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化学反应速率教案化学反应速率教案 目标要求 1.了解化学反应速率的概念。2.了解化学反应速率的 定量表示方法。3.掌握化学反应速率的简单计算。4.了解 化学反应速率的测定方法。 一、化学反应速率的表示方法 1.化学反应速率：衡量化学反应进行快慢的物理量。 2.表示方法：化学反应速率用单位时间内反应物浓度 (常用物质的量浓度)的减少或者生成物浓度的增加来表示。 3.数学表达式：v(A)=cAt。 其中 c 表示反应过程中反应物或生成物物质的量浓 度的变化(取其绝对值)，t 表示时间变化。 其单位主要有：molL-1s-1 或 molL-1min-1 或 molL-1h-1。 4.对同一反应，用不同物质的浓度变化所表示的反应 速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 二、化学反应速率的测定及计算 1.化学反应速率测定的基本思路及方法 化学反应速率是通过实验测定的。要测定不同反应时 刻反应物或生成物的浓度，可通过观察和测量体系中的某 一物质(反应物或生成物)的相关性质，再进行适当的转换 和计算。例如，过氧化氢的分解反应中有气体生成，可以 测量在一定温度和压强下释放出来的气体的体积;有些反应 物(或生成物)有颜色，随着反应的进行，溶液的颜色不断 变化，可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅，再根据溶 液颜色与反应物浓度(或生成物浓度)的关系，换算成反应 物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。 2.化学反应速率的计算 由于 c 是浓度变化的绝对值，故化学反应速率都取 正值，其一般计算依据是： (1)根据某一物质起始浓度(c0)和一段时间后浓度(ct) 的关系计算：c(反应物)=c0-ct，c(生成物)=ct-c0; (2)根据反应物的转化率()计算：c(反应物)=c0; (3)根据化学方程式的化学计量数进行换算 求出一种物质的反应速率后可根据化学计量数之间的 比值去计算其他物质的反应速率。 知识点一 化学反应速率的概念 1.下列关于化学反应速率的说法正确的是( ) A.化学反应速率是指在一段时间内任何一种反应物物 质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加 B.化学反应速率为 molL-1s-1，是指在 1 s 时某物 质的浓度是 molL-1 C.化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢 D.对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象 越明显 答案 C 解析 化学反应速率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;化学反应速率是表示某一时间 段内的平均速率而不是瞬时速率。 2.已知某条件下，合成氨反应的数据如下： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 起始浓度/molL-1 2 s 末浓度/molL-1 4 s 末浓度/molL-1 当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说 法中错误的是( ) s 末氨气的反应速率为 molL-1s-1 B.前 2 s 时间内氨气的平均反应速率为 molL-1s-1 C.前 4 s 时间内氨气的平均反应速率为 molL-1s-1 4 s 时间内氨气的平均反应速率为 molL-1s-1 答案 A 解析 反应速率不是瞬时速率，要计算反应速率，关 键要抓住 t 时间段对应的 c 的量。 知识点二 化学反应速率与化学计量数的关系 3.在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨 反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，生成氨的 反应速率最快的是( ) (NH3)= molL-1min-1 (N2)= molL-1min-1 (N2)= molL-1min-1 (H2)= molL-1min-1 答案 C 解析 合成氨反应：N2+3H2 2NH3，在同一反应用不同 物质表示其反应速率时，反应速率之比等于化学方程式中 的化学计量数之比，要在四种不同情况下比较反应速率快 慢需用同一物质的变化表示。