化学反应速率教学案

1 / 27 化学反应速率教学案 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址 专题 2 化学反应速率与化学平衡 第一单元化学反应速率 第 1 课时 化学反应速率的表示方法 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2 / 27 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。 3 / 27 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 L 1s 1，是指在 1s时某物质的浓度是 L 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 2s末浓度 /molL 1 4s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 ( ) A 2s末氨气的反应速率为 L 1s 1 4 / 27 B前 2s 时间内氨气的平均反应速率为 L1s 1 c前 4s 时间内氨气的平均反应速率为 L1s 1 D 2 4s 时间内氨气的平均反应速率为 L1s 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 ( ) A v(NH3) L 1min 1 B v(N2) L 1min 1 c v(N2) L 1min 1 D v(H2) L 1min 1 答案 c 解析 合成氨反应： N2 3H22NH3，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) 5 / 27 132 ，将 B、 c、 D 中的反应速率转化成 v(NH3)，即为：L 1min 1、 L 1min 1、L 1min 1，故选 c。 4反应 4A(s) 3B(g)=2c(g) D(g)，经 2min， B 的浓度减少 L 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 L 1min 1 B分别用 B、 c、 D 表示的反应速率之比是 321 c在 2min 末的反应速率，用 B 表示是 L1min 1 D在 2min 内 的反应速率，用 c 表示是 L1min 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/h1491625 mgo层厚 y/ Nio层厚 y/nmb2b3b4b5b (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6 / 27 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。 7 / 27 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 ( ) A v(So2) 4molL 1min 1B v(o2)3molL 1min 1 c v(So2) L 1s 1D v(o2) L 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 L 1，在这段时间内用 o2表示的反应速率为 L 1s 1，则这段时间为 ( ) A 10sD 5s 答案 D 解析 根据题意知， So3的浓度增加 L 1，则 o2的浓 度 减 小 L 1 ， v(o2) co2t ，则 t co2v ;o2 L L 1s 1 5s。 3 2molA与 2molB 混合于 2L的密闭容器中，发生如下反应：2A(g) 3B(g)2c(g) zD(g) 8 / 27 若 2s 后， A 的转化率为 50%，测得 v(D) L1s 1，下列推断正确的是 ( ) A v(c) v(D) L 1s 1 B z 3 c B 的转化率为 75% D反应前与 2s后容器的压强比为 43 答案 c 解析 A 的起始量为 2mol，转 化 50%即转化 1mol，根据反应关系知 B 转化， c 生成 1mol，又因为 v(D) L1s 1，可计算出 2s 时 D 的生成量为 L1s 12L2s 1mol，故知 z 2， B 错； v(c) v(D) v(A) L 1s 1，故 A 错； B 的转化率为100% 75%， c 正确；反应达 2s 时，容器内总物质的量为nA nB nc nD 1mol 1mol 1mol。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 4 8min间的平均反应速率和推测反应 16min 时反应物的浓度，结果应是 ( ) A molL 1min 1 和 molL 1 B molL 1min 1 和 molL 1 9 / 27 c molL 1min 1 和 molL 1 D 5molL 1min 1 和 molL 1 答案 B 解析 据图可知， 4min 时化合物 Bilirubin 的浓度为20molL 1， 8min时其浓度为 10molL 1，因此 4 8min 间的平均反应速率为 20molL 1 10molL 14min molL 1min 1。进一步分析图像可知 0 4min间的平均分解速率为 40molL 1 20molL 14min 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 812min 间平均分解速率为 molL 1min1,12 16min 间 平 均 分 解 速 率 为 molL 1min 1，因此 16min 时反应物的浓度大致应为10molL 1 molL 1min 14min molL 1min 14min molL 1，故 B 项正确。 练方法技 巧 5.一定温度下，在 2L 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( ) 10 / 27 A反应开始到 10s 末时，用 Z 表示的反应速率为 L 1s 1 B反应开始到 10s 末时， X 的物质的量浓度减少了 L 1 c反应开始到 10s 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) ， n(y) ， n(Z) ，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) 10s L 1s 1； c(X) L 1； (y) 100% 79%，只有 c 选项正确。 