
必備知識 自主預(yù)習(xí)儲備
一、化學(xué)反應(yīng)速率的概念與表示方法1.H2O2分解過程中濃度隨時間的變化及速率分析
ml·L-1·min-1
【特別提醒】 (1)在同一個化學(xué)反應(yīng)中,用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率,其數(shù)值大小不一定相同,但表示的速率相同,即一種物質(zhì)的速率就代表了整個化學(xué)反應(yīng)的速率。(2)用不同反應(yīng)物表示化學(xué)反應(yīng)速率時,化學(xué)反應(yīng)速率之比=物質(zhì)的量濃度變化量之比=物質(zhì)的量變化量之比=化學(xué)計量數(shù)之比。
二、化學(xué)反應(yīng)速率的測定1.測定原理利用化學(xué)反應(yīng)中與某一種化學(xué)物質(zhì)的____(或____)相關(guān)的性質(zhì)進(jìn)行測定。2.測定方法(1)利用能夠直接觀察的某些性質(zhì)測定。如通過測量釋放出一定體積的氣體的____來測定反應(yīng)速率,或測定一定時間內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變化來測定反應(yīng)速率。
(2)利用科學(xué)儀器測量出的性質(zhì)進(jìn)行測定,如顏色的深淺、光的吸收、光的發(fā)射、導(dǎo)電能力等。(3)在溶液中,當(dāng)反應(yīng)物或生成物本身有比較明顯的顏色時,常常利用________和______________的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。3.實驗探究——實驗測定化學(xué)反應(yīng)速率(以鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)為例)(1)實驗原理。鹽酸與大理石反應(yīng)生成CO2,通過測量一定時間內(nèi)產(chǎn)生CO2氣體的體積,可測定該反應(yīng)的速率。請自行完成下列化學(xué)反應(yīng)速率的測定實驗。
(2)實驗裝置如圖所示。(3)測量步驟。①在錐形瓶中放入5 g大理石,加入20 mL 1 ml·L-1鹽酸。每隔10 s觀測玻璃注射器中氣體的體積,將實驗數(shù)據(jù)記錄到表中。
②以mL·s-1為反應(yīng)速率的單位,計算每10 s時間間隔內(nèi)的反應(yīng)速率,將計算結(jié)果填入表中。
判一判 (正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)通過測量壓強(qiáng)變化來測定CO(g) +H2O(g)===CO2(g) +H2(g)的化學(xué)反應(yīng)速率。( )(2)通過測量氫氣體積來測定Zn(s)+H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)+H2(g)的化學(xué)反應(yīng)速率。( )(3)通過測量顏色深淺來測定2NO2(g)??N2O4(g)的化學(xué)反應(yīng)速率。( )(4)通過測量沉淀質(zhì)量來測定Ca(OH)2(aq)+Na2CO3(aq)===CaCO3(s)+2NaOH(aq)的化學(xué)反應(yīng)速率。( )
關(guān)鍵能力 情境探究達(dá)成
[情境素材]任何化學(xué)反應(yīng)的快慢都表現(xiàn)為有關(guān)物質(zhì)的量隨著時間變化的多少。因此,化學(xué)反應(yīng)速率可以用單位時間、單位體積中反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量變化來表示。如果反應(yīng)體系的體積是恒定的,則化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來
[問題探究][問題1] 在C(s)+H2O(g)??CO(g)+H2(g)的反應(yīng)中,可用哪些物質(zhì)表示反應(yīng)速率?在2Na+2H2O===2NaOH+H2↑的反應(yīng)中呢?
