苏教版高中化学选择性必修1化学反应原理专题2第一单元基础课时9化学反应速率的表示方法课件(共68张PPT)

(共68张PPT)
基础课时9　化学反应速率的表示方法
专题2　化学反应速率与化学平衡
第一单元　化学反应速率
学习任务 1．通过了解化学反应速率的概念及其表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念，培养变化观念的化学核心素养。
2．通过化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，会比较化学反应速率的快慢，培养证据推理的化学核心素养。
必备知识　自主预习储备
一、化学反应速率的概念与表示方法
1．H2O2分解过程中浓度随时间的变化及速率分析
t/min 0 20 40 60 80
c(H2O2)/(mol·L-1) 0.80 0.40 0.20 0.10 0.05
Δc(H2O2)/(mol·L-1) ____ ____ ____ _____
v(H2O2)/(mol·L-1·min-1) _____ _____ ______ _________
0.4
0.2
0.1
0.05
0.02
0.01
0.005
0.002 5
减小
逐渐减慢
快慢程度
反应物浓度
生成物浓度
mol·L－1·s－1
mol·L－1·min－1
【特别提醒】　(1)在同一个化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，其数值大小不一定相同，但表示的速率相同，即一种物质的速率就代表了整个化学反应的速率。
(2)用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。
×
×
×
√
×
二、化学反应速率的测定
1．测定原理
利用化学反应中与某一种化学物质的____(或____)相关的性质进行测定。
2．测定方法
(1)利用能够直接观察的某些性质测定。
如通过测量释放出一定体积的气体的____来测定反应速率，或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。
浓度
质量
时间
(2)利用科学仪器测量出的性质进行测定，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。
(3)在溶液中，当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时，常常利用________和______________的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
3．实验探究——实验测定化学反应速率(以盐酸与碳酸钙反应为例)
(1)实验原理。
盐酸与大理石反应生成CO2，通过测量一定时间内产生CO2气体的体积，可测定该反应的速率。请自行完成下列化学反应速率的测定实验。
颜色深浅
显色物质浓度间
(2)实验装置如图所示。
(3)测量步骤。
①在锥形瓶中放入5 g大理石，加入20 mL 1 mol·L-1盐酸。每隔10 s观测玻璃注射器中气体的体积，将实验数据记录到表中。
②以mL·s-1为反应速率的单位，计算每10 s时间间隔内的反应速率，将计算结果填入表中。
时间/s 10 20 30 40 50 60
气体体积/mL 　 　 　 　 　 　
反应速率/(mL·s-1)
判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)通过测量压强变化来测定CO(g) ＋H2O(g)===CO2(g) ＋H2(g)的化学反应速率。 (　)
(2)通过测量氢气体积来测定Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)的化学反应速率。 (　)
(3)通过测量颜色深浅来测定2NO2(g) N2O4(g)的化学反应速率。 (　)
(4)通过测量沉淀质量来测定Ca(OH)2(aq)＋Na2CO3(aq)===CaCO3(s)＋2NaOH(aq)的化学反应速率。 (　)
×
√
√
√
关键能力　情境探究达成
化学反应速率概念的理解、计算和比较
[情境素材]
任何化学反应的快慢都表现为有关物质的量随着时间变化的多少。因此，化学反应速率可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量变化来表示。如果反应体系的体积是恒定的，则化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来
[问题探究]
[问题1]　在C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的反应中，可用哪些物质表示反应速率？在2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑的反应中呢？
提示：在C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)反应中，可以用H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度在单位时间内的变化来表示反应速率，而在2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑的反应中只能用NaOH、H2的浓度在单位时间内的变化来表示，即不能用固体或纯液体来表示反应速率，因为固体或纯液体的浓度为常数。
提示：解法一：求化学反应速率，需先求参加反应的物质的物质的量浓度的变化量和反应所耗时间，据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量：
　　　　　　　　N2　＋　3H2 2NH3
起始量/mol 2 10 0
变化量/mol 2－1 3 2
2 min末量/mol 1 10－3 2
[归纳总结]
1．正确理解化学反应速率
