课堂新坐标教师用书高中化学 专题二 第一单元 化学反应速率与反应限度教学设计 苏教版必修2.docx
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课堂新坐标教师用书高中化学专题二第一单元化学反应速率与反应限度教学设计苏教版必修2
第一单元
化学反应速率与反应限度
第1课时 化学反应速率
(教师用书独具)
●课标要求
1.通过实验认识化学反应速率,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
2.实验探究:
温度、催化剂对H2O2分解反应速率的影响。
●课标解读
1.掌握化学反应速率的基本计算。
2.了解化学反应速率的影响因素。
●教学地位
引入“化学反应速率”这一物理量就能定量描述化学反应的快慢,通过了解影响化学反应速率的因素,在工农业生产就能控制反应的速率。
同时“化学反应速率”也是高考的必考点。
(教师用书独具)
●新课导入建议
我们经常观察到如下现象:
有的化学反应进行的快如炸药的爆炸反应,酸、碱、盐的复分解反应等。
有的化学反应进行的慢如溶洞中钟乳石的形成,牛奶的变质、化石燃料的形成等。
这些反应的快慢千差万别。
那么如何描述化学反应的快慢呢?
本课时将探讨相关知识。
●教学流程设计
课 标 解 读
重 点 难 点
1.了解化学反应速率的含义及其表示方法。
2.了解影响反应速率的因素。
1.化学反应速率的基本计算。
(重点)
2.影响反应速率的外界因素。
(重点)
化学反应速率
1.含义
衡量化学反应进行快慢的物理量。
2.表示方法
单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。
3.计算公式
v(B)=
。
其中Δc(B)为物质B的浓度变化,Δt为时间的改变量,v(B)为物质B的反应速率。
常用单位:
mol·(L·min)-1或mol·(L·s)-1。
1.一定条件下,N2+3H22NH3,5min内N2的浓度由0.1mol/L减少至0.05mol/L,则N2的反应速率为多少?
【提示】 v(N2)=
=0.01mol·(L·min)-1
影响化学反应速率的因素
1.内因(决定因素)
反应物的性质,如镁条和铁片分别与同浓度的盐酸反应,镁反应速率大,因为Mg比Fe活泼。
2.外因(外界条件)
①反应物间的接触面积:
其他条件不变时,颗粒越小,反应物间的接触面积越大,化学反应速率越大。
②浓度:
在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物浓度,可以减小化学反应速率。
③温度:
在其他条件不变时,升高温度可以增大化学反应速率;降低温度可以减小化学反应速率。
通常情况下,温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的2~4倍。
④催化剂:
在多数情况下,使用催化剂能够增大化学反应速率。
⑤压强:
对于有气体参加的化学反应,当其他条件不变时,增大压强可以增大化学反应速率;减小压强可以减小化学反应速率。
⑥其他因素:
光波、电磁波、超声波、溶剂等也会对化学反应速率产生影响。
问题探究
为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率,某同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情况,绘制出如图所示的曲线。
请分析讨论以下问题:
CO2的体积随时间的变化
(1)在O~t1、t1~t2、t2~t3各相同的时间段里,反应速率最大的是t1~t2时间段,收集到气体最多的是t1~t2时间段。
(2)试分析三个时间段里,反应速率不同的可能原因(该反应是放热反应)温度升高,浓度减小。
(3)在t4后,为什么收集到的气体的体积不再增加?
稀盐酸反应完全。
2.燃烧含硫矿石(如黄铁矿)制备SO2气体时,要把矿石粉碎成颗粒状,在沸腾炉内鼓入强大的空气流,把矿粒吹得剧烈翻腾。
这些措施的目的是什么?
【提示】 矿石粉碎目的是增大固体与空气的接触面积,提高反应速率。
鼓入强大的空气流的目的是增大O2的浓度,提高反应速率。
化学反应速率的理解与计算
【问题导思】
①对于3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2反应,能用Fe的浓度变化表示反应速率吗?
