《化学反应速率》学案11(新人教选修4).docx

第一节 化学反响速率要求点击1.了解化学反响速率的概念和表示方法。并能运用化学反响速率的数学表达式进行简单的计算。2.理解浓度、压强、温度和催化剂等外界条件对化学反响速率的影响。并能运用相关知识分析解决实际生产、生活中的有关反响速率问题。3.了解有效碰撞理论的主要论点，能初步运用有效碰撞、活化分子等概念解释浓度、压强、温度和催化剂等外界条件对化学反响速率的影响4.学会分析有关化学反响速率的图像、表格。预习启动知识块1化学反响速率的概念及表示方法1.在2 L容积不变的密闭容器中，发生反响3H2+N22NH3 ，现通入0.8 mol H2和0.4 mol N2，2 min后，容器内检测到0.12 molNH3，那么v(H2) ，v(N2) ， v(NH3) 。v(H2)v(N2)v(NH3)，其速率比值与化学方程式中各化学式前的化学计量数之比。 2.反响A+3B=C+2D 在四种条件下的反响速率分别为： v (A)=0.15 mol·L-1·S-1v (B) =0.6 mol·L-1·S-1v (C) =0.4 mol·L-1·S-1v (D) =0.45 mol·L-1·S-1那么四种条件下反响速率大小关系为。【解 答】1. 0.045mol·L-1·min-1，0.015 mol·L-1·min-1，0.03 mol·L-1·min-1。312，相等。2. >>>知识整理：化学反响速率的表示方法：用单位时间内反响物物质的量浓度的减少或生成物物质的量浓度的增加表示。其数学表达式为：v常用单位为：mol·L-1·S-1或mol·L-1·min-1。化学反响速率与化学计量数的关系：同一反响在相同条件下可用不同物质表示反响速率，其比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如：a A(g) + b B(g) c C(g) + d D(g)那么 v(A)v(B)v(C)v(D)abcd或 v(A)/av(B)/bv(C)/cv(D)/d注意：同一反响在相同条件下用不同物质表示的反响速率可能不同，但其意义是相同的。比较同一反响在不同条件下的反响速率时，应将用不同物质表示的反响速率化归为同一物质表示的反响速率，再比较大小。不能直接比较不同物质的反响速率。知识块2外界条件对化学反响速率的影响1.在以下事实中，什么因素影响了化学反响速率(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)质量相同的块状石灰石和粉末状石灰石分别与足量0.1mol·L1的盐酸反响，反响速率后者比前者快。(3)KI晶体和HgCl2晶体混合无明显现象，假设一起投入水中，很快生成红色HgI2。(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0.1mol·L1的盐酸和1mol·L1的盐酸中反响速率不同。(7)夏天的食品易霉变，而在冬天那么不易发生该现象。【解 答】(1)光照(2)固体颗粒大小(3)溶剂(4)催化剂(5)反响物性质(6)浓度(7)温度知识整理 决定化学反响速率的内因是反响物的性质，化学反响速率还受外界条件的影响： 浓度：当反响物为气体或溶液时，增大反响物的浓度，可以增大反响速率。假设反响物为固体或纯液体，其浓度可视为常数，因此，改变固体或纯液体反响物的量不会改变化学反响速率。压强：对于有气体参加的反响，当温度一定时，假设增大压强，气体体积缩小，气体的浓度增大，因而使反响速率加快。如果参加反响的物质是固体、液体或溶液，由于改变压强对它们的体积改变很小，因而对它们浓度改变很小，可认为压强对它们的反响速率无影响。温度：升高温度，可以增大化学反响速率。温度对反响速率的影响适用于任何反响，即无论物质状态及反响是放热或吸热，升高温度，反响速率都增大。温度对反响速率的影响比较显著，超过浓度、压强对反响速率的影响。温度每升高100C，反响速率通常增大到原来的24倍。催化剂：使用催化剂可以大幅度地改变化学反响速率。而催化剂本身在反响过程中质量和化学性质均不变。