2019-2020年苏教版高中化学选修4《化学反应速率》学案.doc

2019-2020年苏教版高中化学选修4化学反应速率学案问题导入 在日常生活中，我们常见一些化学反应，如煤气的燃烧、食物的腐败、钢铁的生锈等，这些反应有快有慢，用什么来表示这些反应的快慢呢？能定量地来比较吗？答案：化学反应速率；可以定量比较，用v=表示化学反应速率的快慢。基础知识1.化学反应速率通常用_或者_来表示。对于化学反应：aA+bBcC+dD,若以v表示化学反应速率，c表示反应物或生成物浓度的变化（取绝对值），t表示一定的时间间隔。则v(A)=_,v(B)= _。v(c)=_,v(d)=_。反应物（或生成物）的浓度可以用_表示，反应时间可以用_等表示，由此得出反应速率的单位为_、_或_。对某一具体化学反应来说，在用_表示化学反应速率时所得_往往不相同。因此，为了避免混乱，需要寻找一种新的方法来表示化学反应速率。答案：单位时间内反应物浓度的减少 生成物浓度的增加 molL-1 sminh molL-1s-1 molL-1min-1 molL-1h-1 不同物质 结果2.交流与探讨（见教材P31交流与讨论）数据处理如下表所示：tt2-t1t3-t2t4-t3t5-t4v(N2O5)/mol（Lmin）v(O2)/mol（Lmin）v(NO2)/mol（Lmin）通过分析上述数据发现，以浓度（或物质的量）随时间的变化来表示反应速率时,v（反应物）及v（生成物）的_不同，_也不相等，但是，用各物质表示的_之比等于化学方程式中各自的_之比，即2N2O5=4NO2+O2式中，因为规定反应速率为_，所以反应物的化学计量数乘以负号。由此，对任一化学反应：aA+bBdD+eE,其化学反应速率定义为：v=_=_=_=_这样，不论用哪一种物质表示，化学反应速率的数值都是相同的。答案：-0.21 -0.15 -0.10 -0.08 0.10 0.08 0.05 0.04 0.42 0.30 0.20 0.16 化学计量数 速率 化学反应速率 化学计量数 浓度增大的速率 课堂互动三点剖析重点1 化学反应速率及其表示方法 化学反应速率是研究化学反应在单位时间内反应物或生成物浓度的变化量，即反应进行的快慢。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；单位是mol（Ls）-1或mol（Lmin）-1或mol（Lh）-1对于反应N2+3H22NH3，分别以三种物质来表示：v(N2)=v(H2)=v(NH3)=【例1】 下列说法正确的是（ ）A.化学反应速率是对可逆反应而言的，非可逆反应不谈化学反应速率B.在可逆反应里，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值C.在同一化学反应里，其化学反应速率可以用反应物浓度的改变来表示，也可以用生成物浓度的改变来表示，其数值可能相同，也可能不相同D.化学反应速率的单位可以是g（Ls）-1，也可以是kg(Ls)-1，甚至可以用t（Ls）-1等来表示解析：本题考查对化学反应速率概念的认识。由其概念：“单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加”可以看出：它适合所有的反应，并非专指可逆反应，所以选项A不正确；单位时间（t）是正值，反应物浓度的减小或生成物浓度的增大（cB）也是正值，那么其比即vB也必为正值，所以选项B不正确。由化学反应速率的概念及反应速率与计量数的关系可知选项C正确。由化学反应速率的概念公式vB=，可以看出vB的单位中不会出现“kg”“g”“t”等质量单位，选项D不正确。这里所说的“反应物浓度的减小或生成物浓度的增大”中的浓度是指物质的量浓度，并非其他浓度。答案：C 重点2 可逆反应中化学反应速率 在可逆反应中，同时进行着两个反应，一个是正反应，一个是逆反应，两个方向的反应均有一个反应速率的问题。为了更清楚地分析正、逆反应速率，一般规定一个化学反应的速率用反应物的减少或生成物的增加来表示。例如：可逆反应：aA+bBcC+dD,其正反应速率v(正)，用n(A)c(A)和n(B)c(B)的减少，或者用n(C)c(C)和n(D)c(D)的增加来表示。 而逆反应速率v(逆)，用n(C)c(C)和n(D)c(D)的减少，或者用n(A)c(A)和n(B)c(B)的增加来表示。因为对逆反应来说，C、D为反应物，A、B为生成物，并且正、逆反应速率均遵循“速率之比等于化学计量数之比”这一规律，即v(正)不一定等于v(逆)，但都具有v(A)v(B)v(C)v(D)=abcd。