高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 化学反应速率与反应限度第1课时学案

第一单元　化学反应速率与反应限度

第1课时　化学反应速率

新课程标准

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．会比较同一反应用不同物质表示时化学反应速率的快慢。

学业质量水平

合格性要求

知道化学反应速率的表示方法，理解同一化学反应可用反应物，也可用生成物来表示反应的速率。(水平1)

等级性要求

能熟练运用化学反应速率的计算模式(三段式)求解反应速率大小。(水平3)

图说考点

基础知识——自学·思记·尝试

[新知预习]

一、化学反应速率

二、正确理解公式中的“三个量”

1．v(A)：指用A物质表示的反应速率，一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率必须指明具体的物质，对同一反应，用不同的物质表示反应速率，数值可能不同但其意义相同。

2．Δc：为物质浓度的改变量，不管用反应物浓度的减少或生成物浓度的增加表示均取正值，在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即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。

3．Δt：指某一段时间，因此化学反应速率是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。

【尝试体验】

在N2＋3H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·L－1。在此时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，所经过的时间是多少s?

【学而思】

1.思考：某实验小组模拟工业上接触法制硫酸的过程，若向体积为2 L的密闭容器中通入10 mol SO2、10 mol O2，发生反应2SO2＋O22SO3。反应5 min时测得SO2的物质的量为6 mol。

完成表格中所缺少的项目：

2.探索：汽车尾气的催化转化器能够提高尾气中的一氧化碳和二氧化氮转化成无毒无害气体的反应速率。已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下：

①v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1

②v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1

③v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1

④v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1

⑤v(NO2)＝0.01 mol·L－1·s－1

上述5种情况的反应速率由大到小的顺序是什么？

[即时自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)由v＝计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。(　　)

(2)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。(　　)

(3)化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1。(　　)

(4)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。(　　)   

2．算一算，连一连。

可逆反应3A(g)＋B(g)⇌2C(g)＋4D(g)，若A的起始浓度为2 mol·L－1，2 min后A的浓度为。则：

(1)v(A)　　 A．0.1 mol·L－1·min－1

(2)v(B)     B．0.2 mol·L－1·min－1

(3)v(C)     C．0.3 mol·L－1·min－1

(4)v(D)     D．0.4 mol·L－1·min－1

3．一定条件下，在2 L密闭容器中发生反应：2A(s)＋3B(g)===2C(g)＋4D(g)，测得5 min内，A的物质的量减小了10 mol，则0～5 min内该反应的平均速率为(　　)

A．v(A)＝1.0 mol·L－1·min－1

B．v(B)＝1.5 mol·L－1·min－1

C．v(C)＝2.0 mol·L－1·min－1

D．v(D)＝0.5 mol·L－1·min－1

4．向体积为2 L的密闭容器中加入2 mol SO2和，进行反应：2SO2＋O22SO3，反应2 min后，测得O2的物质的量为0.8 mol。

(1)2 min内，SO2的物质的量减少了________，SO3的物质的量增加了________。

(2)若用O2的浓度变化来表示该反应的反应速率，则v(O2)＝________。

技能素养——合作·探究·分享

例1 在体积为100 mL的溶液中，发生下列反应：

＋10Br－===2Mn2＋＋5Br2＋8H2O

已知，反应开始时，Br－的物质的量为0.01 mol；经过10 s后，Br－的物质的量变为0.002 mol。假设反应过程中溶液的体积保持不变，则在这10 s内，Br－消耗的平均速率是多少？反应过程中，Br2增加的平均速率是多少？

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)＝0.6 mol·L－1·min－1；

②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1；

③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1；

④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1。

则此反应在不同条件下进行最快的是(　　)

A．②③　　　 B．①③

C．②④  D．②

例3 将10 mol A和2 mol B充入2 L密闭容器中，某温度下发生反应：3A＋B===2C(A、B、C均为气体)，在最初2 s内，v(A)为0.6 mol·L－1·s－1。

(1)在2 s时，B的物质的量浓度为多少？

(2)C的体积分数为多少？(小数点后保留一位)

状元随笔　(1)对于可逆反应来说，各物质所表示的反应速率之比等于该化学反应方程式中对应物质的化学式前的化学计量数之比(即系数之比)，这里的反应速率是指向同一方向进行的速率之比。

(2)对于反应aA＋bB===cC＋dD有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝a∶b∶c∶d。