提示:在C(s)+H2O(g)??CO(g)+H2(g)反應(yīng)中,可以用H2O(g)、CO(g)、H2(g)的濃度在單位時間內(nèi)的變化來表示反應(yīng)速率,而在2Na+2H2O===2NaOH+H2↑的反應(yīng)中只能用NaOH、H2的濃度在單位時間內(nèi)的變化來表示,即不能用固體或純液體來表示反應(yīng)速率,因為固體或純液體的濃度為常數(shù)。
提示:解法一:求化學(xué)反應(yīng)速率,需先求參加反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的變化量和反應(yīng)所耗時間,據(jù)物質(zhì)的量的變化量與體積的比可得出濃度的變化量: N2 + 3H2??2NH3起始量/ml 2 10 0變化量/ml 2-1 3 22 min末量/ml 1 10-3 2
[歸納總結(jié)]1.正確理解化學(xué)反應(yīng)速率(1)無論是用某一反應(yīng)物表示還是用某一生成物表示,由于Δc是取濃度變化的絕對值,因此,化學(xué)反應(yīng)速率都取正值。(2)化學(xué)反應(yīng)速率可用反應(yīng)體系中單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的變化來表示,一般是以最容易測定的一種物質(zhì)表示,書寫時應(yīng)標(biāo)明是什么物質(zhì)的反應(yīng)速率。(3)在一定溫度下,固體和純液體物質(zhì)等,其單位體積里的物質(zhì)的量保持不變,即物質(zhì)的量濃度為常數(shù),因此它們的化學(xué)反應(yīng)速率也被視為常數(shù)。由此可知,現(xiàn)在采用的表示化學(xué)反應(yīng)速率的方法還有一定的局限性。
(4)在同一反應(yīng)中,用不同的物質(zhì)表示同一時間內(nèi)的反應(yīng)速率時,其數(shù)值可能不同,但這些數(shù)值所表達(dá)的意義是相同的即都是表示同一反應(yīng)的速率。各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率的數(shù)值有相互關(guān)系,彼此可以根據(jù)化學(xué)方程式中的各化學(xué)計量數(shù)進(jìn)行換算。(5)一般來說在反應(yīng)過程中都不是等速進(jìn)行的,因此某一時間內(nèi)的反應(yīng)速率實際上是這一段時間內(nèi)的平均速率。
③根據(jù)已知條件列方程計算。例如,對于反應(yīng):mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g)。起始時A的濃度為a ml·L-1,B的濃度為b ml·L-1。反應(yīng)進(jìn)行至t1 s時,A消耗了x ml·L-1,則反應(yīng)速率可計算如下:
3.化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較(1)歸一法。依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,將同一反應(yīng)中的用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,轉(zhuǎn)化成用同一種物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,然后直接依據(jù)數(shù)值進(jìn)行比較。例如:對于反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)??2SO3(g),如果a.v(SO2)=2 ml·L-1·min-1,b.v(O2)=3 ml·L-1·min-1,c.v(SO3)=4 ml·L-1·min-1,比較反應(yīng)速率的大小,可以將三者表示的反應(yīng)速率都轉(zhuǎn)化為O2表示的反應(yīng)速率再作比較。換算得出:a.v(O2)=1 ml·L-1·min-1,c.v(O2)=2 ml·L-1·min-1,則反應(yīng)速率的大小關(guān)系為b>c>a。
(2)比值法。用各物質(zhì)的量表示的反應(yīng)速率除以對應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù),然后再對求出的數(shù)值進(jìn)行大小排序,數(shù)值大的反應(yīng)速率快。例如:對于反應(yīng)mA+nB??pC+qD,若v(A)/m>v(B)/n,則反應(yīng)速率A>B。
【特別提醒】 比較同一反應(yīng)中不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率時,要注意單位是否相同。如果單位不同,要化成相同的單位再進(jìn)行比較。
[能力達(dá)成]1.用純凈的CaCO3與1 ml·L-1 100 mL鹽酸反應(yīng)制取CO2。關(guān)于此反應(yīng),下列說法正確的是( )A.用HCl和CaCl2表示的反應(yīng)速率數(shù)值不同,但所表示的意義相同B.不能用CaCO3的濃度變化來表示反應(yīng)速率,但可用水來表示C.用H2O和CO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率相同D.用CaCl2濃度的減小表示其反應(yīng)速率
A [因為CaCO3是固體,H2O為純液體,不能用其單位時間內(nèi)濃度的變化來表示化學(xué)反應(yīng)速率;D中CaCl2為生成物,故應(yīng)用其單位時間內(nèi)濃度的增加表示反應(yīng)速率;故B、C、D項錯誤。]
2.將4 ml A氣體和2 ml B氣體在2 L的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)??2C(g)。若經(jīng)2 s后測得C的濃度為0.6 ml·L-1,現(xiàn)有下列幾種說法:①用物質(zhì)A表示的反應(yīng)的平均速率為0.3 ml·L-1·s-1②用物質(zhì)B表示的反應(yīng)的平均速率為0.6 ml·L-1·s-1③2 s末,物質(zhì)B的濃度為0.7 ml·L-1④2 s末,物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率為70%其中正確的是( )A.①④ B.①③ C.②④ D.③④
B [2 s末C的濃度為0.6 ml·L-1,則2 s末n(C)=0.6 ml·L-1×2 L=1.2 ml,由三段式表示 2A(g)+B(g)??2C(g)開始的物質(zhì)的量/ml 4 2 0轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量/ml 1.2 0.6 1.22 s末的物質(zhì)的量/ml 2.8 1.4 1.2
[情境素材]為了研究碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)速率,某同學(xué)通過如圖實驗裝置測定反應(yīng)中生成的CO2氣體體積,并繪制出如圖所示的曲線。
[問題探究][問題1] 化學(xué)反應(yīng)速率最快的時間段是?可能的原因是?
