高中 化学 必修 第二册 第六章 化学反应与能量《第二节 第1课时 化学反应的速率》课件

第1课时化学反应的速率

第六章第二节化学反应的速率与限度1．了解化学反应速率的概念和表示方法，并能进行简单计算。2．理解影响化学反应速率的因素及规律，并能合理解释生产、生活中的相关化学现象。3．学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。学习目标任务一化学反应速率及其表示方法1任务二影响化学反应速率的因素2随堂达标演练3内容索引课时测评4任务一化学反应速率及其表示方法新知构建1．化学反应速率及其表示方法反应物浓度生成物浓度mol/(L·s)

mol/(L·min)交流研讨1已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)，其浓度数据如下：(1)2s内，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少？则2s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少？提示：2s内，Δc(N2)＝(1.0－0.6)mol·L-1＝0.4mol·L-1，Δc(H2)＝(3.0－1.8)mol·L-1＝1.2mol·L-1，Δc(NH3)＝(0.8－0)mol·L-1＝0.8mol·L-1；

N2H2NH3起始浓度/(mol·L-1)1.03.002s末浓度/(mol·L-1)0.61.80.8(2)根据上述计算，同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？提示：同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但都表示该反应的反应速率，意义相同。(3)v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝

。提示：1∶3∶2

N2H2NH3起始浓度/(mol·L-1)1.03.002s末浓度/(mol·L-1)0.61.80.8归纳总结1．对于固体和纯液体物质来说，它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。2．对于反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，当单位相同时，同一段时间内用不同物质的化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。

2．化学反应速率大小的比较已知反应A(g)＋3B(g)⥫⥬2C(g)，在不同条件下，分别用A、B、C三种物质表示的速率为：①v(A)＝0.2mol/(L·s)

②v(B)＝0.45mol/(L·s)

③v(C)＝0.45mol/(L·s)，通过所学知识比较此反应在上述条件下进行的快慢程度。提示：用不同物质比较化学反应速率快慢时，要转化为同种物质表示的反应速率，然后再进行比较。根据化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，将②③中的反应速率都用A表示为：②v(A)＝0.15mol/(L·s)，③v(A)＝0.225mol/(L·s)，故三者速率大小为③＞①＞②。交流研讨2归纳总结比较化学反应速率大小的两种方法1．归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小。2．比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，比较

与

，若

＞

，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。

典例应用1．一定条件下反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)在10L的密闭容器中进行，测得2min内，N2的物质的量由20mol减小到8mol，则2min内N2的反应速率为A．1.2mol·L-1·min-1B．6mol·L-1·min-1C．0.6mol·L-1·min-1D．0.4mol·L-1·min-1√2min内N2的物质的量变化量为(20－8)mol＝12mol，根据速率计算公式v＝

，即v(N2)＝

＝mol·L-1·min-1＝0.6mol·L-1·min-1，故选C。2．已知4NH3(g)＋5O2(g)⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系是A．4v(NH3)＝5v(O2)B．6v(O2)＝5v(H2O)C．4v(NH3)＝6v(H2O)D．5v(O2)＝4v(NO)√已知4NH3(g)＋5O2(g)⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)，由同一反应、同一时间段内用不同物质表示的化学反应速率之比等于相应的化学计量数之比可知，5v(NH3)＝4v(O2)，A错误；6v(O2)＝5v(H2O)，B正确；6v(NH3)＝4v(H2O)，C错误；4v(O2)＝5v(NO)，D错误。3．已知反应4CO(g)＋2NO2(g)N2(g)＋4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下：①v(CO)＝1.5mol·L-1·min-1②v(NO2)＝0.01mol·L-1·s-1③v(N2)＝0.4mol·L-1·min-1④v(CO2)＝1.1mol·L-1·min-1上述4种情况反应最慢的是

