2019-2020年高中化学专题2化学反应与能量转化第1单元化学反应速率和限度第1课时教学案苏教版必修2.doc

2019-2020年高中化学专题2化学反应与能量转化第1单元化学反应速率和限度第1课时教学案苏教版必修2学习目标定位1.通过实验认识化学反应速率及其影响因素。2.能进行化学反应速率的计算、转化与比较，学会控制化学反应速率的常用方法。一、化学反应速率1观察下列图片，说说哪些图片表示的过程中化学反应较快？哪些表示的化学反应较慢？答案火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞的形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。2如何定性判断下列化学反应进行的快慢？(1)ZnH2SO4=ZnSO4H2(2)Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O(3)Fe33SCN=Fe(SCN)3答案常通过化学反应现象变化的快慢来定性判断化学反应速率的快慢：(1)观察气泡逸出的快慢；(2)观察沉淀产生的快慢；(3)观察溶液颜色变化的快慢。3化学反应速率(1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。(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(均取正值)来表示。(3)计算：表达式为v或v。式中：c为浓度的变化量，一般以molL1为单位；t为时间，一般以s或min为单位。(4)常用单位molL1s1或molL1min1。4在一个体积为2 L的密闭容器中发生反应2SO2O22SO3，经过5 s后，测得SO3的物质的量为0.8 mol。填写下表：有关反应物质SO2O2SO3物质的量浓度变化0.4_molL10.2_molL10.4_molL1化学反应速率0.08_molL1s10.04_molL1s10.08_molL1s1化学反应速率之比2125.某一化学反应在第5 s时的反应速率是0.2 molL1s1的说法正确吗？答案不正确。通常所说的化学反应速率是指一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。6一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗？答案由于c表示的是物质的物质的量浓度的变化，而固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常数，所以这种表示化学反应速率的方法不适合固态物质和纯液态物质。1.表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应，用不同的物质表示的反应速率，其数值可能不同。例如，化学反应N23H22NH3，用H2表示该反应的反应速率时应写成v(H2)。2对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即c0(无意义)，所以不用固体或纯液体表示反应速率。3对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。对于反应aAbB=cCdD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)，v(A)v(B)v(C)v(D)n(A)n(B)n(C)n(D)c(A)c(B)c(C)c(D)abcd。4在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。5化学反应速率的计算模式设a molL1、b molL1分别为A、B两物质的起始浓度，mx molL1为反应物A的转化浓度，nx molL1为反应物B的转化浓度，则： mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始浓度/molL1 a b 0 0变化浓度/molL1 mx nx px qx终态浓度/molL1 amx bnx px qx1下列关于化学反应速率的说法正确的是()A对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B化学反应速率通常表示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C化学反应速率为0.8 molL1s1是指1 s时某物质的浓度为0.8 molL1D根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢答案D解析A项，化学反应速率越大，反应现象不一定越明显，如盐酸与氢氧化钠溶液的反应；B项，固体或纯液体的浓度可视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率；C项，0.8 molL1s1表示1 s的时间内，某物质的浓度变化了0.8 molL1；D项，化学反应速率就是表示化学反应进行快慢的物理量。2反应：3A(g)B(g)=2C(g)2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为v(A)0.6 molL1min1v(B)0.45 molL1min1v(C)0.015 molL1min1v(D)0.45 molL1min1，则此反应在不同条件下进行最快的是()A B C D答案D解析化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)3122，则用A表示的化学反应速率分别为中v(A)0.6 molL1min1；中v(A)3v(B)0.45 molL1min131.35 molL1min1；中v(A)v(C)0.015 molL1min10.022 5 molL1min1；中v(A)v(D)0.45 molL1min10.675 molL1min1；所以在不同条件下，进行最快的是，D项正确。思维启迪化学反应速率的转化、计算与比较(1)计算速率时要把物质的量转化为浓度，同时注意时间及物质状态。(2)在比较速率大小时要转化成同一种物质的速率，同时要注意时间的单位。(3)用公式v求算出的是一段时间内的平均速率。二、影响化学反应速率的因素1温度对化学反应速率影响的探究实验操作试管中均为23 mL相同浓度的滴有FeCl3溶液的H2O2溶液实验现象产生气泡速率最慢产生气泡速率较快产生气泡速率最快实验结论对于反应2H2O22H2OO2来说，温度越高，H2O2的分解速率越快2.催化剂对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象有少量气泡出现产生大量气泡产生大量气泡实验结论MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快3.