2-1-1
化学反应速率
【学习目标】
1.
了解化学反应速率的概念,会定量表示化学反应速率。
2.
掌握化学反应速率的简单计算,会比较化学反应速率的快慢。
【学习重难点】
学习重点:化学反应速率的计算
学习难点:化学反应速率的计算
【自主预习】
1.化学反应速率是定量描述化学反应进行
的物理量。通常用单位时间内
的减少或
的增加来表示。
其数学表达式为v=
或
v=
。
Δc表示
_,常用单位
_。
Δt表示
_,常用单位
。
意义:衡量化学反应进行的快慢程度。
2.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”。
(1)化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量(
)
(2)升高温度,吸热反应和放热反应的反应速率都增大(
)
(3)镁、铁分别与相同体积、相同浓度的盐酸反应,镁产生气泡比铁快(
)
(4)相同形状和大小的铜片分别与浓硝酸、稀硝酸反应,浓硝酸产生气体较快(
)
(5)过氧化氢溶液中,加入少量MnO2后,产生O2的速率加快(
)
(6)铝片放入少量的盐酸溶液中,产生气泡的快慢程度始终相同(
)
【预习检测】
1.用纯净的CaCO3与1
mol·L-1
100
mL稀盐酸反应制取CO2。关于此反应,下列说法不正确的是( )
A.可以用单位时间内CaCO3质量的减少表示该反应的反应速率
B.可以用单位时间内生成CO2的量表示该反应的反应速率
C.可以用单位时间内溶液中Ca2+浓度的增加表示该反应的反应速率
D.可以用单位时间内CaCO3浓度的变化表示该反应的反应速率
2.下列关于化学反应速率的叙述正确的是( )
A.在可逆反应中,正反应的化学反应速率是正值,逆反应的化学反应速率是负值
B.化学反应速率为0.8
mol·L-1·s-1是指1秒钟时某物质的浓度为0.8
mol·L-1
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D.化学反应的速率可以是g·(L·s)-1,也可以是kg·(L·s)-1,甚至可以用t·(L·s)-1表示
合作探究
探究活动一:化学反应速率的计算
1、化学反应速率的简单计算方法
(1)数学表达式:
例1、在2L的密闭容器中,加入1mol和3mol的H2和N2,发生
N2
+
3H2
NH3
,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。
(2)对某一具体的化学反应来说,用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率时,数值往往不同,其数值之比等于化学方程式中化学计量数之比,如:
aA+bBdD+eE
v
(A)∶v(B)∶v(D)∶v(E)=_________
2、根据化学方程式对化学反应速率的计算
求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤:
①写出有关反应的化学方程式;
②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量;
③根据已知条件列方程式计算。
例如:反应
mA
+
nB
pC
起始浓度(mol/L)
a
b
c
转化浓度(mol/L)
x
某时刻浓度(mol/L)
a-x
【学以致用】1.698
K时,向某V
L的密闭容器中充入2
mol
H2(g)和2
mol
I2(g),发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH=-26.5
kJ·mol-1,测得各物质的物质的量浓度与时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题:
(1)V=__________。
(2)该反应达到最大限度的时间是________,该时间内平均反应速率v(HI)=________。
(3)该反应达到平衡状态时,________(填“吸收”或“放出”)的热量为__________。
探究活动二:化学反应速率大小的比较
(1)同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小,而要通过转化换算成同一物质表示,再比较数值的大小。
(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值,如aA+bB==pY+qZ
,即
比较与若则A表示的反应速率比B大。
(3)注意反应速率单位的一致性。
(4)注意外界条件对化学反应速率的影响规律。
在反应A+3B
2C+2D中,若某条件下v(A)=0.15
mol/
(L·min)
,
则此时用v(B)表示该反应的化学反应速率为v(B)=
_________
;若起始条件下,物质C的物质的量为0,经过5秒后,C的物质的量浓度为0.45
mol/L,则用v(C)表示该反应的化学反应速率为_________。
【学以致用】
2.
NH3和纯净的O2在一定条件下发生反应:4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g)+6H2O(g),现向一容积
不变的2
L密闭容器中充入4
mol
NH3和3
mol
O2,4
min后,测得生成的H2O占混合气体体积的40%,则下列表示此段时间内该反应的平均速率不正确的是(
)
A.v(N2)=0.125
mol/(L·min)
B.v(H2O)=0.375
mol/(L·min)
C.v(O2)=0.225
mol/(L·min)
D.v(NH3)=0.250
mol/(L·min)
3.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,则此反应的平均速率v(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为( )
A.v(NH3)=0.010
mol·L-1·s-1
B.v(O2)=0.001
0
mol·L-1·s-1
C.v(NO)=0.001
0
mol·L-1·s-1
D.v(H2O)=0.045
mol·L-1·s-1
探究活动三:化学反应速率的测定
实验步骤:按图安装两套装置,通过分液漏斗分别加入40
mL
1
mol/L和
40
mL
4
mol/L的硫酸,比较二者收集10
mL
H2所用的时间。
实验现象:两套装置中加入H2SO4溶液后都立即产生气泡,但加入1
mol/L硫酸的装置中产生气泡的速率较_________,收集10
mL
H2用的时间较_________;加入4
mol/L硫酸的装置中产生气泡的速率_________,收集10
mL
H2用的时间较_________。
【学以致用】
4.
将4
mol
A气体和2
mol
B气体在2L
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,现有下列几种说法:
①用物质A表示反应的平均速率为0.3
mol/(L·s)
②用物质B表示反应的平均速率为0.6
mol/(L·s)
③2
s时物质A的转化率为70%
④2
s时物质B的浓度为0.7
mol/L
其中正确的是(
)
A.①③
B.①④
C.②③
D.③④
探究活动四:化学反应速率图象及其应用
物质的量(或浓度)—时间图象及其应用
例如:某温度时,在定容(V
L)容器中,X、Y、三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图象可进行如下计算:
(1)某物质的反应速率、转化率,如:V(X)=(
n1-
n3)/vt3
mol/(L·s),Y的转化率=
(n2-n3)/n2×100%。
(2)确定化学方程式中的化学计量数之比如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比(n1-n3)∶(n2-n3)∶n2。
【学以致用】
5.
