1、第三节 化学反应的速率和限度,目标导学(学生用书P45),1.掌握化学反应速率及其影响因素2.掌握化学反应限度的概念,了解影响化学反应限度的因素3.了解人类如何利用和控制化学反应,了解提高燃料的利用率的方法和措施4.从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出有关的概念和原理,形成一个由宏观到微观,由感性到理性,由简单到复杂的科学探究过程,第1课时 化学反应的速率,课前自主学习 (学生用书P45),1.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量2.化学反应速率的表示方法化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示单位mol/(Lmin)或mol/(L
2、s)3.影响化学反应速率的外界因素主要有温度固体的表面积反应物的状态溶液的浓度催化剂压强等,温度越高,化学反应速率越快;通常加入催化剂能加快化学反应速率,思考与交流:化学反应有快有慢,我们可以通过观察反应的一些现象来判断反应的快慢,请举出一些判断方法提示:可以通过观察冒出气泡的快慢程度;固体大小(或质量)的改变情况;出现浑浊的先后;颜色深浅变化的情况;温度升高或降低的快慢等来判断,课堂深化探究(学生用书P45),一化学反应速率及表示方法1.概念 化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行的快慢的物理量化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示,2.数学表达
3、式:c某一反应物或生成物浓度的变化量,常用单位:mol/L;t变化所用时间,常用单位:s,min,h;v化学反应速率,常用单位:mol/(Ls),mol/(Lmin)等,特别提示:一个确定的化学反应涉及的反应物生成物往往会有多种物质因而定量表示一个化学反应的反应速率时,应指明是用哪一种物质来表示的无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示化学反应速率都是取正值,且是某一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率,对于同一化学反应,在相同的反应时间内,用不同的物质来表示其反应速率,其数值可能相同,也可能不同,但它们都表示的是同一反应在同一时间段内的平均速率,所表示的实际意义完全相同化学反应速率之比等于各
4、物质的化学计量数之比在一定温度下,固体和纯液体物质,物质的量浓度为常数,它们的反应速率被视为常数,一般不用固体或纯液体来表示化学反应速率,比较同一个化学反应的反应速率的快慢时,应将所给的各物质的反应速率转化成同一物质后,再比较大小即做到“两统一”:统一为用同一种物质表示的化学反应速率;速率单位要统一,二影响化学反应速率的因素1.内因:化学反应速率是由物质本身的性质决定的化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成若在相同条件下,不同反应中的反应物分子中的化学键越难断裂,其反应速率越小;反之就越大,2.外因:(1)温度:温度越高,化学反应速率越大;温度越低,化学反应速率越小因此,通常我们可以采
5、用调控温度的办法来控制化学反应速率例如,人们用电冰箱储存食物,原因就是温度越低,食物的变质腐烂越慢(2)浓度:一般来说,其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率例如,蜡烛在氧气中燃烧比在空气中更加剧烈,火焰更加明亮,(3)压强:对于气体参加的反应来说,增大压强,可以使单位体积内气体的物质的量增大,实际上相当于增大了气体反应物的浓度,所以,增大压强也能增大反应速率(4)催化剂:催化剂可以改变化学反应速率,常见的催化剂能极大地加快反应速率例如,MnO2FeCl3可以大大加快H2O2的分解:2H2O2=2H2O+O2,生物(包括人)体内几乎所有的
6、化学反应都是由生物体内自身存在的特殊催化剂酶所催化的,(5)其他:固体的表面积反应物的状态光照溶剂等都是影响化学反应速率的因素原电池反应也是影响化学反应速率的重要因素之一,特别提示:决定化学反应速率快慢的最主要因素是物质的自身性质,外界条件只起次要作用对于纯液体或固体物质,可认为其浓度为“常数”,它们的量的改变不会影响化学反应速率由于压强的变化对固体液体或溶液的体积影响很小,因而对它们浓度改变的影响也很小,可以认为改变压强对它们的反应速率无影响,温度对化学反应速率的影响对吸热反应和放热反应均适用催化剂能够同等程度的改变化学反应速率,典例剖析(学生用书P46),知识点一 对化学反应速率的理解例1
7、 反应4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(s),经2 min,B的浓度减少0.6 mol/L对此化学反应速率的正确表示是( )A.用A表示的反应速率是0.4 mol/(Lmin)B.分别用BC表示反应的速率,其比值是32C.在2 min末的反应速率,用B表示是0.3 mol/(Lmin)D.在这2 min内B和C两边物质浓度都逐渐减小,答案 B,解析 A为固体,一般不用固体表示反应速率,因为固体的浓度一般视为常数,故A项错误;同一反应不同物质表示的化学反应速率,其比值与方程式中化学计量数成正比,故B正确;v(B)=0.3 mol/(Lmin)为平均值并非2 min末的速率,故C项错误;B为
