第一讲 化学反应速率教案Word格式.docx
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单位
mol/(L·
h)、mol/(L·
min)、mol/(L·
s)等
注意事项!
①反应速率一般取正值
②纯固体、纯液体浓度为常数
③表示反应速率要指明具体物质,不同物质表示同一反应速率数值可能不同
④对反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),有
ν(A):
ν(B):
ν(C):
ν(D)=m:
n:
p:
q(重点!
)
⑤计算步骤:
“始变终”三部曲
教学流程:
[讲授提问]初中物理学习了有关物体运动的知识。
我们知道,不同的物体的运动快慢是不同的,有的物体运动相当快,而有的物体运动则相当慢。
我们用运动速率ν表示不同物体运动的快慢,定义为单位时间内物体移动的距离,常用m/s做单位。
对于化学反应,不同的化学反应快慢也不一样。
大家能不能举举例子?
(爆炸、钟乳石形成、石油形成、塑料分解高锰酸钾制氧气......)
[板书]第一节化学反应速率
[提问]化学反应速率这一物理量是如何定义的?
常用的单位是什么?
[指导学生阅读]请阅读课本P17有关内容。
[讲授并板书]
一、化学反应速率
1、定义:
单位时间内反应物浓度减少或生成物浓度增加的量(浓度)
2、表示:
ν=Δc/Δt;
单位:
mol/L·
min或mol/L·
s
[提问①]请指出下列说法所表示的含义:
某物质在某一化学反应中的反应速率为0.50mol/L·
min。
[讲述]该说法表示该物质在参与反应时,1分钟内物质的量浓度减少(或增加)了为0.50mol/L。
[练习①]在A+2B==C的反应中,已知其始时A的浓度为2mol/L,经过2分钟后,其浓度变为1mol/L,求该物质在2分钟内的反应速率。
[巡视,了解学生答题情况,并讲授]
[设问]在某一反应中,用不同物质表示该反应的速率时,其数值是否相同?
[例题讲解,黑板右半部分书写,边带动学生思考]
合成氨的反应为:
N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)。
现往某2L的容器中充入2mol的N2和5mol的H2,反应5分钟后,容器中N2的物质的量减少为1mol。
试求:
(1)5分钟后容器中H2、NH3的物质的量。
(“始变终”三部曲)
(2)5分钟内三者的反应速率各是多少?
(3)三者速率是否相等?
它们之间有何关系?
[针对学生完成情况讲评]
(1)H2和NH3的物质的量依次为2mol、2mol
(2)三者的速率依次为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L
(3)不相等;
三者之间的关系为ν(N2):
ν(H2):
ν(NH3)=1:
3:
2
[小结并板书]
3、用不同反应物表示同一反应的反应速率时,其数值不一定相等;
对mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),有
q
[讲解]对于化学反应速率,同学们还应注意;
它用反应物浓度减小或生成物浓度增加来表示,不取负值;
而且根据公式可知,所求得的值是指定时间内的平均值。
还需注意的是,由于不同物质表示反应速率时,其数值会不同,因此必须指明是哪种物质。
[板书]
4、
(1)反应速率不取负值,且表示指定时间内的平均值。
(2)必须指明所对应的物质。
[讲解]对于纯固体、纯液体(如水、纯乙醇、石灰石等)浓度为常数,所以Δc为0,不能用来表示反应速率。
5、纯固体、纯液体浓度为常数
[练习讲解(考点剖析加考题精选)]
考点剖析:
①反应速率的概念
例一:
在A+2B==C的反应中,已知其始时A的浓度为2mol/L,经过2分钟后,其浓度变为1mol/L,求该物质在2分钟内的反应速率。
②反应速率计算过程(“始变终”三部曲)
例二:
2L容器,分别投入2.0molN2和6.0molH2,2s后生成NH31.6mol,试求该反应速率。
③用不同反应物表示反应速率时,其数值数值之比等于化学方程式计量数之比;
例三:
反应A+3B=2C+2D在四中不同情况下反应速率分别为
①ν(A)=0.15mol·
L-1·
s-1
①ν(B)=0.6mol·
①ν(C)=0.4mol·
①ν(D)=0.45mol·
该反应进行快慢顺序为
考题精选
①(2008汕头二模)某学生用纯净的Cu与过量浓HNO3反应制取NO2,实验结果如图所示,对图中曲线的描述正确的是
A.OA段表示开始时,反应速率稍慢
B.AB段表示反应速率较快,可能因为
产物有催化作用
C.BC段表示反应速率最快,在该时间
内收集到的气体最多
D.OC线表示随时间增加,反应速率逐渐增大
②(2012广东模拟精选)
丙酮和碘在酸性溶液中发生下列反应:
CH3COCH3+I2→CH3COCH2I+H++I-。
25℃时,该反应的速率由下列经验式决定:
V=2.73×
10-5×
c(CH3COCH3)×
c(H+)mol/(L・s)
。
25℃时,如果c(I2)=0.01mol/L.c(CH3COCH3)=0.1mol/L.c(H+)=0.01mol/L
求:
(1)反应开始时的速率是多少?