一定温度下在密闭容器内进行着某一反应,X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如右图。下列叙述中正确的是
(
)
A.反应的化学方程式为5Y
X
B.t1时,Y的浓度是X浓度的1.5倍
C.t2时,正、逆反应速率相等
D.t3时,逆反应速率大于正反应速率
【小结】
反应速率的计算方法
反应速率的计算注意事项
测定反应速率的实验注意事项
【巩固练习】
1.化学反应速率是有单位的,下列表示的是化学反应速率的单位的是
(
)
A.mol/min
B.mol/s
C.mol/(L·min)
D.mol/(L·s)
2.在2
L密闭容器内,某气体反应物在2
s内由8
mol变为7.2
mol,则用该气体表示该反应的平均反应速率为( )
A.0.4
mol·L-1·s-1
B.0.3
mol·L-1·s-1
C.0.2
mol·L-1·s-1
D.0.1
mol·L-1·s-1
3.在N2+3H22NH3的反应中,经过一段时间后,NH3的浓度增加了0.6
mol·L-1,在此段时间内用H2表示的平均反应速率为0.45
mol·L-1·s-1,则此段时间是( )
A.1
s
B.2
s
C.44
s
D.1.33
s
4.在不同条件下,分别测得反应2SO2+O22SO3的化学反应速率,其中表示该反应进行得最快的是( )
A.v(SO2)=4
mol·L-1·min-1
B.v(O2)=3
mol·L-1·min-1
C.v(SO2)=0.1
mol·L-1·s-1
D.v(O2)=0.1
mol·L-1·s-1
5.某温度时,在2
L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:______________________________________________。
【总结与反思】
通过自评、互评、师评相结合对本节学习过程进行反思感悟。
【参考答案】
【自主预习】
1.
快慢程度,反应物浓度,生成物浓度;,;某物质浓度的变化;mol·L-1,时间变化,s、min或h
2.(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×
【预习检测】1.D
2.
C
【合作探究】
探究活动一:
(4)0.45mol(L·min)
0.09mol/(L·s)
【学以致用】1.
(1)2
L (2)5
s 0.316
mol·L-1·s-1
(3)放出 41.87
kJ;2.
C
3.C
探究活动三:
较慢
较长
较快
较短
【学以致用】4.
B
5.
B
【巩固练习】
1.CD
2.
C
3.
B
4.D
5.(1)0.025
mol·L-1·min-1 0.075
mol·L-1·min-1 0.05
mol·L-1·min-1 (2)X、Y
(3)X+3Y2Z2-1-1
化学反应速率
教学目标
知识与技能:
1.了解化学反速率的概念和表示方法。
2.掌握化学反速率的计算。
3.掌握化学反速率的测定方法
过程与方法:
通过有关化学反应速率的计算,掌握计算化学反应速率的方法,提高计算能力。
情感、态度与价值观:
通过实验测定化学反应速率,体会化学是实验为基础的自然科学。
教学重点:
化学反速率的概念及计算。
教学难点:
化学反应速率的计算。
教学过程:
【设疑】物理课中所学的速率的共同特点。
都有一个确定的起点(速率=0);都有一个和速率大小相匹配的时间单位;都有说明体系某种变化的可计量的性质。
【引入】提出问题讨论:(1)怎样判断化学反应的快慢?(2)通过对实验现象的观察你能否判断出一个反应比另一个反应快多少吗?
【讨论】在物理上用单位时间内物体运动的距离来表示物体运动的快慢,那么在化学上怎样定量的表示化学反应进行得快慢呢?
【学生活动】自学完成《导学案》
【教师板书】
一、化学反应速率
1、化学反应速率的表示方法:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。
2、数学表达式:
V
==
△C/
△t
3、反应速率的单位:
是:mol/(L·s)
或
mol/(L·min)
或
mol/(L·h)
二、化学反应速率的简单计算方法
(1)数学表达式法:V
==
△C/
△t
计算化学反应速率的步骤:
起始浓度c(起始)
变化浓度Δ
c
终止浓度c(终了)
----
三部曲
【学生计算】
在体积为2L的容积不变的密闭容器中充入0.8mol的氮气与1.6mol氢气,一定条件下发生反应。4min后,测得容器内生成的氨气为0.24mol,求:
①用NH3的浓度变化表示的反应速率。
②分别用H2、N2
的浓度变化表示的反应速率。
向一个容积为1L的密闭容器中放入2molSO2和1molO2,在一定的条件下,2s末测得容器内有0.8molSO2,求2s内SO2、O2、SO3的平均反应速率和反应速率比
【教师设问】上述两题用不同物质表示的化学反应速率不同,有何规律?
【学生活动】思考、讨论、比较得出结论
【教师板书】(2)对某一具体的化学反应来说,用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率时,数值往往不同,其数值之比等于化学方程式中化学计量数之比,
【教师强调】:在表示某反应速率时应注明是用哪种物质表示的。
【学生计算】
密闭容器中,合成氨反应∶
N2
+
3H2
=
2NH3
起始浓度(mol/L)
8
20
0
5min后(mol/L)
6
浓度变化(mol/L)
则
V(N2)=△C/△t=
;
V(H2)=△C/△t=
;
V(NH3)=△C/△t=
。
由以上可知∶
V(N2):
V(H2
):
V(NH3)=
【学生活动】一个化学反应的速率用不同的反应物或生成物来表示,数值可能
但含义
,
速率之比等于该反应方程式中对应
之比。
【练习】(1)在一定条件下,密闭容器中合成氨,3H2+N2==2NH3,开始时测得C(H2)=4mol/L
,C(N2)=1mol/L,2S末,测得C(N2)=0.9mol/L。求V(H2)为多大?
(2)实验室利用氯酸钾制氧气。某学生测得生成氧气的平均速率为0.01mol/L·min,氧气的密度约为1.28g/L,欲制取500mL(标态下)的氧气,需要时间为
(
)
A.
2min
B.
4min
C.
6min
D.
8min
(3)向2L的密闭容器(内有催化剂)充入2mol的SO2和1molO2,经2S,测得容器内有1mol的SO3,则该反应的速率可怎样表示?
