1、第3节 化学反应的速率第1课时 化学反应速率学业要求 素养对接 1.能进行化学反应速率的简单计算。2.能通过实验探究测定化学反应速率。科学探究与创新意识：通过实验的方法测定化学反应速率。知 识 梳 理 知识点一、化学反应速率 1.定义 2.表示方法 用来描述化学反应过程进行的_的物理量。(1)可用单位时间内反应物或生成物的_变化来表示。(2)在容积不变的反应容器中，通常用单位时间内_来表示。快慢程度浓度某物质浓度的改变量3.表达式及其单位(1)表达式_。(2)单位：_。vctmolL1min1或mol/(Lmin)、molL1s1或mol/(Ls)知识点二、化学反应速率的测定 1.测定原理 2
2、.测定方法 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。(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的气体的_来测定反应速率。或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。(2)利用科学仪器测量出的性质进行测定，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。(3)在溶液中，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，常常利用_和_的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。浓度质量时间颜色深浅显色物质浓度间1.本课时中所学的化学反应速率是平均速率还是瞬时速率？是正值还是负值？答案 根据化学反应速率的概念，该速率应是平均速率，均取正值。自 我 检 测 2.在 C(s
3、)H2O(g)CO(g)H2(g)的反应中，可用哪些物质表示反应速率？在2Na2H2O=2NaOHH2的反应中呢？答案 在 C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)反应中，可以用 H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度变化来表示反应速率，而在 2Na2H2O=2NaOHH2的反应中只能用 NaOH、H2 的浓度变化来表示，即不能用固体或纯液体来表示反应速率，因为固体或纯液体的浓度为常数。3.在一个体积为 2 L 的密闭容器中发生反应：2SO2O22SO3，经 5 s 后，测得SO3 的物质的量为 0.8 mol，填写下表：有关反应物质 SO2 O2 SO3 物质的量变化(mol)0.8 0
4、.4 0.8 物质的量浓度变化(molL1)_ _ _ 化学反应速率(molL1s1)_ _ _ 速率之比 v(SO2)v(O2)v(SO3)_ 结论：(1)用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比_之比_之比_之比。(2)同一化学反应的反应速率，用不同物质表示时_不同，但意义相同。答案 0.4 0.2 0.4 0.08 0.04 0.08 212(1)物质的量浓度变化 物质的量变化 系数(2)数值 4.已知反应ZnH2SO4=ZnSO4H2，你有几种方法测定该反应的反应速率？试判断实验的可行性。答案(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
5、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)种方法容易操作。5.设计实验测定锌与硫酸反应的速率，按下列实验步骤完成实验：.按下图所示安装装置，加入锌粒，然后快速加入40 mL 1 molL1的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。.按图示再安装一套装置，加入与前一套装置相同的锌粒，然后再快速加入40 mL 4 molL1的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。回答下列问题：(1)实验所用的仪器有哪些？(2)观察到的现象是什么？(3)你能得出什么实验结论？(4)该实验中的注意事项有哪些？答案(1)锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注
6、射器、铁架台、秒表。(2)锌跟硫酸反应产生气泡，收集10 mL气体所用时间比所用时间短。(3)4 molL1的硫酸与锌反应比1 molL1的硫酸与锌反应快。加入试剂 反应时间 反应速率 1 molL1硫酸 长 慢 4 molL1硫酸 短 快(4)锌粒的(即表面积)大小基本相同。40 mL的硫酸溶液要迅速加入。装置气密性要好，且计时要迅速、准确。学习任务一、化学反应速率的计算方法【交流研讨】我们知道日常生活中许多现象都伴随着化学反应的发生，只是反应进行的时间长短不同。例如，炸药爆炸需要多久？(点燃后瞬间爆炸)；钢铁锈蚀需要多久？(几年)；食物变质需要多久？(几天，夏天一天就坏了)冬天食物放几天就
7、坏了，夏天一天甚至半天就坏了；溶洞形成需要多久？(上千年上万年)，也就是那么长时间的沉淀才给我们旅游提供了那么多美景。除了这些，生活中还有许多不同程度的化学反应。那么，我们怎么来计算一个化学反应的速率大小呢？【名师点拨】化学反应速率的计算方法(1)利用反应速率的定义式 vct求算。(2)利用化学反应中各物质的速率之比等于化学计量数之比的规律求算。(3)利用三段式进行计算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，对于反应：mAnBpCqD。A 的浓度为 a molL1，B 的浓度为b molL1。反
8、应进行至 t1 s 时，A 消耗了 x molL1，则反应速率可计算如下：mA nBpCqD起始浓度/(molL1)ab0 0转化浓度/(molL1)xnxmpxmqxm最终浓度/(molL1)axbnxmpxmqxm则 v(A)xt1t0molL1s1，v(B)nxm（t1t0）molL1s1。v(C)pxm（t1t0）molL1s1，v(D)qxm（t1t0）molL1s1。计算时注意以下量的关系：a.对反应物：c 起始c 转化c 某时刻b.对生成物：c 起始c 转化c 某时刻c.转化率：c转化c起始100%。A.v(N2)0.25 molL1min1 B.v(H2)0.75 molL1m