(1)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，由于Δc是取浓度变化的绝对值，因此，化学反应速率都取正值。
(2)化学反应速率可用反应体系中单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示，一般是以最容易测定的一种物质表示，书写时应标明是什么物质的反应速率。
(3)在一定温度下，固体和纯液体物质等，其单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也被视为常数。由此可知，现在采用的表示化学反应速率的方法还有一定的局限性。
(4)在同一反应中，用不同的物质表示同一时间内的反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表达的意义是相同的即都是表示同一反应的速率。各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算。
(5)一般来说在反应过程中都不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。
③根据已知条件列方程计算。
例如，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，则反应速率可计算如下：
3．化学反应速率的大小比较
(1)归一法。
依据化学反应速率之比等于化学计量数之比，将同一反应中的用不同物质表示的反应速率，转化成用同一种物质表示的反应速率，然后直接依据数值进行比较。
例如：对于反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，如果a.v(SO2)＝
2 mol·L-1·min-1，b.v(O2)＝3 mol·L-1·min-1，c.v(SO3)＝
4 mol·L-1·min-1，比较反应速率的大小，可以将三者表示的反应速率都转化为O2表示的反应速率再作比较。换算得出：a.v(O2)＝
1 mol·L-1·min-1，c.v(O2)＝2 mol·L-1·min-1，则反应速率的大小关系为b>c>a。
(2)比值法。
用各物质的量表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。例如：对于反应mA＋nB pC＋qD，若v(A)/m>v(B)/n，则反应速率A>B。
【特别提醒】　比较同一反应中不同物质的化学反应速率时，要注意单位是否相同。如果单位不同，要化成相同的单位再进行比较。
[能力达成]
1．用纯净的CaCO3与1 mol·L-1 100 mL盐酸反应制取CO2。关于此反应，下列说法正确的是(　　)
A．用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同
B．不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率，但可用水来表示
C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D．用CaCl2浓度的减小表示其反应速率
A　[因为CaCO3是固体，H2O为纯液体，不能用其单位时间内浓度的变化来表示化学反应速率；D中CaCl2为生成物，故应用其单位时间内浓度的增加表示反应速率；故B、C、D项错误。]
√
2．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)。若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1，现有下列几种说法：
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1
③2 s末，物质B的浓度为0.7 mol·L-1
④2 s末，物质A的转化率为70%
其中正确的是(　　)
A．①④　　B．①③　　C．②④　　D．③④
√
B　[2 s末C的浓度为0.6 mol·L-1，则2 s末n(C)＝0.6 mol·L-1×2 L＝1.2 mol，由三段式表示
　　　　　 2A(g)＋B(g) 2C(g)
开始的物
质的量/mol 4 2 0
转化的物
质的量/mol 1.2 0.6 1.2
2 s末的物
质的量/mol 2.8 1.4 1.2
[情境素材]
为了研究碳酸钙与盐酸反应的反应速率，某同学通过如图实验装置测定反应中生成的CO2气体体积，并绘制出如图所示的曲线。
化学反应速率的测定
[问题探究]
[问题1]　化学反应速率最快的时间段是？可能的原因是？
提示：曲线的斜率为该反应的化学反应速率，斜率越大其反应速率越大，根据图像知，斜率最大的是t1～t2 min，反应的化学反应速率最快；该反应是放热反应，放出的热量使溶液温度升高，升高温度，反应速率加快，收集到的气体最多的是体积之差最大的，即产生气体体积最大的是t1～t2 min。
[问题2]　若盐酸的体积是20 mL，图中CO2的体积是标准状况下的体积，则t1～t2 mim平均反应速率v(HCl)是多少？
[问题3]　为了减缓上述反应速率，欲向盐酸溶液中加入下列物质，你认为可行的有________________(填序号)。
①蒸馏水　②NaCl固体　③NaCl溶液　④通入HCl
提示：降低反应速率，可以通过减小溶液中氢离子浓度实现，加蒸馏水稀释或加入氯化钠溶液都能使氢离子浓度降低，从而降低反应速率，通入氯化氢使溶液中氢离子浓度增大，反应速率加快，故可行的有①③。
[问题4]　在t4min后，收集到的气体的体积不再增加，可能的原因是？
提示：该反应为不可逆反应，在t4 min后，收集到的气体体积不再增加，说明反应物中有一种已经消耗完。
[归纳总结]
1．基本原理与思路
化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物)，所以与其中任何一种物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。