其它：除了上述浓度、压强、温度、催化剂这四大影响因素外，固体反响物颗粒的大小、溶剂、光、超声波、激光、电磁波等因素也能影响反响速率。外界条件对化学反响速率的影响可以用有效碰撞理论解释，其要点如下：反响物分子不停地接触、碰撞，其中能发生反响的碰撞称为有效碰撞。只有能量较高的分子以正确的取向发生的碰撞才是有效碰撞，这些能量较高的分子称为活化分子。增大反响物浓度可以增大单位体积内活化分子数目，从而增大化学反响速率。对于有气体参加的反响，增大压强也就是增大反响物浓度。升高温度和使用催化剂都可以增大单位体积内活化分子百分数，从而增大化学反响速率。难点揭秘难点1有关化学反响速率的计算1.(全国高考题)反响4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，那么此反响的平均速率(X)(反响物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为 ( )D.(H2O)=0.045 mol·L-1·s-1【思路点拨】方法一：根据各反响物和生成物的物质的量变化量之比等于化学计量数之比，先求出各物质在30s内的物质的量变化量，再运用v计算各物质表示的化学反响速率。方法二：先求(H2O)，再根据各反响物和生成物的化学反响速率之比等于化学计量数之比求(NH3)、(O2)、(NO)。【解 答】C【解法指要】理解并熟练运用化学反响速率计算公式是解题的根底，运用化学反响速率之比等于化学计量数之比是计算化学反响速率的常用技巧。2.将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生以下反响：3A(g)+B(g)=xC(g)+2D(g)。经4 min后测知D的浓度为0.5 mol·L-1，cAcB=35，C的平均反响速率是0.125mol·L-1·min-1，此时A的物质的量浓度为，B的平均反响速率为，x值是。【思路点拨】由4 min内 D的浓度变化量为0.5 mol·L-1，可以求出A、B、C的浓度变化量分别为×0.5 mol·L-1、×0.5 mol·L-1、×0.5 mol·L-1设A、B的起始浓度为n，那么可以得到以下关系：由题意 cAcB= (n-0.75) (n-0.25) =35，n=1.5 molL-1，cA =(n-0.75)= 0.75 molL-1根据v(B)=或先求v(D)再根据v(B)v(D)12求得v(B)= 0.0625 molL-1min-1根据v(C)v(D)x2，求得x=2【解 答】0.75 molL-1，0.0625 molL-1min-1，2【解法指要】根据题意，建立化学反响速率计算的解题模式，是计算化学反响速率的主要方法。难点解说：化学反响速率的计算公式为：v，所以化学反响速率与物质的量的变化量、容器的体积及反响进行的时间有关。计算中常见的错误有：无视体积因素，用单位时间内某物质的物质的量的变化量除以时间计算。用一段时间后某物质的物质的量浓度除以时间直接计算。有关化学反响速率的计算往往数据较多，关系复杂 (如例2) ，通过建立化学反响速率计算的解题模式，可以使各种数据直观、条理清晰，便于分析和计算。建立解题模式的方法：写出反响方程式并配平。根据题意，依次列出各反响物和生成物的起始浓度(或物质的量，下同)、浓度的变化量及一段时间后的浓度，未知量可以设未知数表示。根据起始浓度与一段时间后的浓度的差等于浓度的变化量及变化量之比等于化学计量数之比，列出关系式计算。运用上述模式解题时要注意：起始量、变化量、一段时间后的量三者物理量及单位要统一，都是物质的量或物质的量浓度，否那么无法计算。起始量、变化量、一段时间后的量中，只有不同物质的变化量之比等于化学计量数之比，不同物质的起始量或一段时间后的量之间没有必然的关系，不能列比例计算。难点2外界条件对化学反响速率的影响1. 反响C(S)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，以下条件的改变对反响速率几乎没有影响的是 ( )A.增加C的量B.将容器的体积缩小为一半C.保持体积不变,充入氮气使体系的压强增大D.