高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率课文配套ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率课文配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了进行快慢，浓度的减小，浓度的增加，m∶n∶p∶q，颜色深浅，显色物质浓度，间的正比关系，E1-E2，活化分子数，有效碰撞的次数等内容，欢迎下载使用。
一、化学反应速率1.概念:化学反应速率是用来衡量化学反应_________的物理量,通常用单位时间内反应物___________或生成物___________来表示。
2.表达式:______。其中Δt表示_____变化;Δc表示______变化(取其绝对值),常用单位ml·L-1;v表示平均速率,常用单位是ml·L-1·min-1或ml·L-1·s-1。
3.化学反应速率的计算方法(1)利用反应速率的定义式v= 。(2)各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。对于反应mA(g)+nB(g)====pC(g)+qD(g)来说,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= ___________。
4.注意事项(1)同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其数值可能相同也可能不同,但它们表示的意义却是完全相同的。因此,表示化学反应速率时必须指明用哪种物质作标准。
(2)由于在反应中纯液体和固体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。(3)在同一个化学反应中,无论选用反应物还是生成物来表示化学反应速率,其值均为正值。(4)化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率,而不是瞬时反应速率。
【巧判断】(1)化学反应速率的数值越大,代表反应速率越快。(　　)提示:×。同一化学反应用不同物质表示时,速率数值不一定相同。
(2)某物质的反应速率为0.5 ml·L-1·min-1,代表1 min时该物质的浓度是0.5 ml·L-1。(　　)提示:×。化学反应速率是某一段时间内的平均反应速率。
(3)甲、乙两容器中分别充入2 ml NO2和4 ml NO2,5分钟后两者各反应掉NO2 1 ml和2 ml,则说明乙中反应速率大。(　　)提示:×。未指明甲、乙两容器的体积,所以无法确定两容器中NO2的浓度变化。
二、化学反应速率的测定1.测定原理:利用化学反应中与某一种化学物质的_____(或_____)相关的性质进行测定。
2.测定方法①利用能够直接观察的某些性质测定:如通过测量释放出一定体积气体的_____来测定反应速率,或通过测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。②利用科学仪器测量:如在溶液中,当反应物或产物本身有较明显的颜色时,可利用_________和__________________________来跟踪反应的过程和测量反应速率。
三、有效碰撞理论1.化学反应发生的条件
2.有效碰撞理论与活化能
如图所示:图中__表示反应的活化能, _______表示反应热。
3.化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系活化分子的百分数越大,单位体积内___________越多,单位时间内_______________越多,化学反应速率_____。
四、影响化学反应速率的因素1.浓度对反应速率的影响(1)规律反应物浓度增大→反应速率_____;反应物浓度减小→反应速率_____。(2)微观解释增大反应物的浓度,即增大了单位体积内活化分子的______,单位时间内有效碰撞次数_____,反应速率_____。
【微思考】 Zn与硫酸反应,增加Zn的质量,生成氢气的速率能够加快吗?若将锌粒研磨成锌粉,速率能够加快吗?提示:增加质量不能,增大固体的用量不能增大其浓度,不能使反应速率加快。增大固体接触面积,可以加快反应速率。
2.压强对反应速率的影响对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成反比。如图所示:
