2019-2020年高中化学 化学反应速率名师导航 新人教版选修4.doc

2019-2020年高中化学 化学反应速率名师导航 新人教版选修4知识梳理1.化学反应速率（1）物质的量浓度是_。溶液体积、溶质物质的量浓度、溶质的物质的量三者之间的关系为_。（2）化学反应速率是_。在容积不变的反应器中，通常是用_。2.化学反应速率的定量表达式和简单计算（1）化学反应速率的定量表达式：v=c/t单位：_。（2）化学反应速率的简单计算例：对于反应：mA+nB=pC+qD，开始时，A的浓度为a mol L-1，B的浓度为b mol L-1，反应进行至t1s时，A消耗了x mol L-1，则反应速率可计算如下： mA + nB = pC + qDt0s a mol L-1 b mol L-1 0 0t1s（ax） mol L-1 bmol L-1 mol L-1 mol L-1则：v（A）=mol L-1s-1v（B）=mol L-1s-1v（C）=mol L-1s-1v（D）=mol L-1s-13.化学反应速率的测定化学反应的速率是通过实验测定的。在溶液中常常利用_来跟踪反应的过程和测量反应速率。疑难突破1.如何理解化学反应速率？剖析：化学反应速率的大小可通过观察反应物的消失速率和生成物的出现速率来定性描述。 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来定量表示。 v= 反应速率v单位有mol L-1s-1、 mol L-1min-1、 molL-1h-1等。 由于在一定温度下，固体或纯液体的密度是固定的，单位体积里的物质的量保持不变，化学反应速率视为常数。因此在表示化学反应速率时，不能用固体或纯液体物质。2.化学反应速率有哪些特点？剖析：任一种物质变化来表示反应速率都不取负值。同一化学反应选用不同物质表示反应速率时，可能有不同的速率数值，但速率之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。反应速率是一定时间内的平均反应速率，t越小，反应速率的数值越接近实际速率。3.如何测定化学反应的速率？剖析：化学反应速率是通过实验测定的。用于化学反应速率测量的基本性质包括：直接可观察的性质。依靠科学仪器才能测量的性质，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。问题探究问题:王平同学发现，在实际生活中，金属因高温氧化反应等被破坏是常见的一种腐蚀现象。实验室里的金属镁和镍在高温下会分别与氧气进行氧化反应而被腐蚀。于是他思考：镁和镍的腐蚀与时间有什么关系？哪个腐蚀得更快？王平同学准备针对这些问题进行探究。探究：让金属镁和镍分别与氧气进行反应，记录在金属表面生成氧化膜的实验数据如下：（a、b均为与温度有关的常数）反应时间t/h1491625MgO层厚y/nm0.05a0.2a0.45a0.80a1.25aNiO层厚y/nmb2b3b4b5b 实验证明金属氧化膜的膜厚跟时间t呈现出一定的函数关系,由表中数据他分析出MgO氧化膜的膜厚y和 NiO氧化膜的膜厚y与时间的关系分别为y=0.05at，y=bt上标0.5。前者为直线型，后者为抛物线型。他得出结论：y随时间增长要比y随时间增长得快，因而Ni具有更良好的耐腐蚀性。典题精讲【例1】 在密闭容器中，合成氨反应N2+3H2=2NH3，开始时c（N2）=8 mol L-1，c（H2）=20 mol L-1,5 min后c(N2)=6 mol L-1。求v（N2）、v（NH3）、v（H2）。思路解析：本题考查化学反应速率的计算。5 min内N2的浓度变化：c（N2）=8 mol L-16 mol L-1=2 mol L-1，故v（N2）=0.4 mol L-1min-1。由化学方程式知5 min内c（NH3）=2c（N2）=4 mol L-1,c（H2）=3c（N2）=6 mol L-1，故v（NH3）=0.8 mol L-1min-1，v（H2）=1.2 mol L-1min-1。答案：v（N2）=0.4 mol L-1min-1；v（NH3）=0.8 mol L-1min-1；v（H2）=1.2 mol L-1min-1。【例2】 将25 g A、5 g B和10 g C一并充入容积为1 L的密闭容器中，加热发生反应。2 min后分析混合物的组成，结果含10 g A、21 g C，还有若干克D。