【教师板书】三、化学反应的速率的测量
【教师设问】:化学反应的速率是通过实验测定的。测定方法有哪些?
【学生活动】看课本第20页内容,总结如下
1、直接观察某些性质(如释放出气体的体积和体系压强);
2、科学仪器测定(如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等);
3、溶液中,常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
【学生实验】从实验中找出反应速率的测定方法:
学生分组实验:实验2—1,注意事项:
① 锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同
② 40mL的硫酸溶液要迅速加入
③
装置气密性要好,且计时要迅速准确
实验用品:锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50
mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1
mol/L的硫酸、4mol/L的硫酸
实验步骤:①
取一套装置,加入40
mL
1mol/L的的硫酸,测量收集10
mL
H2所用的时间。
②
取另一套装置,加入40
mL
4mol/L的硫酸,测量收集10
mL
H2所用的时间。
【学生观察现象】锌跟硫酸反应产生气泡,收集10
mL气体。所用的时间比所用的时间短
实验结果:
加入试剂
反应时间min
反应速率Mol/(L·min)
1mol/LH2SO4
长
小
4mol/LH2SO4
短
大
实验结论:4mol/L的硫酸与锌反应比1mol/L的硫酸与锌反应快。
【思考与交流】还可根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应速率?
锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+
==
Zn2+
+
H2
↑,因此我们还可利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、稀硫酸浓度的变化等来测定化学反应速率。
板书设计:
第二章
化学反应的方向、限度与速率
第一节
化学反应速率
一、化学反应速率
1、化学反应速率的表示方法:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。
2、数学表达式:
V
==
△C/
△t
3、反应速率的单位:
是:mol/(L·s)
或
mol/(L·min)
或
mol/(L·h)
二、化学反应速率的简单计算方法
(1)数学表达式法:V
==
△C/
△t
计算化学反应速率的步骤:
起始浓度c(起始)
变化浓度Δ
c
终了浓度c(终了)
----
三部曲
三、化学反应的速率的测量
教学回顾:
通过本节课的学习,学生了解了化学反速率的概念和表示方法,充分掌握化学反速率的计算。以及化学反速率的测定方法。在学习的过程中,通过有关化学反应速率的计算,掌握计算化学反应速率的方法,提高计算能力。通过实验测定化学反应速率,体会化学是实验为基础的自然科学。2-3-1
化学反应速率
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的尺度
2.甲、乙两个容器内都在进行AB+C的反应,甲中每分钟减少4
mol
A,乙中每分钟减少2
mol
A,则两容器中的反应 ( )
A.甲快
B.乙快
C.相等
D.无法确定
3.
把0.6
mol
X气体和0.4
mol
Y气体混合于2
L容器中,发生反应3X(g)+Y(g)nZ(g)+2W(g),5
min末生成0.2
mol
W,若以Z的浓度变化来表示,则平均速率为0.01
mol·L-1·min-1,则上述反应中Z气体的化学计量数n的值是 ( )
A.
1 B.
2 C.
3 D.
4
4.对于化学反应3W(g)+2X(g)===4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是( )
A.v(W)=3v(Z)
B.2v(X)=3v(Z)
C.2v(X)=v(Y)
D.3v(W)=2v(X)
5.3.aX(g)+bY(g)cZ(g)+dW(g)在一定体积的密闭容器中反应5
min达到平衡时,X减少nmol·L-1,Y减少mol·L-1,Z增加mol·L-1。若将体系压强增大,W的百分含量不发生变化。则化学方程式中各物质的化学计量数之比a∶b∶c∶d应为 ( )
A.3∶1∶2∶1
B.1∶3∶2∶2
C.1∶3∶1∶2
D.3∶1∶2∶2
6.溴水与甲酸可以发生如下反应:Br2+HCOOH2Br-+2H++CO2↑。生成二氧化碳的初始速率与反应物起始浓度关系如下:
实验序号
起始浓度/mol·L-1
CO2(g)初始速率/
mol·L-1·s-1
c(Br2)
c(HCOOH)
1
0.01
0.02
2.0×10-6
2
0.02
0.04
8.0×10-6
3
0.03
0.02
6.0×10-6
现将0.02
mol·L-1的溴水和0.02
mol·L-1的HCOOH溶液等体积混合,此时生成二氧化碳的初始速率(单位:mol·L-1·s-1)应为 ( )
A.1.0×10-6
B.1.0×10-7
C.4.0×10-6
D.5.0×10-7
7.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3v(B)=2v(A)、2v(C)=3v(B),则此反应可表示为( )
A.2A+3B===2C
B.A+3B===2C
C.3A+2B===3C
D.A+B===C
8.反应4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)在2
L密闭容器中进行1分钟后,NH3减少了0.12
mol,则平均每秒钟浓度变化正确的是( )
①NO:0.001
mol·L-1
②H2O:0.002
mol·L-1
③NH3:0.002
mol·L-1 ④O2:0.001
25
mol·L-1
A.①④
B.②③
C.③④
D.①②
9.一定温度下,在
2
L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是( )
A.反应在0~10
s内,用Z表示的反应速率为0.158
mol·L-1·s-1
B.反应在0~10
s内,X的物质的量浓度减少了0.79
mol·L-1
C.反应进行到10
s时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)
10.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时物质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
11.某温度下按如图安装好实验装置,在锥形瓶内盛6.5
g锌粒(颗粒大小基本相同),
通过分液漏斗加入40
mL
2.5
mol·L-1的硫酸溶液,将产生的H2收集在一个注射器中,用时10
s时恰好收集到气体的体积为50
mL(若折合成273
K、100
kPa条件下的H2体积为44.8
mL),在该温度下,下列说法不正确的是( )
A.用锌粒来表示10
s内该反应的速率为0.013
g·s-1
B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+来表示10
s内该反应的速率为0.01
mol·L-1·s-1
C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+来表示10
s内该反应的速率为0.01
mol·L-1·s-1
D.用H2来表示10
s内该反应的速率为0.000
2
mol·s-1
12.某温度时,在V
L密闭容器中,A、B、C三种物质的物质的量
随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析:
(1)反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)从开始到t1
min末,用物质C表示的反应速率为
________________________________________________________________________。
13.在2
L恒容密闭容器中,800
℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)图中表示NO2的变化的曲线是________(填字母序号,下同)。
(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v(NO)逆=2v(O2)正
d.容器内的密度保持不变
(3)能够使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。
a.及时分离出NO2气体
b.增大O2的浓度
14.在10
L密闭容器中充入4
mol
N2、12
mol
H2,控制条件发生反应:N2+3H22NH3,4
min时测得[NH3]=0.2
mol·L-1,问:
(1)4
min时[N2]、[H2]分别是多少?