(1)适用范围:有气体参与的化学反应。(2)结论:增大压强,气体体积_____,浓度_____,化学反应速率_____。(3)微观解释:增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数_____→单位时间内有效碰撞次数_____→反应速率_____;反之,反应速率_____。
3.温度对反应速率的影响(1)规律温度升高,反应速率_____;温度降低,反应速率_____。(2)微观解释升高温度→活化分子百分数_____→有效碰撞的次数_____→化学反应速率_____。
4.催化剂对反应速率的影响(1)规律使用合适的催化剂,可_____化学反应速率。(2)微观解释使用合适的催化剂→降低反应所需的_______→活化分子百分数_____→有效碰撞次数_____→化学反应速率_____。
【情境·思考】合成氨工业中,在无催化剂时,氨的合成反应的活化能很高,大约335 kJ·ml-1。加入铁催化剂后,反应以生成氮化物和氮氢化合物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ·ml-1～167 kJ·ml-1,第二阶段的反应活化能为13 kJ·ml-1。由于反应途径的改变(生成不稳定的中间化合物),降低了反应的活化能,因而反应速率加快了。
请从有效碰撞的微观角度,解释在合成氨工业中,铁催化剂提高反应速率的原因。提示:铁催化剂的使用,降低了反应所需活化能,活化分子百分数提高,有效碰撞次数增加,化学反应速率加快。
知识点一　化学反应速率的计算与比较【重点释疑】1.化学反应速率的计算(1)根据公式计算:v= (2)根据各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。对于反应mA(g)+nB(g)====pC(g)+qD(g),v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
(3)运用“三段式”进行计算①步骤A.写出化学方程式B.列出各物质的起始量、转化量和某时刻量(可用物质的量或浓度表示),并合理设未知数。C.各物质转化量之比等于化学计量数之比,依公式v= 计算反应速率。
②方法例如:反应　　　　　　　mA　+　nB 　pC起始浓度(ml·L-1) a b c转化浓度(ml·L-1) x t时刻浓度(ml·L-1) a-x b- c+
计算中注意以下量的关系:①对反应物:c(起始)-c(转化)=c(某时刻);②对生成物:c(起始)+c(转化)=c(某时刻);③转化率= ×100%。
　【易错提醒】①“三段式”中,物理量及单位要统一,可全为物质的量或都是物质的量浓度。②转化量之比等于化学计量数之比,起始量与某时刻量与化学计量数没有必然关系。
2.化学反应速率大小的比较方法(1)定性比较通过明显的实验现象(如气泡产生快慢、沉淀生成快慢等)来定性比较化学反应速率的大小。
(2)定量比较同一化学反应中,不同物质来表示化学反应速率时,数值可能不同,需要进行转化。常用以下两种方法:①归一法
②比值法通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较,比值大的化学反应速率大。如对于反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),若 则A表示的化学反应速率较大。
　【思考·讨论】　(1)在同一化学反应中,各物质的化学反应速率数值可能相同也可能不同,它们表达的意义相同吗?表示化学反应速率时应注意什么?提示:各物质的速率表示的意义完全相同。表示化学反应速率时,必须指明用哪种物质作标准。
(2)各物质的浓度均可用于表示化学反应速率吗?提示:固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此一般不用于表示化学反应速率。
(3)在N2+3H2 2NH3反应中,自开始至2秒,氨气的浓度由0变为0.6 ml·L-1,则以氨气表示的化学反应速率是多少?如果用N2或H2表示的化学反应速率是多少呢?提示:v(NH3)=0.3 ml·L-1·s-1,v(N2)=0.15 ml·L-1·s-1,v(H2) =0.45 ml·L-1·s-1。
【案例示范】【典例1】(2020·石家庄高二检测)NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应:4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g),现向一容积不变的2 L密闭容器中充入4 ml NH3和3 ml O2,4 min后,测得生成的H2O(g)占混合气体体积的40%,则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　　)A.v(O2)=0.225 ml·L-1·min-1B.v(H2O)=0.375 ml·L-1·min-1C.v(N2)=0.125 ml·L-1·min-1D.v(NH3)=0.250 ml·L-1·min-1