2．测量方法
(1)量气法：对于2H2O2===2H2O＋O2↑、CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O等有气体生成的反应，可以测量在一定温度和压强下释放出来的气体的体积。
(2)比色法：有些反应物(或生成物)有颜色，随着反应的进行，溶液的颜色不断变化，可以用比色的方法测定溶液颜色的深浅，再根据溶液颜色与反应物浓度(或生成物浓度)的换算成反应物(或生成物)在不同反应时刻的浓度。
[能力达成]
1．下列都是测定气体产物(一定时间内)反应速率的装置图，不能达到目的的是(　　)
A　[A项中装置不能用长颈漏斗。]
A．测定O2的反应速率
B．测定CO2的反应速率
C．测定CO2的反应速率
D．测定CO2的反应速率
√
√
学习效果　随堂评估自测
2
4
3
题号
1
√
1．下列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少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-1·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-1·s-1
D．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
4
3
题号
1
D　[A项，中和反应速率很快，但有的没有明显现象，错误；B项，在化学反应中，由于固体和纯液体的浓度视为常数，其浓度变化值为零，故不能用它们表示反应速率，错误；C项，单位错，浓度变化单位应为mol·L-1，且由于化学计量数不一定相同，在该时间内反应物和生成物的浓度变化不一定都为0.5 mol·L-1。]
2
3
题号
1
4
√
2
3
题号
1
4
2
3
题号
4
1
√
3．反应4A(g)＋3B(g)===2C(g)＋5D(g)，在四种不同条件下的反应速率分别为
①v(A)＝0.02 mol·L-1·s-1；
②v(B)＝0.6 mol·L-1·min-1；
③v(C)＝0.3 mol·L-1·min-1；
④v(D)＝1.2 mol·L-1·min-1
其中表示该反应速率最慢的是(　　)
A．①　　　B．②　　　C．③　　　D．④
2
3
题号
4
1
2
4
3
题号
1
1 mol·L-1的盐酸所耗时间长，因为浓度小的反应速率慢
2
4
3
题号
1
(2)活塞外移的情况是______(填字母)。
A．均匀外移
B．先快后慢
C．先慢后快
D．先慢后快然后又逐渐减慢
你选择的理由是___________________________________________
_______________________________________________。
D
此反应是放热反应，温度升高，反应速率加快；
随着反应的进行，H＋浓度不断减小，反应速率减慢
2
4
3
题号
1
[解析]　(1)盐酸的浓度越大，反应速率越快，所以收集100 mL CO2时1 mol·L-1的盐酸所耗时间长。
(2)因为反应是放热反应，随温度的升高，反应速率逐渐加快。但随反应的进行，氢离子的浓度会逐渐降低，因此反应速率会再慢慢地降低。
题号
基础课时固基练(9)　化学反应速率的表示方法
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
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量来表示，而不采用物质的质量或物质的量。]
题号
2
1
3
4
5
6
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7
9
10
11
2．在一定条件下，发生N2＋3H2 2NH3反应。在2 L密闭容器中进行，5 min内氨的物质的量增加了0.1 mol，则反应速率为(　　)
A．v(NH3)＝0.03 mol/(L·min)
B．v(NH3)＝0.02 mol/(L·min)
C．v(NH3)＝0.17 mol/(L·min)
D．v(NH3)＝0.01 mol/(L·min)
√
题号
3
2
4
5
6
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11
1
√
B　[化学反应速率之比等于化学计量数之比，由化学方程式可知，v(H2S)∶v(O2)∶v(SO2)∶v(H2O)＝2∶3∶2∶2，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，得3v(H2S)＝2v(O2)＝3v(SO2)＝3v(H2O)，所以B正确。]
题号
4
2
3
5
6
8
7
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11
1
√
4．在密闭容器中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v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系：2v(B)＝3v(A)＝3v(C)。则此反应可表示为(　　)
A．2A＋3B===2C 　 B．A＋3B===2C
C．3A＋B===2C 　 D．A＋B===C
A　[根据2v(B)＝3v(A)＝3v(C)可知，v(A)∶v(B)∶v(C)＝2∶3∶2，A项正确。]
题号
2
4
5
3
6
8
7
9
10
11
1
√
5．已知某反应的各物质浓度数据如下：
　 aA(g)＋bB(g) 2C(g)
起始浓度/(mol·L-1) 3.0 1.0 0
2 s末浓度/(mol·L-1) 1.8 0.6 0.8
据此可推算出上述反应化学方程式中，各物质的化学计量数之比是
(　　)
A．9∶3∶4　　 B．3∶1∶2
C．2∶1∶3 　 D．3∶2∶1
题号
2
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3
