第03講化學反應(yīng)速率

!-q-0M國畫I

“-----------‘

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

的方法來表示化學反應(yīng)速率的變化觀念。

2.宏觀辨識與微觀探析：通過實驗，從宏觀上認識外界因素影響化學反應(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行分析解釋。

3.證據(jù)推理與模型認知：根據(jù)化學反應(yīng)速率的測定原理設(shè)計實驗，學會化學反應(yīng)

速率的測定方法，通過對比的方法，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反應(yīng)速率的思維模型，即“實驗現(xiàn)象一影響規(guī)律一理論

解釋”，促進“證據(jù)推理”核心素養(yǎng)的發(fā)展。

4.科學探究：通過定性與定量研究影響化學反應(yīng)速率的因素，提高學生設(shè)計探究

方案、進行實驗探究的能力。

'-一,>----------J

一、化學反應(yīng)速率及其測定

(1)測定原理

利用與化學反應(yīng)中任何一種化學物質(zhì)的濃度相關(guān)的可觀測量進行測定。

(2)測定方法

①直接觀察測定：如釋放出氣體的體積和體系的壓強等。

②科學儀器測定：如反應(yīng)體系顏色的變化。在溶液中，當反應(yīng)物或生成物本身有

較明顯的顏色時，可利用顏色變化和顯色物質(zhì)與濃度變化間的比例關(guān)系來跟蹤反

應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。

二、化學反應(yīng)速率的計算和比較

1.化學反應(yīng)速率的計算

(1)公式法：

AcAn

v=~Ki=vKi

特別提醒①如果題目中給出的是物質(zhì)的量，在計算速率時應(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(某時刻)一c(初始)

所以一般Ac(反應(yīng)物)為負值，Ac(生成物)為正值,

而丫是標量，只有正值，所以在計算反應(yīng)速率時,

,L-小、-Ac(反應(yīng)物)

v(反應(yīng)物)=----工----

，(生成物)=陽常

⑵運用同一反應(yīng)中“速率之比等于化學計量數(shù)之比”的規(guī)律進行計算。

對于一個化學反應(yīng)："zA+〃B===pC+qD,v(A)=_"：),v(B)=一笠胃，v(C)

Ac(C)

(3)“三段式”法

①求解化學反應(yīng)速率計算題的一般步驟：

a.寫出有關(guān)反應(yīng)的化學方程式；

b.找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量；轉(zhuǎn)化量之比等于化學計量數(shù)之比;

c.根據(jù)已知條件列方程計算。

反應(yīng)：機A(g)+〃B(g)pC(g)

起始濃度/molL-iabc

轉(zhuǎn)化濃度/mol.L-1%詈俏

某時刻(/s)濃度/moLL-ia~xc+*

再利用化學反應(yīng)速率的定義式求算

Y

v(A)=~mol-L-1-s-1；

v(B)=^~mol-L-1-s-1；

''mt

v(C)=§mol-L-1-s-1o

''mt

②計算中注意以下量的關(guān)系。

對反應(yīng)物：c(起始)一c(轉(zhuǎn)化)=c(某時刻);

對生成物：C(起始)+c(轉(zhuǎn)化)=c(某時刻)；

轉(zhuǎn)化率=嘿燃'100%。

2.化學反應(yīng)速率的比較方法

⑴定性比較

通過明顯的實驗現(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

氣體充滿所需時間的長短等來定性判斷化學反應(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>Nao

⑵定量比較

①“一看”：看化學反應(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)的化學反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)的化學反應(yīng)速率，或分別

除以相應(yīng)物質(zhì)的化學計量數(shù)，所得數(shù)值大的速率大。

③“三比較”：標準統(tǒng)一后比較數(shù)值大小，數(shù)值越大，反應(yīng)速率越大。

三、影響化學反應(yīng)速率的因素

1.內(nèi)因

在相同條件下，不同的化學反應(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.定性探究影響化學反應(yīng)速率的外界因素

