2.1.1 化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法學(xué)案 高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第1課時化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念，會定量表示化學(xué)反應(yīng)速率。2.掌握化學(xué)反應(yīng)速率的簡單計算，學(xué)會化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法，會比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢。【知識梳理】1．化學(xué)反應(yīng)快慢可以用化學(xué)反應(yīng)速率來衡量。通常用單位時間內(nèi)的減少或的增加來表示化學(xué)反應(yīng)速率。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為v＝eq\f(Δc,Δt)。Δc表示，常用單位。Δt表示，常用單位。2．在密閉容器中，發(fā)生合成氨的反應(yīng)：N2＋3H22NH3，開始時N2的濃度為8mol·L－1，H2的濃度為20mol·L－1，5min后N2的濃度為6mol·L－1，在這個反應(yīng)中N2濃度的變化值為Δc(N2)＝2mol·L－1，時間變化為Δt＝5min，那么用N2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為v(N2)＝＝eq\f(2mol·L－1,5min)＝0.4mol·L－1·min－1(寫出計算過程)，而用NH3的濃度變化表示的反應(yīng)速率為。【學(xué)習(xí)探究】探究點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率的應(yīng)用1．在一個體積為2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2＋O22SO3，經(jīng)5s后，測得SO3的物質(zhì)的量為0.8mol，填寫下表：有關(guān)反應(yīng)物質(zhì)SO2O2SO3物質(zhì)的量變化(mol)0.80.40.8物質(zhì)的量濃度變化(mol·L－1)化學(xué)反應(yīng)速率(mol·L－1·s－1)速率之比v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)＝2.分析上表可知：(1)一般來說，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度會逐漸，化學(xué)反應(yīng)速率也會逐漸。因此，化學(xué)反應(yīng)速率通常是指某一段時間內(nèi)的反應(yīng)速率，而不是反應(yīng)速率。(2)在同一化學(xué)反應(yīng)中，選用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率，其可能相同也可能不相同，但表示的相同。因此，表示化學(xué)反應(yīng)速率時，必須指明用哪種物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)，在v的后面將該物質(zhì)的用括號括起來。(3)用不同反應(yīng)物表示化學(xué)反應(yīng)速率時，化學(xué)反應(yīng)速率之比＝物質(zhì)的量濃度變化之比＝物質(zhì)的量變化之比＝化學(xué)計量數(shù)之比。[歸納總結(jié)](1)用濃度變化表示化學(xué)反應(yīng)速率只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體。(2)化學(xué)反應(yīng)速率計算的重要依據(jù)：反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比。(3)在比較化學(xué)反應(yīng)速率大小時，要注意換算成同一種物質(zhì)來表示，同時注意單位的統(tǒng)一。[活學(xué)活用]1．已知4NH3＋5O2=4NO＋6H2O，若反應(yīng)速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)(mol·L－1·min－1)來表示，則正確的關(guān)系是()A.eq\f(4,5)v(NH3)＝v(O2) B.eq\f(5,6)v(O2)＝v(H2O)C.eq\f(2,3)v(NH3)＝v(H2O) D.eq\f(4,5)v(O2)＝v(NO)2．在四個不同的容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng)。根據(jù)下列在相同時間內(nèi)測定的結(jié)果，判斷生成氨的速率最快的是()A.v(H2)＝0.3mol·L－1·min－1 B.v(N2)＝0.05mol·L－1·s－1C.v(N2)＝0.2mol·L－1·min－1 D.v(NH3)＝0.3mol·L－1·min－1探究點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)速率的測定1．已知CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，你有幾種方法測得該反應(yīng)的反應(yīng)速率？試判斷實驗的可行性設(shè)計。2．設(shè)計實驗鹽酸與碳酸鈣的反應(yīng)速率，按下列實驗步驟完成實驗：①按下圖裝置安裝儀器，并檢查氣密性，加入5g碳酸鈣然后快速加入20mL1mol·L－1的鹽酸，測量收集10mLCO2所用的時間。②用相同的裝置換用20mL4mol·L－1的鹽酸，測量收集10mLCO2所用的時間?；卮鹣铝袉栴}：(1)實驗中所用儀器有哪些？(2)觀察到的現(xiàn)象是什么？(3)某學(xué)生的實驗記錄如下，計算填寫下表：反應(yīng)時間(s)反應(yīng)速率(mL·s－1)1mol·L－1鹽酸204mol·L－1鹽酸8(4)你能得出的實驗結(jié)論如何？