8、反应物,则C为生成物,两者不可能同时减小,故D项错误,点评 有关反应速率中,用不同物质表示同一时间段内的同一化学反应的速率时,其速率之比等于化学反应计量数之比,知识点二 影响化学反应速率的因素例2 下列措施中肯定能使化学反应速率增大的是( )A.增大反应物的量 B.增大压强C.升高温度 D.使用正催化剂,答案 CD,解析 增大反应物的量不一定改变反应物的浓度(如加入的是某种固体反应物),反应速率不一定增大,故A不正确;增大压强的方法有很多,如缩小容器体积充入气体等,此时,气体的浓度可能改变,也可能不改变,不能说增大压强反应速率一定增大,故B不正确;无论是吸热反应还是放热反应,升高温度都会加快反
9、应速率,故C正确;催化剂能改变化学反应速率,正催化剂能增大反应速率,负催化剂能减慢反应速率,通常指的催化剂均是正催化剂能较大程度地加快化学反应速率,故D正确,点评 压强对反应速率的影响实际上是浓度对反应速率的影响,注意以下几方面:(1)恒温时:,(2)恒容时:,(3)恒压时:,课内针对性训练(学生用书P46),1.有两位同学在相同条件下,测定可逆反应:A2+3B2C2的化学反应速率,甲测得v(A)=0.5 mol/(Lmin),乙测得v(B)=1.5 mol/(Lmin),则这两位同学的测定结果( )A.都正确 B.都不正确C.甲正确乙不正确 D.都对或都不对,答案:D,解析:v(A) :v(
10、B)=1:3,说明反应速率之比等于方程式计量数之比,所以他们的测定结果可能都对,也可能都不对,2.对反应A+3B2C来说,下列反应速率中最快的是( )A.v(A)=0.3 mol/(Lmin)B.v(B)=0.6 mol/(Lmin)C.v(C)=0.5 mol/(Lmin)D.v(A)=0.01 mol/(Ls),答案:D,解析:比较反应速率的大小,应将各项转化为同一物质,再进行比较,本题可将BC各项速率均转化为v(A),注意D中速率的单位,与A选项保持一致,3.决定化学反应速率的主要因素是( )A.参加反应的物质本身的性质B.催化剂C.温度压强以及反应物的接触面D.反应物的浓度,答案:A,
11、解析:决定化学反应速率的主要因素是参加反应的物质本身的性质而其它外界因素不能起决定作用,故A正确,4.下列措施对增大化学反应速率明显有效的是( )A.Na与水反应时增大水的用量B.Fe与硫酸反应制取H2时,选用浓硫酸C.两支试管中分别加入相同浓度的过氧化氢,其中一支试管中再加入二氧化锰制取O2D.SO2与O2反应时增大压强,答案:CD,解析:固体或纯液体的量对化学反应速率无影响,A不正确;Fe遇浓H2SO4发生钝化,不产生H2,B不正确;MnO2作催化剂,能加快产生O2的速率,SO2与O2反应时增大压强,反应速率加快,CD正确,5.下列各项分别与哪个影响化学反应速率的因素的关系最为密切?(1)
12、硫在氧气中比在空气中燃烧剧烈_;(2)MnO2加入双氧水中反应更剧烈_;(3)同质量的铁片和铁粉与足量的同浓度的盐酸反应,后者先反应完_;(4)镁粉在冷水中反应仅有微量气泡逸出,但加热时则有大量气泡产生_;(5)夏天食品变质快,而冬天的食品不易发生此现象_,O2的浓度,催化剂,固体表面积,温度,温度,课后优化训练(学生用书P46),基础强化1.下列关于化学反应速率的说法中,正确的是( )A.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任何一种生成物浓度的增加B.化学反应速率为“0.8 mol/(Ls)”表示:时间为1 s时,某物质的浓度为0.8 mol/LC.根据化学反应速率的大小可以
13、知道化学反应进行的快慢D.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显,答案:C,解析:化学反应速率是指单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加,是正值,是反应的平均速率,故AB不正确;对于无明显现象的化学反应来说,无法通过现象体现反应速率的大小,D不正确,2.在相同条件下,等质量(金属颗粒大小相当)的下列金属与足量1 molL-1盐酸反应时,速率最快的是( )A.镁 B.铝C.锌 D.铁,答案:A,解析:外界条件(外因)相同时,决定化学反应速率的因素是反应物的性质,镁最活泼,反应速率最快,3.当增大压强时,下列化学反应的反应速率不会变大的是( )A.氢气跟碘蒸气化合生成碘化氢气体
14、B.将二氧化碳通入澄清石灰水C.CO跟H2O(g)反应生成CO2和H2D.稀硫酸跟氢氧化钠溶液反应,答案:D,解析:全部是固体或液体的反应,加压对速率没有影响,4.反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10 L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45 mol,则此反应的平均速率v(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为( )A.v(NH3)=0.0100 molL-1s-1B.v(O2)=0.0010 molL-1s-1C.v(NO)=0.0010 molL-1s-1D.v(H2O)=0.045 molL-1s-1,答案:C,解析:由题意知,和