【提示】 不能,因为固体Fe的浓度是一常数。
②对于N2+3H22NH3反应,v(N2)和v(H2)在同一时间内其数值相同吗?
【提示】 不相同。
1.化学反应速率均为正值,没有负值;只有大小没有方向。
2.化学反应速率通常指的是某物质在某段时间内的平均速率,而不是某时刻的瞬时速率。
3.固体或纯液体的浓度是不变的,因此,对于有固体或纯液体参加的反应一般不用固体或纯液体来表示化学反应速率。
4.对于同一个反应在相同的时间内,用不同物质来表示其反应速率,其数值可能不同。
因此,在表示化学反应速率时,必须指明是用体系中哪种物质作标准。
5.常用的计算依据
在同一个化学反应中,化学反应速率之比=化学计量数之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比。
如对于反应:
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),有如下关系式:
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)。
同一个化学反应中,用不同物质表示反应速率时,其数值可能不同,若数值之比等于计量数之比则表示反应快慢的意义是相同的。
将4molA气体和2molB气体在2L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2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,现有下列几种说法,其中正确的是[已知某反应物的转化率=
×100%]( )
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L-1·s-1
③2s时物质A的转化率为70%
④2s末物质B的浓度为0.7mol·L-1
A.①③ B.①④
C.②③D.③④
【解析】 解题时先利用所给条件列出浓度:
2A(g)+ B(g) 2C(g)
起始浓度/mol·L-1 2 1 0
变化浓度/mol·L-10.60.30.6
2s后的浓度/mol·L-12-0.61-0.30.6
依据化学反应速率的定义:
v(A)=
=0.3mol·L-1·s-1,
v(B)=
=0.15mol·L-1·s-1。
依据转化率的定义:
A的转化率=
×100%=
×100%=30%;2s末B的浓度为0.7mol·L-1。
【答案】 B
1.(2013·南京高一检测)反应A+3B2C+2D在四种不同情况下的反应速率,分别为
①vA=0.015mol·(L·s)-1
②vB=0.06mol·(L·s)-1
③vC=0.04mol·(L·s)-1
④vD=2.7mol·(L·min)-1
该反应的快慢顺序为________。
【解析】 将各项反应速率转化为用A表示:
①vA=0.015mol·(L·s)-1,②vA=
vB=0.02mol·(L·s)-1,③v(A)=
v(C)=0.02mol·(L·s)-1,④v(A)=
v(D)=1.35mol·(L·min)-1=0.0225mol·(L·s)-1。
【答案】 ④>③=②>①
影响化学反应速率的因素
【问题导思】
指出加快反应N2+3H22NH3反应速率的因素有哪些?
【提示】 ①增大N2或H2的浓度 ②升高温度
③压缩体积增大压强 ④加催化剂
1.内因
反应物的性质决定化学反应的快慢。
2.外因
(1)浓度:
在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。
(2)温度:
在其他条件不变时,升高温度,可以增大反应速率;降低温度,可以减小反应速率。
且实验测得温度每升高10℃,化学反应速率将增大到原来的2~4倍。
(3)压强:
对有气体参加的化学反应,在其他条件不变时,增大压强,化学反应速率增大;减小压强,化学反应速率减小。
(4)催化剂:
使用催化剂,能够改变化学反应速率。
多数情况下,使用催化剂能够加快反应速率;对于可逆反应,使用催化剂,能够同等程度地增大正、逆反应速率。
①在一定温度下,固态和纯液态物质的浓度视为常数,其物质的量的变化不影响化学反应速率。
②对于可逆反应,温度升高,正、逆反应速率均增大,温度降低,正、逆反应速率均减小,但改变的程度并不一样。
③改变气体的压强,实质上是改变气体物质的浓度,从而达到改变(增大或减小)化学反应速率的目的。
④改变体系的压强时,固态和液态物质受压强的影响很小,可以忽略不计。
在密闭系统中有反应C(s)+CO2(g)
2CO(g),能使反应速率加快的措施是( )
①通过减小容器体积增大压强 ②升高温度 ③将C粉碎 ④通入CO2 ⑤增加炭的量 ⑥恒容条件下通入N2
A.①②③⑥ B.①②④⑥
C.①②③④D.①②③④⑤
【解析】 ①④中,增大压强和通入CO2都是增大了反应物的浓度,使反应速率加快;②中升高温度,反应速率一定加快;③中将C粉碎,增大了C与CO2的接触面积,反应速率加快;⑤中增加C的量,由于C是固体,浓度不会改变,故不能使反应速率加快;⑥中恒容条件下通入N2,反应混合物的浓度不变,反应速率不变。
