2.1.1化学反应速率

第二章化学反应速率与化学平衡第一节化学反应速率第1课时教学设计【教学目标】1．知道化学反应速率的表示方法。

2．掌握化学反应速率的简单计算，学会化学反应速率的测定方法，学会比较化学反应速率的快慢。

【教学重难点】化学反应速率及计算【教学过程】1.新课导入[师]我们知道，不同化学反应的速率有大有小。

例如，火药的爆炸可以在瞬间完成，溶液中的一些离子反应在分秒之内就能实现，而室温下塑料、橡胶的老化则比较缓慢，自然界的岩石风化、溶洞形成则更是要百年甚至千年才能完成。

下面我们来做下实验，体会下化学反应速率的快慢。

[教师活动]演示实验：取两支试管，各加入5mL0.5mol/L盐酸，再剪取相同大小的镁条和铁片，用砂纸打磨后，分别放入两支试管中。

[学生活动]观察实验，并回答观看实验后的感受：从两支试管的对比中我明显感受到化学反应快慢的不同，在含有镁条的试管中反应明显和剧烈，放出的气体的气泡数很多。

[师]我们可用化学反应速率描述化学反应的快慢，那么，如何表示化学反应速率？[设计意图]教师引导学生思考大自然界中各种反应的快慢，通过类比速度从而引出化学反应速率的概念，教师的演示实验让学生真切地感受反应的快慢，为下面的知识做好基础。

2.新课讲授[板书]一、化学反应速率[概念]用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。

[师]任何化学反应的快慢都表现为有关物质的量随着时间变化的多少。

因此，化学反应速率可以用单位时间、单位体积中反应物或生成物的物质的量变化来表示。

如果反应体系的体积是恒定的，则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加来表示。

[学生活动]聆听，理解化学反应速率，试着用公式表示并推导其单位。

[板书]c v t∆=∆ 单位：mol/(L •s)或mol •L -1•s -1 [师]对于一个化学反应：mA + nB = pC + qD ，可用任一种物质的物质的量浓度随时间的变化来表示该化学反应的速率。

[板书][教师活动]以合成氨反应为例，计算5min 内的浓度变化及反应速率。

2.1.1 化学反应速率影响化学反应速率的因素练习（解析版）1、下列说法中正确的是（）A、化学反应速率既有正值,又有负值B、测定某化学反应从开始到2秒末的反应速率,指的是2秒末的瞬时速率C、对于同一化学反应,选用不同的物质表示化学反应速率时,其数值一定不同D、不能用固体和纯液体表示化学反应速率[正确答案]D[解析]A、化学反应速率一律用正值表示,没有负值,故A错误；B、测定某化学反应从开始到2秒末的反应速率,指的是2秒内的平均速率,不是瞬时速率,故B错误；C、对于同一化学反应,选用不同的物质表示化学反应速率时,若化学计量数相同时,化学反应速率的数值相同,故C错误；D、固体或纯液体的浓度视为常数,则不能用固体或纯液体的浓度变化量表示化学反应速率,故D正确；故选:D。

2、下面有关化学反应速率的说法中正确的是（）A、对任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显B、化学反应速率通常用单位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来表示C、若某化学反应的反应速率为0.5mol•（L•s）﹣1,就是指在该时间内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol•（L•s）﹣1D、化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量[正确答案]D[解析]A、反应速率快的现象不一定明显,如NaOH与HCl的反应,反应速率慢的现象可能明显,如铁生锈,故A错误；B、对于固体和液体它的浓度变化视为0,所以并不能用任何一种反应物或者生成物的,故B错误；C、若某化学反应的反应速率为0.5mol•（L•S）﹣1就是指在单位时间内对应反应物和或生成物的浓度变化都为0.5 mol•L﹣1,故C错误；D、化学反应有的快,有的慢,则使用化学反应速率来定量表示化学反应进行的快慢,故D正确；故选:D。

3、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、化学反应速率常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:mol•L﹣1•s﹣1和mol•L﹣1•min﹣1[正确答案]C[解析]A、化学反应有的快,有的慢,则使用化学反应速率来定量表示化学反应进行的快慢,故A正确；B、反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素,如火药爆炸、食物腐败,故B正确；C、化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量浓度的减小或生成物物质的量浓度的增加来表示,故C错误；D、公式v＝中,浓度的单位是mol/L,时间单位常用s、min,所以化学反应速率常用单位有:mol•L ﹣1•s﹣1和mol•L﹣1•min﹣1,故D正确。

