湖北省黄冈市红安县高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 2.2 反应速率和限度知识点总结及测试题 新人教版选修4.doc

化学反应速率学习目标：1.理解化学反应速率的概念，掌握化学反应速率的定量表示方法，会进行化学反应速率的简单计算。2.尝试用定量试验进行探究，学会化学反应速率的测量方法。3.了解活化能的含义及其对化学反应速率的影响，了解有效碰撞理论。重点难点：1.活化能的含义及其对化学反应速率的影响。2.了解有效碰撞理论。3.温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响的一般规律，并掌握原因和结论。知识梳理一、反应速率 1.定义：化学反应速率是用来衡量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增加来表示。2.定义式： 3.单位：moll-1s-1、moll-1min-1、moll-1h-1 或 mol/（ls）、mol/（lmin）、mol/（lh）【注意】 化学反应速率是指一段时间内的平均速率，且反应速率均取正值，即。 在一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积的物质的量保持不变，及物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也被视为常数。此时可以用单位时间内物质的量的变化量来表示反应速率。 表示化学反应速率时要指明具体物质,同一个反应选用不同物质表示的速率，数值可能会不同，但意义相同，其速率数值之比等于相应反应物计量数之比。 比较同一个反应在不同条件下速率大小，要折算为同一物质表示的速率进行比较。【例题1】在2l的密闭容器中，加入1mol和3mol的h2和n2，发生 n2 + 3h2 2nh3 ，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的nh3，求用n2、h2、nh3分别表示反应的化学反应速率。【例题2】对于反应a + 3b = 2c + 2d，下列数据表示不同条件的反应速率，其中反应进行得最快的是(a ),反应进行快慢程度相等的是( bd )a.v (a) =0.7mol/(ls) b. v (b) =1.8mol/(l s)c. v (c) =1mol/(l s) d. v (d) =1.2mol/(l min)【例题3】 某温度时，容积为 2l 的密闭容器时，x、y、z 三种气态物质的物质的量随时间变化情况如图：(1)写该反应的化学方程式 3x + y 2z(2)在 3min 内 x 的平均反应速率为 0.05 moll-1min-12.有效碰撞理论（1）有效碰撞与化学反应：能够发生化学反应的分子碰撞叫做有效碰撞，能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。活化分子具有比普通分子（非活化分子）更高的能量。活化分子在碰撞后有可能使原子间的化学键断裂，从而导致化学反应的发生。但是，活化分子也并不是没次碰撞都能引起化学反应的发生。（2）活化分子的碰撞取向与化学反应：分子间的自由碰撞必然会有不同的碰撞取向。研究发现，有效的分子碰撞，分子除了要有足够的能量以外，还要有合适的碰撞取向，若分子碰撞取向合适，就发生化学反应；若分子碰撞取向不合适，则化学反应不能发生。也就是说，只有活化分子以合适的取向发生碰撞以后，才能使分子内的化学键断裂，从而引发化学反应。一句话，活化分子按照合适的取向所发生的有效碰撞才能发生化学反应。（3）活化能：为了把“有效碰撞”概念具体化，人们把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，同时把活化分子多出的那部分能量称作活化能，即活化能是活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量的差值。【注意】活化能相当于化学反应的“门槛”，对于同一化学反应，其活化能越低，反应速率越快。催化剂就是通过参与反应改变反映历程降低反应的活化能来提高反应速率的。【例4】某反应的反应过程中能量变化如图所示，下列叙述正确的是（ c ）0反应过程能量无催化剂有催化剂h反应物生成物e2e1 a 该反应为放热反应b 催化剂能改变该反应的焓变c 催化剂能降低该反应的活化能d 逆反应的活化能大于正反应的活化能【例5】反应a(g)+b(g) c(g) +d(g)过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)该反应是_反应(填“吸热”“放热”); (2)当反应达到平衡时，升高温度，a的转化率_(填“增大”“减小”“不变”)，原因是_；(3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?_，原因是_：(4)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，e1和e2的变化是：e1_，e2_(填“增大”“减小、”“不变”)。(1)放热(2)减小；该反应正反应为放热反应，升高温度使平衡向逆反应方向移动；(3)不影响；催化剂不改变平衡的移动。(4)减小、减小【例6】2so2(g)+o2(g) 2so3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1mol so2(g)氧化为1mol so3的h=99kjmol1.请回答下列问题：（1）图中a、c分别表示 、 ，e的大小对该反应的反应热有无影响？ 