【答案】 C
①恒容时:
充入“惰气”
总压增大(各分压不变)―→浓度不变―→反应速率不变。
(“惰气”指不参与该反应的气体,并不是专指稀有气体。
)
②恒压时:
充入“惰气”
体积增大
各反应物浓度减小
反应速率减慢。
2.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),能增大正反应速率的措施是( )
A.通入大量O2B.增大容器容积
C.移去部分SO3D.降低体系温度
【解析】 对于该可逆反应欲增大正反应速率可采取的措施是:
①升高温度;②增大压强;③使用催化剂;④通入反应物(容器体积不变),选项中B为减压,D为降温,C为移出生成物,都是减小正反应速率。
【答案】 A
【教师备课资源】
正确理解压强对反应速率的影响
压强是指气体反应体系的压强,因为在温度和物质的量一定的条件下,气体压强变化的实质是气体浓度的变化,而固体和纯液体的体积受压强的影响较小,通常忽略不计,所以压强对反应速率的影响只考虑气体反应体系,通常分以下两种情况进行讨论:
(1)恒温恒容时
①充入气体反应物引起浓度增大,则反应速率增大。
②充入稀有气体或不参加反应的气体引起容器内总压增大,但反应体系的各反应物的分压不变,反应物浓度不变,则反应速率不变。
即:
充入气体反应物
总压增大
浓度增大
速率增大;
充入“惰性气体”
总压增大,但各分压不变,即各物质的浓度不变,反应速率不变。
(2)恒温恒压时
由于体系压强保持不变,充入稀有气体或不参加反应的气体会使容器的体积增大。
对原体系中各组分起到了稀释作用,因而引起各气态物质的浓度减小,则反应速率减小。
即:
充入“惰性气体”
体系总体积增大
各反应物浓度减小
反应速率减小。
分析压强对反应速率的影响时,应首先区分引起压强改变的原因,分析这种改变对反应体系中各物质的浓度产生的影响,然后由此判断压强对反应速率产生的影响。
总之,压强改变,若引起物质浓度改变,则反应速率改变;若没有引起物质浓度改变,则反应速率不变。
(双选)可逆反应N2+O22NO在密闭容器中进行,下列条件中能加快化学反应速率的是(假设温度不变)( )
A.缩小容器体积使压强增大
B.体积不变,充入N2使气体压强增大
C.体积不变,充入Ne使气体压强增大
D.减小压强使容器体积增大
【解析】 该题所给反应是气体间的反应。
缩小体积,气体的浓度增大,化学反应速率加快,A项正确;体积不变,充入N2,反应物N2的浓度增大,化学反应速率加快,B项正确;体积不变,充入Ne,N2、O2和NO的浓度都没有发生改变,化学反应速率不变,C项错误;减小压强使容器体积增大,N2、O2和NO的浓度都减小,化学反应速率减小,D项错误。
【答案】 AB
1.下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.化学反应速率是指一定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
B.化学反应速率为“0.8mol·(L·s)-1”所表示的意思是:
时间为1s时,某物质的浓度为0.8mol·L-1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象越明显
【解析】 A项,当反应物或生成物是固体或纯液体时不适用;B项,0.8mol·(L·s)-1是指该反应某段时间内的平均速率;D项,有的反应并无明显的现象。
【答案】 C
2.某温度下,反应2N2O54NO2+O2开始进行时,c(N2O5)=0.0408mol·L-1,经过1min后,c(N2O5)=0.030mol·L-1,则该反应的反应速率为( )
A.v(N2O5)=1.8×10-4mol·(L·s)-1
B.v(O2)=1.8×10-4mol·(L·s)-1
C.v(N2O5)=1.08×10-2mol·(L·s)-1
D.v(NO2)=1.8×10-4mol·(L·s)-1
【解析】 v(N2O5)=
=1.8×10-4mol·(L·s)-1,A项正确。
【答案】 A
3.(2013·大同高一检测)对于反应4FeS2(s)+11O2(g)
2Fe2O3(s)+8SO2(g),改变下列条件不会影响反应速率的是( )
A.增大压强B.不断鼓入空气
C.加入FeS2D.升高温度
【解析】 A项,增大压强使c(O2)增大,加快反应速率;B项,不断鼓入空气使c(O2)增大,加快反应速率;C项,加入FeS2的量对反应速率无影响,与FeS2的表面积有关;D项,升高温度加快反应速率。
【答案】 C
4.在A(g)+2B(g)===3C(g)+4D(g)的反应中,表示该反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5mol·L-1·s-1