(填序号)。④②经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝0.02mol·L-1·s-1＝1.2mol·L-1·min-1；③v(CO)＝4v(N2)＝1.6mol·L-1·min-1；④v(CO)＝v(CO2)＝1.1mol·L-1·min-1。返回任务二影响化学反应速率的因素新知构建实验1．探究温度对化学反应速率的影响实验操作实验现象①产生气泡速率最慢②产生气泡速率较快③产生气泡速率最快实验结论对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率______加快实验2．探究催化剂对化学反应速率的影响实验操作实验现象①有少量气泡出现②能产生大量气泡③能产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率______加快实验3．探究浓度对化学反应速率的影响实验操作实验现象装有12%H2O2溶液的试管中先产生气泡实验结论增大H2O2浓度能使H2O2分解速率______加快实验4．探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响实验操作实验现象加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢实验结论其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率______越快1．内因反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。2．外因(其他条件不变，只改变一个条件)(1)浓度：增大反应物的浓度，化学反应速率______，反之______。(2)压强：对于有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率______，反之______。(3)温度：升高温度，化学反应速率______，反之______。(4)催化剂：使用催化剂，能改变化学反应速率。(5)其他因素：固体反应物的________、光波、电磁波、溶剂等。增大减小增大减小增大减小表面积交流研讨(1)请从化学反应快慢的角度解释人们为什么使用电冰箱保存食物。提示：食物腐败是因为发生了化学反应，在其他条件相同时，温度越低，化学反应越慢，人们用电冰箱把食物放置在低温下保存，以减缓食物的腐败。(2)工业生产硫酸时，要先将黄铁矿矿石(主要成分为FeS2)粉碎后，再投入沸腾炉，为什么？提示：将铁矿石粉碎，是为了增大与空气的接触面积，加快反应速率。(3)对于恒温恒容密闭容器内有气体参加的化学反应，若充入Ar气，化学反应速率如何变化？提示：若通入Ar气，容器内反应物的浓度不变，化学反应速率不变。(4)对于恒温恒压密闭容器内有气体参加的化学反应，若充入Ar气，化学反应速率如何变化？提示：若通入Ar气，导致容器的体积增大，容器内反应物的浓度减小，化学反应速率减小。归纳总结剖析压强对化学反应速率的影响(对于有气体参与的化学反应)1．恒温恒容时：充入气体反应物

