高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第一单元第一课时化学反应速率的表示方法学案苏教版选修4.docx

高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第一单元第一课时化学反应速率的表示方法学案苏教版选修4.docx

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高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第一单元第一课时化学反应速率的表示方法学案苏教版选修4

高中化学专题2化学反应速率与化学平衡第一单元第一课时化学反应速率的表示方法学案苏教版选修4

[课标要求]

1．了解化学反应速率的概念及定量表示方法。

2．掌握化学反应速率的简单计算，会比较化学反应速率的快慢。

3．了解化学反应速率的科学测定方法。

1．概念：

通常用化学反应速率来衡量化学反应快慢。

2．表示方法：

通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

3．表达式

若用v表示化学反应速率，Δc表示反应物或生成物物质的量浓度的变化（取绝对值），Δt表示一定的时间间隔，则v＝。

如对于化学反应aA＋bB===cC＋dD，用A、B、C、D四种物质的浓度变化来表示，则v（A）＝，v（B）＝，v（C）＝，v（D）＝。

4．单位：

常用mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。

5．平均速率与瞬时速率

（1）平均速率由v＝求得的。

v是在反应时间间隔Δt内反应的平均速率。

（2）瞬时速率：

①当Δt非常小时，由v＝可求化学反应在某一时刻的瞬时速率。

②通过ct图像，运用数学方法也可求得瞬时速率。

1．下列关于化学反应速率的说法中，正确的是（　　）

A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加

B．化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1是指反应1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1

C．根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行得快慢

D．对于一个化学反应来说，其反应速率越大，反应现象就越明显

解析：

选C　A中若有固体，不可用其表示反应速率；B中0.8mol·L－1·s－1不是指反应1s时某物质的浓度为0.8mol·L－1，而是指1s内该物质的浓度变化量为0.8mol·L－1；D中反应速率与反应现象无必然联系。

2．反应4A（s）＋3B（g）===2C（g）＋D（g），经2min，B的浓度减少0.6mol·L－1，对此反应速率的表示正确的是（　　）

A．用A表示的反应速率是0.4mol·（L·min）－1

B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3∶2∶1

C．在2min时的反应速率，用B表示是0.3mol·（L·min）－1

D．在这2min内用B和C表示的反应速率数值不同，意义相同

解析：

选BD　A为固体，其浓度为常数，不能用其来表示化学反应速率，A项错误；用B、C、D表示的反应速率之比等于化学方程式中B、C、D的化学计量数之比，B项正确；在2min内用B表示的反应速率为v（B）＝＝0.3mol·L－1·min－1，是指在2min内的平均速率，不是瞬时速率，C项错误；在这2min内用B、C表示的反应速率数值不同，但意义相同，D正确。

[方法技巧]

表示化学反应速率的注意事项

（1）化学反应速率，是某一时间段的平均速率而不是瞬时速率。

（2）不论是反应物还是生成物，其化学反应速率值都取正值。

（3）固体或纯液体（注意：

不是溶液）的物质的量浓度可视为不变的常数，因此，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。

（4）同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的化学物质。

1．化学反应速率的计算方法

（1）定义式法

利用公式v（A）＝计算化学反应速率。

（2）关系式法

利用化学反应速率之比＝物质的量浓度之比＝化学计量数之比。

如对于反应mA＋nB===pY＋qZ，

v（A）∶v（B）∶v（Y）∶v（Z）＝m∶n∶p∶q

或v（A）＝v（B）＝v（Y）＝v（Z）。

（3）“三段式”法

①求解化学反应速率计算题的一般步骤：

a．写出有关反应的化学方程式。

b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。

c．根据已知条件列方程计算。

例如　　　　　　　mA　＋　nB　pC

起始浓度/mol·L－1abc

转化浓度/mol·L－1x

某时刻浓度/mol·L－1a－xb－c＋

v（B）＝＝

②计算中注意以下量的关系：

a．对反应物：

c（起始）－c（转化）＝c（某时刻）

b．对生成物：

c（起始）＋c（转化）＝c（某时刻）

c．转化率＝×100%

2．化学反应速率快慢的比较方法——比值法

（1）转化为同一单位表示，其转化公式为1mol·L－1·s－1＝60mol·L－1·min－1。

（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，即比较与，若>，则A表示的反应速率比B表示的大。

1．在一定条件下发生反应2A（g）===2B（g）＋C（g），将2molA通入2L容积恒定的密闭容器中，若维持容器内温度不变，5min末测得A的物质的量为0.8mol。