例4 在某化学反应中，反应混合物A、B、C的物质的量浓度(mol·L－1)与时间t(s)的关系如表所示。

(1)该反应的化学方程式为________________。

(2)用A的浓度变化表示200～800 s内反应的平均反应速率为________ mol· L－1·min－1。

(3)用C的浓度变化表示400～800 s内反应的平均反应速率为________ mol·L－1·s－1。

关键能力　归纳提升

1.化学反应速率的计算方法

(1)根据v(A)＝＝计算。

(2)根据同一化学反应，不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。

(3)“三段式”法

①写出有关反应的化学方程式。

②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。

③根据已知条件列方程式计算。

例如：反应：　　　　mA　＋　nB　===　pC

c(起始/mol·L－1):    abc

c(转化/mol·L－1):    x

c(某时刻/mol·L－1):   a－xb－c＋

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。

(2)定量比较法

对同一化学反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值可能不同。比较时应统一单位。

①归一法：根据用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比，将用不同物质表示的化学反应速率换算为用同一种物质表示的化学反应速率，最后依据数值大小进行比较。

②比值法：可通过比较用某一物质表示的化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行判断，比值大的化学反应速率快。如对于反应：aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，若>，则用A表示的反应速率快。

3．转化率

反应物的转化率＝×100%(变化量可以是物质的量、浓度、体积)

课堂检测——夯实·测控·演练

1.在光照条件下，纳米TiO2能将甲醛催化氧化成二氧化碳和水。

经10小时(h)催化氧化后，某密闭空间内甲醛的浓度从2.0×10－7 mol·L－1降到1.0×10－7 mol·L－1，则甲醛在这段时间内的平均反应速率为(　　)

A．4.0×10－8 mol·L－1·h－1

B．3.0×10－8 mol·L－1·h－1

C．2.0×10－8 mol·L－1·h－1

D．1.0×10－8 mol·L－1·h－1

2．反应3A(气)＋B(气)===2C(气)在三种不同的条件下进行反应，在同一时间内，测得的反应速率用不同的物质表示为

①v(A)＝1.0 mol·L－1·min－1　②v(C)＝0.5 mol·L－1·min－1　③v(B)＝0.5 mol·L－1·min－1，三种情况下的该化学反应速率大小的关系正确的是(　　)

A．①>②>③    B．③>②>①

C．③>①>②    D．②>①>③

3．化学反应4A(固)＋3B(气)===2C(气)＋D(气)，经2 min时B的浓度减少0.6 mol·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0.4 mol·L－1·min－1

B．分别用B、C、D表示的反应速率其比值是3∶2∶1

C．2 min末反应速率用B表示是0.3 mol·L－1·min－1

D．2 min内，v(B)是v(D)的

4．某温度下，浓度都是1 mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过t min后，测得物质的浓度分别为c(X2)＝0.7 mol·L－1，c(Y2)＝0.4 mol·L－1，c(Z)＝0.3 mol·L－1，则该反应的反应式可表示为(　　)

A．X2＋2Y2===X2Y4    B．2X2＋Y2===2X2Y

C．3X2＋Y2===2X3Y    D．X2＋2Y2===2XY2

5．对于可逆反应A(气)＋3B(固)===2C(气)＋2D(气)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是(　　)

A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1

B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1

C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1

D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1

6．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)

7．在体积为2 L密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应：A(气)＋2B(气)===3C(气)。经2 min后，A的浓度从开始时的1.0 mol·L－1到0.8 mol·L－1。已知反应开始时B的浓度是1.2 mol·L－1。则：

(1)2 min末B的浓度为________，C的物质的量为________________。

(2)2 min内，用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率，即v(A)＝________。

(3)2 min末，B的转化率是________。

8．把X气体和Y气体混合于2 L容器中使它们发生如下反应：3X(气)＋Y(气)===nZ(气)＋2W(气)，5 min末已生成0.2 mol W，若测知以Z浓度变化来表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则上述反应中Z气体的反应方程式化学计量数n的值是多少？

9．在工业上用黄铁矿(FeS2)制取硫酸，发生反应4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，试回答下列有关问题：

(1)选用哪些物质的浓度的变化来表示该反应的反应速率？

(2)4 s内，生成SO2的速率为0.4 mol·L－1·s－1时，O2减少的速率是多少？

(3)测得4 s后O2的浓度为2.8 mol·L－1，则开始时O2的浓度为多少？

专题6　化学反应与能量变化

第一单元　化学反应速率与反应限度

第1课时　化学反应速率

基础知识

新知预习

一、

减少　增加　mol·L－1·min－1　mol·L－1·s－1

尝试体验

解析：由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(NH3)＝0.45 mol·L－1·s－1×＝0.3 mol·L－1·s－1，NH3的浓度增加了0.6 mol·L－1，则所用的时间为÷0.3 mol·L－1·s－1＝2 s。

答案：2 s

学而思

1．提示：5　5　0　2　1　2　3　4　2　0.4　0.2　0.4　2∶1∶2

2．提示：转化为用相同的物质表示的反应速率如v(CO)进行比较。②经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝1.4 mol·L－1·min－1；③经转化可表示为v(CO)＝4v(N2)＝1.6 mol·L－1·min－1；④经转化可表示为v(CO)＝v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1；⑤经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝0.02 mol·L－1·s－1＝1.2 mol·L－1·min－1，故反应速率由大到小的顺序为③>①>②>⑤>④。

