第03講化學(xué)反應(yīng)速率

Lw-0笈目因〕

1/

1.變化觀念：了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念及其表示方法，形成不同的反應(yīng)可用不同的方法來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速

率的變化觀念。

2.宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，從宏觀上認(rèn)識(shí)外界因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的規(guī)律，并能從活化分子的

有效碰撞等微觀的角度進(jìn)行分析解釋。

3.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定方法，通過(guò)對(duì)

比的方法，發(fā)展基于變量關(guān)系的證據(jù)推理素養(yǎng)。建立分析探究外界因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的思維模型，即

“實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象-影響規(guī)律-理論解釋”，促進(jìn)“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的發(fā)展。

4.科學(xué)探究：通過(guò)定性與定量研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，提高學(xué)生設(shè)計(jì)探究方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能

力。

*?，

一、化學(xué)反應(yīng)速率及其測(cè)定

（1）測(cè)定原理

利用與化學(xué)反應(yīng)中任何一種化學(xué)物質(zhì)的濃度相關(guān)的可觀測(cè)量進(jìn)行測(cè)定。

（2）測(cè)定方法

①直接觀察測(cè)定：如釋放出氣體的體積和體系的壓強(qiáng)等。

②科學(xué)儀器測(cè)定：如反應(yīng)體系顏色的變化。在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或生成物本身有較明顯的顏色時(shí)，可利用

顏色變化和顯色物質(zhì)與濃度變化間的比例關(guān)系來(lái)跟蹤反應(yīng)的過(guò)程和測(cè)量反應(yīng)速率。

二、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算和比較

L化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算

（1）公式法：

_Ac_\n

v——―---

V\t

特別提醒①如果題目中給出的是物質(zhì)的量，在計(jì)算速率時(shí)應(yīng)先除以體積，轉(zhuǎn)化為濃度的變化量。

②濃度的變化量Ac=c（某時(shí)刻）一c（初始）

所以一般Ac（反應(yīng)物）為負(fù)值，Ac（生成物）為正值，

而v是標(biāo)量，只有正值，所以在計(jì)算反應(yīng)速率時(shí)，

v（反應(yīng)物—陽(yáng)反應(yīng)物）

△t

，（生成物尸生儂物

（2）運(yùn)用同一反應(yīng)中“速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比”的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。

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對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)："2A+〃B==pC+qD,v(A)=一紐⑷，v(B)=一生回,v(C)='?

加加AZ

v(D)=^,且有：3=阻=皿=皿。

AZmnpq

(3)“三段式”法

①求解化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算題的一般步驟：

a.寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式；

b.找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量；轉(zhuǎn)化量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；

c.根據(jù)已知條件列方程計(jì)算。

反應(yīng)：〃?A(g)+〃B(g)pC(g)

起始濃度/mol?L-1abc

nxpx

轉(zhuǎn)化濃度/mol1-1X

mm

某時(shí)刻。s)濃度/mol?L-1a-xb—"c+在

mm

再利用化學(xué)反應(yīng)速率的定義式求算

v(A)mol-L-1-s-1；

v(B)=—mol-L'-s'；

mt

v(C)=3molL'-s'o

mt

②計(jì)算中注意以下量的關(guān)系。

對(duì)反應(yīng)物：。(起始)一c(轉(zhuǎn)化)=c(某時(shí)刻)；

對(duì)生成物：C(起始)+c(轉(zhuǎn)化)=c(某時(shí)刻)；

轉(zhuǎn)化率=乳覺(jué)9、100%。

c(起始)

2.化學(xué)反應(yīng)速率的比較方法

⑴定性比較

通過(guò)明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如反應(yīng)的劇烈程度、產(chǎn)生氣泡或沉淀的快慢、固體消失或氣體充滿(mǎn)所需時(shí)間的長(zhǎng)短

等來(lái)定性判斷化學(xué)反應(yīng)的快慢。如K與水反應(yīng)比Na與水反應(yīng)劇烈，則反應(yīng)速率：K>Na。

(2)定量比較

①“一看，，：看化學(xué)反應(yīng)速率的單位是否一致，若不一致，需轉(zhuǎn)化為同一單位。

②“二化”：將不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，或分別除以相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量

數(shù)，所得數(shù)值大的速率大。

③“三比較”：標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后比較數(shù)值大小，數(shù)值越大，反應(yīng)速率越大。