又因为 v(N2)v(H2)v(NH3) =132，将 B、C、D 中的反应速率转化成 v(NH3)，即为： molL-1min-1、 molL-1min-1、 molL-1min-1，故 选 C。 4.反应 4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g)，经 2 min，B 的浓 度减少 molL-1。对此反应速率的表示正确的是( ) A.用 A 表示的反应速率是 molL-1min-1 B.分别用 B、C、D 表示的反应速率之比是 321 C.在 2 min 末的反应速率，用 B 表示是 molL-1min- 1 D.在 2 min 内的反应速率，用 C 表示是 molL-1min- 1 答案 B 解析 固体 A 不具有浓度概念，该物质的反应不能用 molL-1min-1 的单位来表示。 知识点三 化学反应速率的测定 5.下表所列数据是某高温下金属镁和镍分别在氧气中 进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录，a 和 b 均为与温度有关的常数。 反应时间 t/h 1 4 9 16 25 MgO 层厚 y/nm NiO 层厚 y/nm b 2b 3b 4b 5b (1)金属在高温下氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生 成速率来表示，其理由是 _ _。 (2)金属氧化膜的膜厚 y 跟时间 t 所呈现的关系是： MgO 氧化膜的膜厚 y 属于_型，NiO 氧化膜的膜厚 y 则属于_型。(填“直线” 、 “抛物线” 、 “双曲线”或 “对数”) (3)Mg 与 Ni 相比较，金属_具有更好的耐氧化 腐蚀性，其理由是 _ _。 答案 (1)因化学反应的快慢既可以用反应物的消耗速 率表示，又可以用生成物的生成速率表示，所以金属的腐 蚀速率可以用其氧化物的生成速率来表示 (2)直线 抛物线 (3)Ni 据(2)可知，y随时间 t 增长比 y 随时间 t 增 长得慢，故 Ni 的耐氧化腐蚀性比 Mg 好 解析 由表中数据可知 MgO 膜厚与时间 t 的关系式为 y=;NiO 膜厚 y与时间 t 的关系式为 y=bt，即可知 MgO 膜厚 y 属直线型，而 NiO 膜厚 y属抛物线型。此题创新之 处在于利用了数学函数知识去分析化学问题，有一定的新 颖性。 练基础落实 1.在不同条件下分别测得反应 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 的化学反应速率，其中表示该反应进行的最快的是( ) (SO2)=4 molL-1min-1 (O2)=3 molL-1min-1 (SO2)= molL-1s-1 (O2)= molL-1s-1 答案 D 解析 比较：必须统一标准。换算成同一物质进行比 较是关键，本题首先需要统一单位。 2.反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)经一段时间后，SO3 的浓度增加了 molL-1，在这段时间内用 O2 表示的反应速 率为 molL-1s-1，则这段时间为( ) s s s s 答案 D 解析 根据题意知，SO3 的浓度增加 molL-1，则 O2 的浓度减小 molL-1，v(O2)=cO2t，则 t=cO2vO2= mol molL-1s-1=5 s。 mol A 与 2 mol B 混合于 2 L 的密闭容器中，发生如 下反应：2A(g)+3B(g) 2C(g)+zD(g) 若 2 s 后，A 的转化率为 50%，测得 v(D)= molL-1s- 1，下列推断正确的是( ) (C)=v(D)= molL-1s-1 =3 的转化率为 75% D.反应前与 2 s 后容器的压强比为 43 答案 C 解析 A 的起始量为 2 mol，转化 50%即转化 1 mol， 根据反应关系知 B 转化 mol，C 生成 1 mol，又因为 v(D)= molL-1s-1，可计算出 2 s 时 D 的生成量为 molL-1s- 12 L2 s=1 mol，故知 z=2，B 错;v(C)=v(D)=v(A)= molL-1s-1，故 A 错;B 的转化率为100%=75%，C 正确; 反应达 2 s 时，容器内总物质的量为 nA+nB+nC+nD=1 mol+ mol+1 mol+1 mol= mol。故反应前后的容器中气体总物质 的量之比为 4，压强比为 4，D 错。 4.