(5)該實驗中的注意事項有哪些？[歸納總結(jié)]化學(xué)反應(yīng)速率是通過實驗測定的。因為化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化的是體系內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)(包括反應(yīng)物和生成物)，所以與其中任何一種化學(xué)物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)在測量反應(yīng)速率時都可以加以利用。如：(1)利用能夠直接觀察的某些性質(zhì)測定如通過測量釋放出一定體積的氣體的來測定反應(yīng)速率，或測定一定時間內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變化來測定反應(yīng)速率。(2)利用依靠科學(xué)儀器才能測量的性質(zhì)進(jìn)行測定，如顏色的深淺、光的吸收、光的發(fā)射、導(dǎo)電能力等。(3)在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或生成物本身有比較明顯的顏色時，常常利用比色的方法測定溶液和的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。[活學(xué)活用]3．“碘鐘”實驗中，3I－＋S2Oeq\o\al(2－,8)=Ieq\o\al(－,3)＋2SOeq\o\al(2－,4)的反應(yīng)速率可以用Ieq\o\al(－,3)遇加入的淀粉溶液顯藍(lán)色的時間t來度量，t越小，反應(yīng)速率越大。某探究性學(xué)習(xí)小組在20℃進(jìn)行實驗，得到的數(shù)據(jù)如下表：實驗編號①②③④⑤c(I－)/mol·L－10.0400.0800.0800.1600.120c(S2Oeq\o\al(2－,8))/mol·L－10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列問題：(1)該實驗的目的是_____________________________________________________。(2)顯色時間t1為________。(3)通過分析比較上述數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論是____________________________________________________________________________________________________________?！緦W(xué)習(xí)小結(jié)】化學(xué)反應(yīng)速率—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—概念：定量描述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量,—表達(dá)式：v＝\f(Δc,Δt),—計算計算大小，比較快慢,—測定方法氣體體積變化，濃度變化，顯色時間等))【自我檢測】1．下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的說法中正確的是()A．對任何化學(xué)反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯B．化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加來表示C．若某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率為0.5mol·L－1·s－1，就是指在該時間內(nèi)反應(yīng)物和生成物的濃度變化都為0.5mol·L－1D．化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的尺度2．在2L密閉容器內(nèi)，某氣體反應(yīng)物在2s內(nèi)由8mol變?yōu)?.2mol，則用該氣體表示該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為()A．0.4mol·L－1·s－1 B．0.3mol·L－1·s－1C．0.2mol·L－1·s－1 D．0.1mol·L－1·s－13．在N2＋3H22NH3的反應(yīng)中，經(jīng)過一段時間后，NH3的濃度增加了0.6mol·L－1，在此段時間內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45mol·L－1·s－1，則此段時間是()A．1sB．2sC．44sD．1.33s4．在不同條件下，分別測得反應(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)＝4mol·L－1·min－1 B．v(O2)＝3mol·L－1·min－1C．v(SO2)＝0.1mol·L－1·s－1 D．v(O2)＝0.1mol·L－1·s－15．一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是()A．反應(yīng)在0～10s內(nèi)，用Z表示的反應(yīng)速率為0.158mol·L－1·s－1B．反應(yīng)在0～10s內(nèi)，X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79mol·L－1C．反應(yīng)進(jìn)行到10s時，Y的轉(zhuǎn)化率為79.0%D．反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)＋Y(g)Z(g)6．某溫度時，在2L容器中X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如下圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，試回答：(1)反應(yīng)在2min內(nèi)的v(X)＝__________________，v(Y)＝______________，v(Z)＝____________。(2)容器內(nèi)的反應(yīng)物是____________。(3)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________。

