1.22化学反应速率、教师讲义.doc

台州分部 网址： 至善教育祝您的孩子成人！成才！成功！第一单元 化学反应速率一、高考分析高考对化学反应速率的考查体现在：了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并进行化学反应速率的简单计算，初步学会化学反应速率测量方法，通过实验探究浓度、温度、压强和催化剂对化学反应速率的影响并能认识一般规律，得出相应结论。解题要做到：熟练掌握化学反应速率的含义，明确各个量的含义和单位。灵活运用“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求算化学反应速率、确定物质的化学计量数和书写相应的化学反应方程式。依据外界条件对化学反应速率的影响并联系化学平衡知识，分析反应过程中速率的变化量，分析相应的物质的浓度、气体体积、气体的密度、摩尔质量等量的变化。二、化学反应速率的表示方法 1、定义： 2、如何表示化学反应速率？（1）表示方法：用单位时间内反应物 的减少量或者生成物 的增加量来表示，浓度用 为单位，时间常用 、 或者 为单位，那么化学反应速率的单位就是 、 或mol/(Lh)。（2）化学反应速率的数学表达式为：v= 。化学反应速率是 速率（填“平均”或“瞬时”），而不是 速率； 3、数学表达式： 4、单位： 5、同一反应，同一时间内，aA+bB=cC+dD A: B: C: D=_ 三、影响化学反应速率的因素 1、化学动力学基础有效碰撞、活化能、过渡态理论 有效碰撞能发生化学反应的碰撞。有效碰撞发生的条件是 和 。 活化分子 。 活化能 。 过渡态理论反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。过渡态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。2、影响化学反应速率的因素：（1）内因：_；（2）外因：浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积（参见P37）等。a浓度：在其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率 ；减小反应物的浓度, 化学反应速率 。b压强：在其他条件不变时，增大气体反应体系压强，化学反应速率 ；反之则慢。c温度：在其他条件不变时，升高温度，化学反应速率 ；降低温度，化学反应速率 。d 催化剂：使用催化剂，化学反应速率 。附：知识表影响化学反应速率的条件内因外因（只改变影响速率的一个条件，其他外界条件不变）物质本身结构及性质是反应速率的主要决定因素温度浓度压强催化剂升高温度反应物分子的平均能量增加，反应物分子中活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多，从而加快了反应速率；反之，降低温度，反应速率减慢。一般温度每升高10,反应速率增大到原来的24倍。对于气体或溶液反应，增大反应物浓度，单位体积内活化分子数目增多，有效碰撞次数增多，反应速率加快。反之，减小反应物浓度，反应速率减慢。对于固体反应物或纯液体来说，其在一定温度下的浓度是常数。对有气体参加的反应，压缩容器的容积增大压强，各气体的浓度同等程度的增加，单位体积内活化分子数目增多，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。若改变压强反应体系内各物质浓度不变，反应速率不变。催化剂通过降低反应的活化能，使活化分子百分数增大，活化分子增多来加快反应速率。催化剂在反应前后的质量和化学性质没有发生变化，但它却参与了化学变化过程，改变了原来的反应历程。催化剂只能改变反应达到平衡的时间，而不能改变平衡状态。即能同等程度地改变可逆反应的正、逆反应速率。四、化学反应速率相关计算1. 化学反应速率 用不同物质表示同一个化学反应在同一段时间内的反应速率时，数值可能不同，但表达的意义却相同。且速率之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。在一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积里的物质的量保持不变，化学反应速率视为常数。在一定时间内的化学反应，有关物质的物质的量浓度是连续地变化的，所以化学反应速率有平均速率和即时（或瞬时）速率之分。在速率时间图象中经常出现瞬时速率。