2021学年第二节 化学反应的速率与限度课文课件ppt

这是一份2021学年第二节 化学反应的速率与限度课文课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，∶1∶2，反应物本身的性质，产生气泡速率较慢，产生气泡速率较快，关键能力·合作学习，化学反应速率，实验探究，影响因素，控制变量法等内容，欢迎下载使用。
一、化学反应速率及其表示方法
【自主探索】(1)甲、乙两容器都进行A→B的反应,甲每分钟减少4 ml,乙每分钟减少2 ml,甲中的反应比乙中快吗?提示:不一定。因为容器的体积不确定。
(2)(教材二次开发)教材P43“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”,在一个体积为2 L的密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),经过5 s后,测得SO3的物质的量为0.8 ml。填写下表:
0.08 ml·L-1·s-1
0.04 ml·L-1·s-1
二、影响化学反应速率的因素1.内因:_________________(主要因素)。2.外界因素(1)实验探究①温度对化学反应速率影响的探究
②反应物浓度对化学反应速率的影响
③催化剂对化学反应速率影响的探究
(2)外界条件对化学反应速率的影响其他条件不变时,改变某一条件:
【自主探索】(1)铁粉与一定浓度的稀盐酸反应时,增加铁粉的用量能否加快化学反应速率?提示:不能。对于固态或纯液态物质,浓度可视为常数,改变其用量,浓度不发生改变,不影响化学反应速率。(2)(知识关联)黄铁矿(FeS2)因其浅黄铜色和明亮的金属光泽,常被误认为是黄金,故又称为“愚人金”。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:将黄铁矿石粉碎,是为了增大与空气的接触面积,加快反应速率。
(3)(情境思考)古代皇室专用版冰箱——“冰鉴”在周朝的时候,古人就发明了一种东西——冰鉴,专门用来保存“冰”。最开始的时候,冰鉴只是用来保存冰,让皇帝解暑用的,而到了后面,有个御膳房的厨师发现:在北方,冬天下雪的时候,寒气可以让食物“更长久”的保鲜,而冰也是一种寒气,所以就发明了用冰鉴进行保鲜。
①古代的“冰鉴”和现代的冰箱能够较长时间保存食物的原理是什么?提示:通过降低温度,降低化学反应的速率,起到延长食品保存时间的作用。②生活中用煤粉代替煤块并向炉膛鼓风,可以使炉火更旺,原理是什么?提示:增大煤与空气的接触面积,加快反应速率。
　知识点一　化学反应速率的理解、计算与比较 1.化学反应速率的正确理解
2.化学反应速率的计算方法(1)定义式法:利用公式v= 计算化学反应速率,也可以利用公式计算物质的量或物质的量浓度变化或时间等。(2)关系式法:同一反应中,化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比=物质的量变化量之比=化学计量数之比。另外,也可以利用该等量关系书写未知的化学方程式或找各物质的速率关系。
3.反应速率大小比较的两种方法同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小,应先统一单位,再比较:(1)归一法:换算成同一物质、再比较数值大小。(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bB cC,要比较v(A)与v(B)的相对大小,即比较 与 的相对大小,若 > ,则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。
【合作探究】(1)(思维升华)在2 L的密闭容器中,加入1 ml H2和2 ml I2,发生反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)。则在2 s末时,测得容器中含有0.6 ml的HI,则该反应的化学反应速率v(H2)、v(I2)、v(HI)的反应速率分别是多少?(证据推理与模型认知)提示:0.075 ml·L-1·s-1　0.075 ml·L-1·s-1　0.15 ml·L-1·s-1。
(2)(情境应用)CO和NO2均为有毒气体,已知反应4CO+2NO2 N2+4CO2在五种不同条件下发生反应的化学反应速率如下:①v(CO)=1.5 ml·L-1·min-1;②v(NO2)=0.7 ml·L-1·min-1;③v(N2)=0.4 ml·L-1·min-1;④v(CO2)=1.1 ml·L-1·min-1;⑤v(NO2)=0.01 ml·L-1·s-1;请比较上述五种情况反应的快慢。提示:③>①>②>⑤>④。②经转化可表示为v(CO)=2v(NO2)=1.4 ml·L-1·min-1;③v(CO)=4v(N2)=1.6 ml·L-1·min-1;④v(CO)=v(CO2)=1.1 ml·L-1·min-1;⑤v(CO)=2v(NO2)=0.02 ml·L-1·s-1=1.2 ml·L-1·min-1,故反应速率为③>①>②>⑤>④。
