化学反应速率教案.docx
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化学反应速率教案
化学反应速率
适用学科
高中化学
适用年级
高中三年级
适用区域
新课标
课时时长（分钟）
60
知识点
▪化学反应速率的概念
▪反应速率的表示方法及简单计算
▪速率大小的比较
▪影响化学反应速率的因素
▪外界条件对化学反应速率的影响规律
▪化学反应速率图像的分析方法
教学目标
知识与技能：
1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2.理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响，认识其一般规律。
3.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
过程与方法：
1.通过引导学生对自己熟悉的化学反应、工业生产的分析，让他们学会怎样提炼总结出解决问题的科学方法，半定量实验的研究方法。
2.通过“联想·质疑”、“活动·探究”、“交流·研讨”、“观察·思考”等活动，提高学生分析、联想、类比、迁移以及概括的能力。
情感态度与价值观：
通过“认识化学反应的快慢”，“催化剂对化学反应速率的影响”，等实践活动，培养学生严谨认真的科学态度和精神。
通过对化工生产资料的学习，培养学生理论联系实际、勤奋好学的学习热情。
教学重点
化学反应速率的计算及图像分析。
教学难点
化学反应速率的计算及图像分析。
教学过程
一、复习预习
1.化学反应速率的概念、常见计算、比较方法计
2.影响化学反应速率的因素
3.常见和化学反应速率相关的图像
二、知识讲解
考点1化学反应速率
1.化学反应速率基本概念
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。
常用单位为mol·（L·s）-1或mol·（L·min）-1
说明：
（1）固体、纯液体在反应中可视为浓度不变，故一般不用固体或纯液体表示反应速率。
（2）反应速率一般是指某段时间内的平均速率，非即时速率，不能为负数。
2.化学反应速率的规律
同一反应，用不同物质表示的速率之比，等于方程式中化学计量数之比。
方法点击近几年的高考题，在涉及化学反应速率的知识点时，常以选择题的形式进行考查，主要是利用化学反应速率的规律，完成下述要求：
1.在一个反应中，由一种物质的反应速率，换算为其他物质的反应速率。
2.比较同一反应在不同的条件下，用不同物质表示的反应速率的相对大小。
3.由速率之比写出有关方程式
考点2影响化学反应速率的因素
1.内在因素（主要因素）：
反应物的性质
2.外在因素（次要因素）：
（1）浓度：
在其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大。
增加反应物的量并不能改变速率，由于固体、纯液体在反应中可视为浓度不变，故增加其量并不能改变反应速率。
（2）温度：
在其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增大。
（3）压强：
在其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大压强，化学反应速率增大。
（4）催化剂：
在其他条件不变时，加入催化剂，化学反应速率增大。
（5）其他：
光、电磁波、反应物颗粒的大小等也会影响反应速率。
方法点击1.压强对速率的影响，是通过改变气体的浓度来实现的，故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。
对于气体反应体系要注意以下几个问题。
（1）恒温时：
增大压强
容器容积缩小
气体浓度增大
反应速率增大。
（2）恒容时：
①充入气体反应物
气体浓度增大（气体总压增大）
反应速率增大。
②充入惰性气体
容器内气体总压增大，但反应物浓度不变，反应速率不变。
（3）恒压时,充入惰性气体
容器容积增大
气体反应物浓度减小
反应速率减小。
考点3化学反应速率与化学平衡的关系
（1）改变温度，对吸热反应速率的影响，总是超过对放热反应速率的影响：
当升高温度时，吸热反应速率增大的倍数＞放热反应速率增大的倍数，故升温化学平衡向吸热方向移动；当降低温度时，吸热反应速率减小的倍数＞放热反应速率减小的倍数，故降温化学平衡向放热方向移动。
（2）对有气体参加的化学反应，改变压强，对气体体积之和大的一侧的反应速率的影响，总是超过对气体体积之和小的一侧的反应速率的影响：
当增大压强时，气体体积之和大的一侧的反应速率增大的倍数＞气体体积之和小的一侧的反应速率增大的倍数，故加压化学平衡向气体体积之和小的一侧移动；当减小压强时，气体体积之和大的一侧的反应速率减小的倍数＞气体体积之和小的一侧的反应速率减少的倍数，故减压化学平衡向气体体积之和大的一侧移动。