例1在密闭容器中，合成氨反应N2+3H2=2NH3，开始时c（N2）=8 molL1，c（H2）=20 molL1，5 min后c(N2)=6 molL1。求v（N2）、v（NH3）、v（H2）。解析：本题考查化学反应速率的计算。5 min内N2的浓度变化：c（N2）=8 molL16 molL1=2 molL1 故v（N2）=0.4 molL1min1。由化学方程式知5 min内c（NH3）=2c（N2）=4 molL1,c（H2）=3c（N2）=6 molL1，故v（NH3）=0.8 molL1min1，v（H2）=1.2 molL1min1。答案：v（N2）=0.4 molL1min1；v（NH3）=0.8 molL1min1；v（H2）= 1.2 molL1min1点拨：求算反应速率方法一般有：（1）根据公式计算，如例题中的解法；（2）根据化学反应方程式中用各物质表示的同一时间内的速率之比等于其计量数之比求算如例题求出v（N2）后，即可由比例关系求出v（NH3）、v（H2）。2. 化学反应速率的计算对于反应：（mA+nB=pC+qD开始时，A的浓度为amolL1，B的浓度为bmolL1，反应进行至t1s时，A消耗了x molL1，）则反应速率可计算如下 mA + nB = pC + qDt0 s amolL1 b molL1 0 0t1s（ax）molL1 bmolL1 molL1 molL1则：v（A）= molL1s1 v（B）= molL1s1v（C）= molL1s1 v（D）= molL1s1对上述反应来说，在同一段时间内，v（A）、v（B）、v（C）、v（D）的数值不一定相同，但其表达的意义完全相同：都表示同一个反应在同一段时间内，向同一个方向进行的快慢。 v（A）v（B）v（C）v（D）= m:n:p:q即同一反应速率之比等于化学计量数之比。可以利用化学反应速率数值的大小比较化学反应进行的快慢。例2反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为：v（A）=0.15 molL1min1，v（B）=0.01 molL1s1，v（C）=0.40molL1min1，v（D）=0.45 molL1min1，该反应进行的快慢顺序为_（填序号）。解析：本题考查反应速率快慢的比较。在四种不同情况下的反应速率快慢需用同一物质的变化表示。v(A)v(B)v(C)v（D）=1322，转化为用A的浓度变化表示的反应速率为：v（A）=0.15 molL1min1，v（B）=0.01 molL1s1=0.6 molL1min1，则v（A）=v（B）=0.20 molL1min1，v（C）=0.40 molL1min1，则v（A）=v（C）=0.20 molL1min1，v（D）=0.45 molL1min1，则v（A）=v（D）=0.225 molL1min1，故反应进行的快慢顺序为：。 答案：。3.化学反应速率的测量化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质（包括反应物和生成物），所以与其中任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。用于化学反应速率测量的基本性质一般有：直接可观察的性质。依靠科学仪器才能测量的性质，如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。例3将25 g A、5 g B和10 g C一并充入容积为1 L的密闭容器中，加热发生反应。2 min后分析混合物的组成，结果含10 g A、21 g C，还有若干克D。若A、B、C、D的相对分子质量为30、20、44、18，且A、B、C、D均为气态物质。(1)用A、B、C、D表示分子式，写出该反应的化学方程式。(2)求该反应在2 min内的平均速率v（A）、v（B）、v（C）。解析：本题考查反应速率的测量及由反应速率书写化学反应方程式，先找反应物和生成物，再求各物质的反应速率，由化学反应速率之比等于化学计量数之比，写出该反应的化学方程式。本题关键是找出A、B、C、D之间谁是反应物、生成物，找出它们之间物质的量的变化量的比值。设在化学反应中A、B、C、D的化学计量数分别为m、n、p、q。 mA nB pC qD反应前 25 g 5 g 10 g 0反应后 10 g 0 21 g 9 gn mol mol mol mol观察其质量变化，可见A、B为反应物，C、D为生成物。mnpq=2112。