高中鲁科版 (2019)第3节 化学反应的速率第1课时导学案

这是一份高中鲁科版 (2019)第3节 化学反应的速率第1课时导学案，共8页。


eq \a\vs4\al(化学反应速率)
1．反应历程与基元反应
(1)大多数化学反应都是分几步完成的，其中的每一步反应称为基元反应。如氢气与氧气生成水的反应中的一个基元反应是H·＋O2―→·OH＋O·或O·＋H2―→·OH＋H·等。
(2)反应历程：基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理)，基元反应的总和称为总反应。
(3)由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应。有些化学反应是反应物一步直接转化为反应产物的，其总反应就是基元反应，这类反应又称为简单反应，如H＋＋OH－===H2O。
2．化学反应速率
(1)表示方法
①对于反应体系体积不变的化学反应，用单位时间内某物质浓度(或质量、物质的量等)的改变量(取绝对值)来表示该物质的化学反应速率。
②计算公式：v(A)＝eq \f(|Δc（A）|,Δt)，常用单位为ml·L－1·s－1、ml·L－1·min－1或ml·L－1·h－1。
(2)意义：用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。
(3)特点
①同一反应选用不同物质浓度的改变量表示反应速率，数值可能不同，但表示的意义相同。
②对于一个具体的化学反应，用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比。即对于aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
③对于一个具体的化学反应，aA＋bB===dD＋eE，化学反应速率为v＝eq \f(1,a)·eq \f(|Δc（A）|,Δt)＝eq \f(1,b)·eq \f(|Δc（B）|,Δt)＝eq \f(1,d)·eq \f(Δc（D）,Δt)＝eq \f(1,e)·eq \f(Δc（E）,Δt)。
[名师点拨]
(1)定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。
(2)由公式v(A)＝eq \f(|Δc（A）|,Δt)计算得到的速率是某物质在某一段时间内的平均速率，而不是在某一时刻的瞬时速率。
(3)对于有固体或纯液体参与的反应，由于在一定条件下，固体或纯液体的浓度可视为常数，其在化学反应中的浓度不改变，因此在表示化学反应速率时，不能用固体或纯液体物质。
1．下列说法不正确的是( )
A．大多数化学反应都是分几步完成的
B．一步完成的反应就是基元反应
C．反应历程由反应物结构和反应条件决定
D．每一个化学反应的历程都是固定的
答案：D
2．下列有关化学反应速率的说法中正确的是( )
A．对任何化学反应来说，化学反应速率越大，反应现象就越明显
B．化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物的浓度的改变量来表示
C．若某化学反应的反应速率为0.5 ml·L－1·s－1，就是指在单位时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 ml·L－1
D．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
解析：选D 不是所有化学反应都有明显的现象；固体和纯液体一般不用来表示化学反应速率；C项，说明单位时间内某种反应物或反应产物的浓度变化为0.5 ml·L－1，不同的反应物或反应产物由于系数不同，所表示的反应速率可能不同。
eq \a\vs4\al(化学反应速率的测定)
设计实验测定锌与硫酸反应的速率
(1)按下图所示安装装置，加入锌粒，然后快速加入40 mL 1 ml·L－1硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。
(2)按图示再安装一套装置，加入与前一套装置相同质量的锌粒，然后再快速加入40 mL 4 ml·L－1硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。
(3)实验观察到的现象：锌跟硫酸反应产生气泡；收集10 mL气体(2)所用时间比(1)所用时间短。
(4)实验结论：其他条件相同时，4 ml·L－1的硫酸与锌反应比1 ml·L－1的硫酸与锌反应快。
[问题探讨]
1．通过以上实验现象，你会得到什么结论？
提示：其他条件相同时，4 ml·L－1硫酸与锌反应比1 ml·L－1 硫酸与锌反应快。说明其他条件相同时，反应物的浓度越大，反应速率越快。
2．是否反应速率越快，反应现象越明显？
提示：不是，反应现象是否明显与反应速率没有因果关系。
3．上述实验是如何比较反应速率的？
提示：该实验是使用产生相同体积的氢气所用时间长短比较的。
4．已知反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，你有几种方法测定该反应的反应速率？试判断所设计实验的可行性。