（3）使用催化剂，正、逆反应速率增加或减小的倍数相同，故化学平衡不移动。
3.化学知识点多，而理综试卷化学高考题的题量减少，所以化学高考题每一道题涉及的知识点都比较多。
综合考虑各种因素对反应速率的影响进行命题，符合这一命题趋势。
三、例题精析
【例题1】化学反应速率的计算
【题干】[2013·重庆理综，11
（1）]化学在环境保护中起着十分重要的作用，催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
催化反硝化法中，H2能将NO
还原为N2。
25℃时，反应进行10min，溶液的pH由7变为12。
①N2的结构式为________________________________________________________。
②上述反应的离子方程式为_________________________________________________，
其平均反应速率v（NO
）为________mol·L－1·min－1。
③还原过程中可生成中间产物NO
，写出3种促进NO
水解的方法________________________________________________________________________。
【答案】 ①N≡N
②2NO
＋5H2
N2＋2OH－＋4H2O 10－3
③加热，加酸，加水
【解析】 ①N2电子式为
N⋮⋮N
，结构式为N≡N。
②反应中碱性增强，故应有OH－生成，根据得失电子守恒有：
5H2＋2NO
―→N2＋OH－，据电荷守恒有：
5H2＋2NO
―→N2＋2OH－，最后由元素守恒得5H2＋2NO
催化剂,N2＋2OH－＋4H2O。
③水解的离子方程式为NO
＋H2OHNO2＋OH－，据“越热越水解、越稀越水解”，可知加热或加水稀释能促进水解；另外，降低生成物浓度，也可促进水解。
【例题2】控制变量探究影响化学反应速率的因素
【题干】（2013·安徽理综，28）某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。
光照下，草酸（H2C2O4）能将其中的Cr2O
转化为Cr3＋。
某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe（SO4）4·24H2O]即可对该反应起催化作用。
为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：
（1）在25℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表（表中不要留空格）。
实验
编号
初始
pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
①
4
60
10
30
②
5
60
10
30
③
5
60
测得实验①和②溶液中的Cr2O
浓度随时间变化关系如图所示。
（2）上述反应后草酸被氧化为________（填化学式）。
（3）实验①和②的结果表明________；实验①中0～t1时间段反应速率v（Cr3＋）＝________mol·L－1·min－1（用代数式表示）。
（4）该课题组对铁明矾[Al2Fe（SO4）4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：
Fe2＋起催化作用；
假设二：
________；
假设三：
________；
……
（5）请你设计实验验证上述假设一，完成下表中内容。
[除了上述实验提供的试剂外，可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O、Al2（SO4）3等。
溶液中Cr2O
的浓度可用仪器测定]
实验方案
（不要求写具体操作过程）
预期实验结果和结论
【答案】
（1）
实验
编号
初始
pH
废水样品
体积/mL
草酸溶液
体积/mL
蒸馏水
体积/mL
③
20
20
（2）CO2
（3）溶液pH对该反应的速率有影响
（4）Al3＋起催化作用 SO
起催化作用
（5）
实验方案
（不要求写具体操作过程）
预期实验结果和结论
用等物质的量的K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O代替实验①中的铁明矾，控制其他条件与实验①相同，进行对比实验
反应进行相同时间后，若溶液中c（Cr2O
）大于实验①中的c（Cr2O
），则假设一成立，若两溶液中的c（Cr2O
）相同，则假设一不成立
（本题属于开放性试题，合理答案均可）
【解析】首先看清实验目的，确定条件改变的唯一变量，再根据图给信息进行综合分析；对于实验方案的设计也主要考虑变量的控制。
（1）要保证其他量不变，草酸用量为唯一变量，必须保证溶液的体积为100mL，所以加入草酸和水的体积之和应为40mL，两者的具体体积没有要求，只需与②中数据不同即可。
