第三讲化学反应速率

1、 班级 教师/学生姓名 高三 年级 化学 学科 导学案主备人_徐灏杰_ 备课组长_朱圣芳_ 审核人_模块三 化学反应原理 第3讲课题：化学反应速率与反应进行的方向学生笔记学习目标了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。了解浓度、压强、温度和催化剂影响化学反应速率的一般规律。能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。知识构建一 化学反应速率化学反应速率的概念和表示方法：定义：用来定量表示化学反应 的物理量。符号：vB。通常用 内反应物 或生成物 来表示(均取正值)。表达式：vB= 单位： 或 mol/(L·min) 或 mol/(L·h)【注意】（1）上述化学反应速率

2、是平均速率，而不是瞬时速率。（2）对于固体或纯液体物质在化学反应过程中会发生物质的量的改变，但其浓度往往为定值（cB = 0），通常不用这些物质去表示反应速率。【思考1】在2L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2，发生 N2+3H22NH3 ，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3。问：v(H2)= v(N2)= v(NH3)= 【小结】(1)对任意一个化学反应：mA+nB = pY+qZ 来说当反应速率的单位相同时有： v(A)：v(B) ：v(Y)：v(Z)= (2)同一反应，用不同物质表示的反应速率，数值不一定相同，但表示的意义相同。(3)化学反应速率的物理量符号的书写：

3、必须(用分子式或化学式)标明所用物质(如上)。化学反应速率的有关计算：在要求表述过程的计算题中应采用规范的解题格式（以上题为例）： 解题要点：区分“反应物与生成物”各自的物料守恒关系式的差异： 对于同一种反应物而言：n终态=n始态-n 或c终态=c始态-c对于同一种生成物而言：n终态=n始态+n 或c终态=c始态+c正确、灵活的运用化学反应方程式中的化学计量数之比： 对于在容积不变的反应器中发生的反应mA+nB = pY+qZ中不同的反应物、生成物而言： v(A):v(B):v(Y):v(Z)=n(A):n(B):n(Y):n(Z)=c(A):c(B):c(Y):c(Z)= m:n:p:q（三

4、）比较化学反应速率的方法：运用某些实验现象定性比较：可根据固体反应物消耗的快慢、沉淀出现的先后、放出气体的快慢、某些特征现象(如：爆炸、燃烧、响声、固体运动、缓慢氧化)的差异等得到比较。通过化学反应速率的数值定量比较：（见课堂互动）二 影响化学反应速率的因素化学反应过程中的能量变化： E生成物反应过程E反应物能量EH0H0能量EE反应物E生成物反应过程El正反应的活化能El正反应的活化能E2逆反应的活化能E2逆反应的活化能活化分子活化分子(I)放热反应 ()吸热反应几个相关概念的理解： 有效碰撞：反应物分子间能发生化学反应的碰撞。条件：发生碰撞的分子具有 的能量（即：必须是活化分子）；并且活化

5、分子必须在一定的方向（合适取向）上发生碰撞。 活化分子：化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。 活化能：活化分子比具有平均能量的普通分子所多出的那部分能量(见上图)。 H=E生成物-E反应物=反应物的总键能-生成物的总键能。活化分子百分数：活化分子数占反应物分子总数的百分比。3.浓度、压强、温度和催化剂影响化学反应速率的机理和一般规律(1)影响化学反应速率的因素: 主要因素：反应物的 (即通常所说的“内因”)。（“内因”对化学反应速率起决定性作用）次要因素：主要包括： 。 其它条件：增大反应物间的接触面积(使用粉末状固体、固液反应体系等。【注意】外界条件是影响化学反应速率的因素。人类

6、可以通过外界条件的选择、调控，来改变、控制反应的速率。(2)浓度、压强、温度和催化剂影响化学反应速率的一般规律: 浓度：其它条件不变时，增大反应物浓度，反应速率 ；反之，减小反应物的浓度，反应速率 。思考：在C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)反应中，加入C，反应物浓度、反应速率如何变化？ 【注意】： 、固体和纯液体的浓度视为常数，其用量的改变对反应速率无影响； 、增大浓度，活化分子百分数 。但单位体积内活化分子数增大。 压强：其它条件不变时，对于有气体参加的化学反应，增大压强（缩小体积），相当于增大气体反应物的浓度，反应速率 ；反之，减小压强（增大体积），反应速率 。思考1：恒温恒