【思维建模】解答有关化学反应速率问题的思维流程如下:
【解析】选A。设4 min后NH3转化的物质的量为x ml,列三段式为(单位:ml)　　　　　　　4NH3(g)+3O2(g) 2N2(g)+6H2O(g)起始量 4 3 0 0变化量 x x x x4 min后的量 4-x 3- x x x
由题意知 ×100%=40%解得x=2,v(O2)=0.187 5 ml·L-1·min-1。
　【母题追问】NH3和O2的转化率是否相等?是不是所有化学反应中各反应物的转化率均相等?提示:根据题意可得NH3的转化率为 ×100%=50%,O2的转化率也为50%,二者相等。但并不是所有化学反应中各反应物的转化率都相等,是否相等与最初投入量有关,若各反应物的投入量与化学方程式中化学计量数成正比,则各物质的转化率相等。
【典例2】(2019·兰州高二检测)在不同条件下分别测得反应2SO2+O2 2SO3的速率,其中化学反应速率最快的是(　　)A.v(SO2)=4 ml·L-1·min-1B.v(O2)=2 ml·L-1·min-1C.v(SO2)=0.1 ml·L-1·min-1D.v(SO3)=0.1 ml·L-1·s-1
【思维建模】解答有关速率大小比较问题的思维流程如下:①统一单位:将不同化学反应速率单位转化为同一单位②取同一参照物:将不同物质表示的化学反应速率转化为同一物质③比较数值大小
【解析】选D。反应速率与化学计量数的比值越大,反应速率越快,则A. =2,B. =2,C. =0.05,D. =3,显然D中比值最大,反应速率最快。
　【母题追问】速率常用单位中,ml·L-1·min-1与ml·L-1·s-1如何换算?提示:1 ml·L-1·s-1=60 ml·L-1·min-1
　【迁移·应用】1.(2020·厦门高二检测)如图表示在某温度下经时间t反应后,物质x、y、z、w的物质的量的变化情况,则所发生反应的化学方程式是(　　)A.4x+2y====z+w　　　　　B.6x+5y====4z+wC.3w+z====4x+2yD.2x+y====2z+2w
【解析】选A。x、y的物质的量减少,z、w的物质的量增加,所以x、y是反应物,z、w是生成物,Δn(x)∶Δn(y)∶Δn(z)∶Δn(w)=4∶2∶1∶1,因此所发生反应的化学方程式是4x+2y====z+w。
2.(2020·石家庄高二检测)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,则下列关系正确的是(　　)A.4v(NH3)=5v(O2)　　　　　　B.5v(O2)=6v(H2O)C.2v(NH3)=3v(H2O)D.4v(O2)=5v(NO)
【解析】选D。对于化学反应,用不同物质表示的化学反应速率,速率比等于方程式中各种物质的化学计量数的比,所以A.5v(NH3)=4v(O2),错误;B.6v(O2)=5v(H2O),错误;C.6v(NH3)=4v(H2O),所以3v(NH3)=2v(H2O),错误;D.4v(O2)=5v(NO),正确。
【补偿训练】1.在一定条件下,反应N2+3H2 2NH3在2 L密闭容器中进行,5 min内氨气的质量增加了1.7 g,则反应速率为 (　　)A.v(H2)=0.03 ml·L-1·min-1B.v(N2)=0.02 ml·L-1·min-1C.v(NH3)=0.17 ml·L-1·min-1D.v(NH3)=0.01 ml·L-1·min-1
【解析】选D。Δc(NH3)= =0.05 ml·L-1,v(NH3)= =0.01 ml·L-1·min-1,v(H2)= v(NH3)=0.015 ml·L-1·min-1,v(N2)= v(NH3)=0.005 ml·L-1·min-1,综上分析只有D正确。
2.将等物质的量的A、B混合于2 L密闭容器中发生如下反应:3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g),经5分钟后,测得D的浓度为0.5 ml·L-1,c(A)∶c(B)=3∶5,C的平均反应速率是0.1 ml·L-1·min-1。求:(1)此时A的浓度c(A)=____________ml·L-1。 (2)反应开始前容器中A、B的物质的量,n(A)=n(B)=_____ml。 (3)B的平均反应速率v(B)=____________ml·L-1·min-1。 (4)x的值为____________。 