(2)4
min内该反应的反应速率有几种表示方式?它们之间的关系是怎样的?把结果填入下表中:
物质
N2
H2
NH3
变化浓度(Δc)/mol·L-1
反应速率/mol·L-1·min-1
反应速率数值之间的关系
(3)所计算出的反应速率是否是4
min时该反应的瞬时速率?为什么?(共56张PPT)
第3节
化学反应速率
第1课时
——化学反应速率
第二章
化学反应的方向、限度与速率
通过观察上图思考:
1.如何定量表示反应进行的快慢?
2.反应进行快慢的表述有哪些方法呢?
学习目标
1.
了解化学反应速率的概念,会定量表示化学反应速率。
2.
掌握化学反应速率的简单计算,会比较化学反应速率的快慢。
学习重点
化学反应速率的计算
学习难点
化学反应速率的计算
导入新课
建筑物腐蚀
雕像腐蚀
逐渐腐蚀的金字塔
严重腐蚀着的乐山大佛
古代建筑物在本世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至几千年所遭受的腐蚀还要严重的原因是酸雨。为什么会使腐蚀的速度变快呢
第二章
化学反应速率和化学平衡
温度对化学平衡的影响
例:等浓度的稀盐酸和醋酸分别与大理石反应。
稀盐酸与大理石反应。
现象:在加入盐酸的试管里,大理石与盐酸迅速反应,有大量气泡产生。而加入醋酸的试管里,反应缓慢,只有少量气泡产生。
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2+CO2↑
CaCO3+2HAC=CaAC2+H2O+CO2
↑
等浓度的盐酸和醋酸分别与大理石反应,不同的化学反应进行的快慢也不一样,那么如何表示化学反应速率呢?
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的一个物理量。
一、化学反应速率
1、含
义:
2、表示方法:
3、数学表达式:
4、单
位:
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
化学反应速率用单位时间(如每秒,每分,每小时)内反应物或生成物的物质的量的变化来表示。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来表示
。
V
=
△C/
△t
mol/(L·s)
或
mol/(L·min)或
mol/(L·h)
在2L的密闭容器中,加入1mol
N2和3mol的H2,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。
解:
N2
+
3H2
2NH3
起始量(mol):
1
3
0
2s末量(mol):
1-0.2
3-0.6
0.4
变化量(mol):
0.2
0.6
0.4
则
V(N2)=0.2/2×2=0.05
mol/(L·s)
V(H2)=0.6/2×2=0.15
mol/(L·s)
V(NH3)=0.4/2×2=0.1
mol/(L·s)
三步法
问题一、V(N2)、
V(H2
)与
V(NH3)的数值是否相同?
问题二、是否表示此反应的同一种速率?数值上有何规律?
问题三、由上述计算题的结果,你会得出什么结论?
结论:对于在一个容器中的一般反应
aA
+
bB
=
cC
+
dD来说
V(A
):V(B)
:V(C)
:V(D)
=
△C(A)
:△C(B)
:△C(C
):△C(D
)
=
△n(A)
:△n(B)
:△n(C)
:△n(D)
=
a
:b
:c
:d
理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题:
1.上述化学反应速率是平均速率,
而不是瞬时速率。
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.由于在反应中固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
4、对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值不同,但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。因此,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。
5、在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。
6、在同一反应中,反应速率的大小比较,应化为同一种物质的反应速率再进行比较
常见题型例举
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
(NO)=0.002
mol/L·s
v
(NO)=0.3/(5×30)
=0.002
mol/L·s
2、比较反应速率的大小
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
结论2:在同一反应中,反应速率的大小不能单纯地看数值大小。应化为同一种物质的反应速率再进行比较
3、根据各物质的反应速率之比写出化学方程式。
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
习题: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
)
不同浓度的稀硫酸与锌反应的实验,你准备如何比较反应速率的快慢?
化学反应速率的测量
2、化学反应进行的时候,反应物和生成物的浓度都在不断地变化,由于反应体系中一种反应物浓度的变化,必然引起其他物质浓度发生相应的变化。因此,化学反应速率只要用反应体系中任何一种物质(反应物或生成物)的浓度变化来表示,一般以最容易测定的物质表示。
3、在物质的诸多性质中,特别是在溶液中,当反应物或生成本身有比较明显的颜色时,人们常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应的速率.
1、化学反应速率是通过实验测定的。
化学反应速率测定的基本思路:
可用于化学反应速率测定的基本性质
①可直接观察的性质,如释放出的气体的体积和体系的压强
②依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力
③在溶液中,当反应物或生成本身有比较明显的颜色时,人们常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应的速率.
①观察产生气泡的快、慢;
②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少;
③用手触摸试管感受试管外壁温度的高、低
定性描述
实验现象
判断反应的快慢
实验测量判断反应的快慢
定量描述
①测定气体的体积或体系的压强
②测定物质的物质的量的变化
③测定物质或离子的浓度变化
④测定体系的温度或测定反应的热量变化
按图安装两套装置,在锥形瓶内各盛有2g锌粒(颗粒大小基本相同),然后通过分液漏斗分别加入40mL
1mol/L和40mL
4mL/L的硫酸,比较二者收集10mLH2所用的时间。
二、化学反应速率的实验测定
实验步骤:
1、连接实验装置
2、检查装置的气密性
3、先向锥形瓶中加入锌粒,然后再向分液漏斗中加入稀硫酸
4、使稀硫酸滴入锥形瓶与锌粒反应
5、观察收集10mLH2所用的时间
二、化学反应速率的实验测定
注意事项:
1、注意安全,团结协作
2、如何检查装置的气密性
3、何时计时,用何仪器计时
4、稀硫酸滴入时注意:
a:保持导气管顺畅
b:液体快速滴下
c:滴完后迅速关闭分液漏斗活塞
5、注射器读数到什么位置,是10mL处吗
加入试剂
反应时间(min)
反应速率(mL/min)
1mol/LH2SO4
4mol/LH2SO4
结论:
锌跟硫酸反应产生气泡,收集10
mL气体。浓硫酸所用的时间比稀硫酸所用的时间短
实验数据:
实验现象:
4mol/L的硫酸与锌反应比1mol/L的硫酸
与锌反应快。
测量化学反应速率的常见方法
1、量气法
2、比色法
3、电导法
4、激光技术法
(1)
向2L的密闭容器(内有催化剂)充入2mol的SO2和1molO2,经2S,测得容器内有1mol的SO3,则该反应的速率可怎样表示?