7、容容器中，SO2和O2发生反应，通入稀有气体Ar，容器内气体压强如何变化？ 化学反应速率如何变化？ 思考2：恒温恒压容器中，SO2和O2发生反应，通入稀有气体Ar，容器体积如何变化？化学反应速率如何变化？ 【注意】压强的改变对化学反应速率的影响是通过改变反应物的浓度而实现的，不导致物质浓度改变的压强变化一般来说不会改变化学反应速率。例如：对于反应物全部为固体或液体的反应(即反应物只要无气体)，改变压强对化学反应速率无影响；再如：在恒温、恒容时向气态反应体系通入与反应无关的任何气体，虽体系压强增大，但没有改变反应物的浓度，不会改变化学反应速率。再如：在恒温、恒压时向气态反应体系通入与反应无关的任

8、何气体，虽体系压强不变，但因体积增大使反应物的浓度减小，相当于减小压强，化学反应速率减小。温度：在其它条件不变时，无论放热反应还是吸热反应：升高温度，反应速率加快； 降低温度，反应速率减慢。 一般温度每升高10，反应速率增加到原速率的24倍，即：v(后)=v(前)×(24)t/10【思考与注意】： 、改变温度是加快还是减慢化学反应速率与反应是吸热反应还是放热反应无关。 、其他条件不变时，升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的百分数，反应速率增加。同时分子运动的速度加快，单位体积内反应物分子间的碰撞频率增加，反应速率也会相应的增加。但升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子

9、的百分数是主要原因。 、其他条件不变的情况下使用催化剂的某化学反应，在温度不断升高时化学反应速率理应不断增加，但温度高出一定程度后，若反应速率反而减慢或变快的幅度很小，其可能的原因是温度超过了催化剂活性较高的温度范围。催化剂：其它条件不变时，使用催化剂可 化学反应速率。【思考与注意】： 催化剂虽有正、负之分，但通常所说的催化剂都是指正催化剂； 不是所有的反应都要使用催化剂；催化剂不能使本来不能发生反应的物质间发生反应，只能用于改变反应速率；从催化机理来说催化剂往往参加化学反应，但在反应前、后其质量和化学性质不变。在使用催化剂时应防止催化剂中毒（反应原料中含有的微量杂质使催化剂活性、选择性明显下

10、降或丧失的现象）。对于同一个反应，不同的催化剂具有不同（相同、不同）的催化性能； 催化剂在不同的温度下具有不同（相同、不同）的催化性能。三 化学反应进行的方向自发过程 自发反应及其推动力自发过程：在一定条件下，不用借助于外力就能自动进行的过程。自发过程的特征：有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功。即：非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处。自发反应：在一定条件下，不需要再采用加热、加压、电流等手段就能自动进行的化学反应。 即：在一定条件下，依靠体系自身存在的推动力就能自动进行。自发反应的推动力：反应的焓变和熵变是相互关联的二种推动力。 焓减原理(即H0)：体系有从

11、由高能状态自发地转变为低能状态的倾向(这时体系会对外做功或者释放热量)。 熵：度量体系混乱度的物理量，用符号 表示。熵越大表示混乱度越高。 熵增原理(即S0 )：在密闭条件下，体系有从有序状态自发地转变为无序状态的倾向。熵的大小： 在同一条件下，不同物质的熵不同；同一种物质，三种状态下，熵值的大小关系为：固态 液态 气态。熵变（符号：S）：S=S产物S反应物常见的熵增过程(即S0 )：(1)同一种物质，由固态变为液态、由液态变为气态以及由固态变为气态。(2)放在同一密闭容器中相互接触的不同种物质之间(不同种气态物质之间，不同种液体物质之间、不同 种固体物质之间以及不同的气体、液体、固体物质之间

12、)通过扩散形成均匀混合物。(3)产生气体的反应以及气体的物质的量增大的反应。判据焓判据和熵判据焓判据：从能量变化的角度来说，自发过程总是趋向于体系从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量H0）。且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵 (S 0 )。且反应的熵增加越多，体系混乱度增加越多，反应越完全。化学反应方向的判断：思考 判断正误：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0。2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的H0。所有的放热反

13、应都是自发进行。常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应H0。一定温度下，反应MgCl2(l)=Mg(l)+Cl2(g)的H0、S0。自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。298 K时，2H2S(g)SO2(g)=3S(s)2H2O(l)能自发进行，则其H0。反应NH3(g)+HCl(g)= NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的H<0 自由能变化（G单位：kJ/mol）G = H TS（T为绝对温度） HTS < 0 反应能自发进行； HTS = 0 反应处于平衡状态 HTS > 0 反应不能自发进行。 在温度、压强一定的条件下