(3)(情境应用)医学上把未满月(出生28天内)新生儿的黄疸,称之为新生儿黄疸,新生儿黄疸是指新生儿时期,由于胆红素代谢异常,引起血清中胆红素浓度升高,而出现以皮肤、黏膜、巩膜及其他组织被染成黄色为特征的病症,是新生儿中最常见的临床问题。科学家为探究胆红素的作用机理,在特定条件下用一定波长的光照射胆红素,发现其能发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如图所示,试计算反应4～8 min的平均反应速率和推测第16 min反应物的浓度。
提示:由图可知,4～8 min期间,反应物浓度变化为(20-10)μ ml·L-1=10μ ml·L-1,所以4～8 min期间,反应速率为 =2.5μ ml·L-1·min-1。由图可知,0～4 min期间,反应物浓度变化为(40-20)μ ml·L-1=20μ ml·L-1,4～8 min期间,反应物浓度变化为(20-10)μ ml·L-1=10μ ml·L-1,可知,每隔4分钟,浓度变化量降为原来的一半。所以8～12 min浓度变化为5μ ml·L-1,12～16 min浓度变化为2.5μ ml·L-1。所以16 min时浓度为10μ ml·L-1-5μ ml·L-1-2.5μ ml·L-1=2.5μ ml·L-1。
【典例示范】【典例】1 L的密闭容器中,发生反应4A(s)+3B(g)====2C(g)+D(g),经2 min后B的浓度减少0.6 ml·L-1。对此反应速率的正确表示是(　　)A.用A表示的反应速率是0.4 ml·L-1·min-1B.用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是3∶2∶1C.在2 min末的反应速率用B表示是0.3 ml·L-1·min-1D.在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小,用C表示的速率的值逐渐增大
【解题指南】解答本题要注意以下三点:(1)同一个反应用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比。(2)化学反应速率是某物质在单位时间内浓度的变化值,属于平均速率。(3)不用固体和纯液体表示反应速率。
【解析】选B。A为固体,一般不用固体表示反应速率,A项错误;同一反应中,用不同物质表示的速率与方程式中各物质的计量数成正比,B项正确;反应速率为平均值,并非2 min末的速率,C项错误;同一时间段内,用反应物、生成物表示的速率的意义是相同的,变化趋势也是一样的,D项错误。
【母题追问】(1)上题2 min内用C表示的速率为________。 提示:0.2 ml·L-1·min-1。v(B)=0.6 ml·L-1 ÷2 min =0.3 ml·L-1·min-1,则v(C)=v(B)÷3×2=0.2 ml·L-1·min-1。(2)上题2 min内减少的A的物质的量为________。 提示:0.8 ml。2 min内减少的n(B)=0.6 ml·L-1×1 L=0.6 ml,则n(A)=n(B)÷3×4=0.8 ml。
【误区警示】化学反应速率计算与大小比较注意“2”点(1)利用公式v= 计算化学反应速率时应注意容器的体积。(2)比较化学反应速率时一定注意单位是否统一,若不统一,先换算成相同的单位。
【素养训练】1.在一定条件下,将A2和B2两种气体通入1 L密闭容器中,发生反应:xA2(g)+yB2(g)====2C(g)。测得2 s内的反应速率如下:v(A2)=0.4 ml·L-1·s-1,v(B2)=1.2 ml·L-1·s-1,v(C)=0.8 ml·L-1·s-1。则x和y的值分别为(　　)A.2和3　　　　　　　　B.3和2C.3和1D.1和3【解析】选D。x∶y∶2=v(A2)∶v(B2)∶v(C)=0.4∶1.2∶0.8=1∶3∶2,故x=1,y=3。
2.(2020·深圳高一检测)X、Y、Z三种气体进行下列反应:3X+Y 2Z,在三种不同情况下测得的速率值为①v(X)=1 ml·L-1·s-1;②v(Y)=0.5 ml·L-1·s-1;③v(Z)=0.5 ml·L-1·s-1。化学反应速率由快及慢的顺序是________。 【解析】都转化为X表示的反应速率来比较反应速率的快慢,①v(X)=1 ml·L-1·s-1;②v(Y)=0.5 ml·L-1·s-1,则v(X)=3v(Y)=1.5 ml·L-1·s-1;③v(Z)=0.5 ml·L-1·s-1,则v(X)=1.5v(Z)=0.75 ml·L-1·s-1;故反应速率由快到慢为②>①>③。答案:②>①>③
　知识点二　影响化学反应速率的外界因素 1.内因
2.外因在其他条件相同时,改变某一条件:
【易错提醒】(1)由于增大反应物浓度造成的反应速率减慢,此时要考虑常温下铁和铝在浓硫酸和浓硝酸中的钝化。例如,铁和稀硫酸生成氢气的反应,若将稀硫酸换成浓硫酸,发生钝化,反应不进行。(2)中学阶段一般只讨论其他条件相同时,改变一个条件对化学反应速率的影响。