压强增大

浓度增大

反应速率加快。2．恒温恒容时：充入惰性气体

总压强增大，但各气体物质的浓度不变，反应速率不变。3．恒温恒压时：充入惰性气体

压强不变

体积增大

各气体物质的浓度减小

反应速率减慢。4．恒温时：缩小容器体积→容器压强增大→反应物浓度增大→反应速率加快。

典例应用1．下列方法能使化学反应速率增大的是①升高温度②加入合适的催化剂③增大反应物浓度④将块状固体反应物磨成粉末A．①②③ B．①②④C．①③④ D．①②③④√①升高温度，反应速率加快，故①正确；②加入合适的催化剂，加快反应速率，故②正确；③增大反应物浓度，反应速率加快，故③正确；④将块状固体反应物磨成粉末，增大接触面积，提高反应速率，故④正确；综上故选D。2．为了说明影响化学反应速率的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，你认为结论不正确的是A．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉分别与相同浓度的盐酸反应时，大理石粉的反应快B．将相同大小、相同形状的镁条和铝条分别与相同浓度的盐酸反应时，二者的化学反应速率相等C．将相同浓度、相同体积的浓硝酸分别放在暗处和强光处，会发现光照可以加快浓硝酸的分解D．室温下，向两支试管中分别加入相同浓度、相同体积的双氧水，再向其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末，二者产生氧气的快慢不同√A．其他条件相同，只有CaCO3固体表面积不同，反应速率不同，说明在相同条件下，固体表面积越大，反应速率越快，A结论正确；B．Mg、Al两种不同的金属与同浓度的盐酸反应，反应速率不同，说明金属活动性不同，反应速率不同，即参加反应的物质本身的性质影响化学反应速率，B结论错误；C．同一浓度的浓硝酸在光照时分解速率大于在暗处的分解速率，说明光照可以加快浓硝酸的分解速率，C结论正确；D．相同浓度、相同体积的双氧水中加入少量二氧化锰粉末产生氧气的速率大于未加入少量二氧化锰粉末的速率，二氧化锰是双氧水分解的催化剂，可加快反应速率，D结论正确；故选B。3．CaCO3与稀盐酸反应生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是A．反应在2～4min内平均反应速率最大B．反应在2～4min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.1mol·L-1·min-1C．反应开始4min内温度对反应速率的影响比浓度大D．4min后，反应速率减小的主要原因是c(H＋)减小√A．相同时间内生成的二氧化碳气体越多，反应速率越快，据题图可知2～4min内产生二氧化碳最多，平均反应速率最大，故A正确；B．由题图可知，2～4min产生二氧化碳的物质的量为0.2mol，缺容器的体积，无法计算二氧化碳的浓度和反应速率，故B错误；C．反应开始后，反应物的浓度开始减小，反应速率应减小，但实际上反应速率增大，说明该反应为放热反应，随反应进行温度升高，反应速率逐渐上升说明温度比浓度对反应速率的影响大，故C正确；D．4min后，反应消耗盐酸，导致溶液中氢离子浓度过低，浓度比温度对反应速率的影响大，所以反应速率减小，故D正确；故选B。返回随堂达标演练1．下列有关化学反应速率的说法正确的是A．对任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显B．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量C．若某化学反应的反应速率为0.5mol·L-1·s-1，就是指在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol·L-1·s-1D．化学反应速率通常用单位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来表示√反应速率快的反应现象不一定明显，如NaOH与HCl的反应等，反应速率慢的反应现象可能明显，如铁生锈等，故A项错误；化学反应速率用来定量表示化学反应进行的快慢，故B项正确；若某化学反应的反应速率为0.5mol·L-1·s-1，就是指1s内对应反应物或生成物的浓度变化为0.5mol·L-1，故C项错误；一般不用固体和纯液体来表示化学反应速率，因为固体和纯液体的浓度可视为常数，故D项错误。2．在氧化钕(Nd2O3)等稀土催化剂的作用下可发生反应：4CO(g)＋2NO2(g)⥫⥬N2(g)＋4CO2(g)，若该反应的反应速率分别用v(CO)、v(NO2)、v(N2)、v(CO2)表示，则下列关系正确的是A．

v(N2)＝v(CO) B．

v(NO2)＝v(CO2)C．

v(N2)＝v(CO2) D．

v(CO)＝v(NO2)√A．v(N2)＝

v(CO)，A错误；B．v(NO2)＝

v(CO2)，B错误；C．v(N2)＝

v(CO2)，C错误；D．v(CO)＝

v(NO2)，D正确；故选D。3．(2024·六盘水市期末)一定条件下，在体积为1L的恒容密闭容器中发生反应：4A(g)＋5B(g)⥫⥬4C(g)＋6D(g)。用下列物质表示该反应的化学反应速率最快的是A．v(A)＝0.8mol/(L·s)B．v(B)＝1.2mol/(L·s)C．v(C)＝1.0mol/(L·s)D．v(D)＝1.8mol/(L·s)√4．在密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)，下列说法不正确的是A．将炭块磨成粉末可以加快反应速率B．升高温度可以加快反应速率C．增加炭的质量可以加快反应速率D．容器体积不变时，向其中充入N2，反应速率不变√A．将炭块磨成粉末，增大接触面积，可以加快反应速率，故A正确；B．升高温度，可以加快反应速率，故B正确；C．炭是固体，增加炭的质量，对浓度没有影响，所以不能加快反应速率，故C错误；D．容器体积不变时，向其中充入N2，氮气不参加反应，反应物的浓度保持不变，所以反应速率不变，故D正确。5．根据所学知识，回答下列问题：(1)在反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)中，若以N2表示的该反应的化学反应速率为0.2mol/(L·min)，则以H2表示此反应的化学反应速率为

