的量增大；D項中加入K2SO4固體對反應速率無影響?！敬鸢浮緽重點3化學反應速率快慢的判斷與測定1．定性判斷：對于現(xiàn)象明顯的反應，通?？梢酝ㄟ^觀察反應物消失的快慢或生成物出現(xiàn)的快慢對這個反應的快慢進行判斷。例如：Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑產(chǎn)生氣泡快，反應速率大；Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑產(chǎn)生氣泡慢，反應速率小。2．定量測定：可以設(shè)計適當?shù)膶嶒灧桨竵頊y定化學反應速率，如Mg和鹽酸反應，根據(jù)生成的H2難溶于水，可組裝實驗裝置，讓產(chǎn)生的H2將容器中的水排入測量器中，就可計算出氫氣的生成速率，還可以依據(jù)反應關(guān)系計算出鹽酸的消耗速率。3、化學反應速率快慢的判斷與測定（1）基本思路因為化學反應中發(fā)生變化的是體系中的化學物質(zhì)(包括反應物和生成物)，所以與其中任何一種化學物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)在測量反應速率時都可以可以加以利用（2）基本性質(zhì)=1\*GB3①直接可觀察的性質(zhì)，如釋放氣體的體積和體系的壓強=2\*GB3②依靠科學儀器才能測量的性質(zhì)，如顏色的深淺、光的吸收、光的發(fā)射、導電能力等=3\*GB3③在溶液中，當反應物或產(chǎn)物本身有比較明顯的顏色時，常常利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應的過程和測量反應速率【例3】“碘鐘”實驗中，3I－＋＝I＋2SO－的反應速率可以用I與加入的淀粉溶液顯藍色的時間t來度量，t越小，反應速率越大。某探究性學習小組在20℃進行實驗，得到的數(shù)據(jù)如下表：實驗編號①②③④⑤c(I－)/mol·L－10.0400.0800.0800.1600.120c()/mol·L－10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列問題：(1)該實驗的目的是___________________________________________________。(2)顯色時間t1＝______________。(3)溫度對該反應的反應速率的影響符合一般規(guī)律，若在40℃下進行編號③對應濃度的實驗，顯色時間t2的范圍為______(填字母)。(A)＜22.0s(B)22.0s～44.0s(C)＞44.0s(D)數(shù)據(jù)不足，無法判斷(4)通過分析比較上表數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論是_________________________________________。【解析】由題目中表格數(shù)據(jù)可分析出c(I－)、c(S2O32-)濃度越大，反應速率越快，顯藍色所需時間越少，故實驗目的應是研究反應物I－與S2O82－的濃度對反應速率的影響，因反應速率與反應物起始濃度乘積成正比（或顯色時間與反應物起始濃度乘積成反比），由①⑤中數(shù)據(jù)可列關(guān)系：顯色時間t2＝0.040?0.040?88.0/0.120?0.040=29.3s，升高溫度，反應速率加快，故顯色時間t2<22.0s?！敬鸢浮浚?）研究反應物I－與S2O32-的濃度對反應速率的影響（2）29.3s

