資源簡介

第一節(jié) 化學反應速率
第1課時 化學反應速率
教學目標
1.了解化學反應速率的含義。
2.理解化學反應速率的表達式及其簡單計算。
教學重難點
化學反應速率的表示方法、計算。
教學過程
【新課導入】
展示與生活有關(guān)的化學反應事例
如煙花、爆炸、發(fā)霉、牛奶變質(zhì)、溶洞形成、鋼鐵生銹等等，調(diào)動學生學習興趣
我們知道不同化學反應的速率有大有小，如火藥爆炸可在瞬間完成，溶液中的一些離子反應可在分秒中實現(xiàn)，而室溫下的塑料、橡膠老化則比較緩慢，自然界的巖石風化，溶洞形成則更是經(jīng)歷百年甚至千年才能完成。那么如何表示反應速率呢，今天我們來學習化學反應速率。
【新知講解】
【閱讀理解】閱讀教材p22、23的內(nèi)容，理解化學反應速率。
【交流討論】（1）怎樣判斷化學反應的快慢？（2）通過對實驗現(xiàn)象的觀察你能否判斷出一個反應比另一個反應快多少嗎？
【回答】我們可以比較產(chǎn)生氣泡的快慢，溶液顏色變化的快慢等現(xiàn)象比較反應速率的大小，通過實驗現(xiàn)象不能判斷一個反應比另一個反應快多少。
【引言】我們需要具體數(shù)據(jù)定量判斷速率的大小。
【講解】
化學反應速率可以用單位時間、單位體積中反應物或生成物的物質(zhì)的量的變化來表示。如果反應體系的體積是恒定的，通常使用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。
化學反應速率含義
1、表示方法：用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少或生成物的濃度增加來表示。
2、數(shù)學表達式：V =△C/ △t
3、反應速率的單位：
mol/（L·s） mol·L-1·s-1 或 mol/（L·min） mol·L-1·min-1 或 mol/（L·h）mol·L-1·h-1
【交流討論】化學反應速率含義的理解。
中學教材中所說的反應速率是瞬時速率還是平均速率？
平均速率
對于反應CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，能否用CaCO3來表示化學反應速率？
不能用固體或純液體物質(zhì)來表示化學反應速率。
3.同一化學反應，用不同物質(zhì)表示其反應速率時，數(shù)值相同嗎？
不一定相同，若化學反應計量數(shù)相同，則反應速率相同；否則，不相同。
【過渡】根據(jù)化學反應速率的含義，如何計算呢？
化學反應速率的計算
數(shù)學表達式法：V =△C/ △t
2.運用“三段式”求解化學反應速率計算題的一般步驟
(1)寫出有關(guān)反應的化學方程式。
(2)找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。
(3)根據(jù)已知條件列方程計算。
【課堂練習】
1.在2 L的密閉容器中，加入1 mol N2和3 mol H2，發(fā)生反應N2+3H2 2NH3，在2 s末時，測得容器中含有0.4 mol的NH3，求該反應在2 s內(nèi)的化學反應速率。
解析:　　　　　 N2 +　　3H2 2NH3
起始量/mol: 1 3 0
變化量/mol: 0.2 0.6 0.4
2 s末量/mol: 1-0.2 3-0.6 0.4
則v(N2)=0.2mol/2L×2s=0.05 mol·L-1·s-1
v(H2)=0.6mol/2L×2s=0.15 mol·L-1·s-1
v(NH3)=0.4mol/2L×2s=0.1 mol·L-1·s-1
2.向一個容積為1L的密閉容器中放入2molSO2和1molO2，在一定的條件下，2s末測得容器內(nèi)有0.8molSO2，求2s內(nèi)SO2、O2、SO3的平均反應速率？
解析： 2SO2(g）+ O2(g） 2SO3(g）
C起始（mol/L) 2 1 0
C變化（mol/L) 1.2 0.6 1.2
C2s后（mol/L） 0.8 0.4 1.2
則：v（SO2）= 1.2mol·L-1/2s =0.6 mol·L-1·s-1
v（O2）= 0.6 mol·L-1/2s = 0.3 mol·L-1·s-1
v（SO3）= 1.2 mol·L-1/2s = 0.6 mol·L-1·s-1
【交流討論】上述兩題用不同物質(zhì)表示的化學反應速率不同，有何規(guī)律？
v(N2) : v(H2) : v(NH3) = 0.05 mol·L-1·s-1 : 0.15 mol·L-1·s-1 : 0.1 mol·L-1·s-1 = 1:3:2
v（SO2）: v（O2）: v（SO3）= 0.6 mol·L-1·s-1 : 0.3 mol·L-1·s-1 :0.6 mol·L-1·s-1 = 2:1:2
通過以上計算我們可以得到以下結(jié)論：對某一具體的化學反應來說，用不同物質(zhì)的濃度變化來表示化學反應速率時，數(shù)值往往不同，其數(shù)值之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比，在表示某反應速率時應注明是用哪種物質(zhì)表示的。