（2）此反应中铬的化合价由＋6价变为＋3价，化合价降低，所以碳的化合价应升高，草酸中碳的化合价为＋3价，反应后只能变为＋4价，即生成CO2。
（3）通过图像可以明显看到，实验①的反应速率比实验②的快，故pH越小，反应速率越快，说明溶液pH对该反应的速率有影响；在0～t1时间段，Cr2O
的浓度改变了（c0－c1）mol·L－1，其反应速率为（c0－c1）/t1mol·L－1·min－1，所以v（Cr3＋）＝2（c0－c1）/t1mol·L－1·min－1。
（4）铁明矾中除结晶水外，共有三种离子，均可能起催化作用，除Fe2＋外，还有Al3＋和SO
。
（5）要想验证假设一正确，必须确定Al3＋和SO
不起催化作用，所以可选择K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O，为了确保Al3＋和SO
的浓度与原来的相同，所以取和铁明矾相同物质的量的K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O。
四、课堂运用
【基础】
1.某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
由此分析，该反应的化学方程式为_______；从反应开始至2min时，Z的反应速率为____________。
【答案】 3Y＋Z
2X 0.025mol·L－1·min－1
【解析】 找出2min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为Δc（X）＝
＝0.1mol·L－1，
Δc（Y）＝
＝0.15mol·L－1，
Δc（Z）＝
＝0.05mol·L－1。
根据反应速率之比等于化学计量数之比，可以
确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别等于2、3、1。
根据图像可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，即可以确定化学反应方程式为3Y＋Z2X。
再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2min时，Z的反应速率为v（Z）＝Δc（Z）/Δt＝
＝0.025mol·L－1·min－1。
2.已知反应4CO＋2NO2
N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（ ）
A．v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1
B．v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1
C．v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1
【答案】 C
【解析】 转化为相同的物质表示的反应速率进行比较，B项v（CO）＝1.4mol·L－1·min－1，C项v（CO）＝1.6mol·L－1·min－1，D项v（CO）＝1.1mol·L－1·min－1，C项速率最快。
3.
（1）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应：
2A（g）＋B（g）
2C（g），若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：
①用物质A表示的反应速率为0.3mol·L－1·s－1
②用物质B表示的反应速率为0.6mol·L－1·s－1
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1
其中正确的是（ ）
A．①③B．①④
C．②③D．③④
（2）若①②中用A、B表示的反应速率分别为0.3mol·L－1·s－1、0.6mol·L－1·s－1，哪种物质表示的反应速率更快？
（3）若物质A的转化率经过计算为30%，那么，物质B的转化率为多少？
你能迅速得出答案吗？
【答案】
（1）B
（2）B物质表示的反应速率更快
（3）30%，能迅速得出答案，因为通入和消耗的A、B的物质的量之比均为2∶1，则A、B转化率相等。
【解析】
（1）本题是考查用不同反应物或生成物表示反应速率的方法和反应中转化率、物质浓度的计算等知识点，所以考查内容的知识量较大。
v（C）＝
＝0.3mol·L－1·s－1
①v（A）＝v（C）＝0.3mol·L－1·s－1
②v（B）＝
v（C）＝0.3mol·L－1·s－1×
＝0.15mol·L－1·s－1
③参加反应的A的物质的量为0．3mol·L－1·s－1×2s×2L＝1.2mol
A的转化率为
×100%＝30%
④2s时B的浓度为1mol·L－1－0.15mol·L－1·s－1×2s＝0.7mol·L－1