影響因素實驗結(jié)論

濃度增大濃度，化學反應(yīng)速率增大

溫度升高溫度，化學反應(yīng)速率增大

催化齊U催化劑能加快化學反應(yīng)速率

3.外因

(1)在一般情況下，當其他條件相同時，增大反應(yīng)物濃度，化學反應(yīng)速率增大；

降低反應(yīng)物濃度，化學反應(yīng)速率減小。升高溫度，化學反應(yīng)速率增大；降低溫度,

化學反應(yīng)速率減小。催化劑可以改變化學反應(yīng)速率。

(2)大量實驗證明，溫度每升高10℃,化學反應(yīng)速率通常增大為原來的2?4倍。

這表明溫度對反應(yīng)速率的影響非常顯著。

(3)壓強對化學反應(yīng)速率的影響

①研究對象一氣體模型的理解

對于氣體來說，在一定溫度下，一定質(zhì)量的氣體所占的體積與壓強成反比。

由圖可知：其他條件不變時，增大壓強，氣體體積縮小，濃度增大。

②影響規(guī)律

對于有氣體參加的化學反應(yīng)，在相同溫度下，增大壓強(減小容器容積)，反應(yīng)速

率增大；減小壓強(增大容器容積)，反應(yīng)速率減小。

(4)其他影響化學反應(yīng)速率的因素：如光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強

磁場、高速研磨等?？傊?，向反應(yīng)體系輸入能量，都有可能改變化學反應(yīng)速率。

四、活化能

1.有效碰撞理論

(1)基元反應(yīng)：大多數(shù)的化學反應(yīng)往往經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實現(xiàn)。其中每一步

反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)。如2HI=H2+I2的2個基元反應(yīng)為2Hl—>H2+2L.

21——>I2o

(2)反應(yīng)機理：先后進行的基元反應(yīng)反映了化學反應(yīng)的反應(yīng)歷程，反應(yīng)歷程又稱

反應(yīng)機理。

(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)生化學反應(yīng)。

(4)有效碰撞：能夠發(fā)生化學反應(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。

對于某一化學反應(yīng)來說，在一定條件下，反應(yīng)物分子中活化分子的百分數(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)歷的過程

一

一

一

一

有

化

分

相(1)活化分子具有

效

學

子

互足夠的能量

碰

反

運

碰

撞

應(yīng)

動

撞(2)碰撞取向合適

一

一

一

一反應(yīng)熱

(婚變)

3.有效碰撞理論對影響化學反應(yīng)速率因素的解釋

(1)濃度：反應(yīng)物濃度增大一單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多T單位時間內(nèi)有效碰撞

的次數(shù)增加-反應(yīng)速率增大；反之，反應(yīng)速率減小。

(2)壓強：增大壓強一氣體體積縮小一反應(yīng)物濃度增大一單位體積內(nèi)活化分子數(shù)

增多一單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加一反應(yīng)速率增大；反之，反應(yīng)速率減小。

即壓強對化學反應(yīng)速率的影響，可轉(zhuǎn)化成濃度對化學反應(yīng)速率的影響。

(3)溫度：微觀解釋：升高溫度一活化分子的百分數(shù)增大一單位時間內(nèi)有效碰撞

的次數(shù)增加一反應(yīng)速率增大；反之，反應(yīng)速率減小。

(4)催化劑：使用催化劑一改變了反應(yīng)的歷程(如下圖)，反應(yīng)的活化能降低一活化

分子的百分數(shù)增大一單位時間內(nèi)有效碰撞的幾率增加一反應(yīng)速率加快。

考點一化學反應(yīng)速率及其數(shù)學表達式的應(yīng)用

例1.在容積為1L的恒容容器內(nèi)進行反應(yīng)4A(g)+3B(s)=2C(g)+D(g),經(jīng)2min

后，A的濃度減少了0.8molLL下列對反應(yīng)速率的表示中正確的是

A.2min內(nèi)，用單位時間內(nèi)B的物質(zhì)的量變化表示的平均反應(yīng)速率是0.3

mol-min1

B.2min末的反應(yīng)速率，用A表示為0.4moLL"-mirri

C.2min內(nèi)，用B表示的平均反應(yīng)速率是0.3mol-L-'-min-1

D.2min內(nèi)，用A表示的反應(yīng)速率逐漸減小，用C表示的反應(yīng)速率逐漸增大

考點二化學反應(yīng)速率與化學計量數(shù)關(guān)系的應(yīng)用

例2.已知反應(yīng)：4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g),經(jīng)過2min時間,B濃度減少了