化合物 Bilirubin 在一定波长的光照射下发生分解 反应，反应物浓度随反应时间变化如下图所示，计算反应 48 min 间的平均反应速率和推测反应 16 min 时反应物的 浓度，结果应是( ) molL-1min-1 和 molL-1 molL-1min-1 和 molL-1 molL-1min-1 和 molL-1 molL-1min-1 和 molL-1 答案 B 解析 据图可知，4 min 时化合物 Bilirubin 的浓度为 20 molL-1，8 min 时其浓度为 10 molL-1，因此 48 min 间的平均反应速率为 20 molL-1-10 molL- 14 min= molL-1min-1。进一步分析图像可知 04 min 间的平均分解速率为 40 molL-1-20 molL-14 min= molL-1min-1，由以上分析数据大致可确定平均分解速 率基本呈等比递减变化，因此可估算 812 min 间平均分 解速率为 molL-1min-1,1216 min 间平均分解速率为 molL-1min-1，因此 16 min 时反应物的浓度大致应为 10 mol molL-1min-14 molL-1min-14 min= molL-1，故 B 项正确。 练方法技巧 5.一定温度下，在 2 L 的密闭容器中，X、Y、Z 三种气 体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确 的是( ) A.反应开始到 10 s 末时，用 Z 表示的反应速率为 molL-1s-1 B.反应开始到 10 s 末时，X 的物质的量浓度减少了 molL-1 C.反应开始到 10 s 时，Y 的转化率为% D.反应的化学方程式为 X(g)+Y(g) Z(g) 答案 C 解析 分析图象，关键是看变化量和走势，从走势分 析 X、Y 是反应物，Z 是生成物，初步分析它们的变化量分 别为 n(X)= mol= mol，n(Y)= mol= mol，n(Z)= mol，首先确定该反应的化学方程式为 X(g)+Y(g)=2Z(g)。 据选项要求分别计算出 v(Z)= mol2 L10 s= molL-1s- 1;c(X)= mol2 L= molL-1;(Y)= mol100%=79%，只 有 C 选项正确。 6.在 2 L 密闭容器中进行如下反应：mX(g)+nY(g) =pZ(g)+qQ(g)，2 s 时间内 X 表示的平均反应速率为/p molL-1s-1，则 2 s 时间内，Q 物质增加的物质的量为( ) /p mol /p mol /p mol /p mol 答案 A 解析 不同物质表示的反应速率之比等于它们的化学 计量数之比，X 表示的平均反应速率为/p molL-1s-1，Q 物质表示的反应速率为/p molL-1s-1qm=/p molL- 1s-1。则 n(Q)=/p molL-1s-12 L2 s=/p mol。 练综合拓展 7.请你协助化学兴趣小组的同学完成如下实验，并回 答相关问题。 实验目的：比较等体积 molL-1 硫酸、1 molL-1 盐 酸、1 molL-1 醋酸分别与金属反应生成氢气的速率和体积。 实验原理：(用离子方程式表示)_ _。 实验用品：仪器(略)、药品(除给定的三种酸溶液外， 在 Na、Mg、Fe 三种金属中选择最合适的一种，并说明理由)。 选择的金属是_，不选其他两种金属的理由是 _ _ _ _。 实验步骤： (1)甲同学设计的实验装置： (1) 乙同学认为该装置不能控制三个反应在同一时间 发生，并作了相应的改进。你认为乙同学改进的措施是 _ _ _。 (3)按改进后的装置进行实验，观察现象并得出相关结 论。 实验现象及结论： _ _。 (4)实验开始时的速率：v(H2SO4)_v(HCl) _v(CH3COOH)(用“=” 、 “”填空，下同)，反应进行一 段时间后的速率：v(H2SO4) (5)最终得到的氢气体积：V(H2/H2SO4) _V(H2/HCl)_V(H2/CH3COOH)。 问题讨论： (6)量筒的规格由_决定。 (7)对结论(4)、(5)中盐酸和醋酸的异同，你的解释是 _ _。 (8)根据现有知识，上述实验中硫酸和盐酸分别与金属 反应的速率应始终相等，但反应一段时间后有 v(H2SO4) _ _。 大学无机化学对此问题将有科学的解释。 答案 2H+Mg=H2+Mg2+， 2CH3COOH+Mg=H2+Mg2+2CH3COO- Mg Na 太活泼，能和水反应产生氢气，影响实验结论; Fe 与酸反应的速率较慢，实验时间较长 (2)同时用分液漏斗分别向烧瓶中加入酸液 (3)实验现象：反应开始时醋酸的反应速率小于盐酸和 硫酸的反应速率。当反应进行到一定程度后，醋酸的反应 速率大于盐酸和硫酸。 结论：最终得到的氢气体积相等 (4)= (7)醋酸中存在电离平衡，反应开始时 c(H+)小于盐酸，故反应速率也小于盐酸。