(2)当溶液中的I2消耗一半时,反应速率比开始时慢还是快?
课后练习
①反应2SO2+O22SO3经过一段时间后SO3浓度增加了0.4moL/L,这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·
s-1,则这段时间为()
A0.1sB2.5sC5sD10s
②②
(1)反应物是________;
生成物是_________
(2)在2分钟内A、B、C三者的反应速率值各是多少?
该反应的化学方程式是:
__________________.
考点二:
影响反应速率因素
有效碰撞理论
①能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞;
②能够发生有效碰撞的分子叫活化分子;
③活化能:
活化分子高出反应物分子平均能量的部分
④单位体积内活化分子数=单位体积分子总数×
活化分子百分数
化学反应速率与单位时间内分子间的有效碰撞次数有关
因素
规律
内因(决定因素)
反应物结构、性质、反应历程是决定化学反应速率的主要因素
外因
(影响因素)
浓度
其他条件不变,反应物浓度增大,单位体积相应增大,反应速率,反之速率减慢
固体、纯液体量(其浓度一般为常数)的变化不会引起其浓度变化,不会改变反应速率。
压强
其他条件不变,对于有气体参加的反应,增大压强,若气体体积减小,浓度增大,相应增大,反应速率,反之速率减慢。
无气体参加的反应,压强对反应速率影响可忽略。
压强对反应速率影响本质是改变气体体积,引起其浓度改变!
所以不要单纯以为压强增大,反应速率就增大。
(可分恒温、恒容、恒压三种情况分析,听讲自行记录)
温度
其他条件不变,升高温度,反应物分子能量增加,增加,有效碰撞次数增多,反应速率。
反之反应速率减慢。
无论是吸热反应或放热反应,其他条件不变,都是温度升高,反应速率升高,反之亦然。
催化剂
其他条件不变,使用正催化剂能降低,增大,反应速率显著增大。
其他因素
固体表面积、光、紫外线、超声波、溶剂等(稍了解即可)
一般固体表面积越大,反应速率越大;
表面积越小,速率越小
升高反应物温度
框架说明
增大反应物浓度器
使用催化剂
增大活化分子百分数
增大化学反应速率
增大单位时间、单位体积有效碰撞次数
增大气体压强
增大单位体积活化分子个数
[讲授提问]
一辆汽车行驶速率的决定因素是什么?
影响因素是什么?
有哪位同学简单给我们讲一下?
(决定因素是:
汽车的性能(如功率等)影响因素:
天气、路况、燃料质量、司机的驾驶水平和经验等)
[讲述]
化学反应的过程就是反应物组成微粒重新组合形成新物质的过程。
也就是说,就是旧键断裂、新键形成的过程。
那么决定化学反应速率的因素是什么?
类比刚才的例子,化学反应速率的决定因素是参加化学反应物质本身的结构和性质(即反应能否发生),而影响因素包括浓度、温度、压强、催化剂、其它因素等,本节课我们将对这几个因素如何影响化学反应速率做逐一分析。
首先,我们引出三个概念,为接下来的可打好基础。
[边板书边讲解]
一、有效碰撞理论
板书:
普通分子活化能活化分子合理取向碰撞有效碰撞
化学反应新物质+能量
[板书]二、外界条件对化学反应速率的影响
1.浓度的影响
[讲解](举例:
加入1mol/L盐酸的试管中有大量气泡产生;
而加入0.1mol/L盐酸的试管气泡很慢。
硫在空气和纯氧中的燃烧、食品袋中加除氧剂)
[提问]根据这一现象,同学们可以得出什么结论?
