高中第2章 化学反应的方向、限度与速率第3节 化学反应的速率第1课时教案设计

第3节　化学反应的速率

第1课时　化学反应速率

目标与素养：1.了解化学反应速率的概念。(变化观念)2.掌握化学反应速率的定量表示方法。(科学探究)3.能用化学反应速率的有关知识比较反应的快慢。(证据推理)

1．化学反应的历程

(1)基元反应：能够一步完成的反应叫基元反应。大多数化学反应都是由几个基元反应组成的。

(2)反应历程

①含义：基元反应构成的反应序列。

②特点。

a．反应不同，反应历程不同。

b．同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同。

③决定因素：反应历程由反应物的结构和反应条件决定。

④作用：反应历程的差别造成了化学反应速率的不同。

微点拨：对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定。

2．化学反应速率

(1)表示方法

对于反应体系体积不变的化学反应，通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示。

(2)数学表达式及单位

v＝，单位为mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。

(3)特点

①同一反应选用不同物质的浓度改变量表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同。

②各物质表示的反应速率之比等于其化学方程式中相应物质的系数之比。

微点拨：(1)不用固体或纯液体表示反应速率。

(2)反应速率表示一段时间内反应的平均速率，不是瞬时速率。

1．判断对错(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)

(1)化学反应速率适用于可逆反应，不适用于非可逆反应。 (　　)

(2)在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值。  (　　)

(3)在同一化学反应中，化学反应速率可以用反应物浓度的改变来表示，也可以用生成物浓度的改变来表示，其数值可能相同，也可能不相同。 (　　)

(4)化学反应速率的单位可以是g·(L·s)－1，也可以是kg·  (L·s)－1，甚至可以是t·(L·s)－1等。               (　　)

(5)合成氨反应中，5 s末v(N2)＝0.5 mol·L－1·s－1时，v(NH3)＝1 mol·L－1·s－1。               (　　)

[提示]　(1)×　化学反应速率适用于可逆反应和非可逆反应。

(2)×　化学反应速率均为正值。

(3)√

(4)×　化学反应速率的单位为mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。

(5)×　化学反应速率表示平均速率，不表示瞬时速率。

2．在密闭容器中，A与B反应生成C，其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示，已知3v(B)＝2v(A)、2v(C)＝3v(B)，则此反应可表示为(　　)

A．2A＋3B===2C B．A＋3B===2C

C．3A＋2B===3C D．A＋B===C

C　[由反应中物质的系数之比＝反应速率之比可得：v(A)∶v(B)∶v(C)＝3∶2∶3。]

3．在2 L密闭容器内，某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol，则用该气体表示该反应的平均反应速率为(　　)

A．0.4 mol·L－1·s－1　　 B．0.3 mol·L－1·s－1

C．0.2 mol·L－1·s－1 D．0.1 mol·L－1·s－1

[答案]　C

1.利用化学方程式计算

(1)写出有关反应的化学方程式。

(2)找出各物质的初始量、转化量、某时刻量。

(3)根据已知条件列方程式计算。

如反应：　　　　　　　mA(g)＋nB(g)　　pC(g)

起始浓度/(mol·L－1)　 a　 　　b　　　　　　c

转化浓度/(mol·L－1) 　x　 　　　　　　　

某时刻浓度/(mol·L－1) a－x　　b－　　　　c＋

(4)根据公式v(A)＝进行计算。

2．根据化学反应速率之比等于系数之比计算

如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)，有关系v(A)∶v(B)∶v(C)＝m∶n∶p，或v(A)＝v(B)＝v(C)。

【例1】　在2 L的密闭容器中，加入1 mol的N2和3 mol的H2，发生N2＋3H22NH3反应，在2 s末时，测得容器中含有0.4 mol NH3，用N2、H2、NH3表示该反应的化学反应速率。

[答案]　　　　　　　　N2　＋　3H22NH3

起始浓度/(mol·L－1)    0.5      1.5      0

转化浓度/(mol·L－1)    0.1      0.3     0.2

2 s末浓度/(mol·L－1)   0.4      1.2     0.2

则v(N2)＝＝0.05 mol·L－1·s－1

v(H2)＝＝0.15 mol·L－1·s－1

v(NH3)＝＝0.1 mol·L－1·s－1

计算时注意以下量的关系

(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%。

1．在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s内硫酸的浓度减少了0.6 mol·L－1，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是(　　)

