1、第二节第二节 化学反应的速率与限度化学反应的速率与限度 第第 1 1 课时课时 化学反应的速率化学反应的速率 学业要求 核心素养建构 1.通过化学反应速率的概念及其影响因素的 学习，学会“变量控制”的科学方法，增强 证据推理的意识。 2.能从微观角度理解浓度和压强对速率的影 响、发展宏观辨识与微观探析的化学学科核 心素养。 知识梳理 一、化学反应速率 1.表示 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均 取正值)来表示。 (1)计算公式：v(B)c（B） t 。 (2)常用单位：mol L 1 s1 或 mol L 1 min1。 2.意义 化学反应速率是用来衡量化
2、学反应进行快慢程度的物理量， 同一化学反应用不同 的物质来表示化学反应速率时， 其数值可能不同， 但这些数值所表示的意义相同。 3.规律 对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相 应的化学计量数之比。 如对于反应：mA(g) nB(g)pC(g)qD(g)，v(A)v(B)v(C)v(D) mnpq。 微自测 1.正误判断(正确的打“”，错误的打“”) (1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显( ) (2)由 vc t计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值( ) (3)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同
3、， 但表示的意义相同( ) (4)化学反应速率为 0.8 mol L 1 s1 是指 1 s 时某物质的浓度为 0.8 mol L 1( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 二、 外界条件对化学反应速率的影响 1.实验探究 实验方案 实验现象 结论 镁片、 铁片与盐酸反应， 镁片 产生气泡的速率快 决定化学反应速率大小的内 因是反应物本身的性质 粉状碳酸钙比块状碳酸钙产 生气泡的速率快 增大反应物的接触面积， 可以 加快化学反应速率 用酒精灯加热的试管中产生 气泡的速率快 温度越高， 化学反应速率越快 3 mol L 1 HCl(aq)与 Mg 反应 产生气泡的速率快 反应物浓度越大，
4、化学反应速 率越快 加入 MnO2粉末的试管中产 生气泡的速率较快 催化剂可以加快化学反应速 率 2.影响化学反应速率的因素 (1)内因 反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。 (2)外因(其他条件不变，只改变一个条件) 微自测 2.在下列事实中，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HgI2： _。 (4) 熔 化 的 KClO3放 出 气 泡 很 慢 ， 撒 入 少 量 MnO2很 快 产
5、 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)葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，在正常体温(37 ) 时，就可以被氧化，这是因为： _。 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。 答案 (1)光 (2)反应物的接触面积 (3)在溶液中，水作溶剂，增大了接触面积 (4)催化剂 (5)反应物本身的性质 (6)人体里的生物酶起催化作用，可以降低葡 萄糖氧化反应所需要的能量，所以在人体温度的范围内就可以发生反应
6、探究一 化学反应速率理解、计算及应用 从宏观感受理解化学反应速率 探究素材 化学反应速率的正确理解 探究题目 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 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
7、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。 答案 D 从证据推理建构化学反应速率计算模型 探究素材 1.化学反应速率的简单计算方法 (1)定义式法：利用公式 vc t n Vt计算，其中 c 表示反应物(或生成物)浓度的 变化量，n 表示物质的量的变化，V 表示反应容器的体积，t 表示浓度变化的 时间间隔。 (2)关系式法：利用“化学反应速率之比化学方程式中的化学计量数之比”求 算。 2.数量关系及表示意义 由于一个化学反应中各物质的化学计量数不一定相同， 所以同一化学反应用不同 的物质表示的化学反应速率数值可能不同，但所表示的意义相同，因而表示一个 化学反应的反应速率时，
8、须指明用哪一种物质来表示。 探究题目 2.在一定条件下， 反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)， 在 2 L 密闭容器中进行， 5 min 内氨的质量增加了 1.7 g，则反应速率为( ) A.v(NH3)0.1 mol L 1 min1 B.v(N2)0.02 mol L 1 min1 C.v(H2)0.015 mol L 1 min1 D.v(NH3)0.17 mol L 1 min1 解析 根据题意知， 5 min 内氨的质量增加了 1.7 g， 物质的量增加 0.1 mol， v(NH3) n/(Vt) 0.1 mol 2 L5 min0.01 mol L 1 min1，利用化学
9、反应速率之比等于对应 物质的化学计量数之比计算得 v(N2)0.005 mol L 1 min1，v(H 2)0.015 mol L 1 min1，C 项正确。 答案 C 证据推理建构反应速率大小比较 探究素材 反应速率大小比较的两种方法 1.归一法：换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。 2.比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值。如 aA(g)bB(g)cC(g)， 即比较v（A） a 与v（B） b ，若v（A） a v（B） b ，则用 A 表示时的反应速率比用 B 表示时大。 温馨提示 计算时一定注意单位是否统一，若不统一，先换算成相同的单位再比 较。 探究题目 3.反应
10、A(g)3B(g)=2C(g)2D(g)在四种不同情况下的反应速率最快的是 ( ) A.v(A)0.15 mol/(L s) B.v(B)0.6 mol/(L s) C.v(C)2.4 mol/(L min) D.v(D)0.45 mol/(L s) 解析 将选项中各物质表示的反应速率转化为用 A 表示的速率，再比较数值的 大小即可。B 项 v(A)1 3v(B)0.2 mol/(L s)；C 项 v(A) 1 2v(C)1.2 mol/(L min) 0.02 mol/(L s)；D 项 v(A)1 2v(D)0.225 mol/(L s)，故 D 项反应速率最快。 答案 D 探究二 影响化