（3）A反應速率與反應物起始濃度乘積成正比（或顯色時間與反應物起始濃度乘積成反比）課堂演練1．下列變化過程中如果加快化學反應速率,對環(huán)境保護有利的是()A．橡膠的老化B．白色垃圾塑料的分解C．食物腐敗D．鋼鐵的腐蝕【答案】B【解析】白色垃圾塑料易造成白色污染，加快分解速率對環(huán)境保護有利。2.在相同條件下，等質(zhì)量的下列金屬（金屬顆粒大小相當）與足量的1mol.L-1的鹽酸反應，反應速率最大的是（）A．鎂B．鋁C．鈉D．鐵【答案】C【解析】四種金屬數(shù)鈉最活潑，所以數(shù)它與鹽酸反應速率最快。3.在反應：C+CO2=2CO中，可使反應速率增大的措施是()①增大壓強②升高溫度③通入CO2④增加碳的量⑤降低壓強A．①②③④B．②③④⑤C．①②③D．②③④【答案】C【解析】增大壓強氣體的濃度增大，反應速率增大；降低壓強則反應速率減小。升高溫度能使任何反應的速率加快。通入CO2使其濃度增大，反應速率增大。增加碳的量不會引起其濃度的變化，不影響反應速率。4.反應4NH3(g)+5O2(g)＝4NO(g)+6H2O(g)在10L密閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45mol，則此反應的速率可表示為（）A.v（NH3）＝0.01mol/(L·s)B.v（O2）＝0.001mol/(L·s)C.v（NO）＝0.001mol/(L·s)D.v（H2O）＝0.045mol/(L·s)【答案】C【解析】根據(jù)化學反應速率的計算公式v（H2O）＝0.45mol/(10L×30s)＝0.0015mol/(L·s)則v（NH3）＝v(NO)＝4/6v(H2O)＝0.001mol/(L·s),v(O2)＝5/6v(H2O)＝0.00125mol/L，C正確。5．在28℃時，鮮牛奶約4h變酸，但在5℃的冰箱內(nèi)，鮮牛奶要48h后才變酸。試分析其原因?！敬鸢浮繙囟壬?，反應速率加快，所以28℃時鮮奶變質(zhì)快?！窘馕觥靠紤]溫度對反應速率的影響。課后學習評價基礎(chǔ)鞏固1.對于反應N2+O22NO在密閉容器中進行，下列哪些條件能加快反應的速率（）A.縮小體積使壓強增大B.體積不變充入氦氣使壓強增大C.體積不變充入H2使壓強增大D.壓強不變充入氦氣使體積增大【答案】A【解析】對有氣體參加的化學反應，增大壓強如果能增大反應物的濃度，則可以加快反應速率，A對；B中各物質(zhì)的濃度沒有變化，反應速率不變；C選項充入氫氣，雖然壓強增大，但反應物濃度不變；D選項體積增大，減小了氧氣的濃度，也不加快反應。2．把鋁條放入盛有過量鹽酸的試管中，不影響氫氣產(chǎn)生速率的因素是（）A．鹽酸的濃度B.鋁條的表面積C.溶液的溫度D.加少量的Na2SO4固體【答案】D【解析】鋁與鹽酸反應的濃度、鋁條的表面積、溶液的溫度有關(guān)。加少量的Na2SO4固體沒有引起速率變化的因素。3．下列措施可提高燃料燃燒效率的是()①固體燃料粉碎后燃燒②液體燃料霧化③煤經(jīng)氣化或液化處理④通入盡可能多得空氣A．①④B。①②③C。①③④D。全部【答案】B【解析】①、②、③都可以提高燃料與空氣的接觸面積，使燃料能充分燃燒，因此B正確，而D氧氣過多會帶走一部分熱量，因此適量就可以了。4．對反應A+B==AB來說，常溫時按以下情況進行反應：①20mL溶液中含A、B各0.01mol②50mL溶液中含A、B各0.05mol③0.1mol·L-1的A、B溶液各10mL④0.5mol·L-1的A、B溶液各50mL，四者反應速率大小關(guān)系是（）A．②>①>④>③B．④>③>②>①C．①>②>④>③D．①>②>③>④【答案】A【解析】濃度越大反應速率越快，只要比較它們混合后的濃度大小。5．在2L的密閉容器中，發(fā)生反應3A（g）+B(g)==2C(g)，若最初加入A和B都是4mol,10s后,v(A)=0.12mol/（L·s），則此時容器中B的物質(zhì)的量()A．1.6molB．2.8molC．3.2molD．3.6mol【答案】C【解析】v（B）=1/3v（A）=0.04mol/（L·s）△n（B）=0.04mol/（L·s）×2L×10s=0.8mol則10S后n（B）=（4-0.8）mol=3.2mol，C正確。6.下列實例，根據(jù)已有的知識和經(jīng)驗，填寫下表。實例影響速率的因素如何影響夏天食物易變質(zhì)硫在氧氣中比在空氣中燃燒快粉狀的碳酸鈣與鹽酸反應比塊狀的碳酸鈣反應快氯酸鉀與二氧化錳混合共熱可快速產(chǎn)生氧氣氯酸鉀與二氧化錳混合共熱可快速產(chǎn)生氧氣工業(yè)合成氨通常要在高壓下進行【答案】實例影響速率的因素如何影響夏天食物易變質(zhì)溫度升高溫度，反應速率增大硫在氧氣中比在空氣中燃燒快濃度增大反應物濃度，反應速率增大粉狀的碳酸鈣與鹽酸反應比塊狀的碳酸鈣反應快固體的比表面積