3.外因影响速率深度剖析(1)在浓度对化学反应速率的影响中,“浓度”是指反应物的浓度,但不包括固体或纯液体的浓度。另外注意,浓度改变不能过犹不及,如金属铝与稀硫酸反应生成氢气,若变成浓硫酸则发生钝化现象。(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析,若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变。(3)升高温度,反应速率一定加快。温度每升高10℃,速率一般变为原来的2～4倍。
(4)压强对速率影响的几种情况①恒容时:充入气体反应物 压强增大 浓度增大 速率加快。②恒容时:充入惰性气体 总压强增大,但各气体物质的量浓度不变,反应速率不变。③恒压时:充入惰性气体 容器容积增大 各物质浓度减小 反应速率减慢。
【方法导引】“变量控制”实验探究题解题策略
【合作探究】(情境应用)据2020年1月6日报道:内江为推行“垃圾分类处理”政策而统一配置标识清晰颜色区分的分类投放收集设施,做到“干湿分离”。为了变废为宝,小颖推行利用废铁制取氢气。对于Fe+H2SO4(稀)====FeSO4+H2↑,改变某些条件会影响产生氢气的速率,v(H2)-t图中,为何AB段v逐渐增大,BC段又逐渐减小?(宏观辨识与微观探析)
提示:AB段(v逐渐增大),主要原因是反应放热,导致温度升高,反应速率逐渐增大;BC段(v逐渐减小),则主要原因是随反应的进行,溶液中c(H+)逐渐减小,导致反应速率逐渐减小。
(教材二次开发)教材P45“变量控制的方法是科学探究中常用的方法”,对水样中溶质M的分解速率影响因素进行研究。在相同温度下,M的物质的量浓度(ml·L-1)随时间(min)变化的有关实验数据见下表。
水样酸性越强,M的分解速率越快吗?在0～25 min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ中大吗?Ⅳ中M的分解速率与Ⅲ中相比哪个较快?(科学探究与创新意识)提示:由Ⅰ和Ⅱ知,水样酸性越强,M的分解速率越快。由数据知,0～25 min内,Ⅲ中M的分解百分率比Ⅱ中大。Ⅳ中含有Cu2+作催化剂,Ⅳ中反应速率较快。
【典例示范】【典例】(2020·西安高一检测)下列条件下的反应,放出氢气最快的是(　　)
【思维建模】分析影响化学反应速率因素的一般步骤
【解析】选B。因决定化学速率的因素是反应物本身的性质,在上述金属中镁的活泼性最强,但硝酸与金属反应得不到氢气,4 ml·L-1H2SO4中氢离子的浓度为8 ml·L-1,但Cu与稀硫酸不反应,金属与酸反应的本质是与氢离子反应,3 ml·L-1HCl中氢离子的浓度为3 ml·L-1,Al比Fe活泼,所以放出氢气最快的是B项。
【母题追问】(1)若B项其他条件不变,酸改为18 ml·L-1H2SO4,则B项表示的化学反应速率会加快吗?提示:不会。18 ml·L-1H2SO4能使铝发生钝化现象且不能产生氢气。(2)若C项Cu改为Al,则化学反应速率最快的是哪一项?提示:C项。C项c(H+)=4 ml·L-1×2=8 ml·L-1,B项c(H+)=3 ml·L-1,其他条件相同,c(H+)越大,反应速率越快。
【规律方法】分析判断反应速率大小时应遵循的思路
【素养训练】(2020·平顶山高一检测)相同温度下,下列有关反应速率的说法中正确的是(　　)A.0.1 ml·L-1盐酸和0.1 ml·L-1硫酸与2 ml·L-1NaOH溶液反应的速率相同B.大理石块和大理石粉与0.1 ml·L-1盐酸反应的速率相同C.等量的镁粉、铝粉和0.1 ml·L-1盐酸反应的速率相同D.0.1 ml·L-1盐酸和0.1 ml·L-1硝酸与相同形状和大小的大理石反应的速率相同
【解析】选D。A选项是酸碱中和反应,硫酸中的H+浓度是盐酸中H+浓度的2倍,所以反应速率快;B选项中大理石块与盐酸接触面积比大理石粉小,反应速率慢;C选项中Mg比Al活泼,反应速率快。
①转化为同一物质、同一单位表示的反应速率。②1ml/(L·s)＝60ml/(L·min)
外界条件加快，反应速率加快；外界条件减弱，反应速率减慢。
同一反应中不同物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比。
表示化学反应进行快慢的物理量，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来表示。
三言两语话重点 1.明确一个化学反应速率的表达式:v(A)= 2.熟记一个定量关系:化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。3.理解影响化学反应速率的四因素:升高温度、使用催化剂、增大反应物浓度、增大固体反应物的表面积均可增大反应速率。4.微观辨识压强对化学反应速率的影响:改变压强来影响化学反应速率是通过改变气体反应物浓度而实现的,若压强改变而浓度不变,则速率不变。