。该反应通常用v2o5作催化剂，加v2o5会使图中b点升高还是降低？ ，理由是 ；（2）图中h= kjmol1；（3）v2o5的催化循环机理可能为：v2o5氧化so2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式 ；（4）如果反应速率v（so2）为0.05 moll1min1，则v（o2）= moll1min1、v(so3)= moll1min1；（1）反应物能量 生成物能量 无影响 降低 因为催化剂改变了反应的历程使活化能e降低 （2）198 （3）so2 +v2o5=so3+2vo2 4vo2+ o2=2v2o5 （4）0.025 0.05 （5）s(s)+o2(g) =2so2(g)h1=296 kjmol1 ， so2(g)+1/2o2(g) so3(g) h2=99 kjmol1 3s(s)+9/2o2(g)=3so3(g) h=3(h1+h2)=1185 kjmol13.化学反应速率图像的分析方法 化学反应速率图像是化学反应速率变化状况在直角坐标系中以图的形式表达的结果，是化学反应速率变化规律的反映。认识和应用化学反应速率图像时，要立足于化学反应方程式，应用化学反应速率变化的规律，分析直角坐标系及其图像的含义。（1） 灵活应用“反应速率之比=化学计量数之比=浓度变化量之比=物质的量变化量之比”这一公式求解化学反应速率、确定物质的化学计量数、书写化学方程式。（2） 依据外界条件对化学反应速率的影响，分析反应过程中速率的变化，从而判断物质浓度、气体体积、气体的密度、摩尔质量等量的变化。常见的图像类型有： 速率时间图。此类图像定性揭示了正、逆反应速率随时间变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向等。 浓度时间图。此类图像能说明各平衡体系在反应过程中的变化情况。此类图像要注意各物质曲线的折点时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及其比例符合化学方程式中的计量数关系。【例7】一定条件下，溶液的酸碱性对tio2光催化染料r降解反应的影响如下图所示。下列判断正确的是（ a ）a 在0-50min之间，ph=2和ph=7的讲解百分率相等b 溶液酸性越强，r的降解速率越小c r的起始浓度越小，降解速率越大d 在20-25min之间，ph=10时r的平均降解速率为0.04mol/(l。min)t1碘化氢的量时 间t2【例8】在密闭容器中进行如下反应：h2(g) i2(g) 2hi(g)，在温度t1和t2时，产物的量与反应时间的关系如下图所示符合图示 的正确判断是（d）at1t2，h0 bt1t2，h0ct1t2，h0 dt1t2，h0 【例9】一定温度下，向1 l密闭容器中加入1 mol hi(g)发生反应2hi h2 i2，h2物质的量随时间的变化如图所示。02 min内的平均反应速率v(hi)= 。该温度下，h2(g)i2(g) 2hi(g)的平衡常数k= 。 相同温度下，若开始加入hi(g)的物质的量是原来的2倍，则 是原来的2倍。 a.平衡常数 b.hi的平衡浓度 c.达到平衡的时间 d.平衡时h2的体积分数 0.1 moll1min1； 64； b随堂练习1（1） 在某一化学反应中，反应物b的浓度在5s内从2.0mol/l变成0.5mol/l，则在这5s内b的化学反应速率是多少 ？（2）一个5l的容器里，盛入8.0mol某气态反应物，5min后，测得这种气态反应物剩余6.8mol，则这种反应物的化学反应速率是多少？2.在铝与稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6 mol/l，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是（ ）a、0.02 mol/(lmin) b、1.8mol/(lmin) c、1.2 mol/(lmin) d、0.18 mol/(lmin)3在m a + n b p c的反应中，m、n、p为各物质的计量数。现测得c每分钟增加a mol/l，b每分钟减少1.5a mol/l，a每分钟减少0.5a mol/l，则m：n：p为（ ）a、2：3：2b、2：3：3c、1：3：2d、3：1：24在n2+3h2 2nh3的反应中，经过一段时间后，nh3的浓度增加了0.6mol/l,在些段时间内用h2表示的平均反应速率为0.45mol/(ls),则此段时间是（ ）a.1s b.2s c.4 4s d. 1 .33s5对反应a（g）+3b(g) 2c(g)来说，下列反应速率中最快的是（ ） a.(a)=0.3mol/(lmin) b.(b)=0.6mol/(lmin) c.(c)=0.5mol/(lmin) d.(a)=0.01mol/(ls)6. 已知4nh3+5o24no+6h2o,若反应速率分别用 (nh3)、(o2) (no)、(h2o) 表示 ,则正确的关系是()a. (4/5)(nh3)(o2) b. (5/6)(o2)(h2o) c. (2/3)(nh3)(h2o) d. (4/5)(o2)(no)7. 将4mol a气体和2mol b气体在2 l的容器中混合并在一定条件下发生如下反应 2a(g)+b(g)；2c(g) 若经2 s(秒)后测得c的浓度为o6moll-1，现有下列几种说法：用物质a表示的反应的平均速率为0.3mol(ls) 用物质b表示的反应的平均速率为0.6mol(ls) 2s时物质a的转化率为70 2s时物质b的浓度为0.7moll-1 其中正确的是（ ） a b c d8已知2 so2+ o2 2 so3，若反应速率分别用v（so2） 、 v（o2） 、 v（so3）表示，则下列式子正确的是（ ）a、2v（so3）=v（o2） b、v（so2）=v（o2）=v（so3）c、1/2v（so2）=v（o2） d、v（o2）=2v（so2）9. 