6.2 化学反应的速率与限度 第1课时 课件 2023-2024学年高一人教版

第1课时化学反应的速率

反应物浓度生成物浓度正某段时间间隔该段时间内的反应物或生成物的浓度的变化3．单位浓度常以______为单位，时间常以_____________为单位，化学反应速率的单位相应为____________或________。提醒要注意单位的书写形式，小括号不能省略，也可写为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。

mol/Lmin(分)或s(秒)mol/(L·min)mol/(L·s)4．规律对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的_____________________________。如对于反应：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝_____________。提醒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，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可以不同，但这些数值所表示的意义相同。化学计量数之比m∶n∶p∶q

提示：该反应的化学反应速率不能用C(s)表示，可以用H2O(g)表示，固体或纯液体的浓度可视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。若反应中水为气体，可以用来表示反应速率，若水为液体，则不能用水表示反应速率。

提示：数值不相等，速率之比为1∶2(即化学计量数之比)，但表示的意义相同。2．对于反应3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用A、B表示的反应速率分别为条件①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1；条件②v(B)＝(0.45mol·L－1·min－1)；则该反应在条件①的速率比条件②的速率快吗？

二、影响化学反应速率的因素1．温度对化学反应速率影响的探究实验试管中均为2～3mL相同浓度的滴有FeCl3溶液的H2O2溶液实验现象①产生气泡速率______②产生气泡速率______③产生气泡速率______实验结论对于反应2H2O2催化剂2H2O＋O2↑来说，温度越高，H2O2的分解速率越______最慢较快最快快2.反应物浓度的影响实验操作

实验现象____________________________________________实验结论____________________________________________不加水的试管中产生气泡的速率更快浓度越大反应速率越快3.催化剂对化学反应速率影响的探究实验实验现象①有____气泡出现②产生____气泡③产生______气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2的分解速率______少量大量大量加快提醒无论是放热反应还是吸热反应，升温都能加快化学反应速率，不能认为升温只会加快吸热反应的反应速率。温度对反应速率的影响与反应物的状态无关。4．影响化学反应速率的其他因素除______________外，还有________、反应物的______、固体_______、压强、溶剂、光照等许多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。

提醒对于有气体参加的化学反应，在其他条件相同时，增大反应体系的压强，化学反应速率增大，减小反应体系的压强，化学反应速率减小。

温度和催化剂反应物浓度状态表面积【学而思】1.下列措施或事实中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素？(1)氮气与氢气反应生成氨气需加压。____________(2)H2O2分解需加MnO2。____________(3)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸。_____(4)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢。____________压强催化剂光反应物本身的性质2.在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为p(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图所示)。向下压缩活塞，容器内气体压强如何变化？气体浓度如何变化？反应速率如何变化？

提示：向下压缩活塞，气体压强增大，浓度增大，化学反应速率加快。3．合成氨的反应中，保持容器的容积不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？如果保持容器内气体压强不变，向其中充入氦气(He)，反应速率如何变化？提示：保持容器的容积不变，充入氦气，尽管压强增大，但反应物浓度不变，反应速率不变；保持容器内气体压强不变，充入氦气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。

×√×

√×√2．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0.8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1C．根据化学反应速率的大小可以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，反应现象就越明显解析：化学反应速率一般以某物质单位时间内的浓度(mol·L－1)变化量来表示，A错误；反应速率为0.8mol·L－1·s－1表示1s内某物质的浓度平均变化了0.8mol·L－1，而不是1s时的实际浓度，B错误；反应速率越大，反应越快，反应速率越小，反应越慢，C正确；反应速率的快慢有时不一定能察觉，如酸碱中和反应瞬间就能完成，但几乎没有明显现象发生，D错误。答案：C3．在某一化学反应中，反应物A的浓度在10s内从0.8mol·L－1变为0.2mol·L－1，则在这10s内A的化学反应速率为(

