专题6　第1单元　第1课时　化学反应速率 教案

专题6　化学反应与能量变化
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|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
1．通过探究双氧水的分解，知道可以定量衡量化学反应的快慢。
2．在问题解决中，感受化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用。
素材1　定性感知化学反应的快慢。
【提问】　请同学们结合生活经验谈谈对不同化学反应快慢的认识。
【讨论】　溶洞的形成很慢，炸药的爆炸极快，钢铁的生锈比较慢，塑料的降解很慢。我们所用的快餐盒在自然界中多长时间会分解完？如果是用不可降解的塑料做的快餐盒，恐怕在自然界中200～300年都不会分解；如果是用可降解塑料做的快餐盒，3个月以上就能被环境分解完。
素材2　定量衡量草酸溶液和酸性高锰酸钾溶液反应的快慢。
【实验1】　向0.01mol·L－1酸性高锰酸钾溶液中滴加0.15mol·L－1草酸溶液。
已知：① 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O；
② MnSO4溶液接近无色。
【问题1】　实验中有哪些明显的现象？若要定量衡量该反应的快慢，需要哪些数据？
【实验2】　测量并记录40mL 0.001mol·L－1酸性高锰酸钾溶液与40mL 0.1mol·L－1草酸溶液的反应过程中，KMnO4溶液浓度的数值。
时刻/min 0 12 20 24 27
c(KMnO4)/(10－4mol·L－1) 5.00 3.36 1.04 0.16 0.10
【问题2】　如何利用上表所给数据算出不同时间间隔内，KMnO4的平均反应速率？
问题一　如何正确理解化学反应速率？
化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示。
(1) v＝表示的是用物质的量浓度的变化值除以反应经历的时间。
(2) 无论是用反应物浓度的减少还是用生成物浓度的增加来表示化学反应速率，都取正值。
(3) 化学反应速率指的是某一段时间内的平均反应速率，不是指某一时刻的瞬时速率。
(4) 由于化学反应涉及的反应物、生成物有多种，所以表示一个反应的化学反应速率时，必须指明具体的物质。
(5) 一定温度下，由于固体和纯液体单位体积的物质的量不会改变(可视为常数)，即它们的物质的量浓度为常数，因此一般不用固体和纯液体来表示化学反应速率。
问题二　化学反应速率大小的比较。
(1) 定性比较
通过明显的实验现象(如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢等)来定性判断化学反应的快慢。
(2) 定量比较
对于反应mA＋nB===pC＋qD(A、B、C、D都是气体)，存在关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
归一法：利用上述关系将不同物质表示的反应速率转换成相同的物质、相同的单位，再比较数值大小。如A＋3B===2C(A、B、C均为气体)，在不同情况下，v(A)＝0.6mol·L－1·s－1, v(C)＝0.9mol·L－1·s－1，利用化学反应速率之比等于化学计量数之比，将v(C)转换成v(A)则为0.45mol·L－1·s－1，故用v(A)表示的反应速率比用v(C)表示的反应速率大。
比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应mA＋nB===pC＋qD(A、B、C、D都是气体)，若要通过v(A)、v(B)比较该反应的快慢，就需要比较与的相对大小，若＞，则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。
　某化学反应中，在10s内反应物A的浓度从0.8mol·L－1变为0.2mol·L－1。这10s内A的平均化学反应速率为(　C　)
A．0.02mol·L－1 B．0.02mol·L－1·s－1
C．0.06mol·L－1·s－1 D．0.06mol·L－1·min－1
【解析】　v(A)＝＝＝0.06mol·L－1·s－1。
【素养要求】　能理解化学反应速率的定义。
　将一定量A、B置于容积为2L的密闭容器中，发生反应A＋4B===2C(A、B、C 均为气体)，反应进行到4s末，测得A为0.5mol, B为0.8mol, C为0.2mol。则用反应物B浓度的减少表示的反应速率为(　D　)
A．0.025mol·L－1·s－1 B．0.0125mol·L－1·s－1
C．0.1mol·L－1·s－1 D．0.05mol·L－1·s－1
【解析】　由题可知，Δc(C)＝＝＝0.1mol·L－1, v(C)＝＝＝0.025mol·L－1·s－1。 同一反应中，用不同物质表示的反应速率，其比值等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。＝， v(B)＝2v(C)＝2×0.025mol·L－1·s－1＝0.05mol·L－1·s－1。
【素养要求】　能运用定量手段说明物质的变化。
　在反应A＋2B 3C＋D(A、B、C、D均为气体)中，下列化学反应速率表示的反应最快的是(　D　)
A．v(A)＝0.5mol·L－1·s－1 B．v(B)＝0.5mol·L－1·s－1
C．v(C)＝0.6mol·L－1·s－1 D．v(D)＝0.6mol·L－1·s－1
【解析】　以物质A为标准表示反应速率，有＝， B项表示的反应速率v(A)＝0.25mol·L－1·s－1; ＝， C项表示的反应速率v(A)＝0.2mol·L－1·s－1; ＝， D项表示的反应速率v(A)＝0.6mol·L－1·s－1。所以物质D表示的化学反应速率最大。
【素养要求】　能从反应快慢角度解释简单的化学现象，并能用定量手段说明物质的变化。
*选做强化题　化学反应速率可以用来衡量化学反应的快慢。
(1) 在反应A＋3B===2C(A、B、C均为气体)中，以物质A表示该反应的化学反应速率为0.2mol·L－1·min－1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为__0.6__mol·L－1·min－1。
(2) 在2L密闭容器中，充入2mol N2和3mol H2，在一定条件下发生反应N2＋3H2 2NH3。 3s后测得N2为1.9mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为__0.05__mol·L－1·s－1。
(3) 将10mol A和5mol B放入容积为10L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A＋B===2C(A、B、C均为气体)。在最初2s内，A的平均反应速率为0.06mol·L－1·s－1，则在2s末时，容器中有__8.8__mol A，此时C的物质的量浓度为__0.08__mol·L－1。
【解析】　(1) 在同一个反应中，用不同物质来表示化学反应速率时，其比值等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。在反应A＋3B===2C中，＝， v(B)＝3v(A)＝3×0.2mol·L－1·min－1＝0.6mol·L－1·min－1。
(2) 解法一：3s内消耗N2的物质的量为2mol－1.9mol＝0.1mol，根据化学方程式N2＋3H2 2NH3，可知3s内消耗的H2的物质的量为0.3mol。Δc(H2)＝＝＝0.15mol·L－1, v(H2)＝＝＝0.05mol·L－1·s－1。
解法二：先算出以N2表示的化学反应速率v(N2)＝＝mol·L－1·s－1，再根据在同一个反应中，用不同物质来表示反应速率时，其比值等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，算出以H2表示的化学反应速率v(H2)＝3v(N2)＝mol·L－1·s－1×3＝0.05mol·L－1·s－1。
(3) 　　　　　　　　　　　3A　　　＋　　　B　　　===　　2C
起始浓度/(mol·L－1) 　1.0 　0.5 　　　　　0
转化浓度/(mol·L－1) 0.06×2＝0.12 　0.04 　　　　0.08
2s时浓度/(mol·L－1) 1.0－0.12＝0.88 0.5－0.04＝0.46 0.08
则2s时，n(A)＝0.88mol·L－1×10L＝8.8mol, c(C)＝0.08mol·L－1。
【素养要求】　能根据实验获得的数据概括化学变化发生的特征与规律。