參考答案【知識梳理】1．反應(yīng)物濃度生成物濃度反應(yīng)物或生成物物質(zhì)的量濃度的變化(取絕對值)mol·L－1一定的時間間隔s、min或h2．v(NH3)＝0.8_mol·L－1·min－1【學(xué)習(xí)探究】探究點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率的應(yīng)用1．有關(guān)反應(yīng)物質(zhì)SO2O2SO30.40.20.40.080.040.082∶1∶22.(1)減小減慢平均瞬時(2)數(shù)值意義化學(xué)式[活學(xué)活用]1．【答案】D【解析】同一反應(yīng)用不同物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時，反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)之比。A中eq\f(4,5)v(NH3)＝v(O2)，系數(shù)關(guān)系不對，因此不正確；同理B、C均不正確。2．【答案】B【解析】由題意知N2＋3H22NH3將各選項中反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化為N2的反應(yīng)速率得A中v(N2)＝eq\f(1,3)v(H2)＝0.1mol·L－1·min－1B中v(N2)＝eq\f(0.05,\f(1,60))mol·L－1·min－1＝3.0mol·L－1·min－1C中v(N2)＝0.2mol·L－1·min－1D中v(N2)＝eq\f(1,2)v(NH3)＝0.15mol·L－1·min－1。探究點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)速率的測定1．(1)測量收集一定體積的CO2所用的時間或測量一段時間內(nèi)收集到CO2的體積。(2)測量一段時間內(nèi)溶液中H＋濃度的變化。(3)測量一段時間內(nèi)碳酸鈣質(zhì)量的變化。2．(1)錐形瓶、單孔塞、直角導(dǎo)氣管、50mL注射器、鐵架臺、秒表。(2)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；收集10mLCO2實驗②所用時間比實驗①所用時間短。(3)反應(yīng)時間(s)反應(yīng)速率(mL·s－1)1mol·L－1鹽酸0.54mol·L－1鹽酸1.25(4)4mol·L－1的鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)比1mol·L－1的鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)速率快。(5)①碳酸鈣顆粒(即表面積)大小基本相同。②20mL的鹽酸溶液要迅速加入。③裝置氣密性要好，且計時要迅速、準(zhǔn)確。[歸納總結(jié)](1)時間(3)顏色深淺溶液顏色與反應(yīng)物濃度(或生成物濃度)[活學(xué)活用]3．【答案】(1)研究反應(yīng)物I－與S2Oeq\o\al(2－,8)的濃度對反應(yīng)速率的影響(2)eq\f(88.0,3)(或29.3)(3)化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物起始濃度乘積成正比(或顯色時間與反應(yīng)物起始濃度乘積成反比)【解析】由數(shù)據(jù)表容易發(fā)現(xiàn)：②④組所用時間相同，③組所用時間為它們的一半，①組所用時間為它們的2倍。進(jìn)一步分析：②④兩組中c(I－)與c(S2Oeq\o\al(2－,8))的乘積相等，③組中此乘積為②④組的2倍，①組乘積為其一半。因此可得結(jié)論：當(dāng)c(I－)·c(S2Oeq\o\al(2－,8))相等時，顯色時間相等，反應(yīng)速率相等，顯色時間與反應(yīng)速率成反比，即t與c(I－)·c(S2Oeq\o\al(2－,8))成反比。eq\f(t1,44.0)＝eq\f(0.160×0.020,0.120×0.040)，得t1＝eq\f(88.0,3)≈29.3?！咀晕覚z測】1．【答案】D【解析】A項，中和反應(yīng)速率很快，但有的沒有明顯現(xiàn)象，A錯；B項，在化學(xué)反應(yīng)中，由于固體和純液體的濃度視為常數(shù)，其濃度變化值為零，故不能用它們表示反應(yīng)速率，B錯；C項，單位錯，濃度變化單位應(yīng)為mol·L－1，且由于化學(xué)計量數(shù)不一定相同，在該時間內(nèi)反應(yīng)物和生成物的濃度變化不一定都為0.5mol·L－1。2．【答案】C【解析】用該氣體表示反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(8mol－7.2mol,2L×2s)＝0.2mol·L－1·s－1，C正確。3．【答案】B【解析】本題考查化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)計算。已知用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45mol·L－1·s－1，則用NH3表示的平均反應(yīng)速率為v(NH3)＝eq\f(2,3)v(H2)＝eq\f(2,3)×0.45mol·L－1·s－1＝0.3mol·L－1·s－1，Δt＝eq\f(0.6mol·L－1,0.3mol·L－1·s－1)＝2s，故正確答案為B。4．【答案】D【解析】本題考查的是化學(xué)反應(yīng)速率的比較。以SO2為標(biāo)準(zhǔn)，并將單位統(tǒng)一，A、B、C、D選項換算成以SO2為標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng)速率后分別為A.v(SO2