用B的浓度变化来表示该反应的速率为（　　）

A．0.24mol·（L·min）－1B．0.08mol·（L·min）－1

C．0.06mol·（L·min）－1D．0.12mol·（L·min）－1

解析：

选D　v（A）＝＝＝0.12mol·（L·min）－1，由化学方程式知，v（B）＝v（A）＝0.12mol·（L·min）－1。

2．对于反应A（g）＋3B（g）===2C（g）＋2D（g）来说，以下化学反应速率的表示中，反应速率最快的是（　　）

A．v（A）＝0.015mol·（L·s）－1

B．v（B）＝0.06mol·（L·s）－1

C．v（C）＝0.04mol·（L·s）－1

D．v（D）＝2.7mol·（L·min）－1

解析：

选D　在比较反应速率大小时，首先换算成相同单位，v（D）＝2.7mol·（L·min）－1＝0.045mol·（L·s）－1。

其次，用化学反应速率与其化学计量数作比值。

A.v（A）＝0.015mol·

（L·s）－1，B.v（B）/3＝0.02mol·（L·s）－1，C.v（C）/2＝0.02mol·（L·s）－1，D.v（D）/2＝0.0225mol·

（L·s）－1，数值大者速率快，因此反应速率最快的是D项。

3．将等物质的量的A、B混合放于2L的密闭容器中，发生反应3A（g）＋B（g）===xC（g）＋2D（g）。

经5min后测得D的浓度为0.5mol·L－1，c（A）∶c（B）＝3∶5，v（C）＝0.1mol·L－1·

min－1。

则：

（1）x＝__________。

（2）前5min内B的反应速率v（B）＝___________________________________________。

（3）5min时A的转化率为__________。

解析：

（1）v（D）＝＝0.1mol·L－1·min－1＝v（C），即v（C）∶v（D）＝1∶1，由此推知x＝2。

（2）v（B）＝v（C）＝×0.1mol·L－1·min－1＝0.05mol·L－1·min－1。

（3）设起始A、B的浓度均为amol·L－1

3A（g）＋B（g）2C（g）＋2D（g）

起始浓度（mol·L－1）　aa　　　0　　　0

转化浓度（mol·L－1）　0.75　0.25　　0.5　　0.5

5min浓度（mol·L－1）a－0.75a－0.250.5　　0.5

（a－0.75）∶（a－0.25）＝3∶5　解得：

a＝1.5

所以A的转化率为×100%＝50%。

答案：

（1）2　

（2）0.05mol·L－1·min－1　（3）50%

1．测定原理

测定不同反应时刻反应物或生成物的浓度，可通过观察和测量体系中的某一物质的相关性质，再进行适当的转换和计算达到测定目的。

2．测定方法

（1）量气法

对于反应2H2O2===2H2O＋O2↑，CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O等有气体生成的反应，可测量反应在一定温度和压强下释放出来的气体的体积。

（2）比色法

有些反应物（或生成物）有颜色，随着反应的进行，溶液的颜色不断变化，可以用比色的方法测定溶液的颜色深浅，换算成反应物（或生成物）在不同反应时刻的浓度。

3．利用盐酸与碳酸钙反应测定化学反应速率

（1）实验装置

（2）测定方法

①用v（反应物）表示：

测定单位时间内CaCO3质量或H＋浓度的变化；

②用v（生成物）表示：

测定单位时间内收集到CO2气体的体积或收集一定体积的CO2所用的时间。

4．测定化学反应速率的一般方法

（1）对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所耗时间的多少。

（2）对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。

（3）对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c（H＋）或c（OH－）的变化。

（4）对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所消耗时间的多少。

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

对于反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，用下列方法来测定反应速率是否正确

（1）测定收集一定体积的CO2时所用的时间（　　）

（2）测定一段时间内溶液中c（H＋）的变化（　　）

（3）测定一定质量的CaCO3完全溶解所需时间（　　）

（4）测定一定时间内产生CO2气体的体积（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）√

2．用大理石（杂质不与稀盐酸反应）与稀盐酸反应制CO2，实验过程记录如右图所示，下列有关说法正确的是（　　）

A．OE段表示的反应速率最快

B．EF段表示的反应速率最快，收集的CO2最多

C．FG段表示的收集的CO2最多

D．OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大

解析：

选B　CaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，图像的横坐标是时间，纵坐标是生成二氧化碳的体积，用单位时间内放出CO2的体积来表示其反应速率，表现在图像上就是曲线的斜率，斜率越大，反应速率越大，放出的CO2越多。

由图可以看出，EF段反应速率最快，收集的CO2最多；整个反应过程中，反应速率先小（OE段）后大（EF段）再小（FG段），而不是逐渐增大，所以只有B项正确。

[三级训练·节节过关]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．已知反应：

A＋3B===2C＋D，在某一段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol·（L·min）－1，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为（　　）

A．0.5mol·（L·min）－1　B．1mol·（L·min）－1

C．2mol·（L·min）－1D．3mol·（L·min）－1

解析：

选C　根据速率之比等于各物质的化学计量数之比，可得v（A）∶v（C）＝1∶2，而v（A）＝1mol·（L·min）－1，则v（C）＝2mol·（L·min）－1。

2．甲、乙两容器都在进行A―→B的反应，甲容器内每分钟减少了4molA，乙容器内每分钟减少了2molA，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率（　　）

A．快B．慢

C．相等D．无法判断

解析：

选D　化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

本题中未明确指出容器的容积，故无法判断。

3．某温度下，浓度都是1mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成Z，经过tmin后，测得物质的浓度分别为c（X2）＝0.4mol·L－1，c（Y2）＝0.6mol·L－1，c（Z）＝0.4mol·

L－1，则该反应的化学方程式可表示为（　　）

A．2X2＋3Y22X2Y3B．3X2＋2Y22X3Y2

C．X2＋2Y22XY2