(2)
在一定条件下,密闭容器中合成氨,3H2+N2
2NH3,开始时测得C(H2)=4mol/L
,C(N2)=1mol/L,2S末,测得C(N2)=
0.9mol/L。求V(H2)为多大?
(1)解:
2SO2
+
O2
2SO3
起始量(mol):
2
1
0
2s末量(mol):
1
变化量(mol):
1
0.5
1
则
V(SO2)=
V(SO3)=
0.25
mol/(L·s)
V(O2)=
0.125
mol/(L·s)
(2)解:
V(N2)=
△C(N2)/
△t
=
0.05
mol/(L·s)
V(H2)=
3
V(N2)
=
0.15
mol/(L·s)
1、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)==2V(B)。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
2、可逆反应A(g)+
B(g)==
C(g)+
D(g)
,在四种不同情况下的反应速率如下,其中反应进行得最快的是(
)
A.
V(A)
=
0.15mol/(L·min)
B.
V(B)
=
0.5
mol/(L·min)
C.
V(C)
=
0.4
mol/(L·min)
D.
V(D)
=
0.01
mol/(L·s)
D
3、在2L的密闭容器中,发生下列反应:
3A(g)+
B(g)=2C(g)+D(g)。
若最初加入的A
和B
都是4mol,在前10s
A
的平均反应速率为0.12mol/(L·s),则10s时,容器中B的物质的量为
。
3.2mol
下列现象哪个发生的快?
快慢程度
反应物浓度
生成物浓度
某物质浓度的变化
mol·L-1
时间变化
s、min
或
h。
1.化学反应速率指平均速率,不是瞬时速率。
2.同一反应的用不同物质来表示速率,
需要指明具体物质。
3.
不用固体或纯液体表示化学反应速率。
温故知新
√
×
√
√
√
√
温故知新
探究活动一
:化学反应速率的表示方法
①
①<②
①>②
AB
准确量取盐酸的体积
反应中消耗的盐酸或生成的氯
化镁的物质的量
0.4
0.2
0.4
0.08
0.04
0.08
2∶1∶2
交流研讨
(3)用不同反应物表示化学反应速率时,化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。
(1)一般来说,随着反应的逐渐进行,反应物浓度会逐渐减小,化学反应速率也会逐渐减慢。因此,化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率,而不是瞬时反应速率。
(2)在同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其数值可能相同也可能不相同,但表示的意义相同。因此,表示化学反应速率时,必须指明用哪种物质作标准,在v的后面将该物质的化学式用括号括起来。
(4)用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。
归纳总结
v(NH3)=0.8mol·L-1·min-1
学以致用
D
学以致用
探究活动二
:化学反应速率的计算及应用
C
本题主要考查反应速率的大小比较。将不同物质表示的速率利用规律换算为用
A
物质表示的速率:
v(A)=0.2
mol·L-1·s-1
v(A)∶v(B)=1∶3,
v(A)∶v(C)=1∶2,
v(A)=0.2
mol·L-1·s-1
v(A)∶v(D)=1∶2,
v(A)=0.225
mol·L-1·s-1
④>③=②>①
交流研讨
本题主要通过比较可逆反应的正、逆反应速率的大小,判断平衡状态。对于同一物质而言,v正=v逆时,该反应达到化学平衡状态。两种物质表示的v正∶v逆=方程式中对应物质的化学计量数之比,则任一物质的生成、消耗速率相等。由此可知本题应选C项。
C
交流研讨
X+3Y??2Z
0.05
mol·L-1·min-1
第二步:根据反应速率确定各物质
的化学计量数,写出化学方程式。
X、Y、Z的化学计量数之比=Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=1∶3∶2;v(Z)=0.2
mol/(2
L×2
min)=
0.05
mol·L-1·min-1。
由化学反应速率确定化学方程式分两步进行:
第一步:确定反应物和生成物;
由图知X和Y为反应物,Z为生成物。
交流研讨
(1)化学反应速率计算的重要依据:反应中各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。
(2)在比较化学反应速率大小时,要注意换算成同一种物质来表示,同时注意单位的统一。
归纳总结
0.316
mol·L-1·s-1
2
L
5
s
放出
41.87
kJ
c(H2)=c(I2)=1
mol·L-1,而加入的H2和I2的物质的量均为
2
mol,所以V=2
L。
●
●
反应达到最大限度即达到化学平衡,所需时间为5
s,
可逆反应从正反应建立,所以需放出热量,
放出的热量为
学以致用
计算依据:反应各物质的速率之比=化学计量数之比
应用:判断快慢,判断平衡状态,书写化学方程式等
归纳总结
1.(双选)可逆反应mA(g)+nB(g)
xC(g),已知
vA=a
mol·L-1·min-1,vB=b
mol·L-1·min-1,
vC=c
mol·L-1·min-1,则x的值为(
)
A.bc/n
B.ac/m
C.nc/b
D.mc/a
CD
2.在2A+B
====3C+4D的反应中,下面表示的反应速率最
快的是(
)
A.vA=3.0
mol·L-1·min-1
B.vB=0.28
mol·L-1·s-1
C.vC=4.8
mol·L-1·min-1
D.vD=1.0
mol·L-1·s-1
B
当堂检测
3.在一定温度下,10
mL
0.40
mol·L-1H2O2
溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标
准状况)如下表。
下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计) ( )
A.0~6
min的平均反应速率:
v(H2O2)≈3.3×10-2mol·L-1·min-1
B.6~10
min的平均反应速率:
v(H2O2)<3.3×10-2mol·L-1·min-1
C.反应至6
min时,c(H2O2)=0.30
mol·L-1
D.反应至6
min时,H2O2分解了50%
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
C
当堂检测
0.2÷2
2
vz=
mol·L-1·min-1
4.某温度时,在2
L容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量变化曲线如图所示,试回答以下问题:
(1)由图中数据分析该反应的化学方程式:
(2)反应开始至2min,Z的平均反应速率:
=0.05
mol·L-1·min-1
3X+Y
2Z
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
1
2
3
当堂检测
自己打败自己是最可悲的失败,自己战胜自己是最可贵的胜利。
自己打败自己是最可悲的失败,自己战胜自己是最可贵的胜利。2-3-1
化学反应速率
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的尺度
【答案】D
【解析】化学反应速率是用来衡量化学反应快慢的物理量,D正确。故答案D。
2.甲、乙两个容器内都在进行AB+C的反应,甲中每分钟减少4
mol
A,乙中每分钟减少2
mol
A,则两容器中的反应 ( )
A.甲快
B.乙快
C.相等
D.无法确定
【答案】D
【解析】反应的快慢是用单位时间的浓度变化量表示的。故答案D。
3.
