1、第3節化學反應的速率第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。反應不同,反應歷程不同。同一反應,在不同條件下的反應歷程也可能不同。決定因素:反應歷程由反應物的結構和反應條件決定。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

2、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,可以發生爆炸式反應生成液態水。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

3、物一步直接轉化為產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)H=-98 kJmol-1。在含少量I-的溶液中,H2O2分解反應的過程為.H2O2(l)+I-(aq)H2O(l)+IO-(aq)H1(快).H2O2(l)+IO-(aq)H2O(l)+O2(g)+I-(aq)H2(慢)下列說法不正確的是(C)A.H1+H2=HB.I-是H2

4、O2分解反應的催化劑C.反應決定了放出氧氣的快慢D.若生成1 mol O2,則反應轉移電子的物質的量為2 mol解析:根據蓋斯定律,+得2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)H=H1+H2,故A正確;+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,

5、在光照條件下實現了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.過程中有CH鍵形成,使體系能量升高C.過程中存在極性鍵的斷裂與形成,且有H2O生成D.過程中H2在Cu表面斷裂成H原子,CO2在ZnO表面上形成了HCO3-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;根據圖示可知,在過程中有CH鍵形成,形成化學鍵會釋放能量,導致體系能量降低,B錯誤;過程中涉及CO鍵的斷裂與CH鍵和HO鍵的形成,且CO鍵、C

6、H鍵、HO鍵均為極性鍵,同時有H2O生成,C正確;由圖可知過程中ZnO表面吸附了CO2,CO2和H2在光照條件下轉化為新的物質HCO3-,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,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)=|c(A)|t。4.單位:常用單位molL-1min-1或molL-1s-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

7、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:經過5 min后測得氧氣的濃度為1.5 molL-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 molL-1,NO的濃度為0.4 molL-1,H2O的濃度為0.6 molL-1。用三段式表示如下,4NH3(g)+5O2(g)4NO(

8、g)+6H2O(g)初始濃度/(molL-1)1200轉化濃度/(molL-1)0.40.50.40.65min濃度/(molL-1)0.61.50.40.6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)=0.4molL-15min=0.08 molL-1min-1;v(O2)=0.5molL-15min=0.1 molL-1min-1;v(NO)=0.4molL-15min=0.08 molL-1min-1;v(H2O)=0.6molL-15min=0.12 molL-1min-1。問題3:各物質反應速率之比與化學方程式各物質系數有什么關系?提示:各物質反應速率之比

9、等于化學方程式各物質系數之比。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后為多少?提示:0.02 molL-1min-1。化學反應速率計算也可以用三段式法,第二行數據(用濃度表示)除以時間就是化學反應速率。速率之比等于系數之比,要比較反應快慢必須根據這一規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 molL-1變成0.2 molL-1,則在這2 s內它的平均反應速率為(C)A.0.08 molL-1s-1B.0.8 molL-1s-1C.0.4 molL-1s-1D.0.04 molL-1s-1解析:根據v=ct=1.

10、0molL-1-0.2 molL-12 s=0.4 molL-1s-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 molL-1min-1B.v(B)=0.01 molL-1min-1C.v(C)=0.25 molL-1min-1D.v(D)=0.05 molL-1min-1解析:根據反應可知,v(A)v(B)v(C)v(D)=1321,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 molL-1min-1;B.因為v(B)=0.01 molL-1mi

11、n-1,所以v(A)0.003 molL-1min-1;C.因為v(C)=0.25 molL-1min-1,所以v(A)=0.125 molL-1min-1;D.因為v(D)=0.05 molL-1min-1,所以v(A)=0.05 molL-1min-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,所得數值大的速率快。“三比較”:標準統一后比較數值大小,數值越大,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,