故该反应的方程式：2A+B=C+2Dv（A）=0.25 molL1min1，v（B）=v（C）=v（A）=0.125 molL1min1。答案：(1)2A+B=C+2D (2)v（A）=025 molL1min1,v（B）=v（C）=0125 molL1min1。 4. 影响化学反应速率的因素内因：反应物本身的性质。如金属钠与水反应比金属镁与水反应速率快。外因：影响反应速率的外部因素，如浓度、温度、压强、催化剂、反应物的表面积等。（1）浓度对反应速率的影响在其他条件相同时，单位体积内活化分子数目与单位体积内反应物的总数成正比，即与反应物的浓度成正比。反应物浓度增大，活化分子数也增多，有效碰撞几率增大，反应速率增大。即增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减小反应物浓度，化学反应速率减慢。几点说明：a.浓度的一般讨论对象为气体或溶液，对于纯液体或固体来说一般情况下其浓度是定值。可视为常数，物质的量的改变不影响化学反应速率。但固体物质的反应速率与接触面积有关，固体颗粒越细，表面积越大，反应速率越快，故块状固体可以通过研细来增大表面积，来加快反应速率。b.若反应为可逆反应，浓度改变的物质既可以是反应物也可以是生成物，甚至可以两者同时改变，此时正逆反应速率均符合“浓快稀慢”的规律。例4已知氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应时，生成-1价的氯和+6价的硫的化合物，反应速率v和反应时间t的关系如图所示。已知这个反应的反应速率随溶液中氢离子浓度增大而加快，试解释：（1）反应开始后，反应速率加快的原因是_。（2）反应后期，反应速率下降的原因是_。解析：（1）该反应为：2KClO3+6NaHSO3=3Na2SO4+2KCl+3H2SO4开始时，随着反应的进行，不断有强酸H2SO4生成，c(H+)不断增大，反应速率也随之增大。（2）随着时间的延长，KClO3和NaHSO3被消耗而愈来愈少，浓度愈来愈小，因此反应速率下降。答案：见解析。点拨：其它条件不变时，增大反应物浓度可以加快反应速率，反之，减小反应物浓度则可以减慢反应速率。（2）压强对反应速率的影响：在其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大压强（或缩小反应容器的体积），单位体积内气体的分子数增加，单位体积内活化分子数目增多，活化分子碰撞几率增大，相当于增大了反应物浓度，反应速率加快；反之减小压强，单位体积内的活化分子数减少，活化分子碰撞机率减小，相当于减小反应物浓度，反应速率减慢。几点说明：a.压强改变针对气体而言，固体或液体，压强对其没有影响。b.针对可逆反应，压强对v正和v逆的影响是一致的，但影响程度不一定相同。c.压强的改变，本质上是改变气体的浓度，因此，若气体物质的浓度发生了改变，则化学反应速率发生改变，反之，则不变。例5在带有活塞的密闭容器中发生反应： Fe2O33H2=2Fe3H2O，采取下列措施不能改变反应速率的是（ ） A增加Fe2O3的量 B保持容器体积不变，增加H2输入量C充入N2，保持容器内压强不变 D充入N2，保持容器内体积不变。解析：增加固体的量不能加快反应速率；保持容器体积不变，增加H2输入量，相当于增加了反应物的浓度，反应速率加快；保持容器内压强不变充入N2，则容器体积要扩大，反应物浓度减小，速率减慢；充入N2，保持容器内体积不变，则各气态反应物、产物浓度不变，因此化学反应速率不发生改变。答案：A、D。点拨：对有气体参加的化学反应，改变压强导致参加反应的气体浓度发生改变，则反应速率改变；压强改变没有导致气体浓度改变，则反应速率不变。（3）温度对反应速率的影响：其他条件相同时，升高温度反应速率加快，降低温度反应速率减慢。原因是在条件一定时，升高温度一方面使分子获得更高的能量，使一部分能量较低的分子转化为活化分子，增加了反应物分子中活化分子的百分数，使有效碰撞次数增加；另一方面含有较高能量的分子间碰撞的几率也随之提高。这两个方面都使分子间的有效碰撞的几率提高，所以反应速率加快。几点说明：a.一般认为温度的改变对化学反应速率的影响较大。b.实验测得，温度每升高10，反应速率通常增大到原来的24倍。c.温度对反应速率的影响与反应物状态无多大关系。d.某反应为可逆反应，正逆反应速度受温度改变而引起的变化倾向相同，但程度不同。例6设C+CO2 2CO(正反应吸热)，反应速率为v1；N2+3H2 2NH3（正反应放热），反应速率为v2。