把0.6
mol
X气体和0.4
mol
Y气体混合于2
L容器中,发生反应3X(g)+Y(g)nZ(g)+2W(g),5
min末生成0.2
mol
W,若以Z的浓度变化来表示,则平均速率为0.01
mol·L-1·min-1,则上述反应中Z气体的化学计量数n的值是 ( )
A.
1 B.
2 C.
3 D.
4
【答案】A
【解析】先求Z气体的物质的量变化值Δn(Z)=Δc(Z)·V=v(Z)·Δt·V=0.01
mol·L-1·min-1×5
min×2
L=0.1
mol,再根据=,得n===1。故答案A。
4.对于化学反应3W(g)+2X(g)===4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是( )
A.v(W)=3v(Z)
B.2v(X)=3v(Z)
C.2v(X)=v(Y)
D.3v(W)=2v(X)
【答案】C
【解析】对于任一化学反应,用不同的物质表示该反应的速率,其数值之比等于其化学计量数之比,v(W)∶v(X)∶v(Y)∶v(Z)=3∶2∶4∶3。v(W)=v(Z),A错误;3v(X)=2v(Z),B错误;2v(X)=v(Y),C正确;2v(W)=3v(X),D错误。故答案C。
5.3.aX(g)+bY(g)cZ(g)+dW(g)在一定体积的密闭容器中反应5
min达到平衡时,X减少nmol·L-1,Y减少mol·L-1,Z增加mol·L-1。若将体系压强增大,W的百分含量不发生变化。则化学方程式中各物质的化学计量数之比a∶b∶c∶d应为 ( )
A.3∶1∶2∶1
B.1∶3∶2∶2
C.1∶3∶1∶2
D.3∶1∶2∶2
【答案】D
【解析】增大体系压强时,W的百分含量不发生变化,说明a+b=c+d。由Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)=n∶∶=3∶1∶2可知a∶b∶c∶d=3∶1∶2∶2。故答案D。
6.溴水与甲酸可以发生如下反应:Br2+HCOOH2Br-+2H++CO2↑。生成二氧化碳的初始速率与反应物起始浓度关系如下:
实验序号
起始浓度/mol·L-1
CO2(g)初始速率/
mol·L-1·s-1
c(Br2)
c(HCOOH)
1
0.01
0.02
2.0×10-6
2
0.02
0.04
8.0×10-6
3
0.03
0.02
6.0×10-6
现将0.02
mol·L-1的溴水和0.02
mol·L-1的HCOOH溶液等体积混合,此时生成二氧化碳的初始速率(单位:mol·L-1·s-1)应为 ( )
A.1.0×10-6
B.1.0×10-7
C.4.0×10-6
D.5.0×10-7
【答案】A
【解析】由表中数据可知,生成CO2气体的初始速率与反应物的起始浓度成正比,且v(CO2)在数值上等于10-2×c(Br2)×c(HCOOH),故当等浓度的两者等体积混合后,两者的浓度都变为0.01
mol·L-1,根据总结的速率计算式可知只有A正确。故答案A。
7.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3v(B)=2v(A)、2v(C)=3v(B),则此反应可表示为( )
A.2A+3B===2C
B.A+3B===2C
C.3A+2B===3C
D.A+B===C
【答案】C
【解析】由3v(B)=2v(A)、2v(C)=3v(B)可推出:=,=,即v(A)∶v(B)∶v(C)=3∶2∶3,速率之比等于化学计量数之比。故答案C。
8.反应4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)在2
L密闭容器中进行1分钟后,NH3减少了0.12
mol,则平均每秒钟浓度变化正确的是( )
①NO:0.001
mol·L-1
②H2O:0.002
mol·L-1
③NH3:0.002
mol·L-1 ④O2:0.001
25
mol·L-1
A.①④
B.②③
C.③④
D.①②
【答案】A
【解析】v(NH3)===0.001
mol·L-1·s-1又因:v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6,不难得出:
v(O2)=v(NH3)=0.001
25
mol·L-1·s-1
v(NO)=v(NH3)=0.001
mol·L-1·s-1
v(H2O)=v(NH3)=0.001
5
mol·L-1·s-1。
故答案A。
9.一定温度下,在
2
L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是( )
A.反应在0~10
s内,用Z表示的反应速率为0.158
mol·L-1·s-1
B.反应在0~10
s内,X的物质的量浓度减少了0.79
mol·L-1
C.反应进行到10
s时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)Z(g)
【答案】C
【解析】本题主要考查化学反应速率的计算及含义。从图像上看,反应在0~10
s内,Z的反应速率为v(Z)==0.079
mol·L-1·s-1;X的物质的量浓度的减少为=0.395
mol·L-1;反应进行到10
s时,Y的转化率为×100%=79.0%;反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)。故答案C。
10.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时物质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
【答案】B
【解析】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
v(A)==0.3
mol·L-1·s-1
v(B)==0.15
mol·L-1·s-1
A的转化率为×100%=30%
2
s末时B的浓度[B]==0.7
mol·L-1。
故答案B。
11.某温度下按如图安装好实验装置,在锥形瓶内盛6.5
g锌粒(颗粒大小基本相同),
通过分液漏斗加入40
mL
2.5
mol·L-1的硫酸溶液,将产生的H2收集在一个注射器中,用时10
s时恰好收集到气体的体积为50
mL(若折合成273
K、100
kPa条件下的H2体积为44.8
mL),在该温度下,下列说法不正确的是( )
A.用锌粒来表示10