【解析】将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中,经5 min后,测得D的浓度为0.5 ml·L-1,生成D的物质的量为2 L×0.5 ml·L-1=1 ml,则:　　　　　　　　　3A(g) + B(g) xC(g)+2D(g)起始量(ml): n n 0 0变化量(ml):1.5 0.5 0.5x 15 min时(ml):n-1.5 n-0.5 0.5x1
由于5 min时c(A)∶c(B)=3∶5,则(n-1.5)∶(n-0.5)=3∶5,解得n=3,(1)此时A的浓度c(A)= =0.75 ml·L-1。(2)反应开始前容器中的A、B的物质的量n(A)=n(B)=3 ml。(3)v(B)= =0.05 ml·L-1·min-1。
(4) =0.1 ml·L-1·min-1,则x=2。答案:(1)0.75　(2)3　(3)0.05　(4)2
知识点二　影响化学反应速率的因素【重点释疑】1.有效碰撞理论和反应速率影响因素的关系
2.影响速率因素再认识(1)浓度因素再认识纯固体、纯液体的浓度为常数,增加其用量时,速率不变。
(2)压强因素再认识压强改变反应速率,归根结底是因为改变了浓度。对于气体反应,有如下三种类型:①恒温时:a.体积减小→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率加快b.体积增大→压强减小→气体反应物浓度减小→反应速率减慢
②恒温恒容时:a.充入气体反应物→总压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率加快b.充入“无关气体”→总压强增大,但各气体反应物浓度不变→反应速率不变③恒温恒压时:充入“无关气体”→体积增大→气体反应物浓度减小→反应速率减慢
(3)温度因素再认识①温度对反应速率的影响,不受吸热反应、放热反应影响、不受反应物状态的限制。温度升高反应速率加快,温度降低反应速率减慢。②对于可逆反应,升高温度(或降低温度)可同时增大(或减小)正、逆反应速率,但影响程度不同。③大量实验证明,温度每升高10 ℃,化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。
(4)催化剂因素再认识①催化剂有选择性和高效性,若无特殊指明,催化剂指增大反应速率的正催化剂。②催化剂可同等程度增大正逆反应速率,不改变转化率和反应热。③催化剂参与反应,改变反应历程,反应前后质量、化学性质不变,物理性质改变。④使用催化剂时,要选择催化剂所需要的适宜温度,要防止催化剂失效。
　【思考·讨论】对于在密闭容器中进行的反应N2+O2====2NO,体积不变充入N2和Ne,对反应速率的影响相同吗?压强不变充入Ne,反应速率如何变化?提示:体积不变充入N2,反应物浓度增大,反应速率加快;体积不变充入Ne,反应物浓度不变,反应速率不变。压强不变充入Ne,体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。
【案例示范】 【典例1】足量铁粉与100 mL 0.01 ml·L-1的稀盐酸反应,反应速率太慢。为了加快此反应速率而不改变H2的产量,可以使用如下方法中的(　　)①加H2O　　　　　　　②加NaOH固体③滴入几滴浓盐酸④加CH3COONa固体⑤加NaCl溶液⑥滴入几滴硫酸铜溶液⑦升高温度(不考虑盐酸挥发)⑧改用50 mL 0.01 ml·L-1的稀硫酸A.①④⑤B.②④⑤C.③⑥⑦D.⑥⑦⑧
【思维建模】解答有关各因素对化学反应速率影响的思维流程如下:
【解析】选D。①加水,稀释了盐酸的浓度,故反应速率变慢,故不选;②加NaOH固体,与盐酸反应,减少了盐酸的浓度,故反应速率变慢,故不选;③滴入几滴浓盐酸,反应速率加快,但生成的氢气也增多,故不选;④加CH3COONa固体与盐酸反应生成弱酸醋酸,故反应速率减慢,故不选;⑤加NaCl溶液,相当于稀释盐酸浓度,故反
应速率变慢,故不选;⑥滴入几滴硫酸铜溶液,铁把铜置换出来,形成原电池,故反应速率加快,又足量铁粉,故不改变H2的产量,故选;⑦升高温度,反应速率加快,不改变H2的产量,故选;⑧改用50 mL 0.01 ml·L-1的稀硫酸,则氢离子浓度增大,但物质的量不变,所以反应速率加快,不改变H2的产量,故选。
【母题追问】若由5.6 g铁粉与足量盐酸反应,在一定温度下,为了加快反应速率,但不影响生成氢气的总量,除⑧外,可向反应物中加入原题物质中的哪些?提示:①加水,稀释了盐酸的浓度,故反应速率变慢,故不选;②加NaOH固体,与盐酸反应,减少了盐酸的浓度,故反应速率变慢,故不选;