若A、B、C、D的相对分子质量为30、20、44、18，且A、B、C、D均为气态物质。(1)用A、B、C、D表示分子式，写出该反应的化学方程式。(2)求该反应在2 min内的平均速率v（A）、v（B）、v（C）。思路解析：本题考查由反应速率书写化学反应方程式，求化学方程式，先找反应物和生成物，再求各物质的反应速率，由化学反应速率之比等于化学计量数之比，写出该反应的化学方程式。本题关键是找出A、B、C、D之间谁是反应物，谁是生成物，找出它们之间物质的量的变化量的比值。设在化学反应中A、B、C、D的化学计量数分别为m、n、p、q。 mA nB pC qD反应前 25 g 5 g 10 g 0反应后 10 g 0 21 g 9 g n mol mol mol mol 观察其质量变化，可见A、B为反应物，C、D为生成物。mnpq=2112。故该反应的方程式：2A+B=C+2Dv（A）=0.25 mol L-1min-1，v（B）=v（C）=v（A）=0.125 mol L-1min-1。答案：(1)2A+B=C+2D(2)v（A）=0.25 mol L-1min-1,v（B）=v（C）=0.125 mol L-1min-1。【例3】 反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为：v（A）=0.15 mol L-1min-1 v（B）=0.01 mol L-1s-1 v（C）=0.40 mol L-1min-1 v（D）=0.45 mol L-1min-1该反应进行的快慢顺序为_（填序号）。思路解析：本题考查反应速率快慢的比较。在四种不同情况下的反应速率快慢需用同一物质的变化表示。v(A)v(B)v(C)v（D）=1322，转化为用A的浓度变化表示的反应速率为：v（A）=0.15 mol L-1min-1,v（B）=0.01 mol L-1s-1=0.6 mol L-1min-1,则v（A）=v（B）=0.20 mol L-1min-1,v（C）=0.40 mol L-1min-1，则v（A）=v（C）=0.20 mol L-1min-1,v（D）=0.45 mol L-1min-1，则v（A）=v（D）=0.225 mol L-1min-1，故反应进行的快慢顺序为：。答案：【例4】 用纯净的CaCO3与稀HCl反应制CO2，实验过程记录如图2-3所示。根据分析、判断，正确的是( )图2-3A.OE段表示反应速率最快B.EF段表示反应速率最快，收集的CO2最多C.FG段表示收集的CO2最多D.OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增快思路解析：本题考查的对是化学反应速率图象的理解。CaCO3与稀盐酸反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O，图象的横坐标是时间，纵坐标是二氧化碳的体积。很显然可以用单位时间内放出CO2的体积表示其反应速率，表现在图象上就是曲线的斜率，斜率越大，反应速率越快，放出CO2越多。答案：B知识导学 化学反应速率是用物质的量浓度的变化来表示的，学习本节之前要复习必修1所学的物质的量浓度的概念和计算公式明确它既可以表示溶液体积、溶质物质的量浓度、溶质的物质的量三者之间的关系，也可表示气体在一定容积的容器中的物质的量浓度。化学反应速率是中学化学重要基础理论知识。 在化学反应速率的定量表达式中： c的单位一般用 mol L-1表示； t的单位一般用s（秒）、min（分钟）、h（小时）等表示； 所以v的单位可以是 mol L-1s-1或 mol L-1min-1或 mol L-1h-1等。 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的。 同一个化学反应，在同一段时间内，用不同物质表示反应速率时，数值不同，但表达的意义却相同。 c是取浓度变化的绝对值，故反应速率都取正值。 同一反应，用不同物质浓度表示反应速率，数值之比等于方程式中系数比，应指明是用哪种物质的浓度变化表示的速率，通常说的化学反应速率一般是指平均速率。 应用：由已知一种物质的反应速率，求其他物质的反应速率。由化学反应速率之比书写有关化学反应方程式。通过转化为同一物质的反应速率，比较同一化学反应方程式中不同物质表示的速率的相对大小。