s内该反应的速率为0.013
g·s-1
B.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用H+来表示10
s内该反应的速率为0.01
mol·L-1·s-1
C.忽略锥形瓶内溶液体积的变化,用Zn2+来表示10
s内该反应的速率为0.01
mol·L-1·s-1
D.用H2来表示10
s内该反应的速率为0.000
2
mol·s-1
【答案】C
【解析】 10
s时产生的H2为0.002
mol。
Zn + H2SO4 === ZnSO4 + H2↑
1
1
1
1
0.002
mol
0.002
mol
0.002
mol
0.002
mol
反应掉的m(Zn)=0.002
mol×65
g·mol-1=0.13
g
v(Zn)==0.013
g·s-1
v(H+)==0.01
mol·L-1·s-1
v(Zn2+)==0.005
mol·L-1·s-1
v(H2)==0.000
2
mol·s-1。
故答案C。
12.某温度时,在V
L密闭容器中,A、B、C三种物质的物质的量
随时间变化的曲线如图所示,由图中数据分析:
(1)反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(2)从开始到t1
min末,用物质C表示的反应速率为
________________________________________________________________________。
【答案】(1)4A+2B3C (2)
mol·L-1·min-1
【解析】 Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)=(12-4)
mol∶(8-4)
mol∶(6-0)
mol=4∶2∶3,所以该反应的化学方程式为4A+2B3C,v(C)==
mol·L-1·min-1。
13.在2
L恒容密闭容器中,800
℃时反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)图中表示NO2的变化的曲线是________(填字母序号,下同)。
(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内压强保持不变
c.v(NO)逆=2v(O2)正
d.容器内的密度保持不变
(3)能够使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。
a.及时分离出NO2气体
b.增大O2的浓度
【答案】(1)b (2)bc (3)b
【解析】(1)根据n(NO)随时间的变化可知3
s时反应达到平衡,NO的物质的量减少0.020
mol-0.007
mol=0.013
mol,浓度减小了=0.006
5
mol·L-1,所以NO2的物质的量浓度由0增加到0.006
5
mol·L-1,故b曲线正确。
(2)a项未指明反应的方向,错误;因该反应前后有气体体积的变化,即未达到平衡时,压强一直在变化,故b项正确;c项用v(NO)、v(O2)表示时,方向相反,大小符合化学计量数之比,c正确;密度ρ=,因m(气)守恒,V(容)不变,故密度始终不变,d错误。
(3)a项不能增大反应速率,错误;b项增大O2的浓度,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,正确。
14.在10
L密闭容器中充入4
mol
N2、12
mol
H2,控制条件发生反应:N2+3H22NH3,4
min时测得[NH3]=0.2
mol·L-1,问:
(1)4
min时[N2]、[H2]分别是多少?
(2)4
min内该反应的反应速率有几种表示方式?它们之间的关系是怎样的?把结果填入下表中:
物质
N2
H2
NH3
变化浓度(Δc)/mol·L-1
反应速率/mol·L-1·min-1
反应速率数值之间的关系
(3)所计算出的反应速率是否是4
min时该反应的瞬时速率?为什么?
【答案】(1)[N2]=0.3
mol·L-1,[H2]=0.9
mol·L-1
(2)
物质
N2
H2
NH3
变化浓度(Δc)/mol·L-1
0.1
0.3
0.2
反应速率/mol·L-1·min-1
0.025
0.075
0.05
反应速率数值之间的关系
v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)
=1∶3∶2
(3)不是,因为所求反应速率是用4
min内浓度的改变量来表示的,所以其是4
min内的平均反应速率,不是4
min
末的瞬时速率。
【解析】
由N2+3H22NH3
开始时浓度(mol·L-1)
0.4
1.2
0
转化浓度(mol·L-1)
0.1
0.3
0.2
4
min时浓度(mol·L-1)
0.3
0.9
0.2
4
min内该反应的反应速率的表示方法:
v(N2)==0.025
mol·L-1·min-1;
v(H2)==0.075
mol·L-1·min-1;
v(NH3)==0.05
mol·L-1·min-1;
v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=0.025∶0.075∶0.05=1∶3∶2。
反应速率是4
min内的平均反应速率,不是4
min末的瞬时速率,是用4
min内浓度的改变量来表示的,不是用4
min末的浓度来表示的。(共32张PPT)
第3节
化学反应速率
第1课时
——化学反应速率
第二章
化学反应的方向、限度与速率
通过观察上图思考:
1.如何定量表示反应进行的快慢?
2.反应进行快慢的表述有哪些方法呢?
下列现象哪个发生的快?
学习目标
1.
了解化学反应速率的概念,会定量表示化学反应速率。
2.
掌握化学反应速率的简单计算,会比较化学反应速率的快慢。
学习重点
化学反应速率的计算
学习难点
化学反应速率的计算
例:等浓度的稀盐酸和醋酸分别与大理石反应。
稀盐酸与大理石反应。
现象:在加入盐酸的试管里,大理石与盐酸迅速反应,有大量气泡产生。而加入醋酸的试管里,反应缓慢,只有少量气泡产生。
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2+CO2↑
CaCO3+2HAC=CaAC2+H2O+CO2
↑
等浓度的盐酸和醋酸分别与大理石反应,不同的化学反应进行的快慢也不一样,那么如何表示化学反应速率呢?