14、，自发反应总是向HTS0的方向进行，直至达到平衡状态。 自由能判据的应用： H S 自发性举例H< 0 放热H< 0 放热H> 0 吸热H> 0 吸热S > 0S < 0S > 0S < 0任何温度都能自发较低温度时能自发较高温度时能自发任何温度都不能自发2H2O2(l)=2H2O(l)O2(g)N2 (g)+ 3H2 (g)2NH3(g)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)能力提升考点1 化学反应速率的表示方法.【例1】甲、乙两容器都在进行AB的反应，甲容器内每分钟减少4mol A，乙容器内每分钟减少2mol A，则甲容器内的反应速率比乙

15、容器内的反应速率要（ ） A快 B慢 C相等 D无法判断【练习】可逆反应3A(g)+ 2B(g)4C(g)+ D(g) ，在四种不同情况下的反应速率如下， v(A)= 0.15mol/(L·min) v(B)= 0.6 mol/(L·min) v(C)= 0.4 mol/(L·min) v(D)= 0.01 mol/(L·s)该反应进行的快慢顺序为 。考点2 外界条件影响化学反应速率的一般规律以及相关的实验探究【例1】下列有关化学反应速率的说法正确的是（ ）A用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率B100mL2mol

16、83;L1的盐酸跟锌片反应时，加入适量的氯化铜溶液，反应速率不变CSO2的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢D汽车尾气中的NO和CO反应转化为无害的N2和CO2，减小压强，反应速率减慢【例2】2012·海南可逆反应A(g)+B(g) C(g)+D(g)在830时的平衡常数为1。 830时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，若反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0003 mol·L-1·s-1。，则6s时c(A)= mol·L-1， C的物质的量为 mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为 ，

17、如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为 。【例3】2012·新课程光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。COCl2的分解反应为COCl2(g) = Cl2(g) + CO(g)H =+108 KJ·mol-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出)：比较第2 min 反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2) T(8)(填“”、“”或“”)；若12 min 时反应于温度T(8)下

18、重新达到平衡，则此时c(COCl2) = mol·L-1；比较产物CO在23 min、56 min和1213 min时平均反应速率平均反应速率分别以v(23)、v(56)、v(1213)表示的大小；比较反应物COCl2在56 min和1516 min时平均反应速率的大小v(56) v(1213) (填“”、“”或“”)，原因是 。考点3 外界条件对可逆反应中正、逆反应速率的影响：（只讨论改变一个条件）【例1】反应C(s)+H2O(g)CO(g)+ H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，在其它条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )A增加CO的物质的量 B将容

19、器的体积缩小一半C保持体积不变，充入N2使体系压强增大 D保持压强不变，充入N2使容器体积变大【例2】在一定条件下，可逆反应：N2+3H22NH3，正反应是放热反应，达到平衡后，当单独改变下列条件时，有关叙述错误的是( ) A加催化剂，v(正)、v(逆)都发生变化，且变化的倍数相等 B加压，v(正)、v(逆)都增大，且v(正)增大倍数大于v(逆)增大倍数 C降温，v(正)、v(逆)都减小，且v(正)减小倍数小于v(逆)减小倍数 D恒压通入氨气，v(正)、v(逆)都增大，且v(正)增大倍数小于v(逆)增大倍数【规律小结】浓度：增大反应物浓度，v(正)立即 ，v(逆)瞬时 ，随后 。 增大生成物浓

20、度，v(逆)立即 ，v(正)瞬时 ，随后 。 同理可得减小浓度的情况。压强：若参加反应的物质均为固体或液体（溶液），由于压强的变化对它们的浓度几乎无 影响，可以认为改变压强，反应速率 。 对于有气体参加的反应，如：mA(g)+nB(g) pY(g)+qZ(g)，若m+n=p+q若m+np+q增大压强v(正)、v(逆)都 v(正)、v(逆)增大的程度 v(正)增大得 （多或少）减小压强v(正)、v(逆)都 v(正)、v(逆)减小的程度 v(正)减小得 （多或少） 温度：升高温度，正、逆反应速率都 ，但吸热反应速率增大得 （多或少）。 降低温度，正、逆反应速率都 ，但吸热反应速率减小得 （多或少）

21、。 催化剂：催化剂能够同等程度增大正、逆反应的速率。考点4、化学反应速率图像的分析【例1】一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如右图所示。下列描述正确的是( ) A反应开始到10s，用Z表示的平均反应速率为0.158 mol/(Ls) B反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol/L C反应开始到10s时，Y的转化率为79.0% D反应的化学方程式为：X(g)+Y(g)Z(g)【例2】将3molNO放入密闭容器中，50时恒温加热，然后加压，气体总物质的量随压强变化如右图所示，下列说法正确的是() A在X、Y两点，反应速率v(X)=v(Y)