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11
1
题号
2
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11
1
√
6．对于反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O在测量化学反应速率时，以下不可以利用的相关性质为(　　)
A．气体的体积和体系的压强
B．溶液颜色的深浅
C．固体物质的体积
D．H＋浓度的变化
C　[由用于化学反应速率测量的基本性质及本反应的特征可知选C。]
题号
2
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3
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11
1
SO2或O2
0.88 mol·L-1·s-1
5.0 mol·L-1
题号
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1
题号
2
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1
√
题号
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1
C　[A.经5 min后，测得D的浓度为0.4 mol·L-1，则D的平均反应速率是0.08 mol·L-1·min-1，C的平均反应速率是0.12 mol·L-1·min-1，根据物质的反应速率与化学计量数成正比，则0.12 mol·L-1·min-1∶
0.08 mol·L-1·min-1＝x∶2，解得x＝3，A正确；B.设开始时，A、B的物质的量均为a mol，可列三段式：
题号
2
4
5
3
8
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7
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11
1
题号
9
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1
√
题号
9
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1
题号
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1
10．(素养题)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物方面具有广泛用途。反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)在1 L的恒温容器中进行，反应过程中部分数据见下表：
反应时间/min H2(g)/mol I2(g)/mol HI(g)/mol
0 4 4 0
5 2.5
10 2
题号
9
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11
1
若在起始时总压为p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10 min内H2(g)的反应速率为(　　)
A．0.25p0 kPa·min-1
B．0.025p0 kPa·min-1
C．0.005p0 kPa·min-1
D．0.016p0 kPa·min-1
√
题号
9
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1
题号
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1
图1
题号
9
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11
1
[实验现象]　
锌跟硫酸反应___________________________，收集10 mL气体，Ⅱ所用时间比Ⅰ所用时间____。
[实验结论]
4 mol·L-1硫酸与锌反应比1 mol·L-1硫酸与锌反应速率____。
[注意事项]
(1)锌粒的颗粒(即表面积)大小______；
(2)40 mL的稀硫酸要迅速加入；
(3)装置______________，且计时要迅速准确；
产生气泡，固体Zn逐渐溶解
短
相同
气密性良好
快
题号
9
2
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3
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6
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10
11
1
(4)气体收集可以用排水量气装置(如图2所示)代替。
[实验讨论]　除本实验测定反应速率的方法外，可行的方案还有
(1)______________________________________________________；
(2)______________________________________________________；
(3)______________________________________________________。
图2
测定单位时间内产生H2的体积
测定一段时间内H＋的浓度变化
测定一段时间内锌粒质量的变化(合理即可)
题号
9
2
4
5
3
8
6
7
10
11
1
[解析]　Zn与稀H2SO4发生反应生成H2，故看到有气泡产生，固体Zn逐渐溶解，因反应物浓度越大，反应速率越快，故Ⅱ比Ⅰ所用时间短，要保证锌粒的表面积相同，同时该实验装置气密性要良好。测定该实验的反应速率还有如下方法：(1)测定单位时间内产生H2的体积；(2)测定一段时间内H＋的浓度变化；(3)测定一段时间内锌粒质量的变化等。