保持压强不变,充入氮气使容器的体积增大【思路点拨】增加固体C的量以及保持体积不变,充入氮气使体系的压强增大，并不能增大反响物浓度，所以对反响速率几乎没有影响。将容器的体积缩小为一半，反响物H2O(g)的浓度增大一倍，反响速率增大。保持压强不变,充入氮气使容器的体积增大，反响物H2O(g)的浓度减小，反响速率减小。【解 答】AC【解法指要】改变压强时，只有改变容器体积，进而导致反响物浓度的改变，才能改变反响速率。2.(全国高考题)一定温度下，100 mL 6 mol·L-1 H2SO4与过量锌粉反响，为了减缓反响速率，但又不影响生成氢气的总质量，可向反响物中参加适量的 ( )A.碳酸钠固体 B.水 C.硫酸钾溶液 D.盐酸溶液【思路点拨】锌与H2SO4溶液反响的离子方程式为Zn+ 2H+ =Zn2+H2，要减缓反响速率又不影响生成氢气的量，就是要降低的H+浓度而不改变的H+物质的量。参加碳酸钠固体消耗了H+；参加盐酸溶液增加了H+；参加硫酸钾溶液既不改变H+物质的量，又稀释了H2SO4溶液，其效果与参加水相同。【解 答】BC3.对于反响A=B+C，温度每升高10，反响速率增大到原来速率的3倍，现将反响体系的温度由12升高到42，反响速率增加到原来的 ( )A.6倍 B.9倍 C.18倍 D.27倍【思路点拨】反响体系的温度升高了30，即3 个10，所以反响速率增加到原来的33=27倍。注意不是3×3=9倍。【解 答】D【解法指要】温度与反响速率的关系是指数关系。难点解说 影响反响速率的外界因素主要有反响物浓度、压强、温度和催化剂等，在分析具体问题时，要特别注意以下几点：增加反响物的量不一定能增大反响物浓度(如反响物是固体)。压强是通过影响反响物浓度影响反响速率的。假设改变压强时容器体积不变(如向固定体积的容器中充入不参与反响的其它气体)，或改变压强时反响物的浓度不变(如反响物中没有气体)，那么压强改变不会导致反响速率的改变。无论放热反响还是吸热反响，升高温度都能增大反响速率。催化剂能显著地改变反响速率，但催化剂的质量和化学性质在反响前后不变。分析反响速率变化的原因时，要综合分析上述因素，还要注意挖掘隐含的因素。如放热反响会使温度升高；有些反响的生成物是反响的催化剂等。对于可逆反响，上述因素同时影响正反响速率和逆反响速率。难点3化学反响速率的图像1.以下列图表示800时，A、B、C三种气体物质的浓度随时间t变化的情况。试答复：(1)该反响的反响物是。(2)该反响的化学方程式为。(3)2min内，A物质的平均反响速率为。【思路点拨】分析图像可知，A物质浓度随时间逐渐减少，是反响物；B、C物质浓度随时间逐渐增加，是生成物。2min时，反响物A的浓度减少(1.0-0.2) mol·L-1=0.8 mol·L-1，生成物B、C的浓度分别增加0.4 mol·L-1、1.2 mol·L-1，根据浓度变化量之比等于化学计量数之比确定反响方程式中A、B、C的化学计量数分别为2、1、3。2min后，A、B、C的浓度不再变化且不为零，说明该反响不能完全反响，是可逆反响。综合以上信息即可写出反响方程式。【解 答】(1)A (2) 2A B+3C(3)0.4 mol·L-1·min-1【解法指要】解题所需的信息和数据都包涵在图像中，正确分析图像是解题的关键。速率率时间t1t2t32.把除去氧化膜的镁条投入到盛有稀盐酸的试管中，发现氢气产生的速率变化情况如右图所示。其中t1t2速率变化的主要原因是，t2t3速率变化的主要原因是。【思路点拨】影响化学反响速率的外界因素主要是反响物浓度、压强、温度和催化剂等。从图中分析，镁条投入稀盐酸中，反响速率先逐渐加快，后逐渐减慢。逐渐加快的原因只能是反响液温度随反响进行逐渐升高，逐渐减慢的原因那么是盐酸浓度的减小。注意：t1t2盐酸的浓度也减小，但温度升高是主要因素。【解 答】 (1)镁条与盐酸反响是放热反响，温度升高使反响速率加快。(2)随反响的进行，盐酸浓度逐渐减小，反响速率逐渐减慢。【解法指要】依据图像所反映的反响速率的变化情况，对影响化学反响速率的外界因素逐一分析。难点解说：图像题具有抽象性和高度概括性，信息和数据均包涵在图像中，解题时要综合运用数学和化学知识。分析图像时应特别关注：起点、拐点、终点的数据及其化学意义。