第二章 第一节 教案及习题 【高中化学 选修4 步步高】
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第一节 化学反应速率
[核心素养发展目标] 1.变化观念:了解化学反应速率的概念及其表示方法,形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。2.证据推理:根据化学反应速率的测定原理,设计实验学会化学反应速率的测定方法,通过对比的方法,发展基于变量关系的证据推理素养。
一、化学反应速率及其表示方法 1.化学反应速率的概念及其数学表达式
(1)概念:化学反应速率是定量描述化学反应进行快慢程度的物理量。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。 (2)数学表达式为:v =Δc Δt 或v =Δn
V ·Δt 。
(3)单位常用mol·L -
1·s -
1或mol·L -
1·min
-1
表示。
2.化学反应速率与化学计量数之间的关系
(1)在一个容积为2 L 的密闭容器中充入一定物质的量的SO 2和O 2,则发生反应:2SO 2+O 2
催化剂△
2SO 3,经5 s 后,测得SO 3的物质的量为0.8 mol ,填写下表:
有关反应物质 SO 2 O 2 SO 3 物质的量变化/mol 0.8 0.4 0.8 物质的量浓度变化/mol·L -
1 0.4 0.
2 0.4 化学反应速率/mol·L -
1·s -1
0.08
0.04
0.08
速率之比
v (SO 2)∶v (O 2)∶v (SO 3)=2∶1∶2
(2)分析上表可知
①一般来说,随着反应的逐渐进行,反应物浓度会逐渐减小,化学反应速率也会逐渐减慢。因此,化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率,而不是瞬时反应速率。
②在同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其数值可能相同也可能不相同,但表示的意义相同。因此,表示化学反应速率时,必须指明用哪种物质作标准,在速率v的后面将该物质的化学式用括号括起来。
③用不同反应物表示化学反应速率时,化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比=物质的量变化量之比=化学计量数之比。
(1)固体或纯液体的浓度记为常数,Δc=0,因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
(2)化学反应速率是一段时间(Δt)内的平均反应速率,而不是瞬时反应速率。
(3)无论是反应物还是生成物,其化学反应速率均取正值。
(4)在描述或计算某物质表示的化学反应速率大小时,必须注明其单位,否则毫无意义。
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对化学反应速率的正确理解
(1)在中学化学中,通常笼统地说化学反应速率的快慢时,往往是对整个化学反应而言。如反
应:NaOH+HCl===NaCl+H2O进行很快,反应:CH3COOH+CH3CH2OH浓硫酸
△
CH3COOCH2CH3+H2O进行很慢等。定量地表示某反应的化学反应速率时,是对某种具体物质而言,故描述反应速率时应指明反应体系中的物质,即要在反应速率v后标明具体的物质。
(2)一般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐减小,即化学反应速率不是一个定值,化学反应速率一般是指一段时间内的平均反应速率。
(3)反应物浓度的减少量和生成物浓度的增加量都是正值,因此无论是反应物还是生成物,其反应速率都是正值。
(4)在同一化学反应中,虽然用不同物质表示的化学反应速率的数值不一定相同,但它们表示的意义完全相同,即表示整个化学反应的快慢程度。
例1反应:4A(s)+3B(g)===2C(g)+D(g),经2 min后,B的浓度减少0.6 mol·L-1。对此反应速率的表示正确的是()
A.用A表示的反应速率是0.4 mol·L-1·min-1
B .分别用B 、
C 、
D 表示的反应速率之比是3∶2∶1 C .在2 min 末的反应速率,用B 表示是0.3 mol·L -
1·min -
1 D .在
2 min 内的反应速率,用C 表示是-0.2 mol·L -
1·min -
1 答案 B
解析 化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,不是瞬时反应速率,只能取正值;不能用固体或纯液体表示某一反应的反应速率。 考点 化学反应速率及其表达式的应用 题点 化学反应速率的概念 例2 反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为
①v (A)=0.15 mol·L -
1·min -
1 ②v (B)=0.01 mol·L -
1·s -1 ③v (C)=0.40 mol·L -
1·min -
1 ④v (D)=0.45 mol·L -
1·min -
1
则该反应在不同情况下进行的快慢顺序为 。 答案 ④>③=②>①
解析 方法一:将以不同物质表示的反应速率换算为用同一物质同一单位表示的速率,再比较速率数值的大小。
若以物质A 为标准,根据用不同物质表示同一反应的速率时,速率之比等于各物质的化学计量数之比,将②③④的反应速率换算为用物质A 表示的反应速率,则有: ②v (A)=13v (B)=1
3×0.01 mol·L -1·s -1×60 s·min -1=0.20 mol·L -1·min -1
③v (A)=12v (C)=1
2×0.40 mol·L -1·min -1=0.20 mol·L -1·min -1
④v (A)=12v (D)=1
2×0.45 mol·L -1·min -1=0.225 mol·L -1·min -1
故反应在不同情况下进行的快慢顺序为④>③=②>①。
方法二:首先将反应速率单位统一为mol·L -1·min -1,则②v (B)=0.60 mol·L -1·min -1,然后根据反应速率与对应物质化学计量数之比的大小进行判断。由化学方程式A(g)+