6.2 第1课时　化学反应的速率 学案（含答案）2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修2

第1课时　化学反应的速率
【课程目标】　 1.了解化学反应速率的概念和表示方法，并能进行简单计算。
2．理解影响化学反应速率的因素及规律，并能合理解释生产、生活中的相关化学现象。
3．学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。
夯基提能·一遍过
知识点一　化学反应速率及其表示方法
一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。
【师说·提醒】　化学反应速率也可用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量的变化来表示。
即学即练
1．一定条件下反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)在10 L的密闭容器中进行，测得2 min内，N2的物质的量由20 mol减小到8 mol，则2 min内N2的反应速率为(　　)
A．1.2 mol·L-1·min-1
B．6 mol·L-1·min-1
C．0.6 mol·L-1·min-1
D．0.4 mol·L-1·min-1
2．医学上把未满月(出生28天内)新生儿的黄疸称为新生儿黄疸，新生儿黄疸是指新生儿时期，由于胆红素代谢异常，引起血清中胆红素浓度升高，而出现以皮肤、黏膜、巩膜及其他组织被染成黄色为特征的病症，是新生儿中最常见的临床问题。科学家为探究胆红素的作用机理，在特定条件下用一定波长的光照射胆红素，发现其能发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如图所示，试计算反应4～8 min的平均反应速率和推测第16 min反应物的浓度。
知识点二　影响化学反应速率的因素
1．实验探究——外界条件对化学反应速率的影响
　　　　　　变量控制法：其他条件不变，只改变一个条件。
实验操作 实验现象 实验结论
①产生气泡速率较慢 ②产生气泡速率较快 对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率________
续表
实验操作 实验现象 实验结论
滴加1 mol·L-1盐酸的试管产生气泡速率更快 增大反应物盐酸的浓度，生成CO2的速率________
　 ①无明显现象 ②能产生大量气泡 MnO2可以使H2O2的分解速率________
　
【师说·助学】　在1 L密闭容器中充入一定量的N2和H2，在一定的温度和压强下反应生成氨气。当使容器的体积缩小时，化学反应的速率会如何变化？
2．影响化学反应速率的因素
(1)内因：反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。
(2)外因：其他条件不变，只改变一个条件——变量控制法。
即学即练
1．下列现象体现了哪些影响化学反应速率的因素？
(1)向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。
鼓风：________________；煤粉代替煤块：________________________。
(2)把食品存放到冰箱内，糕点包装内放除氧剂可以延长食品保质期。
冰箱：________；除氧剂：________________。
(3)利用H2O2分解制氧气时加入固体MnO2 。
固体MnO2：________。
(4)铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。
纯氧：________________________。
2．在带有活塞的密闭容器中发生反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，分析改变下列条件，化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”)，并阐述理由。
(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化)：________，理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)保持容器的体积不变，增加水蒸气的通入量：________，理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)保持容器内压强不变，充入一定量的氩气：________，理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)保持容器的容积不变，充入一定量的氩气：________，理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
练后归纳
压强对化学反应速率影响剖析
(对于有气体参与的化学反应)
(1)恒温恒容时：充入气体反应物压强增大浓度增大反应速率加快。
(2)恒温恒容时：充入惰性气体总压强增大，但各气体物质的浓度不变，反应速率不变。
(3)恒温恒压时：充入惰性气体压强不变体积增大各气体物质的浓度减小反应速率减慢。
(4)恒温时：缩小容器体积压强增大反应物浓度增大反应速率加快。
素养落实重拓展　
题型 化学反应速率的计算与大小比较
例1 已知合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，其浓度数据如下：
N2 H2 NH3
起始浓度/(mol·L-1) 1.0 3.0 0
2 s末浓度/(mol·L-1) 0.6 1.8 0.8
2 s内，N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少？则2 s内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少？