浓度对化学反应速率影响的探究实验操作实验现象装有12%H2O2溶液 的试管中先产生气泡实验结论增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快4.影响化学反应速率的因素除温度、催化剂和反应物浓度外，还有反应物的状态、固体的表面积、压强、溶剂、光照等许多因素。人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。1.影响化学反应速率的主要因素(内因)不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。2影响化学反应速率的外界因素(外因)(1)温度：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。提醒：不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，故不能认为升高温度只会增大吸热反应的反应速率，如木炭燃烧是放热反应，温度越高，燃烧越快。(2)催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。(3)溶液的浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。(4)压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。(5)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。(6)反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。(7)形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。3把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 molL1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是()A10 20 mL 3 molL1的X溶液B20 30 mL 2 molL1的X溶液C20 10 mL 4 molL1的X溶液D10 10 mL 2 molL1的X溶液答案B解析在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度即可，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50 mL，所以X的物质的量越大，浓度就越大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且比C、D两项的大，但B中温度更高，因此B的反应速率最大。思维启迪分析判断影响化学反应速率大小因素时应遵循以下思路(1)先看内因在内因不相同的情况下(即反应物不相同)，只能根据反应事实及实验现象定性分析反应的快慢。(2)内因相同时，再看外因在内因相同的情况下(即反应物相同)，可根据外界条件对反应速率的影响来定量判断反应速率的大小。4在下列事实中，判断什么因素影响了化学反应的速率。(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)黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：_。(3)KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色的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0.1 molL1的盐酸和1 molL1的盐酸中反应速率不同：_。(7)夏天的食品易霉变，冬天就不易发生该现象：_。(8)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，正常体温(37 )下，就可以被氧化，这是因为：_。答案(1)光(2)反应物的表面积(3)水作溶剂，增大了反应物的接触面积(4)催化剂(5)反应物本身的性质(6)反应物的浓度(7)反应温度(8)人体内的生物酶起催化作用解析影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。1下列关于化学反应速率的说法中正确的是()A化学反应速率可用某时刻生成物的物质的量来表示B在同一反应中，用反应物或生成物表示的化学反应速率的值是相等的C化学反应速率是指反应进行的时间内，反应物浓度的减少或生成物浓度的增加D可用单位时间内氢离子物质的量浓度的变化来表示氢氧化钠和硫酸的反应速率答案D解析化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物浓度的变化值来表示的平均速率，故A、C两项错误；因化学反应速率与各反应物、生成物的化学计量系数成正比，如果方程式中反应物与生成物的计量系数不同，则反应速率的值不相同，B选项错误。2已知合成氨反应的浓度数据如下：N23H22NH3N2H2NH3起始浓度/molL11.03.002 s末浓度/molL10.61.80.8当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为()A0.2 molL1s1 B0.4 molL1s1C0.6 molL1s1 D0.8 molL1s1答案B解析v(NH3)0.4 molL1s1，B项正确。3把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中，影响该反应速率的是()盐酸的浓度镁条的表面积溶液的温度 Cl的浓度A BC D答案C解析镁与盐酸反应的离子方程式为Mg2H=Mg2H2，与H有关，与Cl无关。在镁与盐酸的反应中，刚开始时H的浓度最大，反应速率应最大，但由于此反应为放热反应，温度升高，化学反应速率还会增大，随着化学反应的进行，H浓度逐渐减小，化学反应速率又逐渐减慢。4反应4A(s)3B(g)=2C(g)D(g)，2 min内B的浓度减少0.6 molL1。对此化学反应速率表示正确的是()A用A表示的反应速率是0.4 molL1min1B分别用B、C、D表示的反应速率之比是321C在2 min末的反应速率，用B表示是0.3 molL1min1D在这2 min内B和C两物质的浓度都是逐渐减小的答案B解析A为固体，一般不用固体表示反应速率，因为固体的浓度一般视为常数，A项错误；同一反应用不同物质表示的反应速率，其数值与方程式中化学计量数成正比，B项正确；v(B)0.3 molL1min1为平均值，并非2 min末的速率，C项错误；B为反应物，C为生成物，两者不可能同时减小，D项错误。