6.2化学反应的速率与反应限度 导学案—2021-2022学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册（Word版）

化学反应的速率与反应限度
【第一学时】
【学习内容】
化学反应速率 影响化学反应速率的因素
【学习目标】
1．能从内因、外因两个方面认识化学反应速率。
2．学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素。
3．初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化。
4．认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用。
【学习重难点】
1．能从内因、外因两个方面认识化学反应速率。
2．学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素。
【学习过程】
一、【知识梳理】
（一）化学反应速率
1．化学反应速率及其表示方法
（1）概念：化学反应的快慢通常用化学反应速率来定量表示。
（2）表示方法：可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加(均取正值)来表示。
（3）计算：表达式为v＝或v＝。
式中：Δc为浓度的变化量，一般以mol·L－1为单位；
Δt为时间，一般以s或min为单位。
（4）常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。
2．规律
对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
如对于反应：mA(g)＋nb(g)pC(g)＋qD(g)，v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q。
微点拨：（1）一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。
（2）无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。
（3）在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。
微思考：在体积为100 mL的溶液中，发生下列反应：
16H＋＋2MnO4-＋10Br－===2Mn2＋＋5Br2＋8H2O。已知，反应开始时，Br－的物质的量为0.01 mol；经过10 s后，Br－的物质的量变为0.002 mol。假设反应过程中溶液的体积保持不变，则在这10 s内，Br－消耗的平均速率是多少？
（二）影响化学反应速率的因素
1．【基础实验】化学反应速率的影响因素
实验1．催化剂对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 ①有少量气泡出现 ②产生大量气泡
实验结论 MnO2可以使H2O2分解的速率加快
微点拨：催化剂有正、负之分，正催化剂能加快反应速率，负催化剂减慢反应速率，不特别指明的条件下，均指正催化剂。催化剂只对某一特定反应具有催化作用，即有专一性。
实验2．温度对化学反应速率的影响
实验操作 试管中均为5 mL12%的H2O2溶液
实验现象 ①产生气泡速率较慢 ②产生气泡速率较快
实验结论 其他条件相同时，用水浴加热，化学反应速率增大，常温，化学反应速率减小
实验3．浓度对化学反应速率的影响
实验操作
实验现象 ①产生气泡速率较慢 ②产生气泡速率较快
实验结论 其他条件相同时，增大浓度，化学反应速率增大，减小浓度，化学反应速率减小
实验4．反应物状态对化学反应速率的影响
实验操作 取两支试管，向其中一支加入约5 g块状大理石，另一支加入约5 g粉末状大理石，再各加入5 mL 4 mol·L－1盐酸，观察并记录实验现象
现象与结论 块状大理石与盐酸反应的速率较慢，粉末状大理石与盐酸反应的速率快，说明增大反应物的接触面积，能增大反应速率
微点拨：影响化学反应速率的因素除温度、催化剂和反应物浓度外，还有反应物的状态、固体的表面积等许多因素。
2．控制变量法
受多因素影响的问题每次只改变其中的一个因素，而控制其余几个因素不变，研究被改变的因素对事物发展的影响。这样，就将多因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究，化繁为简，再进行综合分析，最后得出结论。这种方法称为控制变量法。
二、初试身手
（一）自主诊断
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
（1）对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显。 (×)
（2）由v＝计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值。 (×)
（3）化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1。 (×)
（4）升温时不论吸热反应还是放热反应，反应速率都增大。 （√）
2．在某一化学反应中，反应物A的浓度在10 s内从0.8 mol·L－1变为0.2 mol·L－1，则在这10 s内A的化学反应速率为( )
A．0.02 mol·L－1 B．0.02 mol·L－1·s－1
C．0.06 mol·L－1·s－1 D．0.06 mol·L－1·min－1
C 【10 s内A的化学反应速率为(0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1)÷10 s＝0.06 mol·L－1·s－1。】
3．反应A＋3B2C＋2D在四种不同情况下的反应速率分别为①v（A）＝0.15 mol/(L·s) ②v（B）＝0.6 mol/(L·s) ③v（C）＝0.4 mol/(L·s) ④v（D）＝0.45 mol/(L·s)，该反应进行的快慢顺序为______________________________。
【答案】④＞③＝②＞①
（二）合作探究
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①v（A）＝0.6 mol·L－1·min－1；②v（B）＝0.45 mol·L－1·min－1；③v（C）＝0.015 mol·L－1·min－1；④v（D）＝0.45 mol·L－1·min－1。则此反应在不同条件下进行最快的是( )
A．②③ B．①③
C．②④ D．②
D 【化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为：①中v（A）＝0.6 mol·L－1·min－1；②中v（A）＝3v（B）＝0.45 mol·L－1·min－1×3＝1.35 mol·L－1·min－1；③中v（A）＝v（C）＝×0.015 mol·L－1·min－1＝0.022 5 mol·L－1·min－1；④中v（A）＝v（D）＝×0.45 mol·L－1·min－1＝0.675 mol·L－1·min－1．所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。】