【總結(jié)】化學反應速率的特點
1.化學反應速率通常指的是某物質(zhì)在某一段時間內(nèi)的平均反應速率，而不是瞬時反應速率。
2.由于在反應中固體和純液體的濃度是恒定不變的。因此一般不用固體和純液體來表示化學反應速率。
3.在同一化學反應中，在相同的反應時間內(nèi)，可用不同物質(zhì)表示化學反應速率，其數(shù)值之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比。
【課堂練習】
3.在一定條件下，對于反應A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)來說,以下化學反應速率中，表示化學反應速率最大的是(　　)
A.v(A2)=0.8 mol·L-1·s-1 B.v(A2)=60 mol·L-1·min-1
C.v(AB3)=1.0 mol·L-1·s-1 D.v(B2)=1.2 mol·L-1·s-1
答案:B　
解析：解此類題目要先統(tǒng)一單位，然后利用化學反應速率之比等于對應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比轉(zhuǎn)化為同一種物質(zhì)表示的反應速率再進行比較。若都轉(zhuǎn)化為用A2表示的反應速率且單位統(tǒng)一為 mol·L-1·s-1，則A項中v(A2)=0.8 mol·L-1·s-1，B項中v(A2)=1 mol·L-1·s-1，C項中v(A2)=0.5 mol·L-1·s-1，D項中v(A2)=0.4 mol·L-1·s-1，則化學反應速率最大的是B項。
4.對于反應N2(g)+3H2O(g) 2NH3(g)+O2(g)，在不同時間段內(nèi)所測反應速率如下，則表示該化學反應進行最快的是(　　)
A.v(NH3)=1.5 mol·L-1·min-1 B.v(N2)=1.2 mol·L-1·min-1
C.v(H2O)=1.67 mol·L-1·min-1 D.v(O2)=1.5 mol·L-1·min-1
答案:B　
解析:將選項中的各反應速率換算成同一物質(zhì)的反應速率,然后比較。
【交流討論】化學反應速率大小的比較方法
1.用同一物質(zhì)的反應速率比較反應進行的快慢時，必須要保證在速率單位一致的前提下再比較數(shù)值的大小。例如，v(H2)=0.1 mol·L-1·s-1與v(H2)=3 mol·L-1·min-1，不能只看數(shù)值大小，應該先將單位統(tǒng)一后，再進行比較。
2.用不同物質(zhì)的反應速率比較反應快慢時，除要保證單位一致外，還要根據(jù)反應速率之比等于化學計量數(shù)之比進行換算后再比較。
【過渡】化學反應的速率是通過實驗測定的。測定方法有哪些？
【交流討論】閱讀課本，找出測定速率的方法
化學反應的速率的測定
【講解】化學反應是可以通過實驗測定的，根據(jù)化學反應速率的表達式V =△C/ △t，我們可以測定測定不同時刻反應物的濃度即可，所以任何一種與物質(zhì)濃度有關(guān)的可觀測量都可以加以利用。
1.直接觀察某些性質(zhì)（如釋放出氣體的體積和體系壓強）；
2.科學儀器測定（如顏色的深淺、光的吸收和發(fā)射、導電能力等）；
3.溶液中，常利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應的過程和測量反應速率。
【課堂小結(jié)】
【課堂檢測】
1.4A(s)＋3B(g) 2C(g)＋D(g)，經(jīng)2 min，物質(zhì)B的濃度減少0.6 mol/L。對此反應速率的表示正確的是(　D　)
A．用A表示的反應速率是0.4 mol/(L·min)
B．2 min內(nèi)，v（B）和(C)表示的反應速率的值都是逐漸減小的
C．2 min末的反應速率用B表示是0.3 mol/(L·min)
D．分別用B、C、D表示的反應速率的比值是3∶ 2∶ 1
解析：物質(zhì)A是固體，濃度不變，不能用A表示該反應的反應速率，故A錯誤；B是反應物，濃度降低，v(B)逐漸減小，C是生成物，濃度增大，v(C)逐漸增大，故B錯誤；2 min末的反應速率為瞬時速率，用B表示的反應速率0.3 mol/(L·min)是2 min內(nèi)的平均反應速率，故C錯誤；反應速率之比等于方程式中相應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，則v(B)∶ v(C)∶ v(D)＝3∶ 2∶ 1，故D正確。
2.反應4A(g)＋3B(g) = 2C(g)＋5D(g)在四種不同條件下的反應速率分別為
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
其中表示該反應速率最慢的是(　C　)
A．① B．② C．③ D．④