疑难导析 首先要明确，对于一个一般的化学反应：mA+Nb=pC+qD 在同一段时间内，v（A）、v（B）、v（C）、v（D）的数值是否相同，其表达的意义是否完全相同：是否都表示同一个反应在同一段时间内，向同一个方向进行的快慢。 要弄清中学化学里说化学反应速率快慢时，是否是对整体化学反应而言，反应速率是否是用某一具体物质定量地表达某一反应的反应快慢。 还要弄清在一定温度下，固体或纯液体的化学反应速率是否可视为常数。表示化学反应速率时，能否用固体或纯液体物质。 理解化学反应速率的特点时先要弄清在一定时间内的化学反应，有关物质的物质的量浓度是否是连续变化的，化学反应速率有无平均速率和即时（或瞬时）速率之分。在速率时间图象中是否经常出现瞬时速率。 要弄清化学反应中发生变化的是否是体系中的化学物质（包括反应物和生成物），与其中任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质是否在测量反应速率时都可以加以利用。问题导思 这里主要考查对化学反应速率概念的理解、如何用实验方法测定化学反应速率、通过记录数据建立相关的函数图象，利用数学方法解决问题。本题主要从以下几方面考虑：化学反应速率公式的表达意义是什么，膜厚跟时间t呈现出什么样的函数关系，如何用数学知识分析建立的函数图象。关键是建立如下函数图象：图2-1 依靠科学仪器并综合运用化学和数学知识，由实验测的实际数据出发，建立数学模型，对问题作出解释和结论，是研究化学问题的常用方法。典题导考绿色通道：求算反应速率方法一般有：（1）根据公式计算，如例题中的解法；（2）根据化学反应方程式中用各物质表示的同一时间内的速率之比等于其计量数之比求算，如例题求出v（N2）后，即可由比例关系求出v（NH3）、v（H2）。【典题变式1】1.在密闭容器中，合成氨反应N2+3H2=2NH3，开始时c（N2）=6 mol L-1，已知5分钟后，v（H2）=1.2 mol L-1min-1，求此时c（N2）。答案:c（N2）=4 mol L-12.在密闭容器中，合成氨反应N2+3H2=2NH3，开始时c（N2）=6 mol L-1，反应一段时间后，c（N2）=3.8 mol L-1，v（H2）=1.5 mol L-1min-1，求反应进行了多少时间。答案:4.4分钟绿色通道：确定反应物和生成物，主要看其在反应过程中质量的变化，反应物质量减小，生成物质量增加。另外，化学反应遵守质量守恒定律。【典题变式2】1.未配平的反应为NH3(g)+O2(g)NO(g)+H2O(g)，已知反应进行一段时间后，v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）、分别为2 mol L-1min-1、2.5 mol L-1min-1、2 mol L-1min-1、3 mol L-1min-1，求反应方程式中各物质的化学计量数。答案:4、5、4、62.某温度时，在2 L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图2-2所示。由图中数据分析：该反应的化学方程式为_。反应开始至2 min，用Z表示的平均反应速率为_。图2-2答案:3X+Y=2Z 0.05 mol L-1min-1黑色陷阱：利用化学反应速率比较反应进行的快慢，同学们容易犯以下错误：用不同物质的速率比较，只比较数值大小，未考虑各物质对应的化学计量数的比例；同时，不注意化学反应速率单位的一致性，如例题中,v（B）的单位与其他物质不同。【典题变式3】 对于反应A+3B=2C(各物质均为气体)，下列各数据表示不同条件下的反应速率，其中反应进行最快的是（ ）A.v(A)=0.01 molL-1s-1 B.v(B)=0.02 molL-1s-1C.v(B)=0.60 molL-1min-1 D.v(C)=1.0 molL-1min-1答案:D绿色通道：要把图象上表达的意义跟化学反应速率联系起来，弄清曲线的斜率就是该化学反应的反应速率。【典题变式4】 在固定容积为2 L的密闭容器中，充入X、Y两种物质各2 mol，发生如下反应：X(g)+Y(g)2Z (g)，当反应达到平衡后，以Y的浓度改变表示的反应速率v(正)、v(逆)与时间t的关系如图2-4所示，则Y的平衡浓度的表达式(式中S指对应区域的面积)为( )图2-4A. 2-S(aOb) B. 1-S(aOb) C. 2-S(abd) D. 1-S(dOb)答案:B