曲线的单调性及其化学意义。常见的化学反响速率的图像有以下几种：ct图：反映浓度随时间的变化关系，其横坐标代表时间，纵坐标代表不同时间反响物或生成物物质的量浓度(如例1)。假设曲线单调减小表示反响物浓度减少，反之表示生成物浓度增大(如例1)。nt图：与ct图分析方法相似，不同的是纵坐标代表物质的量。vt图：反映化学反响速率随时间的变化关系，其纵坐标代表不同时间的瞬时速率。假设曲线单调减小表示反响速率减少，反之表示反响速率增大(如例2)。激活思维夯实根底1.以下关于化学反响速率的说法中，正确的选项是 ( )【C】A.化学反响速率通常表示一定时间内任何一种反响物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加B.化学反响速率为0.8mol·L-1·s-1是指1秒钟时某物质的浓度为0.8mol·L-1C.根据化学反响速率的大小可以知道化学反响进行的快慢D.对于任何化学反响来说，反响速率越快，反响现象就越明显2.用3g块状大理石与30ml3 mol·L-1盐酸反响制取CO2气，假设要增大反响速率，可采取的措施是()再参加30ml3 mol·L-1盐酸改用30ml6 mol·L-1盐酸改用3g粉末状大理石适当升高温度A.B.C.D.3.NO和CO都是汽车尾气中的物质，它们能很缓慢地反响生成N2和CO2，对此反响有关表达正确的选项是 ( )A.降低压强能加快化学反响速率B.使用适当的催化剂可以加快化学反响速率C.升高温度能加快化学反响速率D.改变压强对化学反响速率没有影响4.对于在一密闭容器中进行的以下反响：C(s)+ O2(g)= CO2(g)，以下说法中错误的选项是 ( )【答案：D】A.将木炭粉碎成粉末状可以加快化学反响速率 B.升高温度可以加快化学反响速率C.增加压强可以加快化学反响速率D.增加木炭的量可以加快化学反响速率5.(全国高考题)：4NH3+5O2=4NO+6H2O，假设反响速率分别用v (NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，那么正确的关系是 ( )答案：C、DA.4v(NH3)=5v(O2) B.5v(O2)=6v(H2O)C.3v(NH3)=2v(H2O)D.4v(O2)=5v(NO)6.在其它条件不变时，10时以某物质表示的反响速率为3 mol·L-1·s-1，温度每升高10反响速率是原来的2倍，那么温度为50时，该反响的速率为 ( )A.48 mol·L-1·s-1 B.36 mol·L-1·s-1C.24 mol·L-1·s-1 D.12 mol·L-1·s-17.某反响在催化剂的作用下,按以下两步进行:第一步为:X+Y=Z;第二步为:Y+Z=M+N+X,那么此反响的总化学反响方程式为:，反响中的催化剂是。1.00.80.60.20.412543ZXYt/minn/mol8.某温度时，在2L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列图，由图中数据分析，反响开始至2 min，Z的平均反响速率为，该反响的化学方程式为。9.在反响2N2O5 =4NO2+O2中，N2O5的起始浓度为2.1 mol·L-1。经100秒后，N2O5的浓度为1.95 mol·L-1。那么v(N2O5)=，v(NO2)=。10.在500 ml的密闭容器中装入1.5 mol H2、0.5 molN2、0.05molNH3。v(H2)=0.3 mol·L-1·min-1，求3分钟末时H2、N2、NH3的物质的量浓度。开展能力1. 甲乙两个容器内都在进行AB的反响，甲中每分钟减少4molA，乙中每分钟减少2molA，那么两容器中的反响速率 ( )A.甲快 B.乙快 C.相等 D.无法确定2. (上海高考题)反响速率v和反响物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反响H2+Cl2=2HCl的反响速率v可表示为v = kc(H2)mc(Cl2)n，式中k为常数，m、n值可用下表中数据确定之。