22、B压强小于107Pa,主要发生的反应为：2NO=N2+O2 CX点Y点，可能发生的反应为：2NO2(g)2NO(g)+O2(g) D整个过程中可能发生的反应为：3NO=N2O+NO2， 2NO2(g)N2O4(g) 【例3】已知：将KI、盐酸、试剂X和淀粉四种溶液混合，无反应发生。若再加入双氧水，将发生反应： H2O2+2H+2I2H2O+I2，且生成的I2立即与试剂X反应而被消耗。一段时间后，试剂X将被反应生成的I2完全消耗。由于溶液中的I继续被H2O2氧化，生成的I2与淀粉作用，溶液立即变蓝。因此，根据试剂X的量、滴入双氧水至溶液变蓝所需的时间，即可推算反应H2O2+2H+2I2H2O+I

23、2的反应速率。下表为某同学依据上述原理设计的实验及实验记录（各实验均在室温条件下进行）：编号往烧杯中加入的试剂及其用量（mL）催化剂溶液开始变蓝时间（min）0.1mol·L-1KI溶液H2O0.01mol·L-1X溶液0.1mol·L-1双氧水1mol·L-1稀盐酸120.010.010.020.020.0无1.4220.0m10.010.0n无2.8310.020.010.020.020.0无2.8420.0010.010.040.0无t520.010.010.020.020.05滴Fe2(SO4)30.6回答下列问题：（1）已知：实验1、2的目的是

24、探究H2O2浓度对H2O2+2H+2I2H2O+I2反应速率的影响。实验2中m= ，n= 。（2）已知，I2与X反应时，两者物质的量之比为1：2。实验3从开始至反应进行到2.8min时，此段时间内H2O2+2H+2I2H2O+I2反应速率v（I）=_。（3）一定温度下，H2O2+2H+2I2H2O+I2反应速率可以表示为v=k·c a(H2O2)·c b (I)·c(H+)（k为常数），则：实验4时，烧杯中溶液开始变蓝的时间t=_。根据上表数据可知，a、b的值依次为 和 。考点5 化学反应方向的判断【例1】250和1.01×105Pa时，反应 2N2O5

25、(g)=4NO2(g)+O2(g) H=+56.76kJ/mol，自发进行的原因是( )A是吸热反应 B是放热反应 C是熵减少的反应 D熵增效应大于焓增效应【例2】碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是 ( )A其分解是因生成易挥发的气体，使体系的熵增大 B其分解是因为外界给予了能量C其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解 D碳酸盐都不稳定，都能自发分解 【例3】下列变化在一定条件下都能自发进行，你能作出合理解释吗？（1）C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) H= -2217.5kJ·mol-1 （2）2Na (s)+ 2H

26、2O (l)2NaOH(aq)+ H2(g) H= -368kJ·mol-1 （3）NH4NO3(s)=NH4+(aq)+NO3(aq) H0 （4）2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)=2NH3(g) +2H2O(l) +CaCl2(s) H0 课后评价1.（ ）将4 mol A气体和2 mol 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后测得C的浓度为0.6 mol/L，现有下列几种说法：其中正确的是用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L1·s1用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol

27、3;L1·s12 s时物质A的转化率为70%2 s时物质B的浓度为0.7 mol/LAB C D 2( )过量的锌粉和一定量6mol/L的盐酸反应，当向其中加入少量的下列物质时，能够加快反应速率、又不影响产生氢气总量的是 石墨 氧化铜 铜粉 铁粉 浓盐酸 无水乙酸钠 CuSO4 NaNO3 A B C Dv(ClO3)t1 t23( )氯酸钾和亚硫酸氢钾能发生氧化还原反应ClO3+3HSO33SO42+Cl+H+（未配平）。已知该反应的速率随c(H+)的增大而加快。右图为用ClO3在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应速率的v-t图。下列说法中不正确的是A反应开始时速率增大可能是c

28、(H+)增大引起的B纵坐标为v(H+)的v-t曲线与图中曲线完全重合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”可以表示t1t2时间内的ClO3-的物质的量浓度的减小值。4.( )将固体NH4Br置于密闭容器中，在某温度下，发生下列反应：NH4Br(s)NH3(g)+HBr(g)，2HBr(g)Br2(g)+H2(g)。2min后，反应达到化学平衡，测知H2的浓度为0.5mol·L-1，HBr的浓度为4mol·L-1，若上述反应速率用v(NH3)表示，下列速率正确的是A0.5mol·L-1· min-1 B2.5mol·L-1·min-1 C2mol·