2.1化学反应速率Chemical reaction rate一、化学反应速率chemical reaction rate1.concept ：化学反应速率是用来衡量反应进行快慢程度的物理量.①通常用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示化学反应速率；②如果反应在容积不变的反应器中进行，可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；③广义上，可以使用单位时间内质量、压强、物质的量等的变化量来表示反应速率； t Δm Δv B B =、t Δp Δv B B =、tΔn Δv B B = 2.表达式：tΔc Δv B B = Δc---B 物质浓度的变化，常用单位mol/L ；Δt---时间变化，常用单位s 、min 、h ；①根据Δc 、Δt 的单位，很容易看出v 的单位为mol/(L·s )或mol/(L·min )或mol/(L·h )；②v 没有负值，即无论表示反应物还是生成物，v 都不可能出现负数，并且反应速率表示某一时间段内的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率；3.化学反应速率的表示方法①m A+n B=p Y+q Z ，用不同物质表示的化学反应速率分别为：t Δc Δv A A =，t Δc Δv B B =，t Δc Δv Y Y =，tΔc Δv Z Z =； ②对于一个确定的化学反应，涉及反应物和生成物等各种物质.※在中学化学中，通常说化学反应速率的大小时，往往是对整体化学反应而言，如中和反 应进行得很快，酯化反应进行得较慢；※在表示化学反应速率时，一般是用具体物质定量地表示，如反应N 2+3H 22NH 3， v (A)=0.5mol/(L·s )；③对于同一个化学反应，在同一段时间内，用不同的物质表示化学反应速率时，数值不一定 相同，但表达的意义却相同；④由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯液体或纯固体参加的反 应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率.其化学反应速率与其表面积大小有关， 而与其物质的量的多少无关.通常是通过增大该物质的表面积(如粉碎成细小颗粒、充分搅 拌、振荡等)来加快反应速率.4.反应速率大小比较对于同一个反应，用不同物质表示时，换算成同一种物质且同一单位进行大小的比较.【例】在一定条件下，反应4NH 3+5O 24NO+6H 2O 在体积为V 的固定容器中进行t min 后， 在反应中存在下列关系：4NH 3 + 5O 2 4NO + 6H 2O变化的物质的量Δn Δn 1 Δn 2 Δn 3 Δn 4变化的物质的量浓度Δc Δc 1 Δc 2 Δc 3 Δc 4反应速率v v 1 v 2 v 3 v 4则有Δn 1:Δn 2:Δn 3:Δn 4=4:5:4:6； (各物质的物质的量变化之比与化学计量数之比一致) Δc 1:Δc 2:Δc 3:Δc 4=4:5:4:6； (各物质物质的量浓度变化之比与化学计量数之比一致) v 1:v 2:v 3:v 4=4:5:4:6； (各物质反应速率之比与化学计量数之比一致)二、活化能activation energy1.有效碰撞(effective collision )：在化学反应中，反应物分子不断发生碰撞，在千百万次碰撞中，大多数碰撞不发生反应，只有少数分子的碰撞才能发生化学反应，能发生有效碰撞的分子 是活化分子；而活化分子的碰撞也不一定都能发生有效碰撞.发生有效碰撞的分子有能量的 因素，还有空间因素，只有同时满足这两者的要求才能发生有效碰撞.※发生有效碰撞的条件：①反应物的分子必须相互碰撞；②活化分子碰撞时，取向合适；③必须是活化分子.2.活化分子(activated molecule )：能够发生有效碰撞的分子.①%100⨯=反应物分子数活化分子数活化分子百分数 ②如果每次碰撞都能反应，任何反应都可瞬间完成，而实际并非如此，只有具备一定能量 的分子(或离子)相互接触(即有效碰撞)才能发生反应.③活化分子与反应速率⎩⎨⎧→→→→→→→加快有效碰撞增加增加活化分子数及百分数均升温加快有效碰撞增加增加活化分子数及百分数均活化能降低正催化剂等效v v ⎩⎨⎧→→→→→→→加快有效碰撞增加不变活化分子数及百分数均增大浓度加快有效碰撞增加增大浓度体积缩小增大压强等效v v 3.活化能(activation energy )：E a①活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差称为活化能.②发生有效碰撞时分子所需的最低能量称为活化能；③反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，所以也可以将活化能理解为化学键断裂 时所需的最低能量(键能)；④活化能的大小体现一个反应的难易程度；E a 小，反应易且快；E a 大，反应难且慢； ⑤提供“活化能”的方法：加热、光照、超声波、核辐射、外加磁场、摩擦；⑥能垒Energy barrier能垒是活化络合物与反应物的能量之差，是不同于活化能的；最大能垒就是活化能；4.基元反应elementary reaction大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现，如2HI==H2+I2，实际上是经过下列两步反应完成的：2HI→H2+2I·，2I·→I2.每一步反应都称为基元反应elementary reaction，这两个先后进行的基元反应反映了2HI==H2+I2的反应历程，反应历程mechanism又称反应机理.【各基元反应相加等于总反应】【练习】化学动力学上将一步完成的反应称为基元反应，对于基元反应：a A+b B→c C+d D，其速率方程式v=k·c a(A)·c b(B)[k为只与温度有关的速率常数]，复杂反应(由几个基元反应构成)的速率取决于慢的基元反应.已知反应NO2+CO NO+CO2，在温度低于250℃时是由两个基元反应构成的复杂反应，该反应的速率方程式为v=k·c2(NO2)，则其两个基元反应分别为：I._________=NO3+________；II._____________________________；这两个反应中活化能较小的是______.三、影响化学反应速率的因素1.浓度(concentration)对反应速率的影响①浓度影响反应速率的微观解释对一定条件下一定浓度的某一反应物来说，反应物中活化分子的百分数是一定的，即单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物的总数成正比，也就是与反应物的浓度成正比，当反应物浓度增大时，单位体积内分子总数增多，活化分子数也相应增加(但活化分子百分数不变)，有效碰撞次数增加，故反应速率增大.v .②其他条件不变时，c【固体物质的浓度可视为常数，故其反应速率只与其表面积的大小及生成物扩散的速率有关，而与其用量多少无关.】2.压强(pressure)对反应速率的影响①压强影响化学反应速率的原因对于气体来说，当温度一定时，一定量气体的体积与其所受的压强成反比，也就是说，如果气体的压强增大到原来的2倍，气体的体积就缩小到原来的一半，单位体积内的分子数就增大到原来的2倍，所以，增大压强，就是增加单位体积内反应物的物质的量，即增大了反应物的浓度.相反，减小压强，气体的体积增大，浓度减小.对于有气体参加的反应，当温度一定时，活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的，但增大压强(缩小体积)时，单位体积内的反应物分子数增多，活化分子数随之增多，活化分子相互碰撞几率增大，所以化学反应速率增大.②若参加反应的物质为固体或液体(溶液)，由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响，因此可以认为反应速率不变；③对于有气体参加的化学反应，若其他条件变，Pv∝.④在讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因，对于气体反应体系，有以下几种情况：※恒温时：增大压强→体积减小→浓度增加→反应速率增大；※恒容时：充入气体反应物→总压增大→浓度增加→反应速率增大；充入“惰性气体”→总压增大→反应物分压不变→浓度不变→反应速率不变；※恒压时：充入惰性气体→体积增大→各反应物浓度下降→反应速率减小.3.温度(temperature)对反应速率的影响①温度影响化学反应速率的原因在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子吸收能量变成活化分子，从而增大了反应物分子中活化分子的百分数，使有效碰撞的次数增多，因而使反应速率增大.此外，温度升高，会使分子的运动速率加快，这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应加快.但前者是反应速率加快的主要原因.②当其他条件不变时，Tv∝.③实验表明：温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2~4倍；4.催化剂(catalyst)对反应速率的影响①催化剂影响化学反应速率的原因在其他条件不变时，使用催化剂能够改变反应的途径，使发生反应所需的活化能降低，使反应体系中含有的活化分子百分数提高，从而使有效碰撞的几率提高，反应速率增大.②催化剂对化学反应速率的影响使用催化剂可以改变反应速率，这里的改变包括加快和减慢，加快反应的为正催化剂，减慢反应的为负催化剂，在实际中如果不特别指明，凡是说催化剂都是指正催化剂.5.影响化学反应速率的其他因素除浓度、压强、温度、催化剂外，还有很多因素可以影响化学反应速率，如光照、放射线辐射、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、反应物颗粒大小、构成原电池、加入溶剂等. 总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率.各条件对化学反应速率的影响大小：催化剂>温度>浓度=压强；各种影响都有其局限性，而影响反应速率的最根本的因素是物质的本性.。

