1、第一单元 化学反应速率 基础课时9 化学反应速率的表示方法 专题2 化学反应速率与化学平衡 学 习任 务1通过了解化学反应速率的概念及其表示方法，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，培养变化观念的化学核心素养。2通过化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢，培养证据推理的化学核心素养。必备知识自主预习储备 NO.1一、化学反应速率的概念与表示方法1H2O2 分解时，H2O2 溶液的变化及速率的分析 t/min020406080 c(H2O2)/(mol L1)0.800.400.200.100.05c(H2O2)/(mol L1
2、)_ v(H2O2)/(mol L1min1)_ _ _ 0.40.20.10.050.020.010.0050.002 5结论：随着反应的进行，相同时间间隔内，H2O2 浓度变化量逐渐，化学反应速率。逐渐减慢减小2化学反应速率的概念及其数学表达式(1)概念：化学反应速率是定量描述化学反应进行的物理量。通常用单位时间内的减少或的增加来表示。(2)数学表达式为 vct或 v nVt。(3)单位常用或表示。快慢程度反应物浓度生成物浓度molL1s1molL1min13对于反应 2N2O5=4NO2O2，用不同物质表示化学反应速率的分析 t/min012345c(N2O5)/(mol L1)1.00
3、 0.710.500.350.250.17c(N2O5)/(mol L1)0.290.500.650.750.83 N2O5cN2O5t/(mol L1min1)0.290 0.250 0.217 0.187 5 0.166 c(NO2)/(mol L1)0 0.581.001.301.501.66 c(NO2)/(mol L1)0.581.001.301.501.66 NO2cNO2t/(mol L1min1)0.580 0.500 0.433 0.375 0.332 c(O2)/(mol L1)0 0.150.250.330.380.42c(O2)/(mol L1)0.150.250.33
4、0.380.42 O2cO2t/(mol L1min1)0.150 0.125 0.110 0.095 0.084结论：(1)在同一个化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，其数值大小相同，但表示的速率，即一种物质的速率就代表了整个化学反应的速率。(2)用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比物质的量变化量之比。不一定相同物质的量浓度变化量之比化学计量数之比(正确的打“”，错误的打“”)(1)化学反应方程式中，任何一种物质均可用 vct求出该物质表示的化学反应速率()(2)化学反应速率指的是某时刻的瞬时速率()(3)化学反应速率越大，化学反应的现象越明显()(4)同一化学反应中，不同
5、物质表示的化学速率可能数值不同，但表示的意义(快慢)相同()(5)化学反应速率为 0.6 molL1min1 是指 1 min 时某物质的浓度为 0.6 molL1()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。浓度质量时间(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
6、反应速率。显色物质浓度间颜色深浅3实验探究实验测定化学反应速率(以盐酸与碳酸钙反应为例)(1)实验原理 盐酸与大理石反应生成 CO2，通过测量一定时间内产生 CO2 气体的体积，可测定该反应的速率。请自行完成下列化学反应速率的测定实验。(2)实验装置如图所示(3)测量步骤 在锥形瓶中放入 5 g 大理石，加入 20 mL 1 molL1 盐酸。每隔 10 s 观测玻璃注射器中气体的体积，将实验数据记录到表中。以 mLs1 为反应速率的单位，计算每 10 s 时间间隔内的反应速率，将计算结果填入表中。时间/s10 20 30 40 50 60 气体体积/mL 反应速率/(mLs1)(正确的打“”
7、，错误的打“”)(1)通过测量压强变化来测定 CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)的化学反应速率()(2)通过测量氢气体积来测定 Zn(s)H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)H2(g)的化学反应速率()(3)通过测量颜色深浅来测定 2NO2(g)N2O4(g)的化学反应速率()(4)通 过 测 量 沉 淀 质 量 来 测 定Ca(OH)2(aq)Na2CO3(aq)=CaCO3(s)2NaOH(aq)的化学反应速率()关键能力情境探究达成 NO.2学习任务1 学习任务2 化学反应速率概念的理解、计算和比较任何化学反应的快慢都表现为有关物质的量随着时间变化的多少。因此，化学反应速率
8、可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量变化来表示。如果反应体系的体积是恒定的，则化学反应速率通常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：vct。式中 c 表示反应物浓度或生成物浓度的变化，其常用单位是 mol/L(或 molL1)等。t 表示反应时间的变化，其常用单位是 s(秒)、min(分)等。v 表示反应速率(取正值)，其常用单位是 mol/(Ls)(或 molL1s1)等。对于一个化学反应：mAnB=pCqD，可用任一种物质的物质的量浓度随时间的变化来表示该化学反应的速率。v(A)cAt，v(B)cBt，v(C)cCt，v(D)cDt，且有vAmvBn vCp