)A．0.02mol·L－1B．0.02mol·L－1·s－1C．0.06mol·L－1·s－1D．0.06mol·L－1·min－1解析：10s内A的化学反应速率为(0.8mol·L－1－0.2mol·L－1)÷10s＝0.06mol·L－1·s－1。答案：C4．下列各组化学反应，反应速率最快的是(

)选项反应物反应物浓度反应温度AH2和F2均为0.02mol·L－15℃BH2和Br2均为1mol·L－1200℃CH2和Cl2均为1mol·L－1100℃DH2和N2均为4mol·L－1300℃解析：对于不同的化学反应，反应物本身的化学性质是反应速率快慢的决定性因素，题中F2的氧化性最强，与H2反应的速率最快。答案：A5.H2O2可用于羊毛、生丝、纸浆等的漂白。5%H2O2溶液在常温下分解速率很慢，为了加快H2O2分解，改变某一条件，下列装置与改变的条件相对应的是(

)A．甲—温度、乙—浓度、丙—催化剂B．甲—浓度、乙—催化剂、丙—温度C．甲—催化剂、乙—温度、丙—浓度D．甲—温度、乙—催化剂、丙—浓度解析：由题图可知，甲与常温下5%H2O2溶液的试管装置相比，在60℃的热水浴中反应速率快，则改变的条件是温度；乙与常温下5%H2O2溶液的试管装置相比，用10%的过氧化氢溶液反应速率快，则改变的条件是浓度；丙与常温下5%H2O2溶液的试管装置相比，加了催化剂氯化铁，则改变的条件是催化剂，所以装置与改变的条件相对应的是甲—温度、乙—浓度、丙—催化剂。答案：A6．在下列事实中，各是什么因素影响了化学反应速率。(1)集气瓶中H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：___________。(2)黄铁矿煅烧时要粉碎成碎粒：__________________。(3)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2，则很快产生气体：______。(4)同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条，产生气体有快有慢：_____________。(5)同样大小的石灰石分别与0.1mol·L－1盐酸和(1mol·L^(-1))盐酸反应，速率不同：___________。(6)夏天食品容易变质，而冬天不易发生该现象：________。光反应物的接触面积催化剂反应物本身的性质反应物的浓度反应温度核心素养·合作·探究目标1

化学反应速率的判断与计算例1.反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2min，B的浓度减少0.6mol·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0.4mol·L－1·min－1B．分别用B、C、D表示反应速率，其比值是3∶2∶1C．在2min末的反应速率，用B表示是0.3mol·L－1·min－1D.在2min内的反应速率，用C表示是0.3mol·L－1·min－1

答案：B例2.反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为①v(A)＝0.6mol·L－1·min－1；②v(B)＝0.45mol·L－1·min－1；③v(C)＝0.015mol·L－1·min－1；④v(D)＝0.45mol·L－1·min－1则此反应在不同条件下进行最快的是(

)A．①

B．②C．③

D．④答案：B

2．反应速率大小比较的两种方法(1)定性比较法通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)或分析化学反应发生的条件(温度、浓度、压强、催化剂等)来定性判断化学反应的快慢。

归纳化学反应速率的几个要点(1)在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。(2)固体或纯液体的浓度视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。

[对点练]1．对于化学反应3W(g)＋2X(g)===4Y(g)＋3Z(g)，下列反应速率关系中正确的是(

)A．v(W)＝3v(Z)B．2v(X)＝3v(Z)C．2v(X)＝v(Y)D．3v(W)＝2v(X)解析：化学反应速率之比等于化学方程式的化学计量数之比，则v(W)＝v(Z)，3v(X)＝2v(Z)，2v(X)＝v(Y)，2v(W)＝3v(X)。答案：C2．在2L的密闭容器中有如下图所示的反应。看图按要求回答下列问题：(1)图中，反应物：Ⅰ是________，Ⅱ是________。(2)写出反应的方程式：Ⅰ_____________________________________________________，Ⅱ_____________________________________________________。(3)在图Ⅱ中，以0～10s内的平均反应速率计算，t＝6s时A的浓度是________mol·L－1。AA3A===2B＋CA⇌B＋2C0.96

