高中化学人教版（2019）选择性必修1 2.1.1 化学反应速率（共32张ppt)

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第二章　化学反应速率与化学平衡
第1课时　化学反应速率的计算
第一节　化学反应速率
我们知道，不同化学反应的速率有大有小。有的反应可以瞬间完成，如沉淀反应、中和反应等，但有的反应很慢，如煤的形成、石油的形成等。如何来表示这些反应的快慢呢？
一、化学反应速率
1、含义
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。
2. 化学反应速率的表示方法
对于化学反应来说,当体系为气态或溶液时,化学反应速率用单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示。在容积不变的反应器中，通常是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加 （均取正值） 来表示。
△c
3. 数学表达式 v = ——— = ———
△ t
△n/V
△ t
4. 单位：mol/(L min ) mol·L-1·s-1 mol/(L s) mol·L-1·min-1 mol·L-1·h-1
式中v表示反应速率(取正值);
Δc＝|c始－c末|表示反应过程中，其反应物减少的浓度或生成物增加的浓度的绝对值。
理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题：
1.对于给定的一个化学反应，有关的物质的量是不断变化的，因此化学反应速率有平均速率和即时(瞬时)速率之分。在中学化学里，我们能够计算的是单位时间内的反应速率，即平均速率，而在速率图像上的每一个点则表示的是瞬时速率。
2.无论浓度的变化是增加还是减少，一般都取正值，所以化学反应速率一般为正值。
3.在一定温度下，纯固态和纯液态物质，单位体积里的物质的量保持不变，因此液态或固态纯物质物质的量浓度可以看成常数，所以不能用纯固体或纯液体来表示化学反应的反应速率。
4．由于一个化学反应里各物质之间的化学计量数不一定相同，所以在同一个化学反应里，不同物质所表示的化学反应速率数值不一定相同。虽然用不同物质表示的化学反应速率数值不一定相同，但是它们的实际意义却完全相同，即一种物质的化学反应速率也就代表了整个化学反应的反应速率。
5．一个化学反应涉及反应物生成物多种物质时，表示化学反应速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。
【例题】在2L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2，发生 N2+3H2 = 2NH3 ，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求该反应的化学反应速率。
起始浓度(mol/L)
2s末浓度(mol/L)
观察并回答，分别用三种物质表示的反应速率之间有什么关系？
问题
变化浓度(mol/L)
三步法
0.5
1.5
0
0.2
0.2
0.3
0.1
0.4
1.2
同一个反应，用不同的物质来表示反应速率，数值是不一样的，所以应注明是由哪种物质表示的。
同一反应中，各物质的速率之比等于他们在化学方程式中的化学计量数之比。
如在N2 + 3H2 = 2NH3 中， v(N2):v(H2):v(NH3)=1:3:2
即对于反应：aA + bB = cC + dD
v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d
△n(A): △ n(B) △ n(C): △n(D)=a:b:c:d
△c(A): △ c(B) △ c(C): △c(D)=a:b:c:d
结论
5. 化学反应速率的计算
①用不同的物质来表示反应速率
例1、反应4NH3 + 5O2 === 4NO + 6H2O 在5L的密闭容器中进行，30s后，NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率可表示为：
A、v (O2)=0.01 mol/(L·s) B、 v (NO)=0.008 mol/(L·s)
C、v (H2O)=0.003 mol/(L·s) D、 v (NH3)=0.002 (mol/L·s )
v (NO)=0.3/（5×30） =0.002 mol/(L·s)
计算化学反应速率的三种方法：(1)利用反应速率的定义式(2)灵活运用化学反应中各物质的反应速率之比等于化学计量数之比的规律进行计算。(3)利用三段式进行计算。
【规律方法】
化学反应速率计算的常用方法——“三段式”
一般步骤
1、写出有关反应的化学方程式
2、设未知数，列出各物质的起始量、转化量、某时刻（或平衡）量
3、根据已知条件得出各物质的转化浓度（Δc）
4、根据速率的计算公式计算反应速率
“三段式”法计算模板
计算中注意以下量的关系①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)
③转化率 =
A的转化率=
B的转化率=
②比较反应速率的大小
(1)选用同种物质作标准
统一标准法：将以某一种物质表示的反应速率选定为比较标准，以其他物质表示的反应速率全部按上述换算方法换算成同一种物质表示的反应速率，然后直接依据数值比较反应速率的大小。换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
在比较化学反应速率的大小时，不能简单直接地进行数据比较，要做到反应速率的单位一致。常用的方法有两种
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值
