2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：6

2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：6

www.ks5u.com 第二节　化学反应的速率与限度 第1课时　化学反应的速率 ‎ 课前自主预习 ‎ 一、化学反应速率 ‎1．化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，表示符号：v。‎ ‎2．化学反应速率的表示方法 ‎(1)化学反应速率可以用单位时间内化学反应现象(如生成沉淀、气体、溶液颜色变化等)出现的快慢定性表示。‎ ‎(2)化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，指定物质的化学反应速率的计算方法为v＝。 ‎ Δc：某物质浓度的变化，若是反应物，表示其浓度的减少，若是生成物，表示其浓度的增加，常用单位：mol/L。 ‎ Δt：时间，常用单位：s、min、h。‎ 因此，化学反应速率v的常用单位是：mol/(L·s)、mol/(L·min)、mol/(L·h)。‎ ‎(3)对于同一个化学反应，用不同的物质来表示化学反应速率时，数值可能不相同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率，因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在v的后面将该物质的化学式用小括号括起来。‎ 在化学反应中，各物质的物质的量之比等于化学计量数之比，因此，用不同物质表示的化学反应速率的比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比，对于化学反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，v(A)v(B)v(C)v(D)＝abcd。‎ ‎(4)化学反应速率指的是单位时间内的平均反应速率，不是瞬时反应速率。‎ 二、外界条件对化学反应速率的影响 ‎(1)有关规律 ‎①浓度：对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应产生影响，在其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大。‎ ‎②压强：对有气体参加的化学反应而言，在温度一定时，对一定量的气体，增大压强就会使气体体积缩小，使气体浓度增大，化学反应速率增大。若减小压强，气体体积增大，气体反应物浓度就减小，化学反应速率也减小。‎ ‎③温度升高，化学反应速率增大，一般地说，温度每升高‎10 ℃‎，反应速率增大到原来的2～4倍。升高温度，无论是吸热反应还是放热反应，速率都增大。‎ ‎④催化剂改变(增大或减弱)化学反应速率。但不能使本来不会发生的反应变为可能。催化剂参与反应过程，只是反应前后质量与组成不变。‎ ‎⑤其他：光、超声波、激光、射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂等因素也都能对某些化学反应的反应速率产生一定的影响，例如氯水经光照能加速次氯酸分解，加快Cl2与水的反应。形成原电池也是增大反应速率的一种途径。‎ ‎(2)对于反应‎3A(g)＋B(s)===C(g)(正反应放热)，在其他条件不变时，改变其中一个条件，则生成C的速率：‎ ‎①升温增大；②增大压强增大；③增大容器容积减小；④加入A增大；⑤加入B不变；⑥压缩体积增大。‎ ‎ 课堂互动探究 ‎ ‎ 对化学反应速率的理解及计算 ‎1．对化学反应速率的理解 ‎(1)化学反应速率实际上指的是某物质在某一时间段内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的即时速率。‎ ‎(2)表示化学反应速率时，不论是用反应物浓度的减少，还是用生成物浓度的增加表示，化学反应速率均取正值。‎ ‎(3)由于固体或纯液体，在一定温度下，单位体积内的物质的量保持不变，即固体或纯液体的浓度是个常数，所以对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。‎ ‎(4)由于压强的变化对固体和液体的体积影响很小，故改变压强对它们的浓度影响很小，所以改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。‎ ‎(5)对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作依据。‎ ‎(6)同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。如：A(g)＋2B(g)===C(g)＋3D(g)中，v(A)v(B)v(C)v(D)＝1213。‎ ‎(7)在比较化学反应速率的大小时，如果是用同一个反应中不同的物质表示的反应速率，应按照化学计量数之比统一转化成用同一种物质表示的反应速率后再比较。‎ ‎2．化学反应速率的计算 ‎(1)定义式法。‎ 利用公式v＝计算化学反应速率，亦可利用该公式计算浓度变化量或时间。‎ ‎(2)关系式法。‎ 化学反应速率之比＝物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。‎ ‎ 影响化学反应速率的因素 ‎1．基本规律 ‎2．几点说明 ‎(1)除了上述影响化学反应速率的因素以外，光、电磁波、超声波、射线、溶剂等也能影响化学反应速率。 ‎ ‎(2)催化剂是能够改变其他物质的化学反应速率而自身的组成、化学性质和质量在反应前后保持不变的物质。催化剂有正、负之分，正催化剂能加快化学反应的速率，负催化剂能降低化学反应的速率。我们通常所说的催化剂是正催化剂。‎ 在影响化学反应速率的各种外因中，催化剂的效果最好，它能使化学反应速率增大几个到十几个数量级。‎ 催化剂是现代化学中关键而又神奇的物质之一。据统计，约有80%～85%的化工生产过程使用催化剂(如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，石油、天然气、煤的综合利用等等)，目的是加快化学反应速率，提高生产效率。‎ 催化剂与化学反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(专一性)。这就是说，并不是每一个化学反应都有适宜的催化剂，也并不是一种催化剂会万能地作用于所有的化学反应。‎ 催化剂最佳效能的发挥需要有一个适宜的温度，不同的催化剂所需要的适宜温度也不一定相同。‎ 混在反应物中的一些杂质往往会使催化剂效率降低甚至失去催化效能，即催化剂中毒。因此在使用催化剂时采取必要的措施来防止催化剂中毒。‎ ‎(3)在温度对化学反应速率的影响中，温度每升高‎10 ℃‎，化学反应速率就提高到原来的2～4倍。 ‎ ‎(4)对于氧化还原反应来说，构成原电池也是影响化学反应速率的主要因素之一。原电池反应比非原电池反应要快得多。‎ ‎ 典例题组训练 ‎ 题组一　　　化学反应速率 ‎1．(双选)已知一定条件下，合成氨反应的一些数据如下：‎ 当用氨的浓度增加量来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是(　AD　)‎ A．2 s末氨的反应速率为0.4 mol·L－1·s－1‎ B．前2 s内氨的平均反应速率为0.4 mol·L－1·s－1‎ C．前4 s内氨的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1‎ D．2～4 s内氨的平均反应速率为0.1 mol·L－1·s－1‎ 解析：A项，不符合反应速率的定义，2 s末的速率是瞬时速率，在本题条件下是不能求解的，错误；氨在2 s末，浓度增加了1.0 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.8 mol·L－1，故前2 s内氨的平均反应速率为＝0.4 mol·L－1·s－1，B正确；前4 s内氨的平均反应速率为＝0.3 mol·L－1·s－1，C正确；2～4 s内氨的平均反应速率为 ＝0.2 mol·L－1·s－1，D错误。‎ ‎2．将10 mol A和5 mol B放入容积为‎10 L的密闭容器中，某温度下发生反应：‎3A(g)＋B(g)‎2C(g)，在最初2 s内，消耗A的平均速率为0.06 mol·L－1·s－1，则在2 s时容器中有8.8 mol A，此时C的物质的量浓度为0.08_mol/L。‎ 解析：　 　‎3A(g)　＋　　B(g)　　 ‎2C(g)‎ 1.0　　　　　　0.5　　　　 0‎ 0.06×2＝0.12 0.04 0.08‎ 1.0－0.12＝0.88 0.5－0.04＝0.46 0.08‎ 则2 s时，n(A)＝0.88 mol/L×‎10 L＝8.8 mol，‎ c(C)＝0.08 mol/L。‎ ‎　‎ ‎(1)表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应，用不同的物质表示的反应速率，其数值可能不同。例如，化学反应N2＋3H22NH3，用H2表示该反应的反应速率时应写成v(H2)。‎ ‎(2)对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即Δc＝0(无意义)，所以不用固体或纯液体表示反应速率。‎ ‎(3)对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。‎ 对于反应aA＋bB===cC＋dD(A、B、C、D均不是固体或纯液体：v(A)v(B)v(C)v(D)＝Δn(A)Δn(B)Δn(C)Δn(D)＝Δc(A)Δc(B)Δc(C)Δc(D)＝abcd)。‎ ‎(4)在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。‎ ‎(5)化学反应速率的计算模式 设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为反应物B的转化浓度，则：‎ mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)‎ a b 0 0‎ mx nx px qx a－mx b－nx px qx 题组二　　　影响化学反应速率的因素 ‎3．下列各组反应中，反应刚开始时，放出H2的速率最大的是(　D　)‎ 解析：决定化学反应速率的主要因素是物质的性质，即内因。首先根据金属活动性排除C项。镁与硝酸反应不产生氢气，排除A项。镁与酸反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，因为镁是固体，所以镁的物质的量及酸的体积对化学反应速率均无影响，温度相同时，只有H＋的浓度对化学反应速率有影响。B项中H＋的浓度为3 mol·L－1，而D项中H＋的浓度为6 mol·L－1，故D项放出H2的速率最大。‎ ‎4．