[示例]在一定条件下，向2L密闭容器中充入2molN2和4molH2发生反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，10min时测定生成NH31mol，则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少？三者之比为多少？

目标2

影响化学反应速率的因素与分析例3.控制变量法是科学研究的重要方法。相同质量的Fe与足量稀硫酸分别在下列条件下发生反应，其中化学反应速率最大的是(

)选项硫酸浓度反应温度铁的状态A0.5mol·L－120℃块状B0.5mol·L－120℃粉末状C1mol·L－135℃块状D2mol·L－135℃粉末状解析：温度越高，反应速率越快，C和D的温度均为35℃，且D中硫酸的浓度最大可以加快反应速率，Fe为粉末状，能增大与稀硫酸的接触面积，同样可加快反应速率，则D中反应速率最快。答案：D拓展变量控制科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一个因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。关键能力影响化学反应速率的因素特别提示

三点注意(1)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。(2)反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。(3)形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。[对点练]3．下列各组反应(表中物质均为反应物)，在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是(

)答案：D解析：影响反应速率的内因是反应物本身的性质，外因是反应条件，C速率最小。Mg与HNO3不会产生氢气，B、D只比较c(H＋)即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，因此相同浓度的盐酸与硫酸中，硫酸的c(H＋)大于盐酸，D符合题意。4.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中，影响该反应速率的是(

)①盐酸的浓度②镁条的表面积③溶液的温度

④Cl－的浓度A．①④B．③④C．①③D．②③解析：镁与盐酸反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，与H＋有关，与Cl－无关。在镁与盐酸的反应中，刚开始时H＋的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，H＋浓度逐渐减小，化学反应速率又逐渐减慢。答案：C一、化学反应的限度1．可逆反应(1)定义：在同一条件下____________和____________均能进行的化学反应。(2)特点在________，正向反应(反应物→生成物)和逆向反应(生成物→反应物)________。例如：SO2和H2O反应的化学方程式为________________________。正反应方向逆反应方向同一条件下同时进行SO2＋H2O⇌H2SO3特别提示

可逆反应的特点及表示方法(1)双向性——正反应和逆反应发生的条件相同。(2)双同性——正反应和逆反应在同一条件下同时进行。(3)共存性——不管反应时间长短，反应物总有剩余，最终反应物与生成物共存。(4)表示方法书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“⇌”。

项目浓度速率变化v正、v逆关系开始反应物浓度______v正______v正______v逆

生成物浓度______v逆______变化反应物浓度______v正______v正______v逆生成物浓度______v逆______平衡反应物浓度______v正______v正______v逆生成物浓度______v正______2．化学平衡状态(1)化学平衡的建立在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)。最大最大最小最小

>减小减小增大增大>不变不变不变不变＝(2)化学平衡建立过程中的速率—时间(v­t)图像如图所示。(3)化学平衡和限度①化学平衡状态：在一定条件下，____反应进行到一定程度时，_________与____________相等，____________________________都不再改变，达到一种表面静止的状态，简称化学平衡。②化学反应的限度：化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的____________。可逆正反应速率逆反应速率反应物的浓度和生成物的浓度最大程度提醒关于化学平衡状态的四个要点(1)前提：“一定条件”，即正、逆反应必须在同一反应条件(如温度、压强等)下进行。(2)使用范围：“可逆反应”，反应不能进行到底，反应物和生成物同时存在于同一反应体系中。(3)微观实质：正、逆反应速率相等。(4)宏观特征：各组分的浓度保持不变。【学而思】1.(1)已知2SO2＋O2

2SO3，则在催化剂、加热条件下，将2molSO2和1molO2充入密闭容器中进行反应，最终能否生成2molSO3?