解析：根據(jù)反應4A(g)＋3B(g) = C(g)＋5D(g)，可以選物質(zhì)D為參照，根據(jù)化學反應速率之比等于化學方程式中相應的化學計量數(shù)之比這一結(jié)論，轉(zhuǎn)化為用同種物質(zhì)表示的反應速率分別為：①v(A)＝0.02 mol·L－1·s－1＝1.2 mol·L－1·min－1，v(D)＝1.2 mol·L－1·min－1×5/4＝1.5 mol·L－1；②v(D)＝0.6 mol·L－1·min－1×5/3＝1 mol·L－1·min－1；③v(D)＝0.3 mol·L－1·min－1×5/2＝0.75 mol·L－1·min－1；④v(D)＝1.2 mol·L－1·min－1；所以反應速率最慢的是③，C正確。
3．對于鋅粒與稀H2SO4的反應，下列說法中不正確的是(　D　)
A．可選用顆粒大小基本相同的鋅粒與等體積不同濃度的硫酸反應，比較二者收集10 mL H2所用的時間，從而計算反應速率并說明濃度對反應速率的影響
B．可選用等質(zhì)量的鋅片和鋅粒與等量相同濃度的硫酸反應，記錄鋅完全消失的時間，從而計算反應速率并說明固體表面積對反應速率的影響
C．可記錄溶液中c(H＋)隨時間的變化(用pH計測定溶液的pH)來測量反應速率
D．可記錄溶液的溫度變化(用溫度計測量溫度)來測量反應速率
解析：D項中如果參與反應的物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，則溫度不同，不能用于比較反應速率，故D不正確，A、B、C說法均正確。
4．在某恒容密閉容器中投入X、Y、W、Q四種物質(zhì)，經(jīng)一段時間后測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表所示：
X Y W Q
10 min 1.0 mol 3.0 mol 1.0 mol 2.0 mol
20 min 0.5 mol 1.5 mol 2.0 mol 1.0 mol
上述容器中發(fā)生的化學反應方程式可能是(　C　)
A．X＋2Y=2W＋2Q B．3X＋Y＋2W=2Q
C．X＋3Y＋2Q=2W D．X＋2Y＋3Q=2W
解析：從表格數(shù)據(jù)可看出X、Y、Q的物質(zhì)的量減少，而W的物質(zhì)的量增加，說明X、Y、Q是反應物，W是產(chǎn)物。在同一容器中，相同時間內(nèi)，各物質(zhì)的速率之比等于物質(zhì)的量變化量之比，等于化學計量數(shù)之比。n(X)∶ n(Y)∶ n(Q)∶ n(W)＝(1.0 mol－0.5 mol)∶ (3.0 mol－1.5 mol)∶ (2.0 mol－1.0 mol)∶ (2.0 mol－1.0 mol)＝1︰3︰2︰2，所以X、Y、Q、W的計量數(shù)之比為1︰3︰2︰2，選C。
5．已知：反應aA(g)＋bB(g) cC(g)，某溫度下，在2 L的密閉容器中投入一定量的A、B，兩種氣體的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。
(1)從反應開始到12 s時，用A表示的反應速率為__0.05__mol·L－1·s－1___。
(2)經(jīng)測定前4 s內(nèi)v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，則該反應的化學方程式為__3A(g)＋B(g)? 2C(g)___。
(3)若上述反應分別在甲、乙、丙三個相同的密閉容器中進行，經(jīng)同一段時間后，測得三個容器中的反應速率分別為
甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1；
乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1；
丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1；
則甲、乙、丙三個容器中反應速率由快到慢的順序為__乙>甲>丙___。
解析：(1)從0到12 s，Δc(A)＝0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.6 mol·L－1，v(A)＝0.6 mol·L－1÷12 s＝0.05 mol·L－1·s－1。
(2)前4 s內(nèi)，Δc(A)＝0.8 mol·L－1－0.5 mol·L－1＝0.3 mol·L－1，v(A)＝0.3 mol·L－1÷4 s＝0.075 mol·L－1·s－1；v(A)︰v(C)＝a︰c＝0.075 mol·L－1·s－1︰0.05 mol·L－1·s－1＝3︰2，由圖像知，在12 s時Δc(A)︰Δc(B)＝0.6 mol·L－1︰0.2 mol·L－1＝3︰1＝a︰b，則a、b、c三者的比例為3︰1︰2，所以該反應的化學方程式為3A(g)＋B(g)? ?2C(g)。
(3)丙容器中v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1＝0.16 mol·L－1·s－1，則甲容器中＝＝＝0.1 mol·L－1·s－1，乙容器中＝＝＝0.12 mol·L－1·s－1，丙容器中＝＝＝0.08 mol·L－1·s－1，故甲、乙、丙三個容器中反應速率由快到慢的順序為乙>甲>丙。
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