提示： (1)测量收集一定体积的H2时所用的时间或测量一段时间内收集到H2的体积。
(2)测量一段时间内溶液中H＋浓度的变化。
(3)测量一段时间内锌粒质量的变化。
以上三种方法中第(1)种方法最容易操作。
1．化学反应速率的测定原理
由于物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其物质的量或浓度存在函数关系，因此人们常用物理方法，通过准确而快速地测定反应物或反应产物浓度的变化来确定化学反应速率。
2．化学反应速率的测定方法
(1)量气法：对于有气体生成的反应，可测量气体产物在温度、压强一定时的体积变化。
(2)比色法：由于物质对特定波长的光的吸收性能不同，因此可以通过吸光度来测定参与反应的某一物质的浓度。
(3)电导法：根据离子导电能力的差异，可以通过测定电导率的变化确定反应物中离子浓度的变化，进而计算化学反应速率。
某学生设计如图Ⅰ装置，测定2 ml·L－1的硫酸分别与锌粒、锌粉反应的速率。请回答：
(1)图Ⅰ装置中盛放硫酸的仪器名称是________。
(2)按照图Ⅰ装置实验时，已限定了两次实验时间均为10 min，还需要测定的另一个数据是________________________________________________________________________。
(3)实验结束后，得到的结论是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)该学生又将图Ⅰ装置中的气体收集装置改为图Ⅱ，实验完毕待冷却后，该学生准备读取滴定管上液面所在处的刻度数，发现滴定管中液面高于干燥管中液面，应首先采取的操作是________________________________________________________________________。
解析：(1)根据装置的特点可知，图Ⅰ装置中盛放硫酸的仪器名称是分液漏斗。
(2)要测定反应速率，则还需要测定的另一个数据是收集到的气体的体积。
(3)由于增大反应物的接触面积可以加快反应速率，所以该实验中得出的结论是其他条件相同时，锌粉与硫酸的反应速率比锌粒与硫酸的反应速率快。
(4)由于气体的体积受压强的影响大，所以在读数之前还需要采取的措施是调节滴定管的高度，使得两侧液面相平。
答案：(1)分液漏斗
(2)收集到的气体的体积
(3)其他条件相同时，锌粉与硫酸的反应速率比锌粒与硫酸的反应速率快
(4)调节滴定管的高度使得两侧液面相平
eq \a\vs4\al(化学反应速率的计算与比较)
1．化学反应速率的计算方法
(1)定义式法
利用公式v(A)＝eq \f(|Δc（A）|,Δt)计算化学反应速率。
(2)关系式法
利用化学反应速率之比＝相应物质的物质的量浓度变化量之比＝相应物质的系数之比。
(3)“三段式”法
①求解化学反应速率计算题的一般步骤：
a．写出有关反应的化学方程式。
b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
c．根据已知条件列方程计算。
例如 mA ＋ nBpC
起始浓度/(ml·L－1) a b c
转化浓度/(ml·L－1) x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
某时刻浓度/(ml·L－1) a－x b－eq \f(nx,m) c＋eq \f(px,m)
v(B)＝eq \f(转化浓度,Δt)＝eq \f(nx,mΔt)
②计算中注意以下量的关系：
a．对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)
b．对反应产物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)
c．转化率＝eq \f(c（转化）,c（起始）)×100%
2．比较同一化学反应不同条件下反应速率快慢的方法
一看：看化学反应速率的单位是否统一；
二化：将不同的化学反应速率转化为同一种物质的化学反应速率或分别除以相应物质的化学计量数；
三比较：比较同一种物质的化学反应速率的数值或分别除以相应物质的化学计量数之后所得的数值，数值越大，反应速率越大。如反应aA(g)＋bB(g)===cC(g)，比较eq \f(v（A）,a)与eq \f(v（B）,b)，若eq \f(v（A）,a)>eq \f(v（B）,b)，则v(A)表示的反应速率大于v(B)表示的反应速率。
1．反应2SO2＋O22SO3，经一段时间后SO3的浓度增加了0.4 ml·L－1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.4 ml·L－1·s－1，则这段时间为( )
A．0.1 s B．2.5 s
C．0.5 s D．10 s
解析：选C 一段时间后SO3的浓度增加了0.4 ml·L－1，那么氧气的浓度必然减少0.2 ml·L－1，根据v(O2)＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(0.2 ml·L－1,t)＝0.4 ml·L－1·s－1，故t＝0.5 s。