(2)可逆反应进行一定时间后，各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比时，可逆反应是否达到平衡？提示：不能。可逆反应中，正反应和逆反应同时进行，均不能进行到底。即在可逆反应体系中，反应物和生成物共存，所以2molSO2和1molO2不可能完全转化为SO3，最终生成的SO3的物质的量肯定小于2mol。提示：不一定。可逆反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不一定相等，也不一定等于化学计量数之比。2．(1)恒容密闭容器中的可逆反应2NO2(g)⇌2NO(g)＋O2(g)，单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO，能否说明该反应已达到平衡状态？若混合气体的颜色不再改变，能否说明？请说明理由。

提示：单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO，其中描述的都是正反应方向的速率，不能说明反应是否处于平衡状态。混合气体的颜色不变，即c(NO2)保持不变，能说明反应处于平衡状态。

(3)在温度和体积一定时，发生反应2HI(g)⇌H2(g)＋I2(g)，容器内压强不再变化，能否说明该反应已达到平衡状态，请说明理由。提示：不能。在该反应中，反应前后的气体的总物质的量不变，反应无论是否达到化学平衡，反应容器内压强都不随时间变化。二、化学反应条件的控制1．条件控制的意义速率利用率速率副反应有害物质2．条件控制在工业合成氨中的应用(1)化学理论：________温、________压时有利于提高氨的产率。(2)工业实际：①温度——温度低，氨的产率高，反应速率小，达到化学平衡所需时间长，生产成本高，工业上通常选择在________________下进行。②压强——压强越大，氨的产率越高，对动力和生产设备的要求也越高，采用的压强通常为____________。低高400℃～500℃10MPa～30MPa特别提示

控制反应条件的两个角度及方法(1)控制化学反应速率通过改变温度、浓度、压强、催化剂、固体的接触面积等影响化学反应速率的条件，使反应速率达到预想值。(2)控制化学反应的限度通过改变温度、浓度、压强等影响平衡状态的条件，使可逆反应达到预想限度。注意：在实施上述两项“控制”时，还要考虑到使“速率”和“限度”的综合效果最佳，不能片面追求某一方面最佳。【学而思】1.高炉炼铁时，实际消耗的焦炭远高于理论计算量，为什么？

提示：高炉中发生的反应CO2＋C⇌2CO为可逆反应，不能完全反应。CO与Fe2O3反应也不能完全转化为Fe和CO2。2．以下是2SO2＋O2

2SO3在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。从以上数据分析，要实现SO2转化率为93.5%，需控制的反应条件是什么？提高该化学反应限度的途径有哪些？提示：500℃、0.1MPa。由表可知，要提高反应限度，可以采取增大压强或在一定范围内降低温度等方法。[即时练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)任何可逆反应都有一定的限度。(

)(2)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等。(

)(3)化学反应的限度与时间的长短无关。(

)(4)化学反应的限度是不可改变的。(

)(5)化学平衡的建立与反应条件密切相关。(

)(6)达到化学平衡状态时，化学反应即停止。(

)√√√×√×2．下列说法正确的是(

)A．H2可燃烧生成水，水可电解生成H2，上述两个反应互为可逆反应B．用含18O的氧气氧化不含18O的SO2时，反应一段时间后，SO2中也会含有18OC．可逆反应的反应物在一定的条件下也能完全反应D．可逆反应不可能有能量变化答案：B3．下列说法中不正确的是(

)A．一个可逆反应达到平衡状态，就是这个反应在该条件下所能达到的限度B．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等C．可以通过控制反应条件，使2molSO2与1molO2反应生成2molSO3D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变解析：对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，反应物的转化率最大，A、B正确；2SO2＋O2⇌2SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率都不可能达到100%，即2molSO2与1molO2反应，不会生成2molSO3，C错误；化学反应的限度可通过改变条件，如温度、压强等来改变，D正确。答案：C4．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用。如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是(