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的一个物理量。
一、化学反应速率
1、含
义:
2、表示方法:
3、数学表达式:
4、单
位:
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
化学反应速率用单位时间(如每秒,每分,每小时)内反应物或生成物的物质的量的变化来表示。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来表示
。
V
=
△C/
△t
mol/(L·s)
或
mol/(L·min)或
mol/(L·h)
在2L的密闭容器中,加入1mol
N2和3mol的H2,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。
解:
N2
+
3H2
2NH3
起始量(mol):
1
3
0
2s末量(mol):
1-0.2
3-0.6
0.4
变化量(mol):
0.2
0.6
0.4
则
V(N2)=0.2/2×2=0.05
mol/(L·s)
V(H2)=0.6/2×2=0.15
mol/(L·s)
V(NH3)=0.4/2×2=0.1
mol/(L·s)
三步法
问题一、V(N2)、
V(H2
)与
V(NH3)的数值是否相同?
问题二、是否表示此反应的同一种速率?数值上有何规律?
问题三、由上述计算题的结果,你会得出什么结论?
结论:对于在一个容器中的一般反应
aA
+
bB
=
cC
+
dD来说
V(A
):V(B)
:V(C)
:V(D)
=
△C(A)
:△C(B)
:△C(C
):△C(D
)
=
△n(A)
:△n(B)
:△n(C)
:△n(D)
=
a
:b
:c
:d
交流研讨
理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题:
1.上述化学反应速率是平均速率,
而不是瞬时速率。
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.由于在反应中固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
4、对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值不同,但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。因此,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。
5、在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。
6、在同一反应中,反应速率的大小比较,应化为同一种物质的反应速率再进行比较
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
(NO)=0.002
mol/L·s
v
(NO)=0.3/(5×30)
=0.002
mol/L·s
交流研讨
2、比较反应速率的大小
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
结论2:在同一反应中,反应速率的大小不能单纯地看数值大小。应化为同一种物质的反应速率再进行比较
交流研讨
3、根据各物质的反应速率之比写出化学方程式。
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
交流研讨
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
)
学以致用
不同浓度的稀硫酸与锌反应的实验,你准备如何比较反应速率的快慢?
交流研讨
化学反应速率的测量
2、化学反应进行的时候,反应物和生成物的浓度都在不断地变化,由于反应体系中一种反应物浓度的变化,必然引起其他物质浓度发生相应的变化。因此,化学反应速率只要用反应体系中任何一种物质(反应物或生成物)的浓度变化来表示,一般以最容易测定的物质表示。
3、在物质的诸多性质中,特别是在溶液中,当反应物或生成本身有比较明显的颜色时,人们常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应的速率.
1、化学反应速率是通过实验测定的。
化学反应速率测定的基本思路:
可用于化学反应速率测定的基本性质
①可直接观察的性质,如释放出的气体的体积和体系的压强
②依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力
③在溶液中,当反应物或生成本身有比较明显的颜色时,人们常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应的速率.
①观察产生气泡的快、慢;
②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少;
③用手触摸试管感受试管外壁温度的高、低
定性描述
实验现象
判断反应的快慢
实验测量判断反应的快慢
定量描述
①测定气体的体积或体系的压强
②测定物质的物质的量的变化
③测定物质或离子的浓度变化
④测定体系的温度或测定反应的热量变化
按图安装两套装置,在锥形瓶内各盛有2g锌粒(颗粒大小基本相同),然后通过分液漏斗分别加入40mL
1mol/L和40mL
4mL/L的硫酸,比较二者收集10mLH2所用的时间。
二、化学反应速率的实验测定
实验步骤:
1、连接实验装置
2、检查装置的气密性
3、先向锥形瓶中加入锌粒,然后再向分液漏斗中加入稀硫酸
4、使稀硫酸滴入锥形瓶与锌粒反应
5、观察收集10mLH2所用的时间
二、化学反应速率的实验测定
注意事项:
1、注意安全,团结协作
2、如何检查装置的气密性
3、何时计时,用何仪器计时
4、稀硫酸滴入时注意:
a:保持导气管顺畅
b:液体快速滴下
c:滴完后迅速关闭分液漏斗活塞
5、注射器读数到什么位置,是10mL处吗
加入试剂
反应时间(min)
反应速率(mL/min)
1mol/LH2SO4
4mol/LH2SO4
结论:
锌跟硫酸反应产生气泡,收集10
mL气体。浓硫酸所用的时间比稀硫酸所用的时间短
实验数据:
实验现象:
4mol/L的硫酸与锌反应比1mol/L的硫酸
与锌反应快。
测量化学反应速率的常见方法
1、量气法
2、比色法
3、电导法
4、激光技术法
知识拓展
(1)
向2L的密闭容器(内有催化剂)充入2mol的SO2和1molO2,经2S,测得容器内有1mol的SO3,则该反应的速率可怎样表示?
(2)
在一定条件下,密闭容器中合成氨,3H2+N2
2NH3,开始时测得C(H2)=4mol/L
,C(N2)=1mol/L,2S末,测得C(N2)=
0.9mol/L。求V(H2)为多大?
学以致用
(1)解:
2SO2
+
O2
2SO3
起始量(mol):
2
1
0
2s末量(mol):
1
变化量(mol):
1
0.5
1
则
V(SO2)=
V(SO3)=
0.25
mol/(L·s)
V(O2)=
0.125
mol/(L·s)
(2)解:
V(N2)=
△C(N2)/
△t
=
0.05
mol/(L·s)
V(H2)=
3
V(N2)
=
0.15
mol/(L·s)
学以致用
1、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)==2V(B)。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
当堂检测
2、可逆反应A(g)+
B(g)==
C(g)+
D(g)
,在四种不同情况下的反应速率如下,其中反应进行得最快的是(
)
A.
V(A)
=
0.15mol/(L·min)
B.
V(B)
=
0.5
mol/(L·min)
C.
V(C)
=
0.4
mol/(L·min)
D.
V(D)
=
0.01
mol/(L·s)
D
当堂检测
3、在2L的密闭容器中,发生下列反应:
3A(g)+
B(g)=2C(g)+D(g)。
若最初加入的A
和B
都是4mol,在前10s
A
的平均反应速率为0.12mol/(L·s),则10s时,容器中B的物质的量为
。
3.2mol
当堂检测
自己打败自己是最可悲的失败,自己战胜自己是最可贵的胜利。