已知no2和n2o4可以相互转化：2no2(g)n2o4(g) h 0。在恒温条件下将一定量no2和n2o4的混合气体通入 一容积为2 l的密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如右图。下列说法不正确的是a图中的两条曲线，x是表示no2浓度随时间的变化曲线b前10 min内用v(n2o4)表示的化学反应速率为0.2 mol/(lmin)c25 min时，no2转变为n2o4的反应速率增大，其原因是将密闭容器的体积缩小为1ld前10 min内用v(no2)表示的化学反应速率为0.04 mol/(lmin)10将化合物a的蒸气2mol充入0.5 l容器中加热，发生分解反应2a（g）=b(g)+nc(g)，反应到3min时，容器中a的浓度为1.6mol/l，并测得这段时间内用c的浓度变化表示的平均反应速率为（c）=1.2mol/(lmin)求化学方程式中的计量数n的值以b的浓度变化表示该反应的平均速率课后作业一.选择题(每题有一或二个选项符合题意)1生产生活中不同的化学反应进行的快慢不同，下列反应中，能在瞬间完成的是 a塑料老化 b.爆竹爆炸 c.钢铁生锈 d.食物腐败 （ ）2在测量化学反应速率时，可以利用的相关性质为（ ） a气体的体积和体系的压强 b.颜色的深浅 c固体的物质的量多少 d.反应的剧烈程度3下列说法正确的是（ ） a化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示 b用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比。 c化学反应速率的单位由时间单位和浓度单位决定。 d在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值4在的反应中，经过一段时间内，的浓度增加了，在此段时间内用表示的平均反应速率为，则所经过的时间是（ ） a. b. c. d. 5在密闭容器中充入n2和h2，合成nh3，到2秒末测得，(h2) =0.45 mol / (ls)，则2秒末nh3的浓度为（ ） a. 0.5 mol / l b. 0.45 mol / l c. 0.6 mol / l d. 0.55 mol / l6已知反应a+3b=2c+d在某段时间内以a的浓度变化表示的化学反应速率为1mol/(lmin)，则此段时间内以c的浓度变化表示的化学反应速率为（ ）a.0.5mol/(lmin) b.1 mol/(lmin) c.2 mol/(lmin) d.3 mol/(lmin)7反应刚开始时，的浓度为，的浓度，后测得浓度为，则此时间内，下列反应速率表示正确的是（ ） a. b. c. d. 8. 甲、乙两个容器内都进行ab的反应，甲容器内每分钟减少了4mola，乙容器内每分钟减少2mola，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率（ ）a快b慢c相等d无法判断9. 在2a+b3c+4d反应中，表示该反应速率最快的是（ ）av（a）=0.5mol/l sbv（b）=0.3mol/l scv（c）=0.8mol/l sdv（d）=1mol/l s10. 可逆反应：在4种不同的情况下的反应速率分别为 该反应进行速率相等的是（ ） a. b. 和c. d. 和11. 已知某反应的各物质浓度数据如下： 起始浓度（） 2s末浓度（） 据此可推算出上述方程式中各物质的计量数之比是（ ） a. 9：3：4b. 3：1：2c. 2：1：3d. 3：2：112. 将和放入10l真空容器内，某温度下发生反应：，在最初的0.2s内，消耗a的平均速率为，则在0.2s末，容器中c的物质的量是（ ） a. b. c. d. 13. 合成氨的反应为：3h2 + n2 2nh3，其反应的速率可分别表示为v(h2)、v(n2)、v(nh3)(单位为mol/(ls)，则下列关系正确的是 a、v(h2)v(n2)= v(nh3) b、v(h2)3 v(n2) c、v(n2)2 v(nh3) d、v(nh3) v(h2)二.填空题14. 在2 l密闭容器中发生3a（g）+ b（g）2c（g）的反应。若最初加入的a和b的物质的量都是4 mol ，a的平均反应速率是0.12 mol / (l。s)，则10 s后，容器中b的物质的量是_mol。15. 可逆反应：，在vl容器内若a的浓度为amol/l、b的浓度为bmol/l。1分钟后，测得容器内a的浓度为，这时b的浓度为_，c的浓度为_。这段时间内反应的平均速率若以物质a的浓度变化来表示，应为_。16.某温度时，在2 l容器中x、y、z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式为_ _。反应开始至2 min，z的平均反应速率为 。三.计算题:17.在一密闭的2 l容器中装有4 mol so2和2 mol o2，在一定条件下开始反应。2 min末测得容器中有1.6 mol so2，请计算：（1）2 min末so3的浓度； （2）2 min内so2的平均反应速率。随堂练习答案1、0.3 mol/(ls) 0.048 mol/(lmin)2、a 3、d 4、b 5、d 6、d 7、b 8、c 9.解析：该反应正反应是吸热反应，又是分解反应，随着温度的升高，