【例2】 反应A（g）+3B(g) 2C(g)+2D(g),在不同情况下测得反应速率如下，其中反应速率最快的是（ ）A.v(D)=0.4 mol(Ls)-1 B.v(C)=0.5 mol(Ls)-1C.v(B)=0.6 mol(Ls)-1 D.v(A)=0.15 mol(Ls)-1解析：比较同一化学反应在不同情况下反应速率的快慢，应选用同种物质作标准。然后利用化学反应速率比等于化学方程式中各物质的化学计量数比，求出不同情况下，用同一种物质表示的化学反应速率，再进行比较。若选用v(A)作比较标准，则：va（A）=vA(D)=0.2 mol（Ls）-1;vb(A)= vB(C)=0.25 mol（Ls）-1;vc(A)=vC(B)=0.2 mol（Ls）-1;vD(A)=0.15 mol（Ls）-1;可见：v（B）v（A）=v（C）v（D）。答案：B各个击破类题演练1在2 L的密闭容器中，保持恒温恒压，加热KClO3和MnO2的固体混合物制取氧气，5 min后生成氧气32 g，则此反应的平均速率可表示为（ ）A.v(O2)=3.2 gL-1min-1 B.v(O2)=0.1 molL-1min-1C.v(KCl)=0.1 molL-1min-1 D.v(KClO3)=molL-1min-1解析：化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示化学反应进行的快慢程度。对于固体和纯液体来讲，其浓度为一常数，不能用其表示化学反应速率，也不能用质量的变化表示反应速率的大小。出现上述错误的根本原因在于对化学反应速率这一概念的理解不够。答案：B变式训练1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的变化曲线如下图所示。 由图中数据分析，该反应的化学方程式为_；反应开始至2分钟，Z的平均反应速率为_。解析：此题是图象型计算题，解题关键是弄清横坐标、纵坐标的含义，再把图象信息转换成数字信息和文字信息进行作答。反应开始，X、Y的物质的量均为1.0 mol,Z为0，反应进行到2 min时X为0.9 mol、Y为0.7 mol、Z为0.2 mol,且各物质的物质的量不再改变。相同时间内X、Y、Z物质的量的变化比为132，故化学方程式为X+3Y2Z。Z的平均反应速率为v（Z）=0.05 mol(Lmin)-1。答案：X+3Y2Z 0.05 mol（Lmin)-1类题演练2已知4NH3+5O2=4NO+6H2O。若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(H2O)、v(NO)(molL-1min-1)来表示，则正确的关系是（ ）A.v(NH3)=v(O2) B.v(O2)=v(H2O)C.v(NH3)=v(H2O) D.v(O2)=v(NO)解析：同一反应用不同物质来表示反应速率时，速率之比等于方程式的化学计量数之比。A中v(NH3)=v(O2),系数关系不对，因此不正确；同理B、C均不正确。答案：D变式训练2反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下反应的速率分别为：v(A)=0.15 molL-1min-1,v(B)=0.01 molL-1s-1,v(C)=0.40 molL-1min-1,v(D)=0.45 molL-1min-1。该反应进行的快慢顺序为_。（填序号）解析：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 molL-1min-1,v(B)=0.01 molL-1s-1=0.6 molL-1min-1,则v(A)=v(B)=0.20molL-1min-1, v(C)=0.40 molL-1min-1,则v(A)=v(C)=0.20 molL-1min-1,v(D)=0.45 molL-1min-1,则v(A)= v(D)=0.225 molL-1min-1,故反应进行的快慢顺序为=。答案:=变式训练3在2A+B3C+4D中,表示该反应速率最快的是（ ）A.v(A)=0.5 mol(Ls)-1 B.v(B)=0.3 mol(Ls)-1C.v(C)=0.8 mol(Ls)-1 D.v(D)=1 mol(Ls)-1解析：将其余四种物质的速率转化为同一种物质来表示，B选项用v（A）表示为v（A）=0.6 molL-1s-1；C选项v（A）=0.8 molL-1s-1=0.53 molL-1s-1。D选项v（A）=v(D)= 1molL-1s-1=0.5 molL-1s-1,故选B。答案：B课后集训基础达标1.下列关于化学反应速率的说法正确的是（ ）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0.8 mol(Ls)-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 molL-1C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢D.