15、用速率之比等于方程式的计量数之比,即可求出v(NH3)=v(NO)=0.0010 molL-1s-1,v(O2)=0.00125 molL-1s-1,C正确,5.把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L容器中使他们发生反应,3X(g)+Y(g)nZ(g)+2W(g),5 min末已生成0.2 mol W,若测知以Z的浓度变化来表示的平均反应速率为0.01 mol/(Lmin),则上述反应中Z气体的化学计量数n的值是( )A.1 B.2C.3 D.4,答案:A,解析:5 min末已生成,所以Z和W的化学反应速率之比为12,因此n=1,6.合成氨反应:3H2+N2FYKN2NH
16、3其反应速率可以分别用v(H2)v(N2)v(NH3)表示(用molL-1s-1表示),则正确的关系为( ),答案:C,解析:根据化学反应速率之比等于反应方程式的计量数之比,即v(H2): v(N2): v(NH3)=3: 1: 2可推出:,7.某温度时,在2 L容器中XYZ三种物质的变化曲线如图所示(n表示物质的量,单位是mol,t为时间,单位为min)由图中数据分析反应的化学方程式为_,反应至2 min时,用Z的浓度变化表示的平均反应速率为_,0.05 mol/(Lmin),解析:由图示先确定反应物和生成物:XY随时间变化物质的量减少,说明为反应物,Z随时间变化而增多说明Z为生成物再根据反
17、应速率和各物质的计量数关系确定方程式由于是在相同体积相同时间内,有反应速率之比等于物质的量变化之比,8.将气体AB置于容积为2 L的密闭容器中,发生如下反应: 4A(g)+B(g) 2C(g)反应进行到4 s末,测得A为0.5 mol,B为0.4 mol,C为0.2 mol,则vA=_,vB=_,vC=_;反应前A有_mol,反应前B有_mol,0.05 mol/(Lmin),0.0125 mol/(Lmin),0.025 mol/(Lmin),0.9,0.5,解析: vA=(0.2 mol22 L)4 s=0.05 mol/(Lmin);vB=0.05 mol/(Lmin)4 =0.0125
18、 mol/(Lmin);vC=0.05 mol/(Lmin)2=0.025 mol/(Lmin)反应前A有0.2 mol2+0.5 mol=0.9 mol;反应前B有0.2 mol2+0.4 mol=0.5 mol,能力提升,1.设C+CO22CO吸热反应,反应速率v1;N2+3H22NH3放热反应,反应速率为v2对于上述反应,当温度升高时,v1和v2的变化情况为( )A.同时增大 B.同时减少C.增大减小 D.减小增大,答案:A,解析:对于反应速率,无论是吸热反应还是放热反应,升高温度时都加快,2.反应100K时,A B+C;5000K时,DE+F,它们的反应速率关系是( )A. B.C.=
19、 D.无法确定,答案:D,解析:反应速率跟很多因素有关,对于不同反应来说,只有温度一个条件无法进行比较,3.在2 L的密闭容器中进行如下反应:,答案:D,解析:由题意可知v(X)v(Q)=mq,所以则,4.对于反应M+NP,如果温度每升高10,化学反应速率增加了3倍;在10时完成某反应的10%需要81 min,若将温度升高到30,完成该反应的10%需要时间为( )A.9 min B.27 minC.13.5min D.3min,答案:A,解析:因每升高10,反应速率增加3倍故当升高t=t2-t1时反应速率增大的倍数为 9倍则所需时间为81 min9=9 min,5.把在空气中久置的铝片5.0
20、g投入盛有500 mL 0.5 molL-1硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如下图所示的图像来表示,该回答下列问题:(1)曲线由Oa段不产生氢气的原因是_,有关反应的化学方程式为:_(2)曲线由ac段,产生氢气的速率增加较快的主要原因是_ ,硫酸首先和氧化铝反应,Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)2+3H2O,反应放热,温度升高,使反应速率增大,(3)曲线由c以后,产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是_ ,硫酸的浓度逐渐减小,解析:(1)在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜,硫酸首先和氧化铝反应,所以Oa段不产生氢气(2)ac段,虽然硫酸的浓度逐渐变小,但是该反应是放热反应,反应进行过程中温度逐渐升高,此时温度成为影响化学反应速率的主要因素,温度升高,化学反应速率加快(3)曲线c以后,硫酸的浓度逐渐减小,成为影响化学反应速率的主要因素因此,化学反应速率逐渐下降,