（2）把v（B）转化为v（A）可得，v（A）＝2v（B）＝2×0.6mol·L－1·s－1＝1.2mol·L－1·s－1，所以，用物质B表示的该反应的速率更快。
（3）通入A、B两气体的物质的量之比等于化学计量数之比2∶1，消耗物质的量之比也为2∶1，则A、B的转化率相等，都为30%。
4.对反应A＋B
AB来说，常温下按以下情况进行反应：
①20mL溶液中含A、B各0.01mol ②50mL溶液中含A、B各0.05mol ③0.1mol·L－1的A、B溶液各10mL ④0.5mol·L－1的A、B溶液各50mL
四者反应速率的大小关系是（ ）
A．②>①>④>③B．④>③>②>①
C．①>②>④>③D．①>②>③>④
【答案】 A
【解析】 ①中c（A）＝c（B）＝
＝0.5mol·L－1；
②中c（A）＝c（B）＝
＝1mol·L－1；
③中c（A）＝c（B）＝
＝0.05mol·L－1；
④中c（A）＝c（B）＝
＝0.25mol·L－1；
在其他条件一定的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应速率由大到小的顺序为②>①>④>③。
【巩固】
1.一定温度下，反应N2（g）＋O2（g）
2NO（g）在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是（ ）
A．缩小体积使压强增大B．恒容，充入N2
C．恒容，充入HeD．恒压，充入He
【答案】 C
【解析】 A选项，气体的物质的量不变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，反应速率必然增大；B选项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，浓度越大，反应速率越大；C选项，容积不变，充入He，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、O2、NO的浓度并没有变化，因此不影响反应速率；D选项，压强不变，充入He，反应容器的体积必然增大，压强虽然没变，但N2、O2、NO的浓度减小，反应速率减小。
2.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是（ ）
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
c/mol·L－1
V/mL
A
25
5
0.1
10
0.1
5
B
25
5
0.2
5
0.2
10
C
35
5
0.1
10
0.1
5
D
35
5
0.2
5
0.2
10
【答案】 D
【解析】 本题考查化学反应速率，意在考查学生分析外界条件对化学反应速率的影响。
结合选项知混合液的体积都为20mL，但选项D中反应温度最高、反应物Na2S2O3的浓度最大，其反应速率最大，故最先看到浑浊（有硫单质生成）。
【拔高】
1.（2013·福建高考）NaHSO3溶液在不同温度下均可被过量KIO3氧化，当NaHSO3完全消耗即有I2析出，根据I2析出所需时间可以求得NaHSO3的反应速率。
将浓度均为0.020mol·L－1NaHSO3（含少量淀粉）10.0mL、KIO3（过量）酸性溶液40.0mL混合，记录10～55℃间溶液变蓝时间，55℃时未观察到溶液变蓝，实验结果如上图。
据图分析，下列判断不正确的是（ ）
A．40℃之前与40℃之后溶液变蓝的时间随温度的变化趋势相反
B．图中b、c两点对应的NaHSO3反应速率相等
C．图中a点对应的NaHSO3反应速率为5.0×10－5mol·L－1·s－1
D．温度高于40℃时，淀粉不宜用作该试验的指示剂
【答案】B
【解析】 A项，由图像可知40℃之前变蓝的时间在加快，40℃之后的变蓝时间在减慢；B项，虽然变蓝时间都是64s，但是二者处在不同的阶段，所以反应速率不相等，b点比c点的反应速率大；C项，c（NaHSO3）＝
×10－3＝0.004mol·L－1，t＝80s，所以v（NaHSO3）＝
＝5.0×10－5mol·L－1·s－1；D项，当温度高于40℃，变蓝时间变长以及当温度高于55℃时不出现蓝色，所以此时淀粉不是合适的指示剂。
2.（2013·上海高考）镍具有优良的物理和化学特性，是许多领域尤其是高技术产业的重要原料。
羰基法提纯粗镍涉及的两步反应依次为：
①Ni（S）＋4CO（g）
Ni（CO）4（g） ΔH＜0
②Ni（CO）4（g）
Ni（S）＋4CO（g）
完成下列填空：
（1）在温度不变的情况下，要提高反应
（1）中Ni（CO4）的产率，可采取的措施有________、________。
（2）已知在一定条件下的2L密闭容器中制备Ni（CO）4，粗镍（纯度98.5%，所含杂质不与CO反应）剩余质量和反应时间的关系如下图所示。
Ni（CO）4在0～10min的平均反应速率为________。
（3）若反应