11、学反应速率的因素 从多角度全面认识影响化学反应速率 的因素 探究素材 1.浓度对化学反应速率的影响只适用于在溶液中进行或有气体参加的化学反应， 在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对反应速率 无影响。 2.温度对任何化学反应的速率都有影响作用，升高温度都能加快反应速率，降低 温度都能减慢反应速率。 3.催化剂对反应的影响，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。 4.压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，所以分析压强的改变对反 应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析。 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
12、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。 探究题目 4.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. B. C. D. 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。 答案 C 从多角度推理压强对反应速率的影响 探究素材 压强对化学反应速率的影响 1.恒温恒容时：充
13、入气体反应物 引起 压强增大 引起 浓度增大 引起 速率加快。 2.恒温恒容时：充入惰性气体 引起 总压强增大，但各气体物质的量浓度不变， 反应速率不变。 3.恒温恒压时：充入惰性气体 引起 压强不变 引起 体积增大 引起 各气体物质浓 度减小 引起 反应速率减慢。 4.恒温时：缩小容器体积容器压强增大反应物浓度增大反应速率加快。 探究题目 5.在 C(s)CO2(g)2CO(g)反应中可使反应速率增大的措施是( ) 减小容器体积增大压强 增加碳的量 恒容时通入 CO2 恒压下充 入 N2 恒容下充入 N2 A. B. C. D. 解析 该反应为气体参加的反应，增大压强，反应速率加快，故正确；
14、增加 碳的量，增加固体物质的用量不影响化学反应速率，故错误；恒容通入 CO2， 反应物浓度增大，反应速率加快，故正确；恒压下充入 N2，反应物的分压减 小，反应物浓度减小，反应速率减小，故错误；恒容下充入 N2，反应物的浓 度不变，反应速率不变，故错误。 答案 C 从变量控制认知速率影响因素提升探 究能力 探究素材 “变量控制法”在探究多个条件对化学反应速率影响中的应用 所谓“变量控制法”就是研究多个因素(多变量)对某一过程或结果的影响时，为 了避免不同因素间的相互干扰，而采取每一次只改变其中的某一个因素，而控制 其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对该过程或结果的影响，最后再 综合分析
15、解决问题的方法。在研究外界因素对化学反应速率的影响时，由于外界 影响因素较多，因此，常用“变量控制法”解决该类问题。 探究题目 6.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为 Na2S2O3H2SO4=Na2SO4 SO2SH2O，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 V/mL c/(mol L 1) V/mL c/(mol L 1) H2O 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 解析 影响化学反应速率的因素众多，本题从
16、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。 答案 D 1.在某一化学反应中， 反应物 A的浓度在 10 s内从0.8 mol L 1 变为0.2 mol L 1， 则在这 10 s 内 A 的化学反应速率为( ) A.0.02 mol L 1 B.0.02 mol L 1 s1 C.0.06 mol L 1 s1 D.0.06 mol L 1 min1 解析 10 s 内 A 的化学反应速率为(0.8 mol L 10.2 mol L1) 10 s0.06 mol L 1 s1。 答案 C 2.在密闭容器中， A 与 B 反应生成 C， 其反应速率分别用 v
17、(A)、 v(B)、 v(C)表示， 且 v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系：v(B)3v(A)、3v(C)2v(B)，则此反应可 表示为( ) A.2A3B=2C B.A3B=2C C.3AB=2C D.3AB=C 解析 根据关系式 v(B)3v(A)、3v(C)2v(B)可知，A 与 B 的化学计量数之比 为 13，B 与 C 的化学计量数之比为 32，则此反应可表示为 A3B=2C。 答案 B 3.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 mol L 1 min1 v(B)0.45 mol L 1 min1 v
18、(C)0.015 mol L 1 min1 v(D)0.45 mol L 1 min1 则此反应在不同条件下进行最快的是( ) A. B. C. 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v(A) 0.6 mol L 1 min1；中 v(A)3v(B)0.45 mol L1 min131.35 mol L 1 min1；中 v(A)3 2v(C) 3 20.015 mol L 1 min10.022 5 mol L1 min1； 中 v(A)3 2v(D) 3 20.45 mol L 1 m
19、in10.675 mol L1 min1，所以在不同条件 下，进行最快的是，D 项正确。 答案 D 4.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. B. C. D. 解析 镁与盐酸反应的离子方程式为 Mg2H =Mg2H 2，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。 答案 C 5.某温度下，在 2 L 密闭容
20、器中，X、Y、Z 三种气态物质发生化学反应时，物质 的量随时间变化的关系曲线如图所示： (1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为_ _。 (2)5 min 内用 Z 表示的平均反应速率为_。 (3)化学反应速率受到很多因素的影响，例如：实验室制取氢气时一般用粗锌替 代纯锌和稀硫酸反应，这是利用_原理加快了氢气生成的速率。 解析 (1)据图可知，X、Y 是反应物，Z 是生成物，三者的物质的量变化量分别 是 0.6 mol、0.2 mol、0.6 mol，且该反应是可逆反应，故该反应的化学方程式是 3XY3Z。 (2)5 min 内 Z 的反应速率是 0.6 mol 2 L 5 min0.06 mol L 1 min 1。(3)粗锌中含碳，与锌、稀硫酸构成原电池，加快电子的转移，从而加快了化 学反应速率。 答案 (1)3XY3Z (2)0.06 mol L 1 min1 (3)原电池