A．0.02 mol·L－1·s－1　 B．1.8 mol·L－1·s－1

C．1.2 mol·L－1·s－1 D．0.18 mol·L－1·s－1

A　[由v＝可知，v(H2SO4)＝＝0.06 mol·L－1·s－1；由反应2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑可知，v(H2SO4)∶v[Al2(SO4)3]＝3∶1，则v[Al2(SO4)3]＝＝0.02 mol·L－1·s－1。]

2．由如图回答下列问题：

(1)反应物是________；生成物是________。

(2)在2 min内用A、B、C表示的化学反应速率分别为________、________、________。

(3)该反应的化学方程式是___________________________。

[答案]　(1)A、B　C　(2)3 mol·L－1·min－1　2 mol·L－1·min－1　3 mol·L－1·min－1　(3)3A＋2B3C

1.统一标准法

当比较同一反应的化学反应速率的相对大小时，按相应的化学方程式中物质的系数之比换算成同一物质表示的化学反应速率，单位统一，再比较数值大小。

2．比值比较法

比较化学反应速率与其相应化学方程式中物质的系数的比值大小，在单位相同时，数值大者反应速率大，如对于反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)，有v(A)、v(B)、v(C)三者中，单位相同时数值大者表示的反应速率大。

【例2】　在不同条件下，分别测得反应2SO2＋O22SO3的化学反应速率，其中表示该反应进行得最快的是(　　)

A．v(SO2)＝4 mol·L－1·min－1

B．v(O2)＝3 mol·L－1·min－1

C．v(SO2)＝0.1 mol·L－1·s－1

D．v(O2)＝0.1 mol·L－1·s－1

D　[本题考查的是化学反应速率的比较。以SO2为标准，并将单位统一，A、B、C、D选项换算成以SO2为标准的反应速率后分别为A中v(SO2)＝4 mol·L－1·min－1；B中v(SO2)＝2v(O2)＝6 mol·L－1·min－1；C中v(SO2)＝(0.1×60) mol·L－1·min－1＝6 mol·L－1·min－1；D中v(SO2)＝2v(O2)＝(2×0.1×60)mol·L－1·min－1＝12 mol·L－1·min－1。]

反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.15 mol·L－1·s－1；②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1；③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1；④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1。

该反应进行的快慢顺序为________。

[解析]　②v(A)＝v(B)＝×0.6  mol·L－1·s－1＝0.2 mol·L－1·s－1；③v(A)＝v(C)＝×0.4 mol·L－1·s－1＝0.2 mol·L－1·s－1；④v(A)＝v(D)＝×0.45 mol·L－1·s－1＝0.225 mol·L－1·s－1。

[答案]　④＞③＝②＞①

1．下列对化学反应速率的说法不正确的是(　　)

A．化学反应速率的大小，取决于所发生反应的基元反应的速率和外界条件

B．通常不用固体或纯液体表示化学反应速率

C．同一化学反应中，各物质表示的反应速率之比等于各物质前的系数之比

D．速率的大小与参加反应的物质的量有关

[答案]　D

2．在一密闭容器中充入一定量的N2和H2，经测定反应开始后的2 s内氢气的平均速率：v(H2)＝0.45 mol·L－1·s－1，则2 s末NH3的浓度为(　　)

A．0.50 mol·L－1　 B．0.60 mol·L－1

C．0.45 mol·L－1 D．0.55 mol·L－1

[答案]　B

3．把0.6 mol X(g)和0.6 mol Y(g)混合于2 L的密闭容器中，发生反应：3X(g)＋Y(g)===nI(g)＋2W(g)，5 min末生成0.2 mol W(g)，用I(g)表示的平均反应速率为0.01 mol·L－1·min－1，则化学反应方程式中的n为(　　)

A．4 B．3

C．2 D．1

D　[v(I)＝0.01 mol·L－1·min－1，则Δn(I)＝0.01 mol·L－1·min－1×2 L×5 min＝0.1 mol，而Δn(W)＝0.2 mol，又Δn(I)∶Δn(W)＝n∶2，得n＝1。]

4．对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，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

D　[采用归一法进行求解，即通过方程式中的化学系数将不同物质的反应速率折算成同一物质的反应速率进行比较，B项中的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。]

5．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曲线如图所示，由图中数据分析，该反应的化学方程式为__________________；

反应开始至2 min，Z的平均反应速率为________________。

[答案]　X＋3Y2Z　0.05 mol·L－1·min－1