对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为（ ）A同时增大 B同时减小 Cv1增加，v2减小 Dv1减小，v2增大解析：本题考查温度对化学反应速率的影响。对可逆反应而言，当温度升高时，无论正反应是吸热还是放热，化学反应速率都将增大，只不过增大的程度不一致。答案：A。点拨：任何反应改变温度，活化分子数目一定改变，有效碰撞次数也改变，反应速率一定改变。（4）催化剂对反应速率的影响：大多数催化剂可以改变反应的路径，使反应所需的活化能降低，从而提高了活化分子的数目和活化分子的百分数。使有效碰撞的几率提高，反应速率加快。除此之外，对于给定条件下反应物之间能够同时发生多个反应的情况，理想的催化剂还具有大幅度提高主要产物在最终产物中比率的作用。几点说明：a.这里的“改变”包括加快或减慢。通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂，减慢反应速率的催化剂称为负催化剂。b.催化剂具有选择性，不同的反应有不同的催化剂，具有一定的活化温度，催化剂不同，活化温度不同。c.催化剂不能改变化学反应，不能改变生成物的量，也不能使本来不会发生的反应变为可能。d.如果反应是可逆反应，则催化剂可同等程度地改变正逆反应的速率。例7下列关于催化剂的说法，正确的是（ ）A催化剂能使不起反应的物质发生反应B催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变C催化剂能改变化学反应速率D任何化学反应，都需要催化剂E电解水时，往水中加少量NaOH，可使电解速率明显加快，所以NaOH是这个反应的催化剂解析：催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，是不能使其反应的。在电解水中，加入少量NaOH，可增大水中离子浓度，加快电荷移动速率，NaOH并没有改变反应机理，故不是催化剂。另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。正确答案为B、C。点拨：催化剂是通过参与化学反应，通过改变活化分子的数目从而改变反应的活化能来改变反应速率的，在整个反应过程中，催化剂的性能和质量不发生改变。5. 综合试题拔高研究例8反应 A+B C 的反应速率方程式为：v = k c (A) c (B)， v为反应速率， k为速率常数。当c (A) = c (B) = 1mol/L时，反应速率在数值上等于速率常数。下列说法正确的是（ ）A只增大c (A)时，v也增大 B只增大c (A)时，v值不变 C只升高温度时，k值不变 D只升高温度时，k值变小思路分析：A、B项增大c（A），v值增大；C、D项，只升高温度时，k增大，故v也增大。解答：A。例9氯酸钾和亚硫酸氢钾能发生氧化还原反应ClO3-+3HSO3-=3SO42-+Cl-+3H+，已知该反应的速率随溶液酸性的增强而加快。右图为用ClO3-在单位时间内的物质的量浓度的变化来表示该反应速率的速率时间图像。下列说法不正确的是（ ） A反应开始时速率增大可能是c(H+)增大引起的 B纵坐标为v(H+)的速率时间曲线与图中曲线能完全重合 C后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小 D图中阴影部分“面积”为t1至t2时间内的ClO3-的物质的量浓度的减小值思路分析：v(H+):v(ClO3-)=3:1，图中阴影部分可看作有许多微小的长方形组成的，其“面积”等于v(ClO3-)t，即等于t1至t2时间内的ClO3-的物质的量浓度的减小值。 解答：B。练习 1把0.6mol气体X和0.4mol气体Y混合于2.0L的密闭容器中，发生如下反应： 3X(g) + Y(g)= nZ(g) + 2W(g),测得5min末已生成0.2molW，又知以Z表示的平均反应速率为0.01 mol/（Lmin），则n值是( )A. 1 B. 2 C. 3 D. 4解析：用Z表示的化学反应速率为：0.2mol/5min2.0L=0.02 mol/（Lmin）。v（W）/ v（Z）=0.02 mol/（Lmin）/0.01 mol/（Lmin）=2:1=2: n 。所以n =1。 答案：A。