(学生思考并归纳)
[讲解]浓度大的盐酸与大理石反应的速率比浓度小的盐酸与大理石反应的速率大。
因此,由此实验推知,反应物的浓度越大(小),反应速率越大(小)。
[板书]当其他条件不变时,增加反应物的浓度可以加快化学反应速率;
降低反应物的浓度,可以减慢化学反应速率。
[提问]为什么增大反应物浓度可以加快反应速率?
(学生先思考、讨论)
[讲解并板书]原因:
浓度增大,单位体积内活化分子数目增多,有效碰撞次数增加,反应速率加快。
[练习①]
3Fe(固)+4H20(气)
Fe304(固)+4H2(气)
在一可变容积的密闭容器中进行上述反应,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()
A.增加Fe的量
B.将铁片变成粉末
C.将容器的体积扩大一倍
D.等容充入大量的水蒸汽
[讲解习题,引出注意事项]
⑴适用于溶液或气体参加的反应.
⑵增加固体或纯液体的量,不会改变其浓度.
⑶固体的反应速率只与其表面积的大小和生成物表面的扩散速率有关.
[板书]固体、纯液体量(其浓度一般为常数)的变化不会引起其浓度变化,不会改变反应速率。
2.压强的影响
[思考]某一密闭反应体系中有如下反应:
N2+3H2==2NH3。
现往体系中再充入一定量的N2、H2,该反应的速率将有何变化?
(学生思考回答)[讲评](内容略)
[提问]如果对上述反应体系进行压缩,反应速率是否回改变?
为什么?
[讲解,结合画图]压缩体积,使得反应体系内的压强增大。
压强增大一倍,其体积将缩小至原来的一半,而体系内分子的数目保持不变,使得单位体积中的分子数增加一倍(从而单位体积活化分子数也增加),换句话说,就是各物质的浓度增大一倍。
浓度增大,反应速度也就增大。
[小结并板书]在其他条件不变时,增大压强,反应速率增大。
其实质是压强改变,引起浓度的改变。
仅适用于体系中有气体物质的反应。
原因:
压强增大,单位体积内活化分子数目增多,有效碰撞次数增加,反应速率加快。
[讨论]往上述反应体系中充入适量的He,体系的压强如何改变?
反应速率是否改变?
(学生讨论,汇报答案)
[讲评]充入He,体系的压强增加。
但是,体系压强的改变并未引起各物质浓度的改变,因此反应速率将不会发生改变。
请同学们特别要注意:
对于压强的改变,只有引起反应体系中物质浓度的变化才对反应速率产生影响!
!
[练习②]
反应C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)在可变容积的密闭容器中进行,下列的改变,对化学反应速率的影响如何?
A、容器的体积缩小一半
B、保持体积不变,充入H2或H2O(g)
C、保持压强不变充入N2,使容器体积增大。
[小结并板书,要求学生记录要点]
⑴只适用于有气体参加的反应。
并不一定全部是气体参加的反应。
⑵改变压强对固体、液体影响很小。
⑶改变压强实质上相当于同等倍数地改变体系中所有气体物质的浓度。
(一般伴随着体积的改变现象)因而可以增大反应速率。
⑷改变实际参加反应的气体物质的压强(即浓度),才可能改变反应速率。
★★增大压强方法:
①不外加物质:
改变容器的体积
②相关物质---充组分物质、充入与组分反应的物质。
★★规律总结(恒温、恒容、恒压)
3.温度的影响
[讲解]回忆Cu和稀HNO3的演示实验。
[小结并板书]当其他条件不变时,升高体系的温度可以加快化学反应速率;
降低体系的温度,可以减慢化学反应速率。
[提问]类比浓度和压强的原因,为什么增大温度可以加快反应速率?
