高中化學(xué) 第二章 第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率學(xué)案 新人教版選修41

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化學(xué)反應(yīng)速率 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法。 2.掌握化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、測(cè)定和比較的方法。 【學(xué)習(xí)過(guò)程】 1. 定義：用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物的濃度增加來(lái)表示?；瘜W(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：，單位是：mol/（Ls）或 mol/（Lmin）或 mol/（Lh）。 （1）化學(xué)反應(yīng)速率是度量化學(xué)反應(yīng)快慢的物理量，上述化學(xué)反應(yīng)速率是平均速率，而不是瞬時(shí)速率。在描述或計(jì)算某物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率大小時(shí)，必須注明其單位，否則無(wú)意義。 （2）無(wú)論濃度的變化是增加還是減少一般都取正值，所以不論反應(yīng)物還是生成物，其化學(xué)反應(yīng)速率均取正值。。 （3）對(duì)于同一個(gè)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，用不同的物質(zhì)來(lái)表示該反應(yīng)的速率時(shí)，其數(shù)值不同，但每種物質(zhì)都可以用來(lái)表示該反應(yīng)的快慢。固體或純液體濃度為定值，不能用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。 （4）在同一個(gè)反應(yīng)中，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于方程式中的系數(shù)比。即：對(duì)于在一個(gè)容器中的一般反應(yīng) aA + bB =cC + dD來(lái)說(shuō)有：VA ：VB ：VC ：VD= △CA ：△CB ：△CC ：△CD=△nA ：△nB ：△nC ：△nD= a ：b ：c ：d （5） 用化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)比較不同反應(yīng)進(jìn)行得快慢或同一反應(yīng)在不同條件下反應(yīng)的快慢時(shí)，應(yīng)選擇同一物質(zhì)來(lái)比較。 2.測(cè)定： （1）測(cè)定原理：利用化學(xué)反應(yīng)中與某一種化學(xué)物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。 （2）測(cè)定方法 ①利用能夠直接觀察的某些性質(zhì)測(cè)定：如通過(guò)測(cè)量釋放出一定體積的氣體的時(shí)間來(lái)測(cè)定反應(yīng)速率，或測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變化來(lái)測(cè)定反應(yīng)速率。 ②利用科學(xué)儀器測(cè)量物質(zhì)的性質(zhì)：如在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或生成物本身有較明顯的顏色時(shí)，可利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來(lái)跟蹤反應(yīng)的過(guò)程和測(cè)量反應(yīng)速率。 ③測(cè)定2 g鋅粒分別與40 mL 1 mol/L和40 mL 4 mol/L H2SO4溶液反應(yīng)的速率要注意：鋅粒的顆粒(即表面積)大小基本相同；40 mL的硫酸溶液要迅速加入；裝置氣密性要好，且計(jì)時(shí)要迅速準(zhǔn)確。用測(cè)定收集一定體積的H2時(shí)所用的時(shí)間或測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)溶液中c(H＋)的變化或測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)Zn粒質(zhì)量的變化測(cè)定它們反應(yīng)速率的大小。 3.計(jì)算： 計(jì)算方法 利用基本公式“v＝＝ ”，應(yīng)用三段式法計(jì)算 利用“速率之比＝化學(xué)計(jì)量數(shù)之比＝各物質(zhì)濃度的變化量(Δc)之比＝各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化量(Δn)之比”計(jì)算 計(jì)算步驟 寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 找出各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、某時(shí)刻濃度 根據(jù)已知條件列方程計(jì)算 計(jì)算模板 計(jì)算公式 對(duì)反應(yīng)物：c(起始)－c(轉(zhuǎn)化)＝c(某時(shí)刻) 對(duì)生成物：c(起始)＋c(轉(zhuǎn)化)＝c(某時(shí)刻) 轉(zhuǎn)化率＝100% 4.比較： (1)轉(zhuǎn)化為同一單位表示，其轉(zhuǎn)化公式為1 mol/(Ls)＝60 mol/(Lmin)。 (2)比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值。如反應(yīng)aA＋bB===cC，要比較v(A)與v(B)的相對(duì)大小，即比較與，若>，則A表示的反應(yīng)速率比B表示的大。 【當(dāng)堂檢測(cè)】 1. 下列說(shuō)法不正確的是(　　) A．化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的濃度變化量來(lái)表示 B．