苏教版高二化学选修四专题2 第一单元2.1.1化学反应速率的表示方法1．化学反应速率的意义？怎样表示化学反应速率？提示：用化学反应速率衡量化学反应进行的快慢。

化学反应速率可用单位时间内反应物的浓度减少或生成物浓度的增加表示。

2．为什么不能用固体或纯液体表示化学反应速率？提示：化学反应速率通常用反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，而固体或纯液体的浓度为常数，其浓度不发生变化，所以不用固体或纯液体表示反应速率。

3．对于某一化学反应用不同物质表示反应速率，数值不同，意义如何？ 提示：数值不同，但意义相同。

[新知探究]探究1 化学反应速率的概念和表示方法探究2 正确理解化学反应速率 据表达式v (A)＝ΔcΔt 中三个物理量：(1)v (A)——A 物质的反应速率：使用v 时必指明具体的物质。

原因：对于同一化学反应，用不同的物质表示，其数值可能不同，但意义相同。

(2)Δc ——反应物或生成物的浓度变化量：Δc 只取正值，因为固体或纯液体的浓度固定不变，视为常数，则Δc 无意义，因此不能用固体或纯液体表示反应速率。

(3)Δt ——一定的时间间隔： 化学反应速率为平均值而非瞬时值。

探究3 对于同一个化学反应，用不同物质表示的化学反应速率，其数值有何关系？ a A(g) ＋ b B(g) === c C(g) ＋ d D(g) 化学计量数比： a ∶ b ∶ c ∶ d 物质的量变化量比： Δn (A) ∶ Δn (B) ∶ Δn (C) ∶ Δn (D) 物质的量浓度变化量比： Δc (A) ∶ Δc (B) ∶ Δc (C) ∶ Δc (D) 化学反应速率之比： v (A) ∶ v (B) ∶ v (C) ∶ v (D) 在同一时间段、同一容器中的同一个反应，上述四个比例关系式相等。

[成功体验]1．判断正误(正确的打；错误的打)。

(1)化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示。

( ) (2)化学反应速率可取正值，也可取负值。