1、第3节化学反应的速率基础课时11化学反应速率学习任务1.通过对氢气与氧气反应历程的探究知道化学反应是有历程的。培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2通过“镁条与盐酸反应”实验探究，知道化学反应速率的表示方法，能进行化学反应速率的简单计算。培养科学探究与创新意识的化学核心素养。一、化学反应是有历程的1基元反应：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。例如HO2OHO即为氢气与氧气生成水的反应中的一个基元反应。2反应历程(1)含义：基元反应构成的反应序列。(2)特点反应不同，反应历程不相同。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
2、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。3从反应机理角度对化学反应的分类微点拨：(1)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)微粒H、OH和O存在未成对电子，它们称为自由基(H和O也称为自由原子)。自由基反应活性很强，寿命极短。(正确的打“”，错误的打“”)(1)一个化学反应的反应历程是固定的。()(2)所有的化学反应都是由很多基元反应组成的。()提示：(1)同一个化学反应在不同条件下反应的历程可能不同。(2)有些化学反应就是基元反应，即只有一步反应就能完成。二、化学反应速率1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
3、应aAbB=dDeE，可以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。(2)数学表达式及单位v(A)，单位为molL1s1或molL1min1。(3)特点同一反应选用不同的反应物或反应产物表示化学反应速率，数值可能不同，但表示的意义相同。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。为了统一起见，将化学反应速率定义为v，这样对于一个化学反应来说，无论用哪一种物质表示，化学反应速率都是相同的。2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浓度(或质量)相关的性质进行测定。(2)测定方法测定化学反应速率的关键是测定某一
4、时间间隔内反应体系中某物质浓度的变化。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。常用于测定化学反应速率的物理方法有量气法、比色法、电导法。同一反应同一时间段用不同物质表示的化学反应速率不同，表示反应速率的意义是否相同？提示：相同。反应4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)在2 L的密闭容器中进行，1 min后，NH3减少了0.12 mol。求：(1)1 min内，以NH3表示的化学反应速率为_。(2)以O2表示的化学反应速率为_。(3)以NO表示的化学
5、反应速率为_。(4)以H2O表示的化学反应速率为_。(5)分别用NH3、O2、NO、H2O表示的化学反应速率之比为_。答案(1)0.06 molL1min1(2)0.075 molL1min1(3)0.06 molL1min1(4)0.09 molL1min1(5)4546化学反应速率的计算方法为提高煤的利用率，人们先把煤转化为CO和H2，再将它们转化为甲醇，某实验人员在一定温度下的密闭容器中，充入一定量的H2和CO，发生反应：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)，测定的部分实验数据如下：t/s0500 s1 000 sc(H2)(molL1)5.003.522.48c(CO)(molL1)
6、2.501在500 s内用H2表示的化学反应速率是多少？提示：在500 s内，v(H2)2.96103 molL1s1。2在1 000 s内用CO表示的化学反应速率是多少？1 000 s时H2的转化率是多少？提示：在1 000 s时反应了的H2的浓度是c(H2)5.00 molL12.48 molL12.52 molL1，则反应了的CO的浓度是c(CO)c(H2)1.26 molL1，用CO表示的化学反应速率为v(CO)1.26103 molL1s1，H2的转化率为100%50.4%。3在500 s时生成的甲醇的浓度是多少？提示：在500 s时反应了的H2的浓度为c(H2)1.48 molL1
7、，则生成的CH3OH的浓度为c(CH3OH)c(H2)0.74 molL1。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)初始浓度/(molL1) a bc转化浓度/(molL1) x 某时刻浓度/(molL1)axbc(4)根据公式v(A)进行计算。2根据化学反应速率之比等于各物质化学式前的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)mnp，或v(A)v(B)v(C)。【例1】将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器
8、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的浓度为0.6 molL1，则下列说法中错误的是()A.用物质A表示反应的平均速率为0.3 molL1s1B.用物质B表示反应的平均速率为0.6 molL1s1C.2 s时物质A的转化率为30%D.2 s时物质B的浓度为0.7 molL1B解题时先利用所给条件列出“三段式”：2A(g)B(g)2C(g)起始浓度/(molL1) 2 1 02 s内变化浓度/(molL1) 0.6 0.3 0.62 s时浓度/(molL1) 1.4 0.7 0.6依据化学反应速率的定义可知v(A)0.3 molL1s1；同理可知：
9、v(B)0.15 molL1s1；2 s时A的转化率100%30%；2 s时B的浓度为0.7 molL1。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 molL1，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 molL1s1 B1.8 molL1s1C.1.2 molL1s1 D0.18 molL1s1A由v可知，v(H2SO4)0.06 molL1s1；由反应2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2可知，v(H2SO4)vAl2(SO4)331，则vAl2(SO4)30.02 molL1s1。2反应N23H22NH3，在2 L密