9、vDq。问题 1 在 C(s)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？提示 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。问题 2 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，试求 2 min
10、 内 v(N2)、v(H2)、v(NH3)的值。提示 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 3H22NH3 起始量/mol 2 10 0 变化量/mol 21 3 2 2 min 末量/mol 1 103 2 则 v(N2)(21)mol/(2 L2 min)0.25 molL1min1，v(H2)3 mol/(2 L2 min)0.75 molL1min1，v(NH3)2 mol/(2 L2 min)0.5 molL1min1。解法二：v(N2)21 mol2 L2 min0.25 molL1m
11、in1。用 N2 来 表 示 反 应 速 率 时，因 为 v(N2)v(H2)v(NH3)132，故 v(H2)0.75 molL1min1，v(NH3)0.5 molL1min1。问题 3 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？v(A)0.01 molL1s1 v(B)0.02 molL1s1 v(B)0.60 molL1min1 v(C)1.0 molL1min1 提示 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。如选择 B 物质和单位 molL1min1，并依据“各物质
12、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 smin10.01 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。1正确理解化学反应速率(1)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，由于 c 是取浓度变化的绝对值，因此，化学反应速率都取正值。(2)化学反应速率可用反应体系中反应物或生成物浓度的变化来表示，一般是以最容易测定的一种物质表示，书写时应标明是什么物质的反应速
13、率。(3)在一定温度下，固体和纯液体物质，其单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也被视为常数。由此可知，现在采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。(4)在同一反应中，用不同的物质表示同一时间内的反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表达的意义是相同的即都是表示同一反应的速率。各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算。(5)一般来说在反应过程中都不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。2化学反应速率的计算(1)进行化学反应速率计算的依据 利用反应速率的定义式 vct求算；利
14、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。(2)进行化学反应速率计算的常用方法三段式 写出有关反应的化学方程式；找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；根据已知条件列方程计算。例如，对于反应：mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)。起始时A的浓度为a molL1，B 的浓度为 b molL1。反应进行至 t1 s 时，A 消耗了 x molL1，则反应速率可计算如下：mA(g)nB(g)=pC(g)qD(g)起始浓度molL1ab0 0 转化浓度molL1xnxmpxmqxm 最终浓度molL1axbnxmpxmqxm 则 v(A)xt1 mol(Ls)1，v(B)nxmt1
15、 mol(Ls)1，v(C)pxmt1 mol(Ls)1，v(D)qxmt1 mol(Ls)1。(3)进行化学反应速率的计算时，需注意以下量的关系 对反应物：c 起始c 转化c 某时刻；对生成物：c 起始c 转化c 某时刻；转化率：c转化c起始100%。3化学反应速率的大小比较(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 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，如果 av(SO2)2 molL1min1，bv(O2)3 molL1min1，cv(SO3)4 molL1mi
16、n1，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。换算得出：av(O2)1 molL1min1，cv(O2)2 molL1min1，则反应速率的大小关系为 bca。(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化学计量数，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：对于反应 mAnBpCqD，若 v(A)/mv(B)/n，则反应速率 AB。【特别提醒】比较同一反应中不同物质的化学反应速率时，要注意单位是否相同。如果单位不同，要化成相同的单位再进行比较。1用纯净的 CaCO3 与 1 molL1 100 mL 稀盐酸反应制取 CO2