提示:曲線的斜率為該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率,斜率越大其反應(yīng)速率越大,根據(jù)圖像知,斜率最大的是t1~t2 min,反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率最快;該反應(yīng)是放熱反應(yīng),放出的熱量使溶液溫度升高,升高溫度,反應(yīng)速率加快,收集到的氣體最多的是體積之差最大的,即產(chǎn)生氣體體積最大的是t1~t2 min。
[問題2] 若鹽酸的體積是20 mL,圖中CO2的體積是標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積,則t1~t2 mim平均反應(yīng)速率v(HCl)是多少?
[問題3] 為了減緩上述反應(yīng)速率,欲向鹽酸溶液中加入下列物質(zhì),你認(rèn)為可行的有________________(填序號)。①蒸餾水?、贜aCl固體?、跱aCl溶液?、芡ㄈ際Cl
提示:降低反應(yīng)速率,可以通過減小溶液中氫離子濃度實現(xiàn),加蒸餾水稀釋或加入氯化鈉溶液都能使氫離子濃度降低,從而降低反應(yīng)速率,通入氯化氫使溶液中氫離子濃度增大,反應(yīng)速率加快,故可行的有①③。
[問題4] 在t4min后,收集到的氣體的體積不再增加,可能的原因是?
提示:該反應(yīng)為不可逆反應(yīng),在t4 min后,收集到的氣體體積不再增加,說明反應(yīng)物中有一種已經(jīng)消耗完。
[歸納總結(jié)]1.基本原理與思路化學(xué)反應(yīng)速率是通過實驗測定的。因為化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化的是體系中的化學(xué)物質(zhì)(包括反應(yīng)物和生成物),所以與其中任何一種物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)在測量反應(yīng)速率時都可以加以利用。
2.測量方法(1)量氣法:對于2H2O2===2H2O+O2↑、CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O等有氣體生成的反應(yīng),可以測量在一定溫度和壓強(qiáng)下釋放出來的氣體的體積。(2)比色法:有些反應(yīng)物(或生成物)有顏色,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,溶液的顏色不斷變化,可以用比色的方法測定溶液顏色的深淺,再根據(jù)溶液顏色與反應(yīng)物濃度(或生成物濃度)的換算成反應(yīng)物(或生成物)在不同反應(yīng)時刻的濃度。
[能力達(dá)成]1.下列都是測定氣體產(chǎn)物(一定時間內(nèi))反應(yīng)速率的裝置圖,不能達(dá)到目的的是( )
A [A項中裝置不能用長頸漏斗。]
A.測定O2的反應(yīng)速率
B.測定CO2的反應(yīng)速率
C.測定CO2的反應(yīng)速率
D.測定CO2的反應(yīng)速率
學(xué)習(xí)效果 隨堂評估自測
1.下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的說法中正確的是( )A.對任何化學(xué)反應(yīng)來說,反應(yīng)速率越大,反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯B.化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加來表示C.若某化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率為0.5 ml·L-1·s-1,就是指在該時間內(nèi)反應(yīng)物和生成物的濃度變化都為0.5 ml·L-1·s-1D.化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量
D [A項,中和反應(yīng)速率很快,但有的沒有明顯現(xiàn)象,錯誤;B項,在化學(xué)反應(yīng)中,由于固體和純液體的濃度視為常數(shù),其濃度變化值為零,故不能用它們表示反應(yīng)速率,錯誤;C項,單位錯,濃度變化單位應(yīng)為ml·L-1,且由于化學(xué)計量數(shù)不一定相同,在該時間內(nèi)反應(yīng)物和生成物的濃度變化不一定都為0.5 ml·L-1。]