比较比值法：根据不同物质表示的速率，用各物质表示的速率除以化学方程式中各自的化学计量数，然后比较大小，比值大者反应速率大。
例如：比较aA+bB=cC+dD中A与B 的速率大小，可比较 与 的大小，若 > ，则A的速率大于B的速率
例2、反应A + 3B == 2C + 2D在四种不同情况下的反应速率分别为
①VA = 0.15mol·L-1·s-1 ②VB = 0.6mol·L-1·s-1
③Vc = 0.4mol·L-1·s-1 ④VD = 0.45mol·L-1·s-1
则该反应在不同条件下速率快慢顺序是
④﹥ ②= ③﹥ ①
练习.对于反应2A(g)＋B(g) 3C(g)＋4D(g)，下列表示的反应速率最快的是(　　)
A.v(A)＝0.5 mol·L－1·s－1 B.v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1
C.v(C)＝0.8 mol·L－1·s－1 D.v(D)＝1 mol·L－1·s－1
B
③化学方程式的推断
例3、某温度下，浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过t min后，测得物质的量浓度分别为：c(X2)=0.4mol/L，c(Y2)=0.8mol/L ，c(Z)=0.4mol/L，则该反应的反应方程式可表示为：
3X2 + Y2 === 2Z
3X2 + Y2 === 2X3Y
根据各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的计量数之比
习题1、把0.6molX气体和0.4molY气体混合于2L容器中，发生反应：3X(g) + Y(g) = n Z ( g) + 2W(g) .5min末已生成0.2molW，若测知以Z浓度的变化来表示平均速率为0.01mol/(L·min),则
(1) 上述反应Z气体的计量系数n的值是______
(2) 上述反应在5min末时，已用去的Y占原来物质的质量分数是__________
1
25%
习题2、一定温度下，在2 L密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是
A.a点时，υ(A) =υ(B)
B.反应开始到5min，B的物质的量增加了0.2 mol
C.反应的化学方程式为：3A 2B＋C
D.反应开始到5min，υ(C) =0.04 mol/(L·min)
C
例4、已知反应N2 +3H2 2NH3 ，根据下图判断
1、A是______物质的量浓度变化情况
2、C是______物质的量浓度变化情况
3、2分钟内N2的平均速率是多少？
H2
NH3
0.5mol/(L· min )
4、图像题
例5、根据下图回答：
1、反应物是__________.
2、2min内A的平均速率是________
3、写出化学方程式
A、B
2.5mol/(L·s)
5A + 4B 4C
1、化学反应速率：
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的一个物理量。
2、化学反应速率计算公式： V(A)=△ C(A) / △ t
3、化学反应速率常用的单位： mol/(L·min)或mol/(L·s)
4、各物质反应速率关系：各物质速率之比等于它们的计量数之比
归纳总结归纳总结
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)对于反应H2＋Cl2===2HCl，化学反应速率可表示为v＝a mol·L－1·s－1。( )(2)化学反应速率为一段时间内的平均速率。 ( )(3)化学反应速率可以为负值，如逆反应速率。 ( )(4)同一化学反应中不同物质的速率之比等于对应的浓度变化之比，还等于对应物质的物质的量变化之比。 ( )
×
×
√
√
2．下面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小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0.5 mol·(L·s)－1就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol·L－1D．化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度
解析：不是所有化学反应都有明显的现象，A错误；不是所有的物质都可以用来表示反应速率，固体和纯液体一般不用来表示反应速率，因为固体和纯液体的浓度不发生变化，视为常数，B错误；反应速率应该指单位时间内反应物或生成物的浓度变化，C错误。
D
3．反应4A(s)＋3B(g) 2C(g)＋D(g)，经2 min，B的浓度减少了0.6 mol·L－1。对此反应速率的正确表示是(　　)A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1B．用B表示的反应速率是0.3 mol·L－1·min－1C．2 min末时的反应速率用B表示是0.3 mol·L－1·min－1D．在这2 min内用B表示的反应速率的值是减小的，用C表示的反应速率的值逐渐增大
解析：A是固体，不能用A的浓度变化表示反应速率，故A不正确；在这2 min内用B表示的平均速率是0.3 mol·L－1·min－1，但2 min末的反应速率小于0.3 mol·L－1·min－1，故B正确，C不正确；D项因v(B)∶v(C)＝3∶2，随反应的进行，B的浓度减小，反应速率逐渐减小，单位时间内生成的C也逐渐减少，故D不正确。
B