③滴入几滴浓盐酸,反应速率加快,生成的氢气量不变,故选;④加CH3COONa固体与盐酸反应生成弱酸醋酸,故反应速率减慢,故不选;⑤加NaCl溶液,相当于稀释盐酸浓度,故反应速率变慢,故不选;⑥滴入几滴硫酸铜溶液,铁把铜置换出来,形成原电池,故反应速率加快,消耗部分铁粉,故H2的产量减小,故不选;⑦升高温度,反应速率加快,不改变H2的产量,故选。故选③⑦。
【规律方法】在铁粉与酸反应的过程中,加入少量硫酸铜溶液可形成原电池加快反应速率,但氢气产生量不一定。若铁粉少量酸过量,加入硫酸铜溶液后,由于置换反应消耗部分铁粉,则氢气产生量减小;若酸少量铁粉过量,加入硫酸铜后,氢气产生量不变。
【典例2】(2020·武汉高二检测)下列各组反应(表中物质均为反应物),反应刚开始时,放出H2的速率最大的是(　　)
【思维建模】解答有关控制变量法探究化学反应速率问题的思维流程如下:
【解析】选D。硝酸与镁反应不生成氢气,Mg比Fe活泼,与酸反应较剧烈;B和D相比较,D氢离子浓度较大,反应速率较快。
　【迁移·应用】1.(2020·海淀区高二检测)在一氧化碳变换反应CO+H2O CO2+H2中,有关反应条件改变使反应速率增大的原因分析不正确的是(　　)A.使用催化剂,活化分子百分数增大,有效碰撞几率增加B.升高温度,活化分子百分数增大,有效碰撞几率增加C.增大压强,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞几率增加D.增大c(CO),活化分子百分数增大,有效碰撞几率增加
【解析】选D。催化剂能降低反应的活化能,提高活化分子百分数,则增大反应速率,所以使用催化剂,活化分子百分数增大,有效碰撞几率增加,故A正确;温度越高,活化分子的百分数增大,有效碰撞几率增加,反应的速率越快,故B正确;增大压强,活化分子百分数不变,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞几率增加,故C正确;反应物浓度变大,活化分子百分数不变,但单位体积活化分子数增多,有效碰撞几率增加,反应速率加快,故D错误。
2.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按正反应速率由大到小的顺序排列正确的是(　　)甲:在500 ℃时,10 ml SO2和5 ml O2反应乙:在500 ℃时,用V2O5作催化剂,10 ml SO2和5 ml O2反应丙:在450 ℃时,8 ml SO2和5 ml O2反应丁:在500 ℃时,8 ml SO2和5 ml O2反应A.甲>乙>丙>丁　　　　　B.乙>甲>丙>丁C.乙>甲>丁>丙D.丁>丙>乙>甲
【解析】选C。甲、乙、丁容器中的温度相同,且高于丙容器中的温度,丙、丁容器中的反应物的量相同且最小,故反应速率:丁>丙;甲、乙容器中温度相同、反应物的量也相同,但乙使用了催化剂,故反应速率:乙>甲;由甲、丁容器内反应物的量不同可知反应速率:甲>丁,即反应速率:乙>甲>丁>丙。
【补偿训练】下列说法中正确的是(　　)A.催化剂能增大活化分子的百分数,从而成倍地增大反应速率B.恒压容器中发生反应N2+O2 2NO,若在容器中充入He,正逆反应的速率均不变C.当一定量的锌粉和过量的6 ml·L-1盐酸反应时,为了减慢反应速率,又不影响产生H2的总量,可向反应器中加入一些水、CH3COONa溶液或NaNO3溶液D.已知t1 ℃时,反应C+CO2 2CO　ΔH>0的速率为v,若升高温度,正反应速率减小
【解析】选A。催化剂降低反应所需的活化能,增大单位体积内活化分子的百分数,增大反应速率,故A正确;在恒压容器中发生反应N2+O2 2NO,若往容器中充入He,容器体积变大,反应物和生成物浓度减小,正逆反应的速率都减小,故B错误;锌粉和6 ml·L-1的过量盐酸反应时,加入硝酸钠,则溶液中存在硝酸,金属和硝酸反应产物不是氢气,则会影响产生氢气的总量,故C错误;若升高温度,正逆反应速率均加快,故D错误。
【素养提升】地球外层空间存在微量臭氧(O3)分子和氧原子,该臭氧层能吸收并阻挡太阳强烈有害的紫外线辐射,可是人为的大气污染物会破坏臭氧层,如超音速飞机排放物中的氮氧化物(NO和NO2),它们与O3、O发生如下反应:O3+NO====NO2+O2,NO2+O====NO+O2这两个反应反复循环,写出其总反应式;由此可见氮氧化物在破坏臭氧层过程中起了什么作用?
提示:分反应中反应物分别有O3、NO和O、NO2,生成物分别有NO2、O2和NO、O2,可得到总方程式为O3+NO+O+NO2====NO2+O2+NO+O2,反应物和生成物中相同的要消去即:O3+O====2O2,由方程式可知一氧化氮和二氧化氮都参加了反应,但最后又生成了它们,说明它们在反应中起到催化剂的作用。