5某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示：实验编号锌的形态反应温度/收集100 mL氢气所需时间/s薄片15200薄片2590粉末2510(1)该实验的目的是探究_、_对锌和稀盐酸反应速率的影响。(2)实验和表明_，化学反应速率越大。(3)能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是_和_。(4)请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响：_。答案(1)固体表面积温度(2)温度越高(3)(4)在相同的温度下，采用相同形态的质量相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的盐酸反应解析(1)影响化学反应速率的因素有固体表面积、温度、催化剂、浓度，对气体来说还有压强等。根据表格提供的信息，锌的状态有薄片和粉末两种，反应温度有15 和25 。(2)根据表格提供的信息，实验和实验中锌片的形态相同，温度不同，温度高的收集相同体积的氢气所需时间短，说明化学反应速率大。(3)探究固体表面积对反应速率的影响，需要温度相同。(4)探究浓度对化学反应速率的影响，必须其他条件相同，故设计的实验方案为在相同的温度下，采用相同形态的质量相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的盐酸反应。基础过关题组一化学反应速率及计算1下列关于化学反应速率的说法，不正确的是()A化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质C化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示D化学反应速率常用单位有molL1s1和molL1min1答案C解析化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示，而不采用物质的质量或物质的量。2已知4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系式为()A4v(NH3)5v(O2)B5v(O2)6v(H2O)C2v(NH3)3v(H2O)D4v(O2)5v(NO)答案D解析在同一化学反应里，各物质的速率之比等于各物质的化学计量数之比。A选项应为5v(NH3)4v(O2)；B选项应为6v(O2)5v(H2O)；C选项应为3v(NH3)2v(H2O)。3反应2SO2O22SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 molL1，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 molL1s1，则这段时间为()A0.1 s B2.5 sC5 s D10 s答案C解析v(O2)0.04 molL1s1，则v(SO3)0.08 molL1s1，由tc(SO3)/v(SO3)，代入数据计算得t5 s。故选C。4已知某反应的各物质浓度数据如下：aA(g)bB(g)2C(g)起始浓度(molL1) 3.0 1.0 02 s末浓度(molL1) 1.8 0.6 0.8据此可推算出上述反应化学方程式中，各物质的化学计量数之比是()A934 B312C213 D321答案B解析各物质的反应速率之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。v(A)0.6 molL1s1，v(B)0.2 molL1s1，v(C)0.4 molL1s1。故化学计量数之比为0.60.20.4，即312。5对于反应2A(g)B(g)3C(g)4D(g)，下列表示的反应速率最快的是()Av(A)0.5 molL1s1Bv(B)0.3 molL1s1Cv(C)0.8 molL1s1Dv(D)1 molL1s1答案B解析正确的思路应是根据反应速率与化学方程式中化学计量数之间的关系将各物质的反应速率转化为用同一种物质表示的速率。A项中据v(A)推知v(B)0.25 molL1s1，C项中据v(C)推出v(B)0.27 molL1s1，D项中据v(D)推出v(B)0.25 molL1s1，故反应速率最快的是B选项。题组二影响化学反应速率的因素6在反应C(s)CO2(g)=2CO(g)中，可使反应速率增大的措施是()增大压强升高温度通入CO2增加碳的量用等量炭粉代替焦炭A BC D答案C解析因为碳是固体，只增加它的量，不能加快反应速率，但是若用炭粉代替焦炭，能增大与CO2的接触面积，所以反应速率加快。7用锌片与1 molL1稀盐酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率增大的是()A对该反应体系加热B加入少量NaCl溶液C不用锌片，改用锌粉D加入少量1 molL1硫酸答案B解析B项，NaCl溶液不参与反应且使盐酸浓度变小；C项，改用锌粉能增大接触面积；D项，加入H2SO4能增大H浓度。8为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是()答案D解析没有对比实验，A错误；催化剂不同，温度不同，无法比较，B错误；前者没有催化剂，后者有催化剂，且温度不同，无法比较，C错误；只有温度不同，其他条件都相同，该方案可行，D正确。9硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，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H2SO4H2OV/mLc/molL1V/mLc/molL1V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210答案D解析影响化学反应速率的因素众多，本题从浓度和温度两个因素考查，只要抓住浓度越大，温度越高，反应速率越大，D正确。10CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如下图所示。下列结论不正确的是()A反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大B一段时间后，反应速率减小的原因是c(H)减小C反应在24 min内平均反应速率最大D反应在24 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)0.06 molL1s1答案D解析随着反应的进行c(H)减小，而前4 min内反应速率变大，根据反应是放热反应，可推出前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大，A、B项正确；在24 min内n(CO2)的变化量最大(或曲线的斜率最大)，可判断出平均反应速率最大，C项正确；由题意及图可知，该题不知道容器体积，故不能计算出反应速率。