（2）达到平衡后，保持其他条件不变，降低温度，重新达到平衡时________。
a．平衡常数K增大 b．CO的浓度减小
c．Ni的质量减小 d．v逆[Ni（CO）4]增大
（4）简述羰基法提纯粗镍的操作过程：
________________________________________________________________________。
【答案】
（1）增大CO浓度 加压
（2）0.05mol·L－1·min－1 （3）bc
（4）把粗镍和CO放于一个水平放置的密闭的玻璃容器中，然后在低温下反应，一段时间后在容器的一端加热
【解析】
（1）反应①是正反应气体体积缩小的放热反应，根据平衡移动原理，在温度不变的情况下采取增大CO浓度，增大压强的方法提高产率；
（2）根据题意，反应的Ni为1mol，则生成Ni（CO）4为1mol，反应速率为1/（2×10）＝0.05mol·L－1·min－1；
（3）反应②是正反应气体体积增大的吸热反应，降低温度平衡逆向移动，平衡常数K、CO的浓度、Ni的质量、v逆[Ni（CO）4]减小；
（4）根据反应①②的特点可提纯粗镍。
3．草酸与高锰酸钾在酸性条件下能够发生如下反应：
MnO
＋H2C2O4＋H＋——Mn2＋＋CO2↑＋H2O（未配平）。
用4mL0.001mol/LKMnO4溶液与2mL0.01mol/LH2C2O4溶液，研究不同条件对化学反应速率的影响。
改变的条件如下：
组别
10%硫酸体积/mL
温度/℃
其他物质
Ⅰ
2
20
Ⅱ
2
20
10滴饱和MnSO4溶液
Ⅲ
2
30
Ⅳ
1
20
1mL蒸馏水
（1）该反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为________。
（2）如果研究催化剂对化学反应速率的影响，使用实验________和________（用Ⅰ～Ⅳ表示，下同）；如果研究温度对化学反应速率的影响，使用实验________和________。
（3）对比实验Ⅰ和Ⅳ，可以研究______________________对化学反应速率的影响，实验Ⅳ中加入1mL蒸馏水的目的是_______________________________________________。
【答案】
（1）2∶5
（2）Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅲ
（3）c（H＋）（或硫酸溶液的浓度）确保所有实验中c（KMnO4）、c（H2C2O4）不变和总体积不变
【解析】
（1）根据电子守恒可得：
n（MnO
）×（7－2）＝n（H2C2O4）×2×（4－3），
则n（MnO
）∶n（H2C2O4）＝2∶5。
（2）研究某一因素对化学反应速率的影响时，应使其他条件完全相同。
（3）对比Ⅰ和Ⅳ，反应的温度、溶液的体积等都相同，仅有c（H＋）不同，故可研究c（H＋）对反应速率的影响。
加1mL水的目的是确保c（KMnO4）、c（H2C2O4）不变和总体积不变。
课程小结
1.注意避免化学反应速率计算的常见错误：
（1）不注意容器的体积；
（2）漏写单位或单位写错；
（3）忽略有效数字。
2.控制变量思想是中学化学实验中常用的思想方法，对影响实验结果的因素进行控制，以达到明确各因素在实验中的作用和目的。
尤其是在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素时，由于外界影响因素较多，故要弄清某个因素的影响需控制其他因素相同或不变时再进行实验。
因此，控制变量思想在这部分体现的较为充分，在近几年高考题中也考查较多，且多以探究性实验题的形式出现。
课后作业
【基础】
1.[2012·山东理综，29（3）改编]一定温度下，将1molN2O4充入体积为1L的密闭容器中，反应3s后，NO2的物质的量为0.6mol，则0～3s内的平均反应速率v（N2O4）＝________mol·L－1·s－1。
【答案】 0.1
【解析】 N2O42NO2
0.3mol0.6mol
v（N2O4）＝
＝0.1mol·L－1·s－1。
2.[2010·山东理综，28
（2）改编]在一定温度下，向1L密闭容器中加入1molHI（g），发生反应2HIH2＋I2，2min时生成H20.1mol，则0～2min内的平均反应速率v（HI）＝__________。
【答案】 0.1mol·L－1·min－1
【解析】 v（HI）＝
＝0.1mol·L－1·min－1。
3.把镁条直接投入到盛有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率如右图所示，在下列因素中，影响反应速率的因素是（ ）
①盐酸的浓度 ②镁条的表面积 ③溶液的温度 ④Cl－的浓度
A．①④B．③④
C．①②③D．②③
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