2．在一定条件下，对于反应A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)来说，以下化学反应速率的表示中，化学反应速率最快的是( )
A．v(A2)＝0.8 ml·L－1·s－1
B．v(A2)＝30 ml·L－1·min－1
C．v(AB3)＝1.0 ml·L－1·s－1
D．v(B2)＝1.2 ml·L－1·s－1
解析：选A 同一反应用不同的物质表示其反应速率时数值可能不同，但意义是相同的，所以要比较反应速率快慢，需要先换算成用同一种物质来表示，然后才能直接比较其数值大小。若都用A来表示，则根据速率之比等于相应的化学计量数之比可知，B、C、D中的反应速率分别是0.5 ml·L－1·s－1、0.5 ml·L－1·s－1、0.4 ml·L－1·s－1，故A正确。
[分级训练·课课过关]__________________________________________________________
1．在2 L密闭容器中加入4 ml A和6 ml B，发生以下反应：4A(g)＋6B(g)4C(g)＋5D(g)。若经5 s后，剩下的A是2.5 ml，则A的反应速率是( )
A．0.45 ml·L－1·s－1 B．0.15 ml·L－1·s－1
C．0.225 ml·L－1·s－1 D．0.9 ml·L－1·s－1
解析：选B 由题意可知，在这5 s内A的浓度变化量为Δc(A)＝eq \f(（4 ml－2.5 ml）,2 L)＝0.75 ml·L－1，则用A表示的反应速率为v(A)＝eq \f(Δc（A）,Δt)＝eq \f(0.75 ml·L－1,5 s)＝0.15 ml·L－1·s－1，故选B。
2．下列关于化学反应速率的说法，不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．单位时间内某物质的浓度变化越大，则该物质反应就越快
C．化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示
D．化学反应速率常用单位有“ml·L－1·s－1”和“ml·L－1·min－1”
解析：选C 化学反应速率是用单位时间内某物质浓度的变化量来表示的，即用单位时间内浓度的改变量来表示。
3．一定条件下，向2 L密闭容器中加入2 ml N2和10 ml H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，2 min时测得剩余N2为1 ml，下列化学反应速率表示不正确的是( )
A．v(N2)＝0.25 ml·L－1·min－1
B．v(H2)＝0.75 ml·L－1·min－1
C．v(NH3)＝1 ml·L－1·min－1
D．v(NH3)＝0.5 ml·L－1·min－1
解析：选C 在一定条件下，向2 L密闭容器中加入2 ml N2和10 ml H2，发生反应N2＋3H22NH3，2 min时，测得剩余氮气为1 ml，所以2 min内，以N2表示的反应速率v(N2)＝(2 ml－1 ml)÷(2 L×2 min)＝0.25 ml·L－1·min－1。由上述计算可知，v(N2)＝0.25 ml·L－1·min－1，A项正确；化学反应中，不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，v(H2)＝3v(N2)＝3×0.25 ml·L－1·min－1＝0.75 ml·L－1·min－1，B项正确；v(NH3)＝2v(N2)＝2×0.25 ml·L－1·min－1＝0.5 ml·L－1·min－1，C项错误，D项正确。
4．某温度时，在2 L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化关系曲线如图所示。
(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)反应开始至2 min、5 min时Z的平均反应速率为_____________、______________。
(3)5 min后Z的生成速率________(填“大于”“小于”或“等于”)5 min末Z的生成速率。
解析：(1)根据图示，X减少了0.6 ml，Y减少了0.2 ml，Z生成了0.4 ml，故X、Y、Z的物质的量变化之比为3∶1∶2，因5 min后三者共存，故反应的化学方程式为3X＋Y2Z。
(2)根据图中数据，依据反应速率计算公式可计算出反应速率，需注意Z的初始物质的量是0.1 ml。
(3)5 min后Z的物质的量不再变化，反应速率相等。
答案：(1)3X＋Y2Z (2)0.05 ml·L－1·min－1 0.04 ml·L－1·min－1 (3)等于
明课程标准
扣核心素养
1.能从化学反应快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。
2.能进行化学反应速率的简单计算。
1.变化观念与平衡思想：了解化学反应速率的概念及其定量表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。
2.证据推理与模型认知：构建化学反应速率相关计算及化学反应速率大小比较的思维模型，熟练掌握其计算方法。