6在 2L 密闭容器中进行如下反应： mX(g)ny(g)=pZ(g) qQ(g)， 2s时间内 X 表示的平均反应速率为/pmolL 1s 1，则 2s 时间内， Q 物质增加的物质的量为 ( ) A /pmolB /pmolc /pmolD /pmol 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 /pmolL1s 1， Q 物质表示的反应速率为 /pmolL11 / 27 1s 1qm /pmolL 1s 1。则n(Q) /pmolL 1s 12L2s /pmol。 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 L 1 硫酸、 1molL1 盐酸、 1molL 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12 / 27 _ _。 (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)v(Hcl)_v(cH3cooH)。 (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) 0 ，反应速率为 v1；N2(g) 3H2(g)2NH3(g) H20 ，反应速率为 v2。对于上述反应，当压强减小时， v1和 v2的变化情况为 ( ) A同时增大 B同时减小 c v1增大， v2减小 D v1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 L 1s 1，若使反应温度升高到60 ， 则此时 A 的反应速率为 _。 答案 L 1s 1 解析 根据速率与温度之间的经验规律公式 v2v1at2 t110 ，将各数据代入即可计算： 20 / 27 v2 L 1s 1260 2010 L 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 21 / 27 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内有效碰撞的次数增多 使用催化剂能提高反应效率，原因是提高了分子的能量，使有效碰撞频率增大 化学反应实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞 22 / 27 A B c D 答案 B 3 No 和 co 都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成 N2和 co2。对此反应的下列叙述中正确的是 ( ) A使用催化剂能加快反应的速率 B使一种反应物过量能提高反应的速率 c改变压强对反应速率没有影响 D降低温度能加快反应速率 答案 A 解析 本题中 B 不正确，因为一种反应物过量并不一定是反应物浓度增加，一种反应物过量只能使另一种反应物转化率提高，不涉及反应的速率问题； c 也不正确，对气体来说，改变压强必然影响速率； D 也不正确，降低 温度只能降低反应速率。 4已知反应： N2 o22No 在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是 ( ) A增大体积 B体积不变，充入 N2，使压强增大 c体积不变，充入 He，使气体压强增大 D保持总压强不变，充入气体 Ne 答案 B 解析 增大体积，浓度减小，反应速率减慢， A 不符合；体23 / 27 积不变，充入 N2 时，可使 c(N2)增大，反应速率增大， B 符合；充入 He 后，由于体积不变，各物质的浓度不变，故对反应速率没有影响， c 不符合题意；而在压强不变时，充入Ne，若要使总压强不变，则气体体积将变大， 各物质的浓度将变小，故反应速率减小。 练方法技巧 5 2So2(g) o2(g)2So3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是 ( ) A催化剂 V2o5不改变该反应的逆反应速率 B增大反应体系的压强，反应速率一定增大 c该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D在 t1、 t2 时刻， So3(g)的浓度分别是 c1、 c2，则时间间隔 t1 t2内， So3(g)生成的平均速率为 v c2 c1t2 t1 答案 D 解析 A 项，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率， A项错误 ； B 项，在恒容的条件下，通入惰性气体，压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变，故 B 项错误； c 项，降低温度，反应速率也降低，反应达到平衡的时间会延长，故 c 项错误；根据反应速率的计算公式可知 D 项正确。 6 某探究小组利用丙酮的溴代反应 (cH3cocH3 Br2HclcH3cocH2Br HBr)来研究反应物浓度与反应24 / 27 速率的关系。反应速率 v(Br2)通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据： 实验 序号初始浓度 c/molL 1 溴颜色消失所需时间 t/s cH3cocH3HclBr2 分析实验数据所得出的结论不正确的是 ( ) A增大 c(cH3cocH3)， v(Br2)增大 B实验 和 的 v(Br2)相等 c增大 c(Hcl)， v(Br2)增大 D增大 c(Br2)， v(Br2)增大 答案 D 解析 A 项，由实验 和 对比可知增大 c(cH3cocH3)，反应时间变短， v(Br2)增大； B 项，实验 和 反应时间相同，起始 Br2浓度相同，则 v(Br2)相等； c 项，比较实验 和 可知，增大 c(Hcl)时，反应时间缩短， v(Br2)增大； D 项，比较实验 和 可知，增大 c(Br2)时， v(Br2)减小，故选 D。 7氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成 cl( 1 价 )和 S( 6价 )的速率 v(纵坐标 )与反应时间 t(横坐标 )的关系25 / 27 如图所示，已知该反应速率随着溶液中 c(H )的增大而加快。 (1) 反 应 开 始 时 反 应