第3節(jié)　化學反應的速率第1課時　化學反應歷程與化學反應速率學習目標1.通過化學反應速率的學習,知道化學反應速率的表示方法。2.通過速率測定知識的學習,了解測定化學反應速率的簡單方法。3.通過反應歷程的學習,知道化學反應是有歷程的,認識基元反應活化能對化學反應速率的影響。學習任務1　化學反應歷程1.基元反應:大多數(shù)化學反應都是分幾步完成的,其中的每一步反應稱為基元反應。2.反應歷程(1)含義:基元反應構成的反應序列。(2)特點。①反應不同,反應歷程不同。②同一反應,在不同條件下的反應歷程也可能不同。③決定因素:反應歷程由反應物的結構和反應條件決定。④作用:反應歷程的差別造成了化學反應速率的不同。微點撥:一個反應序列中,最慢的基元反應決定了總反應的快慢,此基元反應稱作決速步驟。研究表明,氫氣和氧氣的混合氣體在點燃或有催化劑存在的條件下,可以發(fā)生爆炸式反應生成液態(tài)水。這個看似簡單的化學反應實際上是具有歷程的,大約要經(jīng)歷12步反應才能完成。探究　基元反應問題1:平常所寫的化學方程式2H2+O22H2O表示的是基元反應嗎?提示:不是。問題2:“平常所寫的總反應表示的一定不是基元反應”,這句話對嗎?提示:不對。有一些化學反應是反應物一步直接轉化為產(chǎn)物的,如H++OH-H2O,其總反應就是基元反應,這類反應又稱為簡單反應。總反應與基元反應1.總反應是基元反應的總和。2.由幾個基元反應組成的總反應稱為復雜反應。反應物一步直接轉化為產(chǎn)物的反應稱為簡單反應,其總反應就是基元反應。平常所寫的化學方程式是總反應的化學方程式,只能表示出最初的反應物和最終的反應產(chǎn)物以及它們之間的化學計量關系。3.反應不同,反應歷程就不相同;同一反應,在不同條件下的反應歷程也可能不同。1.(2021·湖南嘉禾月考)已知:2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)　ΔH=-98 kJ·mol-1。在含少量I-的溶液中,H2O2分解反應的過程為ⅰ.H2O2(l)+I-(aq)H2O(l)+IO-(aq)　ΔH1(快)ⅱ.H2O2(l)+IO-(aq)H2O(l)+O2(g)+I-(aq)　ΔH2(慢)下列說法不正確的是(　C　)A.ΔH1+ΔH2=ΔHB.I-是H2O2分解反應的催化劑C.反應ⅰ決定了放出氧氣的快慢D.若生成1 mol O2,則反應ⅱ轉移電子的物質的量為2 mol解析:根據(jù)蓋斯定律,ⅰ+ⅱ得2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)　ΔH=ΔH1+ΔH2,故A正確;ⅰ+ⅱ得2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g),則I-是H2O2分解反應的催化劑,故B正確;慢反應決定總反應速率,反應ⅱ決定放出氧氣的快慢,故C錯誤;H2O2(l)+IO-(aq)H2O(l)+O2(g)+I-(aq)反應中,H2O2中氧元素化合價由-1升高為0,若生成1 mol O2,反應ⅱ轉移電子的物質的量為2 mol,故D正確。2.(2021·福建廈門期中)科研人員利用Cu/ ZnO作催化劑,在光照條件下實現(xiàn)了CO2和H2合成CH3OH,該反應歷程示意圖如圖。下列說法錯誤的是(　B　)A.總反應的化學方程式是CO2+3H2CH3OH+H2OB.過程Ⅳ中有C—H鍵形成,使體系能量升高C.過程Ⅱ中存在極性鍵的斷裂與形成,且有H2O生成D.過程Ⅰ中H2在Cu表面斷裂成H原子,CO2在ZnO表面上形成了HC解析:該反應的總過程是CO2和H2在Cu/ZnO催化劑、光照作用下合成甲醇(CH3OH),總反應的化學方程式為CO2+3H2CH3OH+H2O,A正確;根據(jù)圖示可知,在過程Ⅳ中有C—H鍵形成,形成化學鍵會釋放能量,導致體系能量降低,B錯誤;過程Ⅱ中涉及C—O鍵的斷裂與C—H鍵和H—O鍵的形成,且C—O鍵、C—H鍵、H—O鍵均為極性鍵,同時有H2O生成,C正確;由圖可知過程Ⅰ中ZnO表面吸附了CO2,CO2和H2在光照條件下轉化為新的物質HC,D正確。學習任務2　化學反應速率1.概念:表示化學反應進行快慢的物理量。2.表示:用單位時間內某物質濃度(或質量、物質的量)的改變量(絕對值)來表示該物質的化學反應速率。微點撥:如果是純固體、純液體,由于其濃度是常數(shù),物質的量濃度變化為0。此時可以用單位時間內物質的量或質量變化來表示反應快慢。3.表達式:v(A)=。4.單位:常用單位mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。5.測定方法:純凈的氣體可以采用量氣裝置測定其體積后換算為濃度,混合氣體或溶液中組分濃度可以用比色法、電導法測量其濃度。