用不同物質(zhì)的濃度變化表示同一時(shí)間內(nèi)、同一反應(yīng)的平均速率時(shí)，其數(shù)值之比等于反應(yīng)方程式中對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比 C．化學(xué)反應(yīng)速率的單位由時(shí)間單位和濃度單位決定 D．在反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)物的濃度逐漸變小，所以用反應(yīng)物表示的化學(xué)反應(yīng)速率為負(fù)值 2. 將4 mol A氣體和2 mol B氣體在2 L的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)＋B(g)=2C(g)。若經(jīng)2 s后測(cè)得C的濃度為0.6 molL－1?，F(xiàn)有下列幾種說(shuō)法：①用物質(zhì)A表示的反應(yīng)的平均速率為0.3 molL－1s－1；②用物質(zhì)B表示的反應(yīng)的平均速率為0.6 molL－1s－1；③2 s時(shí)物質(zhì)B的濃度為0.7 molL－1；④在該條件下，再經(jīng)2 s后C的濃度為1.2 molL－1，其中正確的是(　　) A．①④ B．①③ C．②④ D．③④ 3. 在不同條件下分別測(cè)得反應(yīng)2SO2＋O22SO3的化學(xué)反應(yīng)速率，其中表示該反應(yīng)進(jìn)行得最快的是(　　) A．v(SO2)＝4 mol/(Lmin) B．v(O2)＝3 mol/(Lmin) C．v(SO2)＝0.1 mol/(Ls) D．v(O2)＝0.1 mol/(Ls) 4. 某溫度時(shí)，在2 L密閉容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量n(mol)隨時(shí)間t(min)變化的曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析： (1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式_________________________________________。 (2)反應(yīng)開(kāi)始至2 min末Z的反應(yīng)速率為_(kāi)__________________________。 5. 根據(jù)反應(yīng)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，試回答下列問(wèn)題。 (1)常選用哪些物質(zhì)來(lái)表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率________________。 (2)當(dāng)生成SO2的速率為0.64 molL－1s－1時(shí)，則氧氣減少的速率為_(kāi)_______________。 (3)如測(cè)得4 s后O2的濃度為2.8 molL－1，此時(shí)間內(nèi)SO2的速率為0.4 molL－1s－1，則開(kāi)始時(shí)氧氣的濃度為_(kāi)___________。 答案與解析 題號(hào) 答案 解析 1 D 化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來(lái)表示，都是正值，是反應(yīng)的平均速率，故D錯(cuò) 2 B 2 s后C的濃度為0.6 molL－1，則生成C為0.6 molL－12 L＝1.2 mol，消耗A 1.2 mol，消耗B 0.6 mol，則Δc(A)＝＝0.6 molL－1，Δc(B)＝＝0.3 molL－1，故v(A)＝＝＝0.3 molL－1s－1，v(B)＝＝0.15 molL－1s－1。2 s時(shí)B的濃度為＝0.7 molL－1，v(C)＝v(A)＝0.3 molL－1s－1。在該條件下，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)速率逐漸減小，所以后2 s內(nèi)反應(yīng)速率小于0.3 molL－1s－1，經(jīng)2 s后C的濃度小于1.2 mol L－1 3 D 以SO2為標(biāo)準(zhǔn)，并將單位統(tǒng)一，A、B、C、D選項(xiàng)換算為SO2后分別為v(SO2)＝4 mol/(Lmin)，v(SO2)＝2v(O2)＝6 mol/(Lmin)，v(SO2)＝0.160 mol/(Lmin)＝6 mol/(Lmin)，v(SO2)＝2v(O2)＝20.160 mol/(Lmin)＝12 mol/(Lmin) 4 (1)Y＋3X2Z　(2)0.05 molL－1min－1 由圖示先確定反應(yīng)物和生成物，X、Y隨時(shí)間變化物質(zhì)的量減少，說(shuō)明為反應(yīng)物，Z隨時(shí)間變化物質(zhì)的量增多為生成物，再根據(jù)反應(yīng)速率和各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)關(guān)系確定方程式。另外從圖中可知，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間各物質(zhì)的量都不為零，所以該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，這一點(diǎn)非常重要 5 (1)SO2或O2 (2)0.88 molL－1s－1 (3)5 molL－1 (1) 一般不用固體和純液體來(lái)表示反應(yīng)速率，所以可用O2和SO2來(lái)表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率。(2)不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率和方程式中對(duì)應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，所以氧氣減少的速率為0.64 molL－1s－1＝0.88 molL－1s－1。(3)此時(shí)間內(nèi)SO2的速率為0.4 molL－1s－1，則氧氣表示的速率為0.4 molL－1s－1＝0.55 mol(Ls)－1，所以氧氣變化濃度為0.55 molL－1s－14 s＝2.2 molL－1，則開(kāi)始時(shí)氧氣的濃度為2.8 molL－1＋2.2 molL－1＝5 molL－1