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显解析：A选项：化学反应速率是指单位时间内浓度的变化，故A错；B选项是指某物质1 s内变化0.8 molL-1；D选项反应速率越大，反应越快，与反应现象无必然联系。答案：C2.合成氨反应为3H2+N22NH3，其反应速率可以分别为v(H2)、v(N2)、v(NH3)mol(Ls)-1表示，则正确的关系式为（ ）A.v(H2)=v(N2)=v(NH3) B.3v(H2)=v(N2)C.v(NH3)=v(H2) D.v(H2)=3v(N2)解析：根据化学方程式N2+3H22NH3知,速率之比等于化学计量数之比，故选D。答案：D3.反应4NH3+5O24NO+6H2O在5 L的密闭容器中进行，半分钟后，NO的物质的量增加了0.3 mol，则此反应的平均速率表达正确的是（ ）A.v(O2)=0.01 mol(Ls)-1 B.v(NO)=0.008 mol(Ls)-1C.v(H2O)=0.003 mol(Ls)-1 D.v(NH3)=0.003 mol(Ls)-1解析：v(NO)=0.002 molL-1s-1则v（NH3）=0.003 molL-1s-1;v(O2)=0.003 molL-1s-1=0.002 5 molL-1s-1；v(H2O)=0.002 molL-1s-1=0.003 molL-1s-1。故选C。答案：C4.将氯酸钾加热分解，在0.5 min内放出5 mL氧气，加入二氧化锰后，在同样温度下，0.2 min内放出50 mL氧气。则加入二氧化锰后的反应速率是未加二氧化锰时反应速率的（ ）A.10倍 B.25倍 C.50倍 D.250倍解析：未加MnO20.1 min放1 mL O2,加MnO2后0.1 min放25 mL O2，则加入MnO2后的反应速率是未加MnO2时反应速率的25倍。答案：B5.把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于容积为2 L的容器中，使其发生如下反应：3X（g）+Y（g）nZ(g)+2W（g）。5 min末生成0.2 mol W，若测知以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01 mol(Lmin)-1,则n的值为（ ）A.4 B.3 C.2 D.1解析：v（W）=0.02 molL-1min-1，v(Z)v(W)=0.01 molL-1min-10.02 molL-1min-1=n2,则n=1,故选D。答案：D综合运用6.某温度时，浓度都为1 molL-1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，4 s后X2、Y2、Z的浓度分别是0.4 molL-1,0.8 molL-1,0.4 molL-1,如Z用X、Y表示，则该反应式是（ ）A.X2+2Y22XY2 B.2X2+Y22X2YC.3X2+Y22X3Y D.X2+3Y22XY3解析：X、Y是反应物，Z是生成物，X、Y、Z的变化量分别是0.6 molL-1，0.2 molL-1和0.4 molL-1，则XYZ=312，按质量守恒知Z的分子式是X3Y。故选C。答案：C7.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L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2 s后测得C的浓度为0.6 molL-1，现有下列几种说法正确的是（ ）A.用物质A表示的反应速率为0.3 mol/(Ls)B.用物质B表示的反应速率为0.6 mol/(Ls)C.2 s时物质A的转化率为70%D.2 s时物质B的浓度为0.7 molL-1解析：v（C）=0.3 molL-1s-1,则v（A）=0.3 molL-1s-1v(B)=v(C)=0.15 molL-1s-1;2 s时c(A)=-0.6 molL-1=1.4 molL-1c(B)=-0.3 molL-1=0.7 molL-1，A的转化率是(A)=100%=30%,则选项A、D正确。答案：AD8.2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：2A（g）+3B(g) 2C(g)+zD(g),若2s后，A的转化率为50%，测得v(D)=0.25 molL-1s-1,下列推断正确的是（ ）A.v(C)=v(D)=0.25 molL-1s-1 B.z=3C.B的转化率为25% D.C的体积分数为28.6%解析：c(A)=1 molL-1，c(B)= =1 molL-1，c(D)=0.25 molL-1s-12 s=0.5 molL-1。 