2．反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)在10 L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45 mol，则此反应的速率可表示为( )
A．v(NH3)＝0.01 mol·L－1·s－1
B．v(O2)＝0.001 mol·L－1·s－1
C．v(NO)＝0.001 mol·L－1·s－1
D．v(H2O)＝0.045 mol·L－1·s－1
C 【根据化学反应速率的计算公式： v(H2O)＝0.45 mol/(10 L×30 s)＝0.001 5 mol·L－1·s－1，则v(NH3)＝v(NO)＝v(H2O)＝0.001 mol·L－1·s－1， v(O2)＝v(H2O)＝0.001 25 mol·L－1·s－1。】
3．NO和CO都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气体：2NO＋2CO===N2＋2CO2．对此反应，下列叙述正确的是( )
A．使用催化剂能加快反应速率
B．压强增大不影响化学反应速率
C．冬天气温低，反应速率降低，对人体危害减小
D．无论外界条件怎样改变，均对此化学反应的速率无影响
A 【使用(正)催化剂能加快反应速率，A正确；增大压强反应速率增大，B错误；冬天气温低，反应速率降低，因为NO、CO都有毒，对人类危害增大，C错误；改变温度、压强等外界条件，化学反应速率会改变，D错误。】
4．反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，试回答：
（1）增加Fe的量，其反应速率________(填“增大”“不变”或“减小”，下同)。
（2）将容器的体积缩小一半，其反应速率________。
（3）保持体积不变，充入N2使体系压强增大，其反应速率_______。
（4）保持压强不变，充入N2使容器的体积增大，其反应速率_____。
【解析】（1）由于Fe是固体，改变Fe的量，反应物浓度不变，故反应速率不变。（2）将容器体积缩小一半，则反应物浓度增大，故反应速率增大。（3）容器体积不变，充入N2，反应物浓度不变，故反应速率不变。（4）保持容器内压强不变，充入N2容器体积增大，即反应物和生成物浓度均减小，故反应速率减小。
【答案】（1）不变 （2）增大 （3）不变 （4）减小
【精炼反馈】
1．下列关于化学反应速率的说法不正确的是( )
A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B．化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质
C．化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示
D．化学反应速率常用单位有mol·L－1·s－1和mol·L－1·min－1
C 【化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示，而不采用物质的质量或物质的量来表示。】
2．将4 mol A和2 mol B在2 L的密闭容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(s)＋B(g)2C(g)，反应2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1。下列说法正确的是( )
A．用物质A表示2 s内的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1
B．用物质B表示2 s内的平均反应速率为0.6 mol·L－1·s－1
C．2 s时v（C）＝0.3 mol·L－1·s－1
D．2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1
D 【不能用固体物质的浓度表示化学反应速率，A错误；化学反应速率是平均值不是瞬时值，C错误；据题目条件知v（C）＝0.6 mol·L－1÷2 s＝0.3 mol·L－1·s－1，则v（B）＝0.3 mol·L－1·s－1÷2＝0.15 mol·L－1·s－1，则2 s时物质B的浓度为2 mol÷2 L－0.6 mol·L－1÷2＝0.7 mol·L－1，B错误，D正确。】
3．在反应：C(s)＋CO2(g)===2CO(g)中，可使反应速率增大的措施是( )
①增大压强 ②升高温度 ③通入CO2
④增加碳的量 ⑤用等量炭粉代替焦炭
A．①②③ B．②③④⑤
C．①②③⑤ D．②③④
C 【因为碳是固体，只增加它的量，不能加快反应速率，但是若用炭粉代替焦炭，能增大与CO2的接触面积，故反应速率加快。】
4．把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中影响该反应速率的是( )
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积
③溶液的温度 ④Cl－的浓度
A．①④ B．③④
C．①③ D．②③
C 【镁与盐酸反应的离子方程式为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，与H＋有关，与Cl－无关。在镁与盐酸的反应中，刚开始时H＋的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，H＋浓度逐渐减小，化学反应速率又逐渐减慢。】
5．某温度下，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示：
（1）由图中的数据分析，该反应的化学方程式为________________________
_____________________________________________________________。
（2）5 min内用Z表示的平均反应速率为________。
（3）化学反应速率受到很多因素的影响，例如：向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。这是调控______________因素。
【解析】 据图可知，X、Y是反应物，Z是生成物，三者的物质的量变化量分别是0.6 mol、0.2 mol、0.6 mol，且该反应是可逆反应，故该反应的化学方程式是3X＋Y3Z。5 min内Z的反应速率是0.6 mol÷2 L÷5 min＝0.06 mol·L－1·min－1。
【答案】 （1）3X＋Y3Z （2）0.06 mol·L－1·min－1 （3）反应物浓度、固体表面积
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