创新设计2016_2017学年高中化学2.3.1化学反应的速率

1 第1课时 化学反应的速率 [目标导航] 1.了解化学反应速率的含义及其表示方法。2.了解影响化学反应速率的因素。 3.初步了解控制化学反应速率的常用方法。

一、化学反应速率 1．表示 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。

(1)计算公式：vA＝ΔcAΔt。 (2)常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。 2．意义 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，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可以不同，但这些数值所表示的意义相同。 3．规律 对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。 如对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 点拨 (1)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。 (2)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。 (3)在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。 提醒 计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质的量浓度的变化值。 议一议 1．某一化学反应在第5 s时的反应速率是0.2 mol·L－1·s－1的说法正确吗？ 答案 不正确。通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 2．一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗？ 答案 由于Δc表示的是物质的物质的量浓度的变化，而固态物质和纯液态物质的浓度在一 2

定温度下是常数，所以这种表示化学反应速率的方法不适合固态物质和纯液态物质。 二、影响化学反应速率的因素 1．温度对化学反应速率影响的探究

实验 操作 试管中均为2～3 mL相同浓度的滴有FeCl3溶液的H2O2溶液

实验 现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快

实验 结论 对于反应2H2O2=====催化剂2H2O＋O2↑来说，温度越高，H2O2的分解速率越快

2.催化剂对化学反应速率影响的探究

实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现 ②产生大量气泡 ③产生大量气泡 实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2的分解速率加快 3.影响化学反应速率的因素 除温度和催化剂外，还有反应物浓度、反应物的状态、固体表面积、压强、溶剂、光照等许多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。 点拨 (1)升高温度，无论对于吸热反应还是放热反应，都能加快化学反应速率。 (2)催化剂分为正催化剂和负催化剂，正催化剂可以加快化学反应速率，负催化剂可以减慢化学反应速率。 议一议 在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？ (1)集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：_____________________。 (2)黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：____________________________________。 (3)KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色HgI___________。 (4)熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体：___________________。 (5)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢：________________________________________________________________________。 (6)同样大小的石灰石分别在0.1 mol·L－1的盐酸和1 mol·L－1的盐酸中反应速率不同：________________________________________________________________________。 (7)夏天的食品易变霉，冬天就不易发生该现象：_______________________________ 3

________________________________________________________________________。 (8)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，在正常体温(37 ℃)时，就可以被氧化，这是因为：___________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)光 (2)反应物的接触面积 (3)在溶液中，水作溶剂，增大了接触面积 (4)催化剂 (5)反应物本身的性质 (6)反应物的浓度 (7)反应温度 (8)人体里的生物酶起催化作用，可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量，所以在人体温度的范围内就可以发生反应 解析 影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。

一、化学反应速率的计算和比较 例1 将4 mol A和2 mol B在2 L的密闭容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2A(s)＋B(g)2C(g)，反应2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1。下列说法正确的是( ) A．用物质A表示2 s内的平均反应速率为0.3 mol·L－1·s－1 B．用物质B表示2 s内的平均反应速率为0.6 mol·L－1·s－1 C．2 s时v(C)＝0.3 mol·L－1·s－1 D．2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1 解析 不能用固体物质的浓度表示化学反应速率，A错误；化学反应速率是平均值不是瞬时值，C错误；据题目条件知v(C)＝0.6 mol·L－1÷2 s＝0.3 mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.3 mol·L－1·s－1÷2＝0.15 mol·L－1·s－1，则2 s时物质B的浓度为2 mol÷2 L－0.6 mol·L－1÷2

＝0.7 mol·L－1，B错误，D正确。 答案 D 归纳总结 1．化学反应速率的计算方法

(1)根据v(A)＝Δc(A)Δt计算。 (2)根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。 2．反应速率大小比较的两种方法 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化： (1)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。 4

(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bBcC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较v(A)a与v(B)b的相对大小，若v(A)a＞v(B)b，则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。 变式训练1 反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为 ①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1； ②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1； ③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1； ④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1 则此反应在不同条件下进行最快的是( ) A．②③ B．①③ C．②④ D．② 答案 D 解析 化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；②中

v(A)＝3v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1×3＝1.35 mol·L－1·min－1；③中v(A)＝32v(C)＝32×

0.015 mol·L－1·min－1＝0.022 5 mol·L－1·min－1；④中v(A)＝32v(D)＝32×0.45 mol·L－1·min－1＝0.675 mol·L－1·min－1，所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。

二、影响化学反应速率的因素 例2 向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小的排列顺序正确的是( ) 甲：500 ℃，10 mol SO2和5 mol O2反应 乙：500 ℃，V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2反应 丙：450 ℃，8 mol SO2和5 mol O2反应 丁：500 ℃，8 mol SO2和5 mol O2反应 A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丙、丁 C．乙、甲、丁、丙 D．丁、丙、乙、甲 解析 温度高，浓度大，且使用催化剂，反应速率最快，乙组最快。其次是甲，最慢的是丙。 答案 C 归纳总结 化学反应速率影响因素注意点 (1)主要因素(内因) 不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。 5

(2)外界因素(外因) ①温度：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。 ②催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。 ③浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。 ④压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。 ⑤固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。 ⑥反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。 ⑦形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。 变式训练2 下列各组反应(表中物质均为反应物)，在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是( ) 金属(粉末状)/mol 酸的浓度及体积 反应温度/℃ A Mg∶0.1 6 mol·L－1硝酸10 mL 60 B Mg∶0.1 3 mol·L－1盐酸10 mL 60 C Fe∶0.1 3 mol·L－1盐酸10 mL 60 D Mg∶0.1 3 mol·L－1硫酸10 mL 60 答案 D 解析 影响反应速率的内因是反应物本身的性质，外因是反应条件，C速率最小。Mg与HNO3

不会产生氢气，B、D只比较c(H＋)即可，而盐酸为一元强酸，硫酸为二元强酸，因此相同浓