3.反應(yīng)4A(g)+3B(g)===2C(g)+5D(g),在四種不同條件下的反應(yīng)速率分別為①v(A)=0.02 ml·L-1·s-1;②v(B)=0.6 ml·L-1·min-1;③v(C)=0.3 ml·L-1·min-1;④v(D)=1.2 ml·L-1·min-1其中表示該反應(yīng)速率最慢的是( )A.① B.② C.③ D.④
1 ml·L-1的鹽酸所耗時間長,因為濃度小的反應(yīng)速率慢
(2)活塞外移的情況是______(填字母)。A.均勻外移B.先快后慢C.先慢后快D.先慢后快然后又逐漸減慢你選擇的理由是__________________________________________________________________________________________。
此反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,反應(yīng)速率加快;
隨著反應(yīng)的進(jìn)行,H+濃度不斷減小,反應(yīng)速率減慢
[解析] (1)鹽酸的濃度越大,反應(yīng)速率越快,所以收集100 mL CO2時1 ml·L-1的鹽酸所耗時間長。(2)因為反應(yīng)是放熱反應(yīng),隨溫度的升高,反應(yīng)速率逐漸加快。但隨反應(yīng)的進(jìn)行,氫離子的濃度會逐漸降低,因此反應(yīng)速率會再慢慢地降低。
基礎(chǔ)課時固基練(9) 化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法
1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率的說法,不正確的是( )A.化學(xué)反應(yīng)速率是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的物理量B.化學(xué)反應(yīng)速率的大小主要取決于反應(yīng)物的性質(zhì)C.化學(xué)反應(yīng)速率可以用單位時間內(nèi)生成某物質(zhì)的質(zhì)量的多少來表示D.化學(xué)反應(yīng)速率常用單位有ml·L-1·s-1和ml·L-1·min-1
C [化學(xué)反應(yīng)速率用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的濃度變化量來表示,而不采用物質(zhì)的質(zhì)量或物質(zhì)的量。]
2.在一定條件下,發(fā)生N2+3H2??2NH3反應(yīng)。在2 L密閉容器中進(jìn)行,5 min內(nèi)氨的物質(zhì)的量增加了0.1 ml,則反應(yīng)速率為( )A.v(NH3)=0.03 ml/(L·min)B.v(NH3)=0.02 ml/(L·min)C.v(NH3)=0.17 ml/(L·min)D.v(NH3)=0.01 ml/(L·min)
B [化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,由化學(xué)方程式可知,v(H2S)∶v(O2)∶v(SO2)∶v(H2O)=2∶3∶2∶2,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,得3v(H2S)=2v(O2)=3v(SO2)=3v(H2O),所以B正確。]
4.在密閉容器中A與B反應(yīng)生成C,其反應(yīng)速率分別用v(A)、v(B)、v(C)表示。已知v(A)、v(B)、v(C)之間有以下關(guān)系:2v(B)=3v(A)=3v(C)。則此反應(yīng)可表示為( )A.2A+3B===2C B.A+3B===2CC.3A+B===2C D.A+B===C
A [根據(jù)2v(B)=3v(A)=3v(C)可知,v(A)∶v(B)∶v(C)=2∶3∶2,A項正確。]
5.已知某反應(yīng)的各物質(zhì)濃度數(shù)據(jù)如下: aA(g)+bB(g)??2C(g)起始濃度/(ml·L-1) 3.0 1.0 02 s末濃度/(ml·L-1) 1.8 0.6 0.8據(jù)此可推算出上述反應(yīng)化學(xué)方程式中,各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比是( )A.9∶3∶4 B.3∶1∶2C.2∶1∶3 D.3∶2∶1