2A（g）+3B(g) 2C(g)+zD(g)始态: 1 1 0 0变化: 0.5 0.75 0.5 0.5末态：0.5 0.25 0.5 0.5v(C)=0.25 molL-1s-1,A正确。由=得z= =2,选项B错。B的转化率：(B)=100%=75%,选项C错。在同一容器中，C的体积分数可用浓度表示。答案：AD9.将物质的量相等的H2和I2气充入密闭容器，进行反应H2（g）+I2(g) 2HI(g),测得2 min时v(HI)为0.1 mol(Lmin)-1,I2(g)的浓度为0.4 molL-1,试确定：（1）H2和I2的反应速率为_。（2）H2和I2的起始浓度为_。（3）2 min 末HI的浓度为_。解析：2 min v(HI)=0.1 molL-1min-1,则v(H2)=v(I2)= v(HI)= 0.1 molL-1min-1=0.05 molL-1min-1,变化的c(HI)为0.2 molL-1，则起始时c(H2)=c(I2)=0.4 molL-1+0.1 molL-1=0.5 molL-1。答案：（1）v(H2)=v(I2)=0.05 mol（Lmin)-1(2)c(H2)=c(I2)=0.5 molL-1（3）0.2 molL-110.根据下图填空。（1）反应物是_，生成物是_。（2）在2 min内A、B、C三者的反应速率值各是_。（3）该反应的化学方程式是_。解析：（1）从图知：A、B物质的量减少，故为反应物，C量增加故为生成物v(A)=3 molL-1min-1v(B)=2 molL-1min-1v(C)=3 molL-1min-1;则v(A)v(B)v(C)=323。反应方程式是3A+2B3C。答案：(1)A、B C(2)3 mol（Lmin）-1 2 mol（Lmin）-1 3 mol（Lmin）-1(3)3A+2B3C11.在25 时，向100 mL含氯化氢14.6 g的盐酸溶液里放入5.6 g纯铁粉（不考虑反应前后溶液体积的变化），反应开始至2 min末收集到氢气1.12 L（已换算为标准状况），在此之后，又经过4 min，铁粉完全溶解。求：（1）在前2 min内用FeCl2表示的平均反应速率；（2）在后4 min内用HCl表示的平均反应速率；（3）前2 min与后4 min相比，反应速率哪个较快？解析：生成H2为1.12 L，则生成FeCl2为=0.05 mol 则v(FeCl2)=0.25 molL-1，（2）反应的铁为=0.1 mol。则反应的盐酸为0.2 mol，前2 min消耗的盐酸是0.1 mol，故v(HCl)= =0.25 molL-1min-1。答案：(1)v(FeCl2)=0.25 molL-1min-1(2)v(HCl)=0.25 molL-1min-1(3)前2分钟内反应速率快。因为刚开始时盐酸浓度大12.在一定温度和压强下，有1 mol某气体A，发生如下反应2A（g）xB(g)+C(g)，当达到平衡时，A在混合气中的体积分数为58.84%,混合气的总质量为46 g,平均相对分子质量为39.8,求：（1）A的分解率；（2）x的值。解析：（1）设达到平衡时，A转化了a mol 2AxB+C起始（mol） 1 0 0转化（mol） a 平衡（mol） 1-a 根据阿伏加德罗定律：=58.84%而n（总）=1-a+=1.16则1-a=1.1658.84%=0.682 所以a=0.318(mol)故A的转化率=100%=31.8%(2)将a=0.318代入1-a+=1.16 得x=2答案：(1)31.8% (2)2拓展探究13.有一化学反应：aA+bBC,根据影响化学反应速率的因素可得v0=kcm(A)cn（B），其中k是与温度有关的常数，为测得k、m、n的值，在298 K时，将A、B溶液按不同浓度混合，得到下表中的实验数据：编号A的初B的初生成C的11.01.01.210-222.01.02.410-234.01.04.910-241.01.01.210-251.02.04.810-261.04.01.910-1（1）依表中数据可求得m=_,n=_,k=_,k的单位是_。（2）若a=m,b=n,当c（A）=c（B）=2.0 molL-1时，求以B表示的初始反应速率。解析：取1、2、3三组数据代入v0=kcm（A）cn（B）可得则k的单位是L2mol-2s-1;当a=m=1 b=m=2时 v（B）=2v(C)=2kc（A）c2（B）c(A)c2（B）=21.210-2222=1.9210-1 mol（LS）-1。答案：(1)12 1.210-2 L2mol-2s-1(2)v(B)=1.9210-1 mol（LS）-1