B.v(B)=0.5mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.8mol·L-1·s-1
D.v(D)=1mol·L-1·s-1
【解析】 均统一用v(D)表示:
A项v(D)=0.5×4mol·L-1·s-1;B项,v(D)=0.5×2mol·L-1·s-1;C项,v(D)=0.8×
mol·L-1·s-1。
【答案】 A
5.化学兴趣小组的小王同学用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如下表所示:
实验编号
锌的状态
反应物温度/℃
收集100mL氢气
所需时间/s
①
薄片
15
180
②
薄片
25
70
③
粉末
25
15
(1)该实验的目的是探究__________________对锌和稀盐酸反应速率的影响;
(2)实验①和②表明_______________________,
化学反应速率越大;
(3)能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是________和________;
(4)请你设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响:
___________________。
【解析】 实验①和②反应温度不同,其他影响化学反应速率的因素都完全相同,而收集100mL氢气所需时间不同,说明温度对化学反应速率有影响,而且温度越高,反应速率越快。
实验②和③锌的状态不同,其他影响化学反应速率的因素都完全相同,而收集100mL氢气所需时间不同,说明接触面积对化学反应速率有影响,而且接触面积越大,反应速率越快。
证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响,应该在其他影响化学反应速率的因素都完全相同时,让锌和不同浓度的盐酸反应,测量收集100mL气体所需的时间。
【答案】
(1)固体表面积、温度
(2)反应物温度越高
(3)② ③
(4)相同条件下,取相同质量的薄锌片与不同浓度的盐酸反应,测量收集100mL气体所需的时间(其他合理答案均可)
1.(2013·昆明高一检测)增大压强,不会使下列化学反应的反应速率发生变化的是( )
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
B.H2(g)+I2(g)2HI(g)
C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
D.FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl
【解析】 增大压强只会加快有气体参加反应的速率,对于液体或固体参加反应的速率无影响。
【答案】 D
2.对于化学反应3W(g)+2X(g)===4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是( )
A.v(W)=3v(Z) B.2v(X)=3v(Z)
C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X)
【解析】 化学反应速率之比等于其相对应的化学计量数之比,即v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)=3∶2∶4∶3,因此选项C正确。
【答案】 C
3.已知某反应的各物质浓度数据如下:
aA(g)+bB(g)2C(g)
起始浓度(mol·L-1) 3.0 1.0 0
2s末浓度(mol·L-1) 1.8 0.6 0.8
据此可推算出上述化学方程式中,各物质的化学计量数之比是( )
A.9∶3∶4B.3∶1∶2
C.2∶1∶3D.3∶2∶1
【解析】 化学计量数之比=Δc之比=(3-1.8)∶(1.0-0.6)∶0.8=3∶1∶2。
【答案】 B
4.(2013·山东兖州高一检测)一定条件下,在体积固定的某密闭容器中发生反应N2+3H22NH3,在10s内,N2的浓度由5mol/L降低到4mol/L,下列说法正确的是( )
A.用NH3表示的化学反应速率为0.1mol/(L·s)
B.使用合适的催化剂,可以加快该反应的反应速率
C.增大H2的浓度或降低温度都会加快该反应的反应速率
D.增大压强,正反应速率增大,逆反应速率减小
【解析】 A项,v(N2)=0.1mol/(L·s),v(NH3)=0.2mol/(L·s);B项,催化剂能加快反应速率;C项,降温使反应减慢;D项,两向速率应均增大。
【答案】 B
5.为了探究温度对化学反应速率的影响,下列实验方案可行的是( )
【解析】 要探究温度对v的影响,要保证其他条件相同,温度不同。
【答案】 D
6.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:
