1、第二章化学反应与能量第三节化学反应的速率和限度第1课时化学反应速率及其影响因素学习目标1.理解化学反应速率的概念。2.了解影响化学反应速率的因素。3.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的应用。自主学习1.化学反应的快慢如何表示?现实生活中有哪些化学反应较快,哪些化学反应较慢?2.平均反应速率与瞬时速率是一回事吗?3.影响化学反应速率的因素有哪些?现实生活中有哪些应用?课内探究一、化学反应速率1.概念:化学反应速率是用来表示化学反应过程进行的程度的物理量。通常用单位时间内或(均取正值)来表示。2.计算公式:,单位:或或。3.化学反应在反应过程中都不是等速进行的,因此某一段时间内的化学反应速
2、率实际上是这一段时间内的速率,而不是瞬时速率。4.对于有固体或纯液体参加的反应,一般不用固体或纯液体物质来表示化学反应的速率。因为固体和纯液体物质的浓度是恒定的,用固体或纯液体物质来表示化学反应的速率没有意义。5.已知反应2SO2+O22SO3在10 L的密闭容器中进行,半分钟后,测得SO3的物质的量增加了0.5 mol,则该时段SO3的平均反应速率为。二、化学反应速率的大小比较对同一个化学反应而言,用不同物质表示的反应速率数值,其数值之比等于。【例1】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:v(A)=0.6 mol/(Lmin);v(
3、B)=0.45 mol/(Lmin);v(C)=0.015 mol/(Lmin);v(D)=0.45 mol/(Lmin)。则此反应在不同条件下进行最快的是()A.B.C.D.三、影响化学反应速率的因素1.影响化学反应速率的因素包括内因和外因两个方面。内因是,是决定因素;外因包括浓度、温度、压强、催化剂等,是影响因素。2.浓度对化学反应速率的影响:反应物的浓度,反应速率增大;反应物的浓度,反应速率减小。温度对化学反应速率的影响:升高温度,反应速率;降低温度,反应速率。对于有气体参加或生成的反应,压强对速率的影响:增大压强,体积减小,相当于反应物的浓度增大,反应速率;减小压强,体积增大,相当于反
4、应物的浓度减小,反应速率。催化剂对化学反应速率的影响:催化剂一般能化学反应速率。其他如光、电、电磁波、超声波、表面积、溶剂的性质等对化学反应速率也有一定的影响。【例2】等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生氢气体积V的数据,根据数据绘制得右图,则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是()组别c(HCl)/(mol/L)温度/状态12.025块状22.530块状32.550块状42.550粉末状A.4-3-2-1B.1-2-3-4C.3-4-2-1D.1-2-4-3【探究1】1.在一密闭容器里装有氮气和氢气。一定条件下发生反应:N2+3H22NH3。反应开始时,
5、氮气的浓度为2 mol/L,氢气的浓度为5 mol/L,反应开始2 min时,测得容器中氮气的浓度为1.8 mol/L。2 min后氢气的浓度为多少?氨气的浓度为多少?这2 min内氮气的平均反应速率是多少?氢气和氨气的平均反应速率各是多少?2 min内氮气、氢气和氨气的速率之比为多少?【反思】解答此题,并思考:同一化学反应,用不同的物质表示其反应速率时,数值相同吗?意义相同吗?同一化学反应,不同物质表示的反应速率之比与什么有关?2.某反应2A+B2C在两种不同情况下反应,测得同时段在这两种情况下的反应速率:v(A)=2 mol/(Ls),v(B)=30 mol/(Lmin),试判断:两种情况
6、下反应较快的是。说说你的判断依据,并归纳比较化学反应速率的大小需要注意哪些问题?【探究2】1.思考下列问题,体会影响化学反应速率的因素:为什么要将食物存放在电冰箱等温度低的地方?实验时,通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细,并混匀后再进行反应。原因是什么?人们常把固体试剂溶于水配成溶液后再进行化学实验,原因是什么?实验室常用30%左右的硫酸溶液与锌粒反应制取氢气,当反应进行一段时间后,气泡变得稀少了(锌粒还有剩余),如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中,气泡又会重新增多起来,原因是什么?2.实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气,整个反应过程速率的变化如图所示,试分析AB段速率不断增大的原因
7、及BC段速率不断减小的原因。随堂检测1.下列关于化学反应速率的说法中,不正确的是()A.化学反应速率是描述化学反应进行快慢程度的物理量B.化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示C.在同一个反应中,可以用反应物或生成物来表示反应速率D.化学反应速率的常用单位有mol/(Ls)和mol/(Lmin)2.在2 L密闭容器中,某气体反应物在2 s内由8 mol变为7.2 mol,则用此反应物表示该反应的平均反应速率为()A.0.4 mol(Ls)-1B.0.3 mol(Ls)-1C.0.2 mol(Ls)-1D.0.1 mol(Ls)-13.反应A+3B2C+2D在四种不同情况
8、下的反应速率分别为:v(A)=0.15 molL-1s-1v(B)=0.6 molL-1s-1v(C)=0.4 molL-1s-1v(D)=0.45 molL-1s-1该反应进行的快慢顺序为()A.B.C.=D.=4.同质量的锌与稀硫酸反应,欲使反应速率最大,选择下列组合中的反应条件()锌粒锌片锌粉10%的稀硫酸15%的稀硫酸20%的稀硫酸加热用冰冷却不断搅拌迅速加入锌片后静置A.B.C.D.5.反应2A+3B C+2D在2 L的密闭容器中进行,半分钟后,C的物质的量增加了0.3 mol,则此反应的平均速率表达正确的是()A.v(C)=0.01 molL-1s-1B.v(B)=0.03 mol