17、。关于此反应，下列说法正确的是()A用 HCl 和 CaCl2 表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同 B不能用 CaCO3 的浓度变化来表示反应速率，但可用水来表示 C用 H2O 和 CO2 表示的化学反应速率相同 D用 CaCl2 浓度的减小表示其反应速率 A 因为 CaCO3 是固体，H2O 为纯液体，不能用其浓度的变化来表示化学反应速率；D 中 CaCl2 为生成物，故应用其浓度的增加表示反应速率；故 B、C、D 项错误。2将 4 mol A 气体和 2 mol B 气体在 2 L 的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)B(g)2C(g)。若经 2 s 后测得 C 的浓
18、度为 0.6molL1，现有下列几种说法：用物质 A 表示的反应的平均速率为 0.3 molL1s1 用物质 B 表示的反应的平均速率为 0.6 molL1s1 2 s 末，物质 B 的浓度为 0.7 molL1 2 s 末，物质 A 的转化率为 70%其中正确的是()A B C D B 2 s 末 C 的浓度为 0.6 molL1，则 2 s 末 n(C)0.6 molL12 L1.2 mol，由三段式表示 2A(g)B(g)2C(g)开始的物质的量/mol4 2 0 转化的物质的量/mol 1.2 0.6 1.2 2 s 末的物质的量/mol 2.8 1.4 1.2 v(A)1.2 mol
19、2 L2 s0.3 molL1s1，v(B)0.6 mol2 L2 s0.15 molL1s1，A 的转化率为1.2 mol4 mol 100%30%，2 s 末 B 的浓度 c(B)1.4 mol2 L0.7 molL1。化学反应速率的测定为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过如图实验装置测定反应中生成的 CO2 气体体积，并绘制出如图所示的曲线。问题 1 化学反应速率最快的时间段是？可能的原因是？提示 曲线的斜率为该反应的化学反应速率，斜率越大其反应速率越大，根据图像知，斜率最大的是 t1t2，反应的化学反应速率最快，该反应是放热反应，放出的热量使溶液温度升高，升高温度，反应速率加
20、快，收集到的气体最多的是体积之差最大的，即产生气体体积最大的是 t1t2 时间段。问题 2 若盐酸溶液的体积是 20 mL，图中 CO2 的体积是标准状况下的体积，则 t1t2 时间段平均反应速率 v(HCl)?提示 t1t2 时间生成气体体积(V2V1)mL，则二氧化碳的物质的量V2V122.4 103mol，根据 HCl 和二氧化碳的关系式知，消耗盐酸的物质的量2V2V122.4 103 mol，盐酸的反应速率2V2V110322.40.02t2t1mol/(Lmin)V2V1224t2t1 mol/(Lmin)。问题 3 为了减缓上述反应速率，欲向盐酸溶液中加入下列物质，你认为可行的有_
21、。蒸馏水 NaCl 固体 NaCl 溶液 通入 HCl 提示 降低反应速率，可以通过减小溶液中氢离子浓度实现，加水稀释或加入氯化钠溶液都能使氢离子浓度降低，从而降低反应速率，通入氯化氢使溶液中氢离子浓度增大，反应速率加快，故可行的有。问题 4 在 t4 后，收集到的气体的体积不再增加，可能的原因是？提示 该反应为不可逆反应，在 t4 后，收集到的气体体积不再增加，说明反应物中有一种已经消耗完。1基本原理与思路 化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物)，所以与其中任何一种物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。2测量方法
22、(1)量气法：对于 2H2O2=2H2OO2、CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O 等有气体生成的反应，可以测量在一定温度和压强下释放出来的气体的体积。(2)比色法：有些反应物(或生成物)有颜色，随着反应的进行，溶液的颜色不断变化，可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色与反应物浓度(或生成物浓度)的换算成反应物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。1下列都是测定气体产物(一定时间内)反应速率的装置图，不能达到目的的是()A A 项中装置不能用长颈漏斗。2某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛 6.5 g 锌粒(颗粒大小基本相同)，通过分液漏斗加入 40 mL 2.5 molL
23、1 的硫酸溶液，将产生的H2 收集在一个注射器中，用时 10 s 时恰好收集到气体的体积为 50 mL(若折合成 0、101 kPa 条件下的 H2体积为 44.8mL)，在该温度下，下列说法不正确的是()A用锌粒来表示 10 s 内该反应的速率为 0.013 gs1 B忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用 H来表示 10 s 内该反应的速率为 0.01 molL1s1 C忽略锥形瓶内溶液体积的变化，用 Zn2来表示 10 s 内该反应的速率为 0.01 molL1s1 D用 H2 来表示 10 s 内该反应的速率为 0.000 2 mols1 C 10 s 时产生的 H2 为 0.002 mol。
24、反应掉的 m(Zn)0.002 mol65 gmol10.13 g。v(Zn)0.13 g10 s 0.013 gs1；v(H)0.004 mol0.04 L10 s0.01 molL1s1；v(Zn2)0.002 mol0.04 L10 s0.005 molL1s1；v(H2)0.002 mol10 s0.000 2 mols1。学习效果随堂评估自测 NO.31 2 3 4 5 1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，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浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加来表示 C若某化学反应的反应速率为 0.