c (H2)(mol/L)c (Cl2) (mol/L)v mol/(L·s)1.01.01.0k2.01.02.0k2.04.04.0k由此可推得，m、n值正确的选项是 ( )A.m=1、n=1B.m=、n=C.m=、n=1D.m=1、n=3.反响3A(g) +B(g)2C(g)+2D(g)在不同条件下，反响速率分别为 v(A) = 0.6 mol·L-1·min -1v(B) = 0.45 mol·L-1·min -1v(C) = 0.015 mol·L-1·s-1v(D) = 0.45 mol·L-1·min -1那么此反响在不同条件下进行得最快的是 ( )【A】A. B. C. D.4.将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反响：2A(g)B(g)2C(g)假设经2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1 。现有以下几种说法：【B】用物质A表示的反响的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1。用物质B表示的反响的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1。2s时物质A的转化率为70。2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1。其中正确的选项是 ( )A. B.C.D.5.以下情况下，反响速率相同的是 ( )答案：CA.等体积0.1 mol·L-1HCl和0.1 mol·L-1 CH3COOH分别与等体积0.2 mol·L-1 NaOH溶液反响B.等质量锌粒和锌粉分别与等量1 mol·L-1 HCl反响C.等体积等浓度HCl和HNO3分别与等质量的Na2CO3粉末反响D.等体积0.2 mol·L-1 HCl和0.1 mol·L-1 H2SO4与相同的石灰石反响6.200C时，将10mL0.1mol·L-1 Na2S2O3溶液和10mL0.1mol·L-1的H2SO4溶液混合，2min后溶液中明显出现浑浊。温度每升高100C，化学反响速率增大到原来的2倍，那么500C时，同样的反响要同样看到浑浊，需要的时间是 ( )答案：BA.40s B.15s C.48s D.20s7.在某一密闭容器中有A、B两种气体，开始时浓度分别为a mol·L-1、b mol·L-1，A跟B反响生成C，反响方程式为：A + 2B 3C。t秒末时，用C表示的反响速率为d mol·L-1·s-1，那么此时B的浓度为mol·L-1。8.在25时，向100mL含氯化氢14.6g的盐酸溶液里放入5.6g纯铁粉不考虑反响前后溶液体积的变化，反响开始至2min末，收集到1.12L标准状况H2，在此之后，又经过4min，铁粉完全溶解。那么：(1)在前2min内，用FeCl2表示的平均反响速率是。(2)在后4min内，用HCl表示的平均反响速率是。(3)前2min与后4min相比，反响速率较快，其原因是。9.某温度时,把1molN2O4气体通入体积为10L的真空密闭容器中,立即出现棕色,反响为：N2O42NO2反响进行4s时NO2的浓度为0.04mol·L-1, 反响进行20s时,容器内压强为开始时的1.8倍,那么(1)前4s以lN2O4浓度变化表示的平均反响速率为。(2)在4s时容器内的压强为开始时的倍。(3) 反响进行20s时,容器内含NO2mol时间速率10.氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化复原反响生成-1价Cl和+6价S，反响速率如图曲线所示，ClO3-的氧化性随c(H+)的增大而增强。试答复：(1)写出该反响的离子方程式。(2)反响开始时反响速率加快的原因是。(3)反响后期反响速率下降的原因是。挑战自我1.丙酮(CH3COCH3)和碘在酸性溶液中发生反响：CH3COCH3 + I2CH3COCH2I + H+ + I-。250C时，该反响速率由以下经验公式决定：v = 2.73×10-1·c(CH3COCH3)·c(H+) mol/(L·s)。