当反应进行到一 定程度后，醋酸的电离平衡不断向右移动，使得 c(H+)大于 盐酸，故反应速率大于盐酸。由于醋酸、盐酸最终提供的 H+的物质的量相等，故最后得到 H2 的体积相等 (8)H+的存在抑制 HSO-4 的电离(或：SO2-4 抑制 H+与 Mg 的反应或 Cl-促进 H+与 Mg 的反应) 第 2 课时 影响化学反应速率的因素 1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对 化学反应速率的影响，认识其一般规律。2.了解催化剂在 生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3.知道活化能 的含义及其对化学反应速率的影响。4.了解通过改变外界 条件改变化学反应速率的方法和意义。 一、有效碰撞理论 1.化学反应的过程 化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成 生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键的断裂和 生成物分子中化学键的形成过程。 2.活化分子 在相同温度下，分子的能量并不完全相同，有些分子 的能量高于分子的平均能量，这些分子就叫做活化分子。 3.活化能 活化分子高出的那部分能量叫做活化能。 4.活化分子百分数 活化分子在反应物分子中所占的百分数叫做活化分子 百分数。 5.有效碰撞 能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。有效碰撞发 生的条件：一是发生碰撞的分子必须具备一定的能量，即 为活化分子;二是碰撞时必须有合适的取向。 6.活化能与化学反应速率 在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。 活化分子的百分数越大，单位体积内的活化分子数越多， 单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率就越快。 二、影响化学反应速率的因素 1.浓度对化学反应速率的影响 (1)影响 其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率增大; 减小反应物的浓度，反应速率减小。 (2)原因 其他条件不变时，增大反应物的浓度，单位体积内活 化分子数增多，有效碰撞几率增多，化学反应速率增大。 反之，减小反应物的浓度，化学反应速率减小。 2.压强对化学反应速率的影响 (1)影响 对于有气体参与的反应，增大压强(减小容器容积)， 反应速率增大;减小压强(增大容器容积)，反应速率减小。 (2)原因 对于有气体参与的反应，增大压强，相当于增大反应 物浓度，反应速率增大;反之，减小压强，反应速率减小。 3.温度对化学反应速率的影响 (1)影响 其他条件相同时，升高温度，反应速率增大;降低温度， 反应速率减小。 (2)原因 其他条件相同时，升高温度，提高了活化分子的百分 数和较高能量的分子间的碰撞几率，使分子间有效碰撞的 几率提高，反应速率增大;反之，降低温度，反应速率减小。 4.催化剂对化学反应速率的影响 (1)影响 使用催化剂可增大反应速率。 (2)原因 催化剂改变了反应的途径，降低了反应所需的能量， 提高了反应体系中活化分子的百分数，使有效碰撞的几率 提高，反应速率增大。 5.影响化学反应速率的其他因素 除了改变反应物的浓度、温度、压强和使用催化剂能 改变化学反应速率外，增大反应物之间的接触面积，也可 增大反应速率。此外，光、电磁波、超声波、磁场等因素 也会对反应速率产生影响。 知识点一 有效碰撞的有关概念 1.下列说法正确的是( ) A.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 B.活化分子具有的能量是活化能 C.活化分子的总数越多，反应速率越快 D.单位时间内有效碰撞次数越多，反应速率越快 答案 D 解析 活化分子间的碰撞并不都是有效碰撞，只有发 生化学反应的碰撞才是有效碰撞，活化分子具有的平均能 量与普通分子具有的平均能量之差才叫活化能;单位体积内 活化分子总数越多，有效碰撞机会越多，反应速率才越快， A、B、C 三项均错。 2.能够增加反应物分子中活化分子百分数的是( ) A.升高温度 B.减小压强 C.增大压强 D.增大浓度 答案 A 解析 升高温度可以增加单位体积内活化分子百分数; 增大压强和增大浓度均不能增加活化分子百分数。 知识点二 浓度对化学反应速率的影响 3.