6.對于反應(yīng):3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O在測量化學(xué)反應(yīng)速率時,以下不可以利用的相關(guān)性質(zhì)為( )A.氣體的體積和體系的壓強(qiáng)B.溶液顏色的深淺C.固體物質(zhì)的體積D.H+濃度的變化
C [由用于化學(xué)反應(yīng)速率測量的基本性質(zhì)及本反應(yīng)的特征可知選C。]
0.88 ml·L-1·s-1
C [A.經(jīng)5 min后,測得D的濃度為0.4 ml·L-1,則D的平均反應(yīng)速率是0.08 ml·L-1·min-1,C的平均反應(yīng)速率是0.12 ml·L-1·min-1,根據(jù)物質(zhì)的反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)成正比,則0.12 ml·L-1·min-1∶0.08 ml·L-1·min-1=x∶2,解得x=3,A正確;B.設(shè)開始時,A、B的物質(zhì)的量均為a ml,可列三段式:
10.(素養(yǎng)題)碘及其化合物在合成殺菌劑、藥物方面具有廣泛用途。反應(yīng):H2(g)+I(xiàn)2(g)??2HI(g)在1 L的恒溫容器中進(jìn)行,反應(yīng)過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表:
若在起始時總壓為p0 kPa,反應(yīng)速率若用單位時間內(nèi)分壓的變化表示,而氣態(tài)物質(zhì)分壓=總壓×氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),則10 min內(nèi)H2(g)的反應(yīng)速率為( )A.0.25p0 kPa·min-1B.0.025p0 kPa·min-1C.0.005p0 kPa·min-1D.0.016p0 kPa·min-1
[實驗現(xiàn)象] 鋅跟硫酸反應(yīng)___________________________,收集10 mL氣體,Ⅱ所用時間比Ⅰ所用時間____。[實驗結(jié)論]4 ml·L-1硫酸與鋅反應(yīng)比1 ml·L-1硫酸與鋅反應(yīng)速率____。[注意事項](1)鋅粒的顆粒(即表面積)大小______;(2)40 mL的稀硫酸要迅速加入;(3)裝置______________,且計時要迅速準(zhǔn)確;
產(chǎn)生氣泡,固體Zn逐漸溶解
(4)氣體收集可以用排水量氣裝置(如圖2所示)代替。
[實驗討論] 除本實驗測定反應(yīng)速率的方法外,可行的方案還有(1)______________________________________________________;(2)______________________________________________________;(3)______________________________________________________。
測定單位時間內(nèi)產(chǎn)生H2的體積
測定一段時間內(nèi)H+的濃度變化
測定一段時間內(nèi)鋅粒質(zhì)量的變化(合理即可)
這是一份化學(xué)選擇性必修1第一單元 化學(xué)反應(yīng)速率教學(xué)課件ppt,共60頁。PPT課件主要包含了分液漏斗,收集到氣體的體積,催化作用等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中化學(xué)蘇教版 (2019)選擇性必修1專題2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第一單元 化學(xué)反應(yīng)速率備課ppt課件,共59頁。PPT課件主要包含了每一步反應(yīng),基元反應(yīng),反應(yīng)機(jī)理,有效碰撞,平均能量,活化能,放出的能量,逆反應(yīng),電磁波,超聲波等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份化學(xué)選擇性必修1第一單元 化學(xué)反應(yīng)速率課前預(yù)習(xí)ppt課件,共57頁。PPT課件主要包含了逐漸減慢,快慢程度,反應(yīng)物濃度,生成物濃度,顏色深淺,顯色物質(zhì)濃度間,學(xué)習(xí)任務(wù)1,學(xué)習(xí)任務(wù)2,化學(xué)反應(yīng)速率的測定等內(nèi)容,歡迎下載使用。
微信掃碼,快速注冊
注冊成功