10、闭容器中进行，半分钟末有0.6 mol NH3生成。下列表示的化学反应速率正确的是()v(NH3)0.6 molL1min1v(N2)0.005 molL1s1v(H2)0.9 molL1min1v(NH3)0.02 molL1s1v(H2)0.01 molL1s1v(N2)0.03 molL1s1ABC D答案C比较化学反应速率大小的方法在两种不同条件下进行反应mAnBpCqD中，一种条件下v(A)4 molL1min1，另外一种条件下v(B)1 molL1min1，若A表示的反应速率比B表示的反应速率快，试分析m、n符合什么关系？提示：同一条件下不同物质表示的化学反应速率之比化学式前的系数
11、之比，即mnv(A)v(B)，已知v(A)v(B)41，且两种条件下用A表示的反应速率比用B表示的反应速率快，则mn41。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各物质化学式前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各物质化学式前的系数的比值大小，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】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
12、(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.BCDC根据反应4A(g)3B(g)=2C(g)5D(g)，可以选择物质D为参照，根据化学反应速率之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比，将题给的反应速率均转化为用同种物质表示的反应速率为v(A)0.02 molL1s11.2 molL1min1，v(D)1.2 molL1min11.5 molL1min1；v(D)0.6 molL1min11 molL1min1；v(D)0.3 molL1min10.75 molL
13、1min1；v(D)1.2 molL1min1；所以表示该反应速率最慢的是，C正确。比较反应速率大小时，一定注意单位是否统一。1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 molL1s1B.v(B)0.02 molL1s1C.v(B)0.60 molL1min1D.v(C)1.0 molL1min1A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。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化学式前的系数之比”进行相应的换算，然后进
14、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)v(C)1.5 molL1min1，经过比较可知A项反应进行得最快。2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v(A)0.45 molL1s1、v(B)0.6 molL1s1、v(C)0.4 molL1s1、v(D)0.45 molL1s1，该反应在四种不同情况下进行的快慢顺序为()A. BC. DD同一化学反应中，在单位相同条件下，化学反应速率与其计量数的比值越
15、大，反应速率越快，0.45 molL1s1；0.2 molL1s1；molL1s10.2 molL1s1；molL1s10.225 molL1s1；所以其反应速率快慢关系为。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反应产物浓度的增加来表示C.若某化学反应的反应速率为0.5 molL1s1，就是指在该时间内反应物和反应产物的浓度变化都为0.5 molL1s1D.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量D中和反应速率很快，但有的没有明显现象，A错；在化学反应中，由于固体和
16、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，B错；C项中单位错，浓度变化单位应为molL1，并且由于化学式前的系数不一定相同，在该时间内反应物和反应产物的浓度变化不一定都为0.5 molL1。2(双选)已知：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)。若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则下列关系式正确的是()A.5v(NH3)4v(O2)B5v(O2)6v(H2O)C.3v(NH3)2v(H2O)D5v(O2)4v(NO)AC由于反应速率之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比，则根据反应的化学方程式可知v(NH3)v(
17、O2)v(NO)v(H2O)4546，则A、C项中的关系式正确。3反应2A(g)B(g)=3C(g)4D(g)在不同条件下进行，下列表示该反应速率最快的是()A.v(A)0.5 molL1s1B.v(B)0.3 molL1s1Cv(C)0.8 molL1s1D.v(D)1.0 molL1s1B都换算成用B表示的反应速率：A项v(B)0.25 molL1s1；B项v(B)0.3 molL1s1；C项v(B) molL1s1；D项v(B)0.25 molL1s1。则B项的值最大，反应速率最快。4某温度时，在容积为3 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析：(1)该反应的化学方程式为_。(2)反应开始至2 min末，X的反应速率为_。(3)该反应是由_(填序号)开始的。正反应逆反应正、逆反应同时解析(1)由图知Z、Y为反应物，X为反应产物，且该反应为可逆反应，Z、Y、X三物质的系数之比为(2.01.6)(1.21.0)(1.00.4)213。(2)v(X)0.067 molL1min1。答案(1)2ZY3X(2)0.067 molL1min1(3)