3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),经5min时,测得D的浓度为0.5mol·L-1,c(A)∶c(B)=3∶5,C的平均反应速率是0.1mol·(L·min)-1。
下列说法中不正确的是( )
A.此时B的浓度为1.25mol·L-1
B.反应开始前放入容器中A、B的物质的量各2mol
C.5min内A的平均反应速率为0.15mol·(L·min)-1
D.x的值是2
【解析】 5min时D的浓度为0.5mol·L-1,则D的平均反应速率v(D)=
=0.1mol·(L·min)-1,即v(C)=v(D),由反应速率之比等于化学计量数之比可知x=2。
同理可知v(A)=0.15mol·(L·min)-1;v(B)=0.05mol·(L·min)-1。
由此可知在5min内A的浓度减少量为0.75mol·L-1;B的浓度减少量为0.25mol·L-1;假设A、B的起始浓度为y,可得
=
,y=1.5mol·L-1,故5min后B的浓度为1.5mol·L-1-0.25mol·L-1=1.25mol·L-1,A、B的起始物质的量为1.5mol·L-1×2L=3mol。
【答案】 B
7.两只敞口烧杯中分别发生如下反应:
一只烧杯中反应为A+B===C+D,反应温度为T1,另一只烧杯中反应为M+N===P+Q,反应温度为T2,T1>T2,则两只烧杯中反应速率快慢为( )
A.前者快B.后者快
C.一样快D.无法确定
【解析】 反应物的性质决定化学反应速率大小。
【答案】 D
8.反应2SO2+O22SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L-1·s-1,则这段时间为( )
A.0.1sB.2.5s
C.5sD.10s
【解析】 该时间内SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,根据方程式,相同时间内O2的浓度减小了0.2mol·L-1。
所以,Δt=
=
=5s,故选C。
【答案】 C
9.“碘钟”实验中,3I-+S2O
===I
+2SO
的反应速率可以用I
与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验,得到的数据如下表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I-)/
(mol·L-1)
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c(S2O
)/
(mol·L-1)
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题:
(1)该实验的目的是________________________________________________________________________。
(2)显色时间t1=________。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40℃下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为________(填字母)。
A.<22.0s B.22.0s~44.0s
C.>44.0sD.数据不足,无法判断
(4)通过分析比较上表数据,得到的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【解析】 本题主要考查外部因素如浓度、温度对化学反应速率的影响。
由已知数据可知,当c(I-)和c(S2O
)乘积相等时,显色时间相等,即反应速率相等,但时间与速率成反比,故
t1=
=29.3s。
升高温度加快化学反应速率,即缩短显蓝色的时间,故t<22.0s。
【答案】
(1)研究反应物I-与S2O
的浓度对反应速率的影响
(2)29.3s (3)A
(4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)
10.某温度时,在一个2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
根据图中数据,试填写下列空白:
(1)该反应第________分钟X、Y、Z的物质的量不再变化,X所占的体积分数为________。
(2)该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(3)反应开始至2min,气体X的平均反应速率为________。
(4)关于该反应的说法正确的是________。
A.增大A的浓度,可使反应加快
B.缩小容器的体积,使反应加快
C.增大容器的体积,使反应加快
D.升高温度一定使反应加快
【解析】
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