1.关于化学反应速率的说法正确的是(　　)A.化学反应速率可表示反应进行的程度B.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C.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显D.根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢【解析】选D。化学反应速率可表示反应进行的快慢,不能表示进行的程度;固体和水无法用浓度表示,只能用消耗或生成的物质的量来表示;某些反应速率较大的反应其反应现象并不明显,例如酸碱中和反应。
2.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】选C。速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。A项,v(W)=v(Z);B项,3v(X)=2v(Z);C项,2v(X)=v(Y);D项,2v(W)=3v(X)。
3.硝酸是工业生产中的重要原料,工业制备硝酸的流程为NH3→NO→NO2→HNO3。
其中一个重要反应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 ml,则此反应的速率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)=0.010 ml·L-1·s-1B.v(O2)=0.001 0 ml·L-1·s-1C.v(NO)=0.001 0 ml·L-1·s-1D.v(H2O)=0.045 ml·L-1·s-1
【解析】选C。v(H2O)= =0.001 5 ml·L-1·s-1。则v(NO)= v(H2O)= ×0.001 5 ml·L-1·s-1=0.001 0 ml·L-1·s-1;v(NH3)=v(NO)=0.001 0 ml·L-1·s-1;v(O2)= v(H2O)= ×0.001 5 ml·L-1·s-1=0.001 25 ml·L-1·s-1。
4.对于硫酸工业中SO2的催化氧化反应2SO2+O2 2SO3,下列说法错误的是(　　)A.使用催化剂能加快化学反应速率B.增大压强对反应速率无影响C.降低反应温度,化学反应速率减慢D.增大O2浓度,化学反应速率增大
【解析】选B。使用催化剂,加快反应速率,A项正确;该反应为气相反应,增大压强可增大反应物的浓度,则反应速率增大,B项错误;降低温度,化学反应速率减慢,C项正确;增大O2浓度,化学反应速率增大,D项正确。
5.2020年全球暴发了新型冠状病毒肺炎疫情,疫情期间,使用15%的过氧乙酸( )溶液对环境进行消毒,能够有效消除病菌。已知过氧乙酸(CH3COOOH)由乙酸(CH3COOH)与H2O2反应制得:CH3COOH+H2O2 CH3COOOH+H2O,下列有关说法正确的是(　　)
A.降低温度可加快该反应速率B.加入合适的催化剂可提高该反应速率C.达到平衡时,v(正)=v(逆)=0D.达到平衡时,H2O2转化率为100%【解析】选B。降低温度,化学反应速率会减小,A错误;催化剂能够改变反应速率,加入合适的催化剂可提高该反应速率,B正确;达到平衡时,正逆反应速率相等,但不是等于0,即v(正)=v(逆)≠0,C错误;该反应为可逆反应,达到平衡时H2O2的转化率不可能为100%,D错误。
6.某温度下,在2 L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时,物质的量随时间变化的关系曲线如图所示:
(1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为 ____________________。 (2)5 min内用Z表示的平均反应速率为______________________________。 (3)化学反应速率受到很多因素的影响,例如:实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀硫酸反应,这是利用____________原理加快了氢气生成的速率。 
【解析】(1)据图可知,X、Y是反应物,Z是生成物,三者的物质的量变化量分别是0.6 ml、0.2 ml、0.6 ml,且该反应是可逆反应,故该反应的化学方程式是3X+Y 3Z。(2)5 min内Z的反应速率是0.6 ml÷2 L÷5 min=0.06 ml·L-1·min-1。(3)粗锌中的杂质,与锌、稀硫酸构成原电池,加快电子的转移,从而加快了化学反应速率。答案:(1)3X+Y 3Z　(2)0.06 ml·L-1·min-1　(3)原电池
【素养新思维】 7.在日常的生活、生产中有许多充分利用外界条件对化学反应速率产生影响的例子,如冰箱保存食品,煤炉扇风炉火变旺,酸奶加酵母发酵快,空气中水蒸气含量越高,铁越容易生锈等。
在下列事实中,各是什么因素影响了化学反应速率。