)A．能够节约原料和能源B．能够提高产品的产量C．能够提高经济效益D．能够提高化学反应速率解析：提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。答案：D5．对于工业合成氨反应N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)，以下分析不正确的是(

)A．可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间解析：可以改变外界条件控制化学反应的限度，A正确；压强越大，氨的产率越高，B正确；合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高，C错误；压强越大，氨的产率越高，反应物的转化率越高，同时，压强越高，化学反应速率越快，达到平衡的时间越短，D正确。答案：C6．某温度下，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)由图中数据分析，该反应的化学方程式为____________________。(2)反应开始至2min，Z的平均反应速率为________________。(3)判断第5min时反应是否达到平衡？________(填“是”或“否”)；第5min时，Z的生成速率________Z的消耗速率(填“大于”“小于”或“等于”)。3X＋Y⇌2Z0.05mol·L－1·min－1是等于

核心素养·合作·探究目标1

化学平衡的建立——化学反应的限度例1.如图所示为可逆反应X2＋3Y2⇌2Z2在反应过程中的反应速率v(mol·L－1·min－1)随时间t(min)变化的关系曲线，下列叙述正确的是(

)A．t1min时，只有正反应在进行B．t1min时，反应达到平衡状态C．t2～t3min，反应不再进行D．t2～t3min，各物质的浓度不再发生变化解析：从题图可知，t1min时，正、逆反应同时进行，A错误；t2min时，反应达到平衡状态，B错误；平衡状态为动态平衡，C错误；反应达到平衡状态后，各物质的浓度不再发生变化，D正确。答案：D关键能力一、化学平衡的建立过程1．速率变化2．图像表示

[对点练]1．对于化学反应的限度的叙述，错误的是(

)A．任何可逆反应都有一定的限度B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等C．化学反应的限度与时间的长短无关D．化学反应的限度是不可改变的解析：任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，反应达到化学平衡，此时v(正)＝v(逆)。对同一个达到化学平衡的可逆反应，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关，但当外界条件发生改变，引起v(正)与v(逆)不相等时，化学平衡被破坏，化学反应的限度也会发生改变。答案：D2．在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O2

2SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的(

)A．多余的氧气中B．生成的三氧化硫中C．氧气和二氧化硫中D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中解析：该反应为可逆反应，18O的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2、O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。答案：D3．哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，在一定条件下使该反应发生。下列说法正确的是(

)A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等C．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为0D．达到化学平衡时，3v正(N2)＝v逆(H2)答案：D目标2

化学平衡状态的判断例2.在一定温度下，反应H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)达到化学平衡状态的标志是(

)A．单位时间内生成nmolH2，同时就有nmolHI生成B．单位时间内有nmolH2生成，同时就有nmolI2生成C.容器内气体的总压强不随时间的变化而变化D．1个H—H键断裂的同时，有2个H—I键断裂答案：D解析：生成H2是逆反应，生成HI是正反应，根据化学方程式中的化学计量数关系，如果正、逆反应速率相等，则生成nmolH2的同时应有2nmolHI生成，A错误；生成H2和生成I2均是逆反应，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应进行，生成H2和I2的物质的量之比始终为1∶1，B错误；该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始到反应达到平衡状态时，压强就一直保持不变，故气体总的压强不变不能说明反应已经达到平衡状态，C错误；断裂H—H键是正反应，断裂H—I键是逆反应，根据化学方程式的化学计量数关系，断裂1个H—H键的同时，有2个H—I键断裂，其正反应速率等于逆反应速率，D正确。特别提示

判断化学平衡状态的技巧判断平衡状态，技巧是“正逆相等、变量不变”。(1)“正逆相等”：若是同一物质，正、逆反应速率相等；若是不同物质，正、逆反应速率之比等于化学计量数之比。(2)“变量不变”：变量即平衡前是一直变化的物理量，当这个变量不再发生改