温度增大,活化分子百分数增多,有效碰撞次数增加,反应速率加快。
★★通常情况下,温度每升高或降低10℃,反应速率增大或降低到原来的2~4倍。
因此,在实际生产中,绝大多数是在高温下进行。
3.催化剂的影响
[讲解]H2O2+MnO2——
我们可以看到,在H2O2中加入MnO2粉末时,立即有大量气泡产生,而在没有加入MnO2粉末的试管中只有少量气泡出现。
可见催化剂MnO2使H2O2分解的反应加快了。
[小结并板书]当其他条件不变时,使用正催化剂可以加快化学反应速率;
[引导学生类比得出原因]类比浓度和压强的原因,为什么加催化剂可以加快反应速率?
因为——
[板书]原因:
其他条件不变,使用正催化剂能降低活化能,增大活化分子百分数,反应速率显著增大。
[拓展]①催化剂不能使本身不发生反应的反应发生,通常有正、负之分。
②催化剂有一定活化温度
③催化剂有一定的活性中心,一般在表面
④催化剂有高效性和一定的选择性
⑤工业生产中要防止催化剂中毒
[总结]综上所述,许多实验和事实都证明,对于同一个化学反应来说,条件不同时,反应速率会发生变化。
增大浓度、升高温度、使用催化剂化学反应速率增大。
如果改变有气体参加反应的压强,同样能改变化学反应速率。
另外,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。
浓度、压力、温度、催化剂对化学反应速率的影响及条件
例一
下列措施肯定能使反应速率增大的是()
A增大反应物的量
B增加压强
C升高温度
D使用催化剂
例二
恒容条件,反应N2+3H22NH3中充入N2,反应速率(填增大或减小),充入He气,反应速率。
例三
在一个容积可变的密闭容器,发生3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)反应。
下列条件的改变对反应速率几乎没影响的是()
A增大Fe的量
B将容器体积缩小一半
C保持体积不变,充入N2,是体系压强增大
D压强不变,充入N2,使容器体积增大
例四
把除去氧化膜的镁条投入到盛有稀盐酸的试管中,产生氢气的速率变化情况如所示图中t1~t2速率变化的主要原因是
__________,
t2~t3速率变化的主要原因是
考题精选:
①(2007·
广东高考)把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中,不影响氢气产生速率的因素是( )
A.盐酸的浓度B.铝条的表面积
C.溶液的温度D.加少量Na2SO4
【答案】 D
②(2007·
广东高考)“碘钟”实验中,3I-+S2O
=I
+2SO
的反应速率可以用I
与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验,得到的数据如下表:
实验编号
①
②
③
④
⑤
c(I-)/mol·
L-1
0.040
0.080
0.160
0.120
c(S2O
)/mol·
0.020
t/s
88.0
44.0
22.0
t1
回答下列问题:
(1)该实验的目的是________________________________________________________。
(2)显色时间t1=__________________。
(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40℃下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为__________(填字母)。
A.<
22.0sB.22.0s~44.0s
C.>
44.0sD.数据不足,无法判断
(4)通过分析比较上表数据,得到的结论是__________________。
【解析】
(2)分析所给数据,可以得出显色时间与c(I-)·
)数值成反比,利用①、⑤两组数据,可知两组实验中c(S2O
)相同,而c(I-)⑤是①的3倍,因此⑤所用显色时间是①的
,即
=29.3s。
(3)在反应物起始浓度相同的条件下,温度越高,反应速率越快,则显色时间越短。
故选A。
【答案】
(1)研究反应物I-与S2O
的浓度对反应速率的影响
(2)29.3s (3)A
(4)反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)
课后练习:
①一定温度下,在固定容积的密闭容器中发生反应:
2HI===H2+I2,若c(HI)由0.1mol/L降到0.07mol/L需要15s,那么c(HI)由0.07mol/L降到0.05mol/L所需的反应时间为( )
A.等于5sB.大于10s
C.等于10sD.小于10s
②下列判断正确的是( )
A.0.1mol/L盐酸和0.1mol/L醋酸分别与0.2mol/LNaOH溶液反应的速率相同
B.0.1mol/LHCl和0.1mol/LHNO3分别与大小相同的大理石反应的速率相同
C.Al和Fe分别与0.1mol/LH2SO4反应的速率相同
D.大理石块与大理石粉分别与0.1mol/LHCl反应的速率不同
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