2将4 mol A气体和2 mol B气体在2L 的容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A + B = 2C(三种物质均为气体)，若经2s后测得C的浓度为0.6mol/L，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0.7mol/L其中正确的是( )A B C D解析：V（A）=V（C）0.6mol2S0.3mol/（L.S），V（B ）=0.15mol/（L.S），A转化了0.6mol/L2L=1.2mol, A的转化率为30%,B剩余2 mol-0.3mol/L2L=1.4mol,即2s时物质B的浓度为0.7mol/L。 答案：B。3已知反应A3B=2CD在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1 molL1min1，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为（） A0.5 mol.L1.min1 B1 mol.L1.min1 C2 mol.L1.min1 D3 mol.L1.min1解析：根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，以C的浓度变化表示的化学反应速率是以A的浓度变化表示的化学反应速率的二倍。 答案：C。4对于反应A + 3B = 2C(各物质均为气体)，下列各数据表示不同条件下的反应速率，其中反应进行最快的是 ( ) A. (A)=0.01 mol/L.s B. (B)=0.02 mol/L.s C. (B)=0.60 mol/L.min D. (C)=1.0 mol/L.min思路分析：答案中用不同物质表示的速率单位不统一，首先把单位统一为用mol/L.min来表示。然后根据速率之比等于化学计量数之比换算成用一种物质表示的反应速率后比较大小。解答：统一单位：A选项(A)= 0.60 mol/L.min,B选项(B)= 1.2 mol/L.min,均换算成用A的速率表示： A选项(A)= 0.60 mol/L.min，B选项(A)=0.40 mol/L.min,C选项(A)=0.20 mol/L.min，D选项(A)=0.50 mol/L.min。A为正确答案。5（2007 广东）“碘钟”实验中，3I- + S2O82- = I3- + 2SO-42-的反应速率可以用I3-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c(I-)/molL-0.0400.0800.0800.1600.120c(SO42-)/molL-0.0400.0400.0800.0200.040t /s88.044.022.044.0t2 回答下列问题：（1）该实验的目的是 。（2）显色时间t2= 。（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40下进行编号对应浓度的实验，显色时间t2的范围为 （填字母） A44.0s D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：本题主要考查外部因素如浓度、温度对反应速率的影响。由已知数据可知，当C(I-)和C(SO42-)乘积相等时，显色时间相等，即反应速率相等，但时间与速率成反比，所以t1等于29.3s。升高温度加快化学反应速率，即缩短显蓝色的时间，故t22.0s。答案：（1）研究反应物I-与S2O82-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）。点拨：本题考查学生对影响化学反应速率的外界因素如浓度、温度及其规律的认识和理解。考查学生对图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力。6（08广东卷）对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，能增大正反应速率的措施是（ ）A通入大量O2 B增大窗口容积 C移去部分SO3 D降低体系温度解析：增大反应物的浓度，正反应速率加快，在此瞬间逆反应速率不变。 答案：A7已知反应2SO2+O22SO3讨论通过下列方法改变压强对反应速率有什么影响。（1）保持温度不变，将容器体积缩小（2）保持容积不变，充入 O2、增大压强（3）保持容积不变，充入 N2、或与反应无关的气体如稀有气体，增大压强（4）保持压强不变，充入 N2、或与反应无关的气体如稀有气体思路分析：（1）SO2、 O2、 SO3的浓度都增大，单位体积内活化分子数目增加，反应速率加快。（2）增大了反应物的浓度，