能力提升11在密闭容器中发生下列反应：I2(g)H2(g)2HI(g)(正反应为放热反应)。起始时，n(H2)a mol，n(I2)b mol。只改变表中列出的条件，其他条件不变，试将化学反应速率的改变填入相关的表格中(填“增大”“减小”或“不变”)。编号改变的条件反应速率(1)升高温度(2)加入正催化剂(3)再充入a mol H2(4)将容器的容积扩大到原来的2倍(5)保持容积不变，通入b mol Ne答案(1)增大(2)增大(3)增大(4)减小(5)不变解析(1)不论正反应是吸热还是放热，升高温度都会使化学反应速率增大。(2)若无特别说明，通常所说的催化剂即为“正催化剂”，加入催化剂，可加快化学反应速率。(3)再充入a mol H2，c(H2)增大，化学反应速率增大。(4)扩大容器的容积，容器内各物质的浓度减小，化学反应速率减小。(5)在密闭容器中通入Ne(g)，保持容积不变，并未改变反应物浓度，化学反应速率不变。12(1)在反应A(g)3B(g)=2C(g)中，若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2 molL1min1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为_ molL1min1。(2)在2 L的密闭容器中，充入2 mol N2和3 mol H2，在一定条件下发生反应，3 s后测得N2的物质的量为1.9 mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为_。(3)将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)B(g)2C(g)，在最初2 s 内，消耗A的平均速率为0.06 molL1s1，则在2 s 时，容器中有_ mol A，此时C的物质的量浓度为_。答案(1)0.6(2)0.05 molL1s1(3)8.80.08 molL1解析(1)根据化学方程式中的计量数关系：，v(B)3v(A)30.2 molL1min10.6 molL1min1。(2)解法一：3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol1.9 mol0.1 mol，根据化学方程式N23H22NH3，可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 mol，根据化学反应速率的计算公式，v(H2)0.05 molL1s1。解法二：先计算出用N2表示的化学反应速率：v(N2) molL1s1，再根据化学方程式的计量数关系，计算出用H2表示的化学反应速率：v(H2)3v(N2)0.05 molL1s1。(3) 3A(g) B(g) 2C(g)起始浓度(molL1) 1.0 0.5 0转化浓度(molL1) 0.0620.12 0.04 0.082 s时浓度(molL1) 1.00.120.88 0.50.040.46 0.08则2 s时，n(A)0.88 molL110 L8.8 mol，c(C)0.08 molL1。13某学生为了探究锌与盐酸反应过程中速率的变化，在100 mL稀盐酸中加入足量的锌，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：时间/min12345氢气体积/mL50120232290310(1)_(填“01”“12”“23”“34”或“45”)min时间段反应速率最大，原因是_(填“反应物浓度增大”或“溶液温度升高”)。(2)_(填“01”“12”“23”“34”或“45”)min时间段反应速率最小，原因是_(填“反应物浓度减小”或“溶液温度降低”)。(3)如果要减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，下列措施你认为可行的是_。A加入蒸馏水B通入HCl气体C加入NaOH固体答案(1)23溶液温度升高(2)45反应物浓度减小(3)A解析锌是足量的，随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐降低，温度逐渐升高，化学反应速率逐渐增大，反应到一段时间以后，随着盐酸浓度的降低，反应速率又逐渐减小。计算反应速率的大小，可以根据单位时间内生成氢气的体积的多少来进行简便的计算。14H2O2不稳定、易分解，Fe3、Cu2等对其分解起催化作用，为比较Fe3和Cu2对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组同学分别设计了如图甲、乙两种实验装置。(1)若利用图甲装置，可通过观察_现象，从而定性比较得出结论。(2)有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是_。写出H2O2在二氧化锰催化作用下发生反应的化学方程式：_。(3)若利用乙实验可进行定量分析，图乙中仪器A的名称为_，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略，实验中还需要测量的数据是_。(4)将0.1 mol MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图丙所示，解释反应速率变化的原因：_。H2O2初始物质的量浓度为_(保留两位小数)。丙答案(1)产生气泡的快慢(2)可以消除阴离子不同对实验的干扰2H2O22H2OO2(3)分液漏斗产生40 mL气体所需的时间(4)随着反应的进行，反应物的浓度减小，反应速率减小0.11 molL1解析(1)通过产生气泡的快慢即可比较Fe3和Cu2对H2O2分解的催化效果(保持其他条件相同，只改变催化剂)。(2)FeCl3和CuSO4中阴、阳离子都不相同，无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用，Fe2(SO4)3和CuSO4的阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰。(3)通过计算分别用Fe3、Cu2催化时生成O2的速率，来定量比较Fe3和Cu2对H2O2分解的催化效果，因此需要测量的数据是产生40 mL气体所需要的时间。(4)由于随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，反应速率减慢，最终生成氧气的体积是60 mL，即0.002 7 mol。根据2H2O2O2，c(H2O2)0.005 4 mol0.05 L0.11 molL1。