25、5 molL1s1，就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为 0.5 molL1s1 D化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量 1 2 3 4 5 D A 项，中和反应速率很快，但有的没有明显现象，错误；B项，在化学反应中，由于固体和纯液体的浓度视为常数，其浓度变化值为零，故不能用它们表示反应速率，错误；C 项，单位错，浓度变化单位应为 molL1，且由于化学计量数不一定相同，在该时间内反应物和生成物的浓度变化不一定都为 0.5 molL1。1 2 3 4 5 2X(s)3Y(g)Z(g)Ha kJmol1；一定条件下，将2 mol X 和 2 mol Y 通入 2 L 的恒容密闭
26、容器中，反应 10 s，测得生成 0.5 mol Z。下列说法正确的是()A10 s 内，X 的平均反应速率为 0.025 molL1s1 B第 10 s 时，Y 的反应速率为 0.075 molL1s1 C第 10 s 时，X 为 1.5 mol，Y 的浓度为 0.25 molL1 D10 s 内，X 和 Y 反应放出的热量为 a kJ 1 2 3 4 5 C 根据题意，列三段式：X(s)3Y(g)Z(g)开始2 mol 2 mol 0 转化0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 10 s 时1.5 mol 0.5 mol 0.5 mol 1 2 3 4 5 X 是固体，不能表示反应
27、速率，故 A 项错误；10 s 内，Y 的平均反应速率为 1.5 mol2 L10 s0.075 molL1s1，不是瞬时速率，故 B 项错误；第 10 s 时，X 的物质的量为 1.5 mol，Y 的浓度为 0.25 molL1，故 C 项正确；该反应中，Y 消耗 3 mol 时，反应放出 a kJ 热量，10 s 内，Y 消耗了 1.5 mol，则反应放出的热量为 0.5a kJ，故 D 项错误。1 2 3 4 5 3已知：4NH35O2=4NO6H2O。若反应速率分别用 v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)来表示，则下列关系正确的是()A45v(NH3)v(O2)B56v(
28、O2)v(H2O)C23v(NH3)v(H2O)D45v(O2)v(NO)1 2 3 4 5 D 对于反应 4NH35O2=4NO6H2O，A、速率之比等于化学计量数之比，故 v(NH3)v(O2)45，即 v(O2)54v(NH3)，故 A 错误；B、速率之比等于化学计量数之比，故 v(O2)v(H2O)56，即 v(H2O)65v(O2)，故 B 错误；C、速率之比等于化学计量数之比，故 v(NH3)v(H2O)46，即 v(H2O)32v(NH3)，故 C 错误；D、速率之比等于化学计量数之比，故v(O2)v(NO)54，即 v(NO)45v(O2)，故 D 正确。1 2 3 4 5 4
29、反应 4A(g)3B(g)=2C(g)5D(g)，在四种不同条件下的反应速率分别为 v(A)0.02 molL1s1；v(B)0.6 molL1min1；v(C)0.3 molL1min1；v(D)1.2 molL1min1 其中表示该反应速率最慢的是()A B C D 1 2 3 4 5 C v(A)0.02 molL1s11.2 molL1min1，反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快，则1.24 0.3；0.63 0.2；0.32 0.15；1.25 0.24，显然表示该反应速率最慢的是。1 2 3 4 5 5两套如图所示装置，各盛有 3 g 大理石(颗粒大小相同)，分别加入 4
30、0 mL 1 molL1 和 40 mL 4 molL1 的盐酸，比较二者收集 100 mL CO2 时所用的时间。1 2 3 4 5(1)当收集到 100 mL CO2 时，哪个实验所耗时间较长？为什么？_。(2)活塞外移的情况是_(选填字母序号)。A均匀外移 B先快后慢 C先慢后快 D先慢后快然后又逐渐减慢 1 2 3 4 5 你选择的理由是_ _。解析(1)稀盐酸的浓度越大，反应速率越快，所以收集 100 mL CO2 时 1 molL1 的盐酸所耗时间长。(2)因为反应是放热反应，随温度的升高，反应速率逐渐加快。但随反应的进行，氢离子的浓度会逐渐降低，因此反应速率会再慢慢的降低。1 2 3 4 5 答案(1)1 molL1 的盐酸所耗时间长，因为浓度小的反应速率慢(2)D 此反应是放热反应，温度升高，反应速率加快；随着反应的进行，H浓度不断减小，反应速率减慢点击右图进入 基 础 课 时 落 实 谢谢观看 THANK YOU!