增大固體的比表面積，反應速率增大

氯酸鉀與二氧化錳混合共熱可快速產(chǎn)生氧氣催化劑

使用催化劑，反應速率增大

氯酸鉀與二氧化錳混合共熱可快速產(chǎn)生氧氣催化劑

使用催化劑，反應速率增大

工業(yè)合成氨通常要在高壓下進行壓強增大氣體物質(zhì)的壓強，反應速率增大【解析】分析所述問題，挖掘影響反應速率的外界因素。7．反應A＋3B=2C＋2D在四種不同情況下的反應速率分別為：①v（A）=0.15mol/（L·s） ②v（B）=0.6mol/（L·s）③v（C）=0.4mol/（L·s） ④v（D）=0.45mol/（L·s）該反應進行的快慢順序為_____________。【答案】④>③=②>①【解析】同一個反應中，各物質(zhì)的反應速率之比等于化學計量數(shù)之比。8．某反應在催化劑的作用下，按以下兩步進行：第一步：X+Y=Z，第二步：Y+Z=M+N+X。此反應的總反應的化學方程式是，反應的催化劑是?！敬鸢浮?Y=M+N；X【解析】催化劑參與化學反應，但在化學反應前后化學性質(zhì)不變，所以它是第一個反應的反應物，最后一個反應的生成物。9．氯酸鉀與亞硫酸氫鈉發(fā)生氧化還原反應生成Cl（－1價）和S（＋6價）的速率如下圖所示，又知這個反應速率隨著溶液c(H+)增大而加快。（1）寫出該反應的化學方程式______________。

（2）反應開始時速率加快的原因是______________。

（3）反應后期反應速率慢的原因是______________?！敬鸢浮浚?）2KClO3+6NaSO3=3Na2SO4+2KCl+3Na2SO4+2KCl+3H2SO4，（2）離子方程式為：2ClO3-+6HSO3-=6SO42-+2Cl-+6H+，溶液中c(H+)增大,化學反應速率加快;(3)隨反應進行,反應物濃度減小,所以反應速率下降。【解析】（1）該反應的化學方程式是：2KClO3+6NaHSO3==3Na2SO4+2KCl+3H2SO4。開始時，隨著反應的進行，不斷有強酸H2SO4生成，c(H+)不斷增大，反應速率也隨之增大。（2）隨著時間的延長，KClO3和NaHSO3被消耗而愈來愈少，濃度愈來愈小，因此反應速率下降。10．在一定條件下，N2O5按下式分解：2N2O54NO2＋O2，經(jīng)實驗測定，在不同時刻N2O5的濃度見下表，問：時間（0）01003007001000170021002800c（N2O5）mol·L－12.101.951.701.311.080.760.560.37（1）N2O5的分解反應在開始100s內(nèi)的平均速度是多少？請分別用N2O5、NO2、O2濃度的變化來表示，這三個速率數(shù)值之比有什么關(guān)系？（2）N2O5的分解速率隨時間的延續(xù)如何變化？通過計算加以說明。【答案】（1）v（N2O5）=1.5×10-3mol/（L·s）；v（N2O5）︰v（NO2）︰v（O2）==2︰4︰1（2）反應過程時間的延續(xù)，化學反應速率會逐漸減慢【解析】找準圖表中各時刻對應的濃度，求出在要求時間內(nèi)的濃度差△c。（1）起始濃度（mol·L－1）2N2O54NO2＋O2起始：2.1000100s：1.95變化：0.15v（N2O5）=（2.01-1.95）/100=1.5×10-3mol/（L·s）v（NO2）=2v（V2O5）=3×10-3mol/（L·s）v（O2）=0.75×10-3mol/（L·s）所以v（