mol/(L·min)。0.6反应速率之比等于化学计量数之比，在反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)中，若以N2表示的该反应的化学反应速率为0.2mol/(L·min)，则以H2表示此反应的化学反应速率为0.2mol/(L·min)×3＝0.6mol/(L·min)。(2)在5L的恒容密闭容器中，充入0.1molN2和0.4molH2，在一定条件下发生反应，2s后测得N2的物质的量为0.09mol，则以NH3的浓度变化表示的反应速率为

mol/(L·s)。0.0022s后测得N2的物质的量为0.09mol，则消耗氮气是0.01mol，根据方程式可知生成氨气是0.02mol，以NH3的浓度变化表示的反应速率为

＝0.002mol/(L·s)。(3)将0.2molNH3充入容积为10L的恒容密闭容器中，某温度下发生反应2NH3(g)===N2(g)＋3H2(g)，在0～2s内，消耗NH3的平均速率为0.002mol/(L·s)，则在2s时，容器中生成

molH2，此时NH3的物质的量浓度为

mol/L。0.060.016在0～2s内，消耗NH3的平均速率为0.002mol/(L·s)，则在2s时消耗氨气是0.002mol/(L·s)×2s×10L＝0.04mol，则容器中生成0.06molH2，此时NH3的物质的量浓度为