(双选)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得‎70 ℃‎时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　AD　)‎ A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越慢 B．图乙表明，其他条件相同时，NaOH的浓度越小，H2O2分解速率越快 C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大 解析：由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项正确；0.1 mol·L－1 NaOH对应的曲线下降最快，即H2O2分解速率最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解速率最快，0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2分解速率最慢，而1.0 mol·L－1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋越多，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。‎ ‎　‎ (1)在影响化学反应速率的因素中，内因是决定性的因素。一个本来就不可能发生的化学反应，任何外因都无济于事，而对于客观上能够发生的化学反应，外因能够改变其反应速率。 ‎ (2)在浓度对化学反应速率的影响中，“浓度”是指反应物的浓度，或生成物的浓度。“改变反应物的浓度”不包括改变固体和纯液体的量。‎ (3)在压强对化学反应速率的影响中，“压强”是指气体反应物的压强，因为在温度和物质的量一定的条件下，气体压强的变化实质上是气体浓度的变化，而固体和液体的体积受压强的影响甚小，通常忽略不计。‎ ‎(4)温度对化学反应速率的影响是最广的。放热反应、吸热反应、正反应、逆反应等反应速率都受温度的影响。‎ ‎(5)当改变某一条件化学反应速率发生变化时，条件改变越大，化学反应速率变化越大。‎ ‎(6)影响化学反应速率的条件有很多，不同的条件对化学反应速率的影响“方向”可能不同。因此，当面对两种或多种影响因素而判断化学反应速率的变化时，要注意应用“令其他条件一定(或不变)，改变某一条件看化学反应速率怎么变化”的科学方法。‎ ‎(7)从数形关系规律的角度来看，可以用直角坐标系中的图像来表示化学反应速率与影响因素之间的关系。‎ 例如在锌跟盐酸的反应中，反应速率与盐酸浓度的关系、反应速率与反应物温度的关系，分别可用图中的Ⅰ和Ⅱ表示出来。‎ ‎ 核心素养 ‎ ‎　化学反应速率计算的万能方法——三段式法 对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为a mol·L－1，B的浓度为b mol·L－1，反应进行至t1 s时，A消耗了x mol·L－1，则化学反应速率可计算如下：‎ ‎【例1】　(双选)NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应：4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)，现向一容积不变的‎2 L密闭容器中充入4 mol NH3和3 mol O2,4 min后，测得生成的H2O占混合气体体积的40%，则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(　　)‎ A．v(N2)＝0.125 mol·L－1·min－1‎ B．v(H2O)＝0.375 mol·L－1·min－1‎ C．v(O2)＝0.225 mol·L－1·min－1‎ D．v(NH3)＝0.45 mol·L－1·min－1‎ ‎【解析】　设4 min时，生成6x mol H2O(g)‎ ‎【答案】　CD ‎【例2】　一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。‎ t/min ‎0‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎6‎ ‎8‎ ‎10‎ V(O2)/mL ‎0.0‎ ‎9.9‎ ‎17.2‎ ‎22.4‎ ‎26.5‎ ‎29.9‎ 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　)‎ A．0～6 min的平均反应速率：‎ v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1‎ B．6～10 min的平均反应速率：‎ v(H2O2)<3.3×10－2 mol·L－1·min－1‎ C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1‎ D．反应至6 min时，H2O2分解了50%‎ ‎【解析】　根据题目信息可知，0～6 min，生成22.4 mL(标准状况)氧气，消耗0.002 mol H2O2，则v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1，A项正确；随反应物浓度的减小，反应速率逐渐降低，B项正确；反应至6 min时，剩余0.002 mol H2O2，此时c(H2O2)＝0.20 mol·L－1，C项错误；反应至6 min时，消耗0.002 mol H2O2，转化率为50%，D项正确。‎ ‎【答案】　C