9、L-1s-1C.v(A)=0.01 molL-1s-1D.v(D)=0.02 molL-1s-16.一定量的盐酸和过量锌粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量,可以向盐酸中加入适量的()A.NaOH固体B.水C.CuSO4固体D.氯化钠溶液7.NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,它们能缓慢地起反应,生成N2和CO2。对此反应,下列叙述正确的是()A.使用催化剂能加快反应B.升高温度能增大反应的速率C.改变压强对反应速率没有影响D.降低温度能加快反应8.用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是()A.加热B.不用稀硫酸,改用98%的硫酸C.滴加少量CuSO4溶
10、液D.不用铁片,改用铁粉9.向四个体积相同的密闭容器中,分别充入一定量的SO2和O2,一定条件下发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)甲:500 10 mol SO2和5 mol O2乙:500 10 mol SO2和5 mol O2并使用催化剂丙:450 8 mol SO2和5 mol O2丁:500 8 mol SO2和5 mol O2开始反应时,按反应速率由大到小的顺序排列正确的是()A.甲乙丙丁B.乙甲丙丁C.乙甲丁丙D.丁丙乙甲10.在密闭容器中,通入a mol SO2和b mol O2,发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。当其他条件不变时,改变下列条件,将
11、生成SO3的反应速率的变化填入表中空格里。(选填“增大”“减小”或“不变”)改变条件反应速率变化降低温度增大O2的浓度使用V2O5作催化剂压缩气体,容器体积减小容器容积不变,通入氖气参考答案自主学习1.一般用化学反应速率来表示,即用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。炸药的爆炸反应很快,溶洞的形成反应较慢。2.不是一回事。3.影响化学反应速率的因素包括内因和外因两个方面。内因是反应物本身的性质,是决定因素;外因包括浓度、温度、压强、催化剂、表面积等,是影响因素。现实生活中诸如低温储存食物、金属防腐、防止塑料老化等都是影响反应速率的具体应用。课内探究一、1.快慢反应物浓度的减小量
12、生成物浓度的增加量2.v=mol/(Ls)mol/(Lmin) mol/(Ld)3.平均5.0.1 mol/(Lmin)二、可能不同化学计量数之比【例1】解析:法一:在化学反应速率单位相同的前提下,化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比v(A)v(B)v(C)v(D)=3122,则用A表示的化学反应速率分别为:v(A)=0.6 mol/(Lmin);v(A)=3v(B)=1.35 mol/(Lmin);v(A)=v(C)=0.022 5 mol/(Lmin);v(A)=v(D)=0.675 mol/(Lmin)。则该反应在不同的条件下进行最快的是。法二:在化学反应速率单位相同的前提下
13、,化学反应速率的数值除以相应的化学计量数,数值越大,表示反应速率越快v(A)=0.2 mol/(Lmin);v(B)=0.45 mol/(Lmin);v(C)=0.007 5 mol/(Lmin);v(D)=0.225 mol/(Lmin)。答案:D三、1.反应物本身的性质2.增大减小增大减小增大减小增大【例2】解析:其他条件一定时,反应物的浓度越大,化学反应速率越大;温度的升高和固体表面积的增大,即由块状变成粉末状,都能显著增大反应速率。实验1中酸浓度最小,温度最低,故反应速率最小;实验2比实验3的温度低,而其他条件相同,故反应速率前者小于后者;实验4的温度最高,固体接触面积最大,故反应速率
14、最大。答案:A【探究1】1.c(H2)=4.4 mol/Lc(NH3)=0.4 mol/Lv(N2)=0.1 mol/(Lmin)v(H2)=0.3 mol/(Lmin)v(NH3)=0.2 mol/(Lmin)v(N2)v(H2)v(NH3)=132【反思】数值可能不同,意义相同。反应速率之比=对应化学计量数之比2.在速率单位不同时,数值大小不能作为判断依据。需注意的问题有将单位换算为一致的前提下,速率数值除以对应化学计量数,数值大者速率大。【探究2】1.温度越低,食物腐败(化学反应速率)越慢。保存在电冰箱等温度低的地方可以延长食物保质期。将两种块状或颗粒状的固体药品研细,固体表面积增大,加
15、快了化学反应。把固体试剂溶于水配成溶液后,分散质微粒扩散更充分,表面积增大,再进行化学实验,能够加快化学反应。随着反应的进行,溶液中H+的浓度降低,化学反应的速率减小,气泡变得稀少了,如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中,H+的浓度升高,气泡又会重新增多起来。2.AB段速率不断增大的原因是随反应的进行,反应放热、温度升高,反应速率增大;而BC段速率不断减小是因为随反应进行,溶液中H+的浓度降低。随堂检测1.解析:化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的物质的量浓度来表示。答案:B2.解析:直接利用v=计算。答案:C3.解析:反应速率数值除以对应化学计量数,数值大者速率大。答案:C4.解析:分别考虑影响化学反应速率的各种因素。答案:D5.解析:直接利用v=计算。答案:C6.解析:A项因NaOH中和了部分盐酸减少了生成氢气的总量,C项因被锌置换出铜形成原电池而加快了反应速率。答案:BD7.AB8.B9.C10.(自上而下)减小增大增大增大不变