250C时，反响开始时c(I2) = 0.01mol/L，c(CH3COCH3) = 0.1mol/L，c(H+) = 0.02mol/L，求：(1)反响开始时的速率；(2)当溶液中I2反响掉一半时，反响速率比开始时慢还是快(通过计算答复)2.(高考科研题)下表数据是在某温度下，金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反响时，在金属外表生成氧化薄膜的实验记录：反响时间t/h1491625MgO层厚Y/nm0.05a0.2a0.45a0.80a1.25aNiO层厚Y'/nmb2b3b4b5b(a和b均为与温度有关的常数)请答复：(1)金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来表示，其理由是。(2)金属氧化膜的膜厚Y跟时间t所呈现的关系是填“直线、“抛物线、“对数或“双曲线等类型：MgO氧化膜的膜厚Y属型；NiO氧化膜的膜厚Y'属型。(3)Mg与Ni比较，那一种金属具有更良好的耐氧化腐蚀性答，其理由是。相关链接开拓眼界 浓度、温度与化学反响速率的定量关系我们已经知道增大反响物浓度和升高温度都能增大化学反响速率，通过实验我们发现，浓度、温度与化学反响速率还存在着如下定量关系：(1)质量作用定律：一定温度下，对于基元反响(即一步完成的反响)，反响速率与反响物浓度的乘积成正比。假设基元反响表示为 aA+bB=dD+eE那么反响速率方程为v=kc(A)ac(B)b式中k是反响速率常数，对于某一给定的反响，k不受浓度改变的影响，只与温度有关。(2)阿仑尼乌斯公式：根据实验，阿仑尼乌斯提出了温度与反响速率关系的经验公式式中k是反响速率常数，T是绝对温度，A、e、R是常数，Ea是反响的活化能。从上述两个关系式不难发现，温度对反响速率的影响比反响物浓度显著。【激活思维解答】夯实根底1.C 2.B 3.BC 4 .D 5.D 6.A7. 2Y= M+N，X8. 0.05 mol·L-1·min-1，X+2Y=Z mol·L-1·s-1，0.003 mol·L-1·s-1 mol·L-1，0.7 mol·L-1，0.7 mol·L-1开展能力1.D(因为不知道甲乙两个容器的体积，所以无法比较反响速率) 2.D分析表格中数据，当c (Cl2)不变时，c (H2)增大2倍，v也增大2倍，m=1；当c (H2)不变时，c (Cl2)增大4倍，v只增大2倍，n=3.A(化归为同一种物质表示的反响速率再比较，注意反响速率的单位) 4.B(运用化学反响速率计算的解题模式计算)5.C(A中CH3COOH是弱酸，H+浓度小于盐酸；D中H2SO4与石灰石反响生成的硫酸钙溶解度较小，阻碍进一步反响。)6.B(温度升高了300C，反响速率是原来的238倍，所需时间是原来的1/8)7.8. (1)0.25 mol·L-1·min-1，(2) 0.25 mol·L-1·min-1(3) 前2min，随反响的进行，盐酸的浓度减小了。9.(1)0.005mol·L-1·s-1 (2) 1.2(3) 1.6(压强之比等于气体物质的量之比)10. (1)ClO3-+3HSO3-= Cl-+3H+ +3SO42-(2)反响生成H+，溶液中c(H+)增大，ClO3-的氧化性增强。(3)反响物浓度逐渐减小。答案：0.05 mol·(L·min)12X+3Y=2Z 挑战自我1.(1)由反响速率计算公式v = 2.73×10-1·c(CH3COCH3)·c(H+) mol/(L·s)，v0 = 2.73×10-1×0.1×0.02 = 5.46×10-1mol/(l·s)；(2)根据以下量的关系CH3COCH3+I2CH3COCH2I + H+ I(mol/L )转化浓度0.005 0.005 0.005I2转化一 0.0950.025半时浓度那么 vt = 2.73×10-1×0.095×0.025 = 7.78×10-1mol/(L·s)所以，当溶液中I2反响掉一半时，反响速率比开始时快。2.(1)反响速率可用反响物的消耗速率，也可用产物的生成速率来表示。(2)直线；抛物线。(3)Ni；它的腐蚀速率随时间的增长比镁的要慢。