＝0.016mol/L。返回课时测评题点一化学反应速率的概念及表示方法1．(2024·长春高一期中)下列关于化学反应速率的说法正确的是A．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢B．1mol·L-1·s-1的反应速率一定比0.5mol·L-1·s-1的反应速率对应的反应快C．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-1D．当速率的单位是mol·L-1·s-1时，任何反应物或生成物均可以表示化学反应速率√2．(2023·厦门湖滨中学高一检测)在一定条件下，反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)在10L恒容密闭容器中进行，测得2min内，H2的物质的量由20mol减少到8mol，则2min内NH3的化学反应速率为A．1.2mol·L-1·min-1 B．1.8mol·L-1·min-1C．0.4mol·L-1·min-1 D．0.6mol·L-1·min-1√3．(2024·南京高一期末)已知4A(g)＋5B(g)⥫⥬2C(g)＋6D(g)，则关于反应速率正确的关系是A．4v(A)＝5v(B) B．5v(B)＝6v(D)C．2v(A)＝3v(D) D．2v(B)＝5v(C)√4．(2024·山西高一期中)在密闭容器中W与X反应生成Y和Z，其反应速率分别为v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z)，已知存在如下关系：v(W)＝2v(X)，v(Y)＝2v(X)，v(Z)＝2v(W)，则此反应可表示为A．W＋2X===Y＋4Z B．W＋2X===Y＋2ZC．2W＋X===2Y＋4Z D．2W＋X===2Y＋2Z√5．对于反应A2(g)＋3B2(g)⥫⥬2AB3(g)来说，下列反应速率中表示该反应进行得最快的是A．v(A2)＝0.6mol·L-1·s-1B．v(B2)＝2.7mol·L-1·min-1C．v(AB3)＝12mol·L-1·min-1D．v(A2)＝6mol·L-1·min-1√题点二化学反应速率的影响因素6．演示铁在纯氧中燃烧实验时，将铁丝绕成螺旋状，其主要目的是A．提高铁丝利用率 B．提高反应温度C．增大反应的接触面 D．使瓶底氧气充分利用√做铁在纯氧中燃烧实验时，将铁丝绕成螺旋状，主要目的是增大反应的接触面，加快反应速率。7．化学反应速率受外界条件如反应温度、反应物浓度、压强、催化剂等的影响。烧烤时，用扇子向红热的木炭扇风，火会更旺，其原因是A．压强降低，反应减慢B．温度降低，反应加快C．使CO2浓度增加，反应加快D．使O2浓度增加，反应加快√碳和氧气反应，碳的表面积和氧气的浓度是影响反应速率的主要因素，用扇子向红热的木炭扇风，可增大氧气的浓度，反应速率加快，火会更旺，答案选D。8．用锌片与1mol·L-1稀盐酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率增大的是A．对该反应体系加热B．加入少量NaCl溶液C．不用锌片，改用锌粉D．加入少量1mol·L-1硫酸√A．加热能使反应速率加快，故A不选；B．加入少量NaCl溶液，盐酸被稀释，生成氢气速率减小，故B选；C．改用锌粉，增大了反应物的接触面积，反应速率加快，故C不选；D．加入1mol·L-1硫酸，氢离子浓度增大，且不影响盐酸的性质，反应速率增大，故D不选。9．(2024·诏安县期中)对于300mL1mol·L-1盐酸与铁片的反应，采取下列措施，其中能使反应速率加快的是①升高温度②改用100mL3mol·L-1盐酸③再加300mL1mol·L-1盐酸④用等量铁粉代替铁片⑤改用100mL98%的硫酸A．①②④ B．①③④C．②③④ D．①②③⑤√①升高温度，化学反应速率加快，故①符合题意；②改用100mL3mol/L盐酸，增大反应物盐酸的浓度，化学反应速率加快，故②符合题意；③再加300mL1mol/L盐酸，盐酸浓度相同，对化学反应速率无影响，故③不符合题意；④若用等量铁粉代替铁片，增大了铁与盐酸的接触面积，化学反应速率加快，故④符合题意；⑤若改用98%的硫酸，在室温下Fe在浓硫酸中会发生钝化，故⑤不符合题意；综上分析，其中能使反应速率加快的是①②④，故选A。10．把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol·L-1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是A．10℃20mL3mol·L-1的X溶液B．20℃30mL2mol·L-1的X溶液C．20℃10mL4mol·L-1的X溶液D．10℃10mL2mol·L-1的X溶液√在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度即可，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50mL，所以X的物质的量越大，浓度就越大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且比C、D两项的大，但B中温度更高，因此B的反应速率最快。11．反应4A(s)＋3B(g)⥫⥬2C(g)＋D(g)，经2min，B的浓度减少0.6mol/L。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·min)-1B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3∶2∶1C．此2min内的反应速率，用B表示是0.6mol·(L·min)-1D．在这2min内用B和C表示的反应速率的值是相等的√12．(2024·莆田期中)相同质量的铁与足量稀硫酸分别在下列条件下发生反应，开始阶段化学反应速率最大的是选项铁的状态T/℃c(H2SO4)/(mol·L-1)A片状201B片状202C粉末301D粉末302√接触面积越大，反应速率越快，C、D的接触面积大于A、B；温度越高，反应速率越快，C、D温度高于A、B温度；浓度越大，反应速率越快，D的浓度大于C的，所以由题干表中信息可知，开始时反应速率最快的是D，故答案为D。13．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√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H2O2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FeCl3，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。14．在容积为2L的密闭容器中进行反应：A(g)＋2B(g)⥫⥬3C(g)＋nD(g)。开始时A的物质的量为4mol，B的物质的量为6mol；5min末测得C的物质的量为3mol，用D表示的化学反应速率v(D)为0.2mol·L-1·min-1。计算：(1)5min末A的物质的量浓度为

。1.5mol·L-1(2)前5min内用B表示的化学反应速率v(B)为

。0.2mol·L-1·min-1(3)化学方程式中n的值为

。2由v(B)∶v(D)＝2∶n＝0.2mol·L-1·min-1∶0.2mol·L-1·min-1＝1∶1，得n＝2。(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为：①v(A)＝5mol·L-1·min-1②v(B)＝6mol·L-1·min-1③v(C)＝4.5mol·L-1·min-1④v(D)＝8mol·L-1·min-1其中反应速率最快的是

(填序号)。①比较反应速率的大小时应换算为用同一物质表示的反应速率再比较数值大小。15．.为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：(1)定性分析