硝酸是非常重要的一種酸,工業(yè)上用氨氣催化氧化法制取硝酸。反應的化學方程式如下:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)。700 K下,在一固定容積為1 L的密閉容器中,投入1 mol NH3和2 mol O2,探究此反應的快慢。探究　化學反應速率問題1:經(jīng)過5 min后測得氧氣的濃度為1.5 mol·L-1,此時NH3的濃度為多少?NO的濃度為多少?H2O的濃度為多少?提示:NH3的濃度為0.6 mol·L-1,NO的濃度為0.4 mol·L-1,H2O的濃度為0.6 mol·L-1。用三段式表示如下,　　　　　4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) 1 2 0 0 0.4 0.5 0.4 0.6 0.6 1.5 0.4 0.6問題2:用各種不同物質濃度變化表示的反應速率各為多少?提示:v(NH3)==0.08 mol·L-1·min-1;v(O2)==0.1 mol·L-1·min-1;v(NO)==0.08 mol·L-1·min-1;v(H2O)==0.12 mol·L-1·min-1。問題3:各物質反應速率之比與化學方程式各物質系數(shù)有什么關系?提示:各物質反應速率之比等于化學方程式各物質系數(shù)之比。問題4:用不同物質表示的反應速率各自除以其化學方程式中對應系數(shù)后為多少?提示:0.02 mol·L-1·min-1。化學反應速率計算也可以用三段式法,第二行數(shù)據(jù)(用濃度表示)除以時間就是化學反應速率。速率之比等于系數(shù)之比,要比較反應快慢必須根據(jù)這一規(guī)律換算為相同物質表示的反應速率,然后作比較。1.在某一化學反應中,反應物A的濃度在2 s內由1.0 mol·L-1變成0.2 mol·L-1,則在這2 s內它的平均反應速率為(　C　)A.0.08 mol·L-1·s-1 B.0.8 mol·L-1·s-1C.0.4 mol·L-1·s-1 D.0.04 mol·L-1·s-1解析:根據(jù)v===0.4 mol·L-1·s-1,C正確。2.(2021·浙江杭州期中)反應A(g)+3B(g)2C(g)+D(g)在四種不同情況下的反應速率如下,其中表示反應速率最快的是(　A　)A.v(A)=0.15 mol·L-1·min-1B.v(B)=0.01 mol·L-1·min-1C.v(C)=0.25 mol·L-1·min-1D.v(D)=0.05 mol·L-1·min-1解析:根據(jù)反應可知,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=1∶3∶2∶1,所以把B、C、D都轉化成用A表示的速率,分別為A.v(A)=0.15 mol·L-1·min-1;B.因為v(B)=0.01 mol·L-1·min-1,所以v(A)≈0.003 mol·L-1·min-1;C.因為v(C)=0.25 mol·L-1·min-1,所以v(A)=0.125 mol·L-1·min-1;D.因為v(D)=0.05 mol·L-1·min-1,所以v(A)=0.05 mol·L-1·min-1。綜合以上分析,其中表示反應速率最快的是A項。比較化學反應速率的三個步驟“一看”:看化學反應速率的單位是否一致,若不一致,需轉化為同一單位。“二化”:將不同物質的化學反應速率轉化成同一物質的化學反應速率,或分別除以相應物質的系數(shù),所得數(shù)值大的速率快。“三比較”:標準統(tǒng)一后比較數(shù)值大小,數(shù)值越大,反應速率越快。【知識整合】【易錯提醒】1.誤認為物質的量就是物質的量濃度,用物質的量的變化除以時間計算反應速率。其實不然,解題要注意題目中容器容積的信息。2.誤認為單位時間內反應物濃度的變化量表示正反應速率,生成物濃度的變化量表示逆反應速率。其實不然,每種反應物或生成物均有正、逆反應速率,對反應物來講,正反應速率就是該物質消耗速率,逆反應速率就是該物質生成速率;生成物正好相反。3.誤認為化學反應速率為0.8 mol·L-1·s-1是指1 s 時某物質表示的反應速率為0.8 mol·L-1·s-1,其實0.8 mol·L-1·s-1表示的是某段時間間隔內的平均反應速率。 

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第3節(jié) 化學反應的速率

版本： 魯科版 (2019)

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