4．5.6 g铁粉投入到盛有100 mL 2 mol·L－1稀硫酸的烧杯中，2 min时铁粉刚好溶解(溶解前后溶液体积变化忽略不计)，下列表示该反应的反应速率正确的是(　　)A．v(Fe)＝0.5 mol·L－1·min－1B．v(H2SO4)＝1 mol·L－1·min－1C．v(H2SO4)＝0.5 mol·L－1·min－1D．v(FeSO4)＝1 mol·L－1·min－1
解析：铁粉为固体，其物质的量浓度可视为常数，不能用来表示化学反应速率，A错；反应的铁粉是0.1 mol，参加反应的H2SO4为0.1 mol，所以v(H2SO4)＝0.5 mol·L－1·min－1，v(FeSO4)＝0.5 mol·L－1·min－1，B、D错。
C
5．在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示，已知2v(B)＝3v(A)、3v(C)＝2v(B)，则此反应可表示为(　　)A．A＋3B===2C　 B．2A＋3B===2CC．3A＋B===2C D．A＋B===C
解析：已知2v(B)＝3v(A)、3v(C)＝2v(B)，反应速率之比等于相应的化学计量数之比，则v(A)∶v(B)∶v(C)＝2∶3∶2，因此该反应可表示为2A＋3B===2C。
B
6．在2 L的密闭容器中，发生以下反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(g)，若最初加入的A和B都是4 mol，在前10 s A的平均反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，则10 s时，容器中B的物质的量是(　　)A．3.4 mol B．3.2 molC．2.8 mol D．1.2 mol
解析：前10 s A的平均反应速率为0.12 mol·L－1·s－1，由反应速率之比等于化学计量数之比可知， B的反应速率为0.12 mol·L－1·s－1×1 2＝0.06 mol·L－1·s－1，所以转化的B为0.06 mol·L－1·s－1×10 s×2 L＝1.2 mol，则10 s时，容器中B的物质的量为4 mol－1.2 mol＝2.8 mol。
C
7．反应A(g)＋3B(g) 2C(g)＋2D(g)，在不同情况下测得反应速率，其中对反应速率的正确描述中最快的是(　　)A．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1B．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1C．v(B)＝0.6 mol·L－1·min－1D．v(C)＝0.5 mol·L－1·min－1
B
解析：
8．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①v(A)＝0.45 mol·L－1·s－1、②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1、③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1、④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1，该反应进行的快慢顺序为(　　)A．①＞③＝②＞④ B．①＞②＝③＞④C．②＞①＝④＞③ D．①＞④＞②＝③
D
解析：
9．某温度时，在2 L密闭容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如下图所示。根据图中数据，试回答：
(1)反应在2 min内的v(X)＝______________，v(Y)＝________________________，v(Z)＝________________________。(2)容器内的反应物是________。(3)写出该反应的化学方程式：__________________。
解析：　本题考查的是利用图像法解决化学反应速率问题。在相同体积、相同时间内，反应速率之比等于物质的量的变化量之比，即v(X)∶v(Y)∶v(Z)＝Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝(1.0－0.9)∶(1.0－0.7)∶(0.2－0)＝1∶3∶2，故该反应的化学计量数之比为1∶3∶2，且该反应为可逆反应。
0.025 mol·L－1·min－1
0.075 mol·L－1·min－1
0.05 mol·L－1·min－1
X、Y
X＋3Y 2Z
10．某温度时，在2 L密闭容器中，某一反应中A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析得：
(1)在4 min末时，A、B的物质的量浓度c(A)________c(B)，从0～4 min内A、B的物质的量浓度变化量Δc(A)________Δc(B)(以上填“>”“<”或“＝”)。(2)从反应开始至4 min时，A的平均反应速率为____________。(3)该反应的化学方程式为___________________。
解析：　(1)由图可以看出，在4 min末n(A)＝n(B)＝0.4 mol，又因体积相等，所以c(A)＝c(B)，从0到4 min内Δc(A)＝0.2 mol·L－1，Δc(B)＝0.1 mol·L－1。(2)v(A)＝0.05 mol·L－1·min－1。(3)参加反应的各物质的物质的量之比为n(A)∶n(B)＝0.4 mol∶0.2 mol＝2∶1,4 min后的一段时间以后A、B的物质的量不再改变，证明该反应达到化学平衡，此反应为可逆反应。
＝
>
0.05 mol·L－1·min－1
2A B