例2 (1)根据上述计算，同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值是否相同？表示的反应快慢是否相同？
(2)同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值有什么规律？
例3 已知反应A(g)＋3B(g) 2C(g)，在不同条件下，分别用A、B、C三种物质表示的速率为①v(A)＝0.2 mol·L-1·s-1　②v(B)＝0.45 mol·L-1·s-1
③v(C)＝0.45 mol·L-1·s-1，三者速率由大到小的顺序为________________________。
状元随笔　(1)对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。
(2)比较化学反应速率大小的两种方法（注意先统一单位）
①归一法：将不同物质表示的反应速率，换算成同一物质来表示反应速率，数值大者反应快。
②比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，数值大者反应快。
【变式演练】
1．已知4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系是(　　)
A．4v(NH3)＝5v(O2) B．6v(O2)＝5v(H2O)
C．4v(NH3)＝6v(H2O) D．5v(O2)＝4v(NO)
2．已知反应4CO(g)＋2NO2(g)N2(g)＋4CO2(g)在不同条件下的化学反应速率如下：
①v(CO)＝1.5 mol·L-1·min-1
②v(NO2)＝0.01 mol·L-1·s-1
③v(N2)＝0.4 mol·L-1·min-1
④v(CO2)＝1.1 mol·L-1·min-1
请比较上述4种情况反应的快慢：________(由大到小的顺序)。
第1课时　化学反应的速率
夯基提能·一遍过
知识点一
反应物浓度　生成物浓度　mol·L-1·s-1　mol·L-1·min-1
即学即练
1．解析：2 min内N2的物质的量变化量为(20－8) mol＝12 mol，根据速率计算公式v＝，即v(N2)＝＝mol·L-1·min-1＝0.6 mol·L-1·min-1。
答案：C
2．解析：由图可知，4～8 min期间，反应物浓度变化为(20－10) μmol·L-1＝10 μmol·L-1，所以4～8 min期间，反应速率为＝2.5 μmol·L-1·min-1。由图可知，0～4 min期间，反应物浓度变化为(40－20) μmol·L-1＝20 μmol·L-1，4～8 min期间，反应物浓度变化为(20－10) μmol·L-1＝10 μmol·L-1，可知，每隔4分钟，浓度变化量降为原来的一半。所以8～12 min浓度变化为5 μmol·L-1，12～16 min浓度变化为2.5 μmol·L-1。所以16 min时浓度为10 μmol·L-1－5 μmol·L-1－2.5 μmol·L-1＝。
答案：反应4～8 min的平均反应速率为2.5 μmol·L-1·min-1；第16 min反应物的浓度为2.5 μmol·L-1。
知识点二
1．加快　加快　加快
[师说·助学]　提示：有气体参加的反应，容器的体积缩小，压强增大，浓度增大，化学反应速率加快。
2．增大　减小　增大　减小　增大　减小　改变　表面积
即学即练
1．答案：(1)反应物的浓度　接触面积
(2)温度　反应物的浓度
(3)催化剂
(4)反应物的浓度
2．答案：(1)不变　纯固体的浓度视为常数，改变用量不影响化学反应速率
(2)变大　增大反应物浓度，化学反应速率变大
(3)变小　保持压强不变，充入氩气，容器体积增大，水蒸气的浓度变小，因而化学反应速率变小
(4)不变　容器的容积不变，充入氩气，反应物和生成物的浓度均不改变，因而化学反应速率不变
素养落实·重拓展
例1　答案：2 s内，Δc(N2)＝(1.0－0.6) mol·L-1＝0.4 mol·L-1，
Δc(H2)＝(3.0－1.8) mol·L-1＝1.2 mol·L-1，
Δc(NH3)＝(0.8－0) mol·L-1＝0.8 mol·L-1，
2 s内v(N2)＝s-1，
v(H2)＝＝0.6 mol·L-1·s-1，
v(NH3)＝s-1。
例2　答案：(1)同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。
(2)同一反应在相同时间内，用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于其化学计量数之比。
例3　解析：方法一：将②③中的反应速率都用A表示为
②v(A)＝0.15 mol·L-1·s-1，③v(A)＝0.225 mol·L-1·s-1，单位相同时，数值大者反应快，故三者速率大小为③＞①＞②。
方法二：① ＝0.2 mol·L-1·s-1，② ＝L-1·s-1 ＝0.15 mol·L-1·s-1 , ③ mol·L-1·s-1＝0.225 mol·L-1·s-1，单位相同时，数值大者反应快，故三者速率大小为③＞①＞②。
答案：③＞①＞②
变式演练
1．解析：已知4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)，由同一反应、同一时间段内用不同物质表示的化学反应速率之比等于相应的化学计量数之比可知，5v(NH3)＝4v(O2)，A错误；6v(O2)＝5v(H2O)，B正确；6v(NH3)＝4v(H2O)，C错误；4v(O2)＝5v(NO)，D错误。
答案：B
2．解析：②经转化可表示为v(CO)＝2v(NO2)＝0.02 mol·L-1·s-1＝1.2 mol·L-1·min-1；③v(CO)＝4v(N2)＝1.6 mol·L-1·min-1；④v(CO)＝v(CO2)＝1.1 mol·L-1·min-1。故反应由快到慢的顺序为③＞①＞②＞④。
答案：③＞①＞②＞④