将质量相同的锌粉分别投入下列 4 个烧杯的溶液中， 反应速率最快的是( ) 答案 D 解析 当反应中一种反应物相同时，反应速率的快慢 取决于另一种反应物的浓度而不是用量，四个装置中所用 的酸虽不同，但都是由 c(H+)的大小决定反应的快慢。 4.对于溶液中的反应：MnO- 4+5Fe2+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O 下列措施能使化学反应速率提高的是( ) A.加水 B.增加同浓度 FeSO4 的用量 C.向溶液中滴加稀硫酸 D.加入少量 KMnO4 晶体 答案 D 解析 增大浓度加快反应速率，而增加反应物用量不 等于增大反应物浓度。D 项加入 KMnO4 晶体后，KMnO4 晶体 被溶解，溶液的浓度一定比原 KMnO4 溶液浓度大。 知识点三 压强对化学反应速率的影响 5.在 C(s)+CO2(g)=2CO(g)的反应中，现采取下列措 施： 缩小体积，增大压强增加碳的量通入 CO2恒容 下充入 N2恒压下充入 N2 能够使反应速率增大的措施是( ) A. B. C. D. 答案 C 解析 对于气体反应，增大压强，反应速率加快，增 加固体物质的用量，对反应速率无影响，充入与反应无关 的气体，不会增加反应物浓度，故不会加快反应速率。 6.设 C(s)+CO2(g) 2CO(g) H10，反应速率为 v1;N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H2 A.同时增大 B.同时 减小 增大，v2 减小 减小，v2 增大 答案 B 知识点 4 温度对化学反应速率的影响 7.对于反应 mA+nB=pC，下列说法正确的是( ) A.某温度时，化学反应速度无论用 A、B、C 何种物质 表示，其数值是相同的 B.其他条件不变，增大压强，反应速率加快 C.若增加或减小 B 的物质的量，则反应速率一定会发 生明显的变化 D.其他条件不变，升高温度，反应速率加快 答案 D 8.经验表明，如果温度每升高 10，反应速率就增大 到原来的 2 倍;反应 2A(g)+B(g) C(g)+D(g)，20时某一时 刻 A 的速率为 molL-1s-1，若使反应温度升高到 60， 则此时 A 的反应速率为_。 答案 molL-1s-1 解析 根据速率与温度之间的经验规律公式 v2=v1at2 -t110，将各数据代入即可计算： v2= molL-1s-1260-2010= molL-1s-1。 知识点 5 催化剂对化学反应速率的影响 9.下列关于催化剂的说法，正确的是( ) A.催化剂能使不起反应的物质发生反应 B.催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变 C.催化剂不能改变化学反应速率 D.任何化学反应，都需要催化剂 答案 B 解析 催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变 反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一 系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂 能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，是不能 使其反应的，另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、 中和反应等。 10.亚氯酸盐(如 NaClO2)可用作漂白剂，在常温下不见 光时可保存一年，但在酸性溶液中因生成亚氯酸而发生分 解：5HClO2=4ClO2+H+Cl-+2H2O。分解时，刚加入硫 酸，反应缓慢，随后突然反应释放出大量 ClO2，这是因为( ) A.酸使亚氯酸的氧化性增强 B.溶液中的 H+起催化作用 C.溶液中的 Cl-起催化作用 D.逸出的 ClO2 使反应生成物的浓度降低 答案 C 解析 由题目信息可知，NaClO2 在酸性溶液中生成亚 氯酸，生成的亚氯酸在刚加入硫酸时反应缓慢，随后突然 反应加快，这说明分解生成的产物中的某种物质起了催化 剂的作用，故正确答案为 C。 练基础落实 1.下列条件一定能使反应速率加快的是( ) 增加反应物的物质的量 升高温度 缩小反应 容器的体积 加入生成物 加入 MnO2 A.全部 B. C. D. 答案 C 2.下列说法正确的是( ) 活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 普通分 子有时也能发生有效碰撞 升高温度会加快反应速率， 原因是增加了活化分子的有效碰撞次数 增大反应物浓 度会加快反应速率的原因是单位体积