即时自测

1．解析：(4)不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。

答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

2．答案：(1)—C　(2)—A　(3)—B　(4)—D

3．解析：A错，A为固体，不能用来表示反应速率。

B对，v(B)＝v(C)＝＝1.5 mol·L－1·min－1。

C错，v(C)＝＝1 mol·L－1·min－1。

D错，v(D)＝2v(C)＝2×1 mol·L－1·min－1＝2 mol·L－1·min－1。

答案：B

4．解析：　　　2SO2　＋　O22SO3

n(初)/mol    2    1    0

Δn/mol    0.4    0.2    0.4

n(2 min)/mol    1.6    0.8    0.4

(1)由上述三段式可知

Δn(SO3)＝Δn(SO2)＝0.4 mol。

(2)v(O2)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。

答案：(1)0.4 mol　0.4 mol　(2)0.05 mol·L－1·min－1

技能素养

例1　答案：v(Br－)＝＝

＝＝0.008 mol·L－1·s－1。

v(Br2)＝v(Br－)＝0.004 mol·L－1·s－1

例2　解析：化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①v(A)＝0.6 mol·L－1 ·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1×3＝1.35 mol·L－1·min－1；③中v(A)＝v(C)＝×0.015 mol·L－1·min－1＝0.022 5 mol·L－1·min－1；④中v(A)＝v(D)＝×0.45 mol·L－1·min－1＝0.675 mol·L－1·min－1，所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。

答案：D

例3　解析：在最初2 s内，v(A)为0.6 mol·L－1·s－1，因此消耗A的物质的量是0.6 mol·L－1·s－1×2 s×2 L＝2.4 mol，根据方程式可知消耗B是0.8 mol，生成C是1.6 mol，剩余B是2 mol－0.8 mol＝1.2 mol，则在2 s时，B的物质的量浓度为1.2 mol÷2 L＝0.6 mol·L－1，C的体积分数为×100%≈15.4%。

答案：(1)0.6 mol·L－1　(2)15.4%

例4　解析：(1)反应中A的浓度减少，B、C浓度增大，因此A为反应物，B、C为产物。在200～800 s，Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝2∶4∶1，因此反应的化学方程式为2A===4B＋C。

(2)200～800 s内，v(A)＝×60 s·min－1＝0.045 mol·L－1·min－1。

(3)400～800 s内，v(C)＝＝3.5×10－4 mol·L－1·s－1。

答案：(1)2A===4B＋C

(2)0.045

(3)3.5×10－4

课堂检测

1．答案：D

2．答案：C

3．答案：B

4．答案：A

5．解析：B物质是固体，不能表示反应速率；C项中对应的v(A)＝0.2 mol·L－1·min－1；D项中对应的v(A)＝3 mol·L－1·min－1。

答案：D

6．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，A项中，v(W)＝v(Z)；B项中，3v(X)＝2v(Z)；C项中，2v(X)＝v(Y)；D项中，2v(W)＝3v(X)。

答案：C

7．解析：　　　　A(g)＋2B(g)===3C(g)

c(起始/mol·L－1)    1    1.2    0

c(转化/mol·L－1)   0.2   0.4    0.6

c(2 min末/mol·L－1)   0.8   0.8    0.6

(1)2 min末B的浓度为0.8 mol·L－1，C的物质的量为0.6 mol·L－1×2 L＝1.2 mol。

(2)2 min内，用A物质的浓度变化来表示该反应的反应速率，即v(A)＝0.2 mol·L－1÷2 min＝0.1 mol·L－1·min－1。

(3)2 min末，B的转化率是×100%≈33.3%。

答案：(1)0.8 mol·L－1　1.2 mol

(2)0.1 mol·L－1·min－1

(3)33.3%

8．解析：根据5 min内W的平均化学反应速率v(W)＝0.02 mol·L－1·min－1，用Z物质浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则v(Z)∶v(W)＝0.01 mol·L－1·min－1∶0.02 mol·L－1·min－1＝n∶2，所以n＝1。

答案：1

9．解析：(1)因为FeS2、Fe2O3为固体，O2、SO2为气体，故可用O2、SO2来表示该反应的反应速率。

(2)v(O2)＝v(SO2)＝×0.4 mol·L－1·s－1＝0.55 mol·L－1·s－1。

(3)4 s内O2的浓度减少了0.55 mol·L－1·s－1×4 s＝，故开始时O2的浓度为2.8 mol·L－1＋2.2 mol·L－1＝5.0 mol·L－1。

答案：(1)O2、SO2

(2)0.55 mol·L－1·s－1

(3)5.0 mol·L－1