三、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.內(nèi)因

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在相同條件下，不同的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率首先是由反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等因素決定的。

2.定性探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素

影響因素實(shí)驗(yàn)結(jié)論

濃度增大濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大

溫度升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大

催化劑催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率

3.外因

(1)在一般情況下，當(dāng)其他條件相同時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大；降低反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)

速率減小。升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大；降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小。催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率。

(2)大量實(shí)驗(yàn)證明，溫度每升高10℃,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來(lái)的2?4倍。這表明溫度對(duì)反應(yīng)速率的

影響非常顯著。

(3)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

①研究對(duì)象——?dú)怏w模型的理解

對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，在一定溫度下，一定質(zhì)量的氣體所占的體積與壓強(qiáng)成反比。

由圖可知：其他條件不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，氣體體積縮小，濃度增大。

②影響規(guī)律

對(duì)于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，在相同溫度下，增大壓強(qiáng)(減小容器容積)，反應(yīng)速率增大；減小壓強(qiáng)(增大容

器容積)，反應(yīng)速率減小。

(4)其他影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：如光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強(qiáng)磁場(chǎng)、高速研磨等?？傊?/p>

向反應(yīng)體系輸入能量，都有可能改變化學(xué)反應(yīng)速率。

四、活化能

1.有效碰撞理論

(1)基元反應(yīng)：大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過(guò)多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)。其中每一步反應(yīng)都稱(chēng)為基元反應(yīng)。如

2HI=H2+I2的2個(gè)基元反應(yīng)為2Hl―>壓+2］、21-—>I2o

(2)反應(yīng)機(jī)理：先后進(jìn)行的基元反應(yīng)反映了化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)歷程，反應(yīng)歷程又稱(chēng)反應(yīng)機(jī)理。

(3)基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件

基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

(4)有效碰撞：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。

(5)活化能和活化分子

①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

對(duì)于某一化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，在一定條件下，反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)是一定的。

②活化能：活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差，叫做反應(yīng)的活化能。

2.基元反應(yīng)發(fā)生經(jīng)歷的過(guò)程

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分有一

化

有

子具

化分

(1)活

相

I

物質(zhì)

子效學(xué)T新

量

的能

足夠

運(yùn)互碰反

應(yīng)

碰

適

向合

撞取

動(dòng)(2)碰撞

一

熱

反應(yīng)

撞

)

(婚變

釋

素的解

速率因

學(xué)反應(yīng)

影響化

理論對(duì)

效碰撞

3.有

率增

反應(yīng)速

增加一

的次數(shù)

效碰撞

間內(nèi)有

單位時(shí)

增多一

分子數(shù)

內(nèi)活化

位體積

大一單

濃度增

反應(yīng)物

度：

(1)濃

小。

率減

應(yīng)速

，反

反之

大；

撞

有效碰

時(shí)間內(nèi)

一單位

數(shù)增多

化分子

積內(nèi)活

單位體

增大一

濃度

反應(yīng)物

小T

體積縮

一氣體

大壓強(qiáng)

強(qiáng)：增

(2)壓

小。

率減

應(yīng)速

，反

反之

大；

率增

應(yīng)速

加-反

數(shù)增

的次

響。

的影

速率

反應(yīng)

化學(xué)

度對(duì)

成濃

可轉(zhuǎn)化

影響，

速率的

學(xué)反應(yīng)

強(qiáng)對(duì)化

即壓

大;

率增

應(yīng)速

加-反

數(shù)增

的次

碰撞

有效

間內(nèi)

位時(shí)

一單

增大

分?jǐn)?shù)

的百

分子

活化

度一

高溫

釋?zhuān)荷?/p>

觀解

度：微

(3)溫

小。

率減

應(yīng)速

，反

反之

位

大一單

分?jǐn)?shù)增

子的百

活化分

降低一

活化能

反應(yīng)的

圖)，

(如下

的歷程

了反應(yīng)

一改變

催化劑

：使用

化劑

(4)催

加快。

應(yīng)速率

加一反

幾率增

撞的

效碰

內(nèi)有

時(shí)間

I

筑初筑/

-■一

\

工

用

的應(yīng)

達(dá)式

學(xué)表

其數(shù)

率及

應(yīng)速

學(xué)反

一化

考