9、in1 C.v(NH3)1 molL1min1 D.v(NH3)0.5 molL1min1【典例 1】一定条件下，向 2 L 密闭容器中加入 2 mol N2 和 10 mol H2，发生反应 N23H22NH3，2 min 时测得剩余 N2 1 mol，下列化学反应速率不正确的是()解析 解法一：求化学反应速率，需先求参加反应的物质的物质的量浓度的变化量和反应所耗时间，据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量：N2 3H2 2NH3起始量/mol 2 10 0变化量/mol 21 3 22 min 末量/mol 1 103 2则 v(N2)(21)mol/(2 L2 min)0.25
10、molL1min1，v(H2)3 mol/(2 L2 min)0.75 molL1min1，v(NH3)2 mol/(2 L2 min)0.5 molL1min1。答案 C 解法二：v(N2)（21）mol2 L2 min 0.25 molL1min1。因为 v(N2)v(H2)v(NH3)132，故 v(H2)0.75 molL1min1，v(NH3)0.5 molL1min1。变式训练1 某一反应物的浓度是1.0 mol L1，经过20 s后，它的浓度变成了0.2 molL1。在这20 s内用该物质浓度变化表示的化学反应速率为()A.0.04B.0.04 molL1s1 C.0.08 mo
11、lL1s1D.0.04 molL1 解析 由反应速率计算公式可进行计算：vct1.0 molL10.2 molL120 s0.04 molL1s1。A 项无单位，D 项为物质的量浓度的单位。答案 B 学习任务二、化学反应速率的比较【合作交流】1.对于反应3A(g)B(g)=2C(g)2D(g)，在不同条件下，用A、B表示的反应速率分别为 条件：v(A)0.6 molL1min1；条件：v(B)0.45 molL1min1；则该反应在哪个条件下的反应速率快？提示 同一个化学反应，用不同物质表示其反应速率时，数值可能不同，所以比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时，不能直接比较数值大小，应先转化
12、为同一物质、同一单位，然后再比较其数值大小，数值越大表明反应越快。将条件的反应速率换算成用B表示的反应速率为v(B)0.2 molL1min1，即条件的反应速率比条件的反应速率快。提示 不同物质表示的化学反应速率之比化学计量数之比，即mnv(A)v(B)，已知v(A)v(B)41，由于A表示的反应速率比B表示的反应速率快，则mn41。2.在反应 mAnBpCqD 中，若 v(A)4 molL1min1，而 v(B)1 molL1min1，A 表示的反应速率比 B 表示的反应速率快，而 m、n 符合什么关系？【名师点拨】化学速率的比较方法 1.归一法：依据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将同
13、一反应中的用不同物质表示的反应速率，转化成用同一种物质表示的反应速率，然后直接依据数值进行比较。例如：对于反应 2SO2O22SO2，如果a.v(SO2)2 molL1min1，b.v(O2)3 molL1min1，c.v(SO3)4 molL1min1，比较反应速率的大小，可以将三者表示的反应速率都转化为 O2 表示的反应速率再作比较。2.比值法：用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的系数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。例如：换算得出：a.v(O2)1molL1min1，c.v(O2)2molL1min1，则反应速率的大小关系为bca。对于反应 mAnBpCqD，若
14、 v(A)/mv(B)/n，则反应速率 AB。【典例2】对于反应A(g)3B(g)=2C(g)，下列各数据表示不同条件下的反应速率，其中反应进行得最快的是()A.v(A)0.01 molL1s1 B.v(B)0.02 molL1s1 C.v(B)0.60 molL1min1 D.v(C)1.0 molL1min1 答案 A 解析 对于同一反应在不同条件下的反应速率进行比较时，必须选定同一种速率单位和同一种物质，这样比较才有意义。如果选择 B 物质和单位 molL1min1，并依据“各物质的速率之比等于化学方程式中计量数之比”进行相应的换算，然后进行对比。A 项，v(B)3v(A)360 smi
15、n10.01 molL1s11.8 molL1min1；B项，v(B)60 smin10.02 molL1s11.2 molL1min1；D 项，v(B)32v(C)1.5 molL1min1，经过比较可知 A 项反应进行的最快。变式训练2 反应A3B=2C2D在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)0.15 molL1s1；v(B)0.6 molL1s1；v(C)0.4 molL1s1；v(D)0.45 molL1s1。该反应进行的快慢顺序为_。解析 解法一：由反应速率之比与物质的系数之比，比较后作出判断。由化学方程式A3B=2C2D得出：a.A与B的系数之比为13，而v(A)v(B)0.1
16、50.614，故v(B)v(A)，从而得。b.B与C的系数之比为32，而v(B)v(C)0.60.432，故v(B)v(C)，从而得。c.C与D的系数之比为2211，而v(C)v(D)0.40.45，故v(D)v(C)，从而得。故该反应进行的快慢顺序为。解法二：将不同物质表示的速率换算为同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小。若以物质A为标准，将其他物质表示的反应速率换算为用物质A表示的速率，则由方程式中的化学计量数知：v(A)v(B)13，则表示的v(A)0.2 molL1s1；v(A)v(C)12，则表示的v(A)0.2 molL1s1；v(A)v(D)12，则表示的v(A)0.225 molL1s1。故反应进行的快慢顺序为。答案