0.6mol/Lo有關(guān)該反應(yīng)速率的說法正確的是

A.0-2min用A表示的反應(yīng)速率是0.4mol/(L-min)

B.0-2min用B表示的反應(yīng)速率是0.3mol/(L-min)

C.2min末時用C表示的反應(yīng)速率是0.2mol/(L-min)

D.分別用B、C、D表示的反應(yīng)速率比值為2：3：6

考點三化學反應(yīng)速率大小比較

例3.下列4個數(shù)據(jù)是在不同條件下測得的合成氨反應(yīng)的速率，其中反應(yīng)最快的

是

1111

A.V(N2)=0.1mol-U-minB.v(H2)=0.2mol-U-min

1-11-1

C.V(NH3)=0.005mol-U-sD.v(N2)=0.002mol-U-s

考點四化學反應(yīng)速率圖像分析

例4.用活性炭可還原NO2防止空氣污染，其反應(yīng)原理為：

2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)o一定溫度下，向2L恒容密閉容器中加入足量

的C(s)和0.200molN02,體系中物質(zhì)濃度變化曲線如圖所示。下列說法正確的是

A.X點的v(正)>Y點v(正)

B.曲線C表示的是體系中CO2的濃度變化

C.0~4min,CO2的平均反應(yīng)速率為CHBOmollT.而丁

D.NO2的平衡轉(zhuǎn)化率為30%

考點五活化分子與有效碰撞理論

例5.下列有關(guān)有效碰撞理論和活化能的認識，不正確的是

A.增大反應(yīng)物濃度，可以提高活化分子百分數(shù)，從而提高反應(yīng)速率

B.溫度升高，分子動能增加，分子運動加快，增加了碰撞頻率，故反應(yīng)速率增

大

C.選用適當?shù)拇呋瘎?，降低活化能，活化分子百分?shù)增加，碰撞頻率增加，故

反應(yīng)速率增大

D.H+和OH-的反應(yīng)活化能接近于零，反應(yīng)幾乎在瞬間完成

考點六外界因素對化學反應(yīng)速率的影響

例6.工業(yè)生產(chǎn)硝酸涉及反應(yīng)：4NH3(g)+5O2(g).4NO(g)+6H2O(g),下列說法

正確的是

A.若反應(yīng)速率分別用MNH3)、V(O2),V(NO),V(H?O)表示，貝I]5V(NH3)=6Mo2)

B.加入催化劑可降低逆反應(yīng)的活化能，從而加快逆反應(yīng)速率

C.恒溫恒容時，增大壓強，則反應(yīng)物中活化分子百分數(shù)增大，反應(yīng)速率加快

D.達到平衡時，升高溫度，正反應(yīng)速率減小、逆反應(yīng)速率增大

考點七化學反應(yīng)速率影響因素的相關(guān)綜合

例7.在一定溫度下，某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2C(g)--A(g)+2B(s)AH>0,若

0?10s內(nèi)c(C)由0.1mol-L-1降到0.08mol-L-1,則下列說法正確的是

A.0?10s內(nèi)用B表示的平均反應(yīng)速率為v(B)=0.002mol-L-1^-1

B.c(C)由0.1moIL-i降到0.04mol-L-1所需的反應(yīng)時間小于5s

C.升高溫度正反應(yīng)速率加快，逆反應(yīng)速率減慢

D.減小反應(yīng)體系的體積，化學反應(yīng)速率加快

I-%-圖匆出用！

▼J----------------L

1.某化學反應(yīng)中，反應(yīng)物B的物質(zhì)的量濃度在10s內(nèi)，從4.0mol/L變成了

2.0mol/L,則這10s內(nèi)B的反應(yīng)速率為

A.0.2mol/(L-s)B.0.5mol/(L-min)C.0.02mol/(L-s)D.0.05mol/L

2.反應(yīng)A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為：

①v(A)=0.45mol-L-1-min-1

②v(B)=0.6mol-L4-s1

③v(C)=0.4mol-L4-s1

④v(D)=0.45mol-L'-s1

下列有關(guān)反應(yīng)速率的比較中正確的是

A.④〈③=②〈①B.④遼②兄

C.④迎二②^D.①陷>③〉④

3.一定溫度下，在5L的恒容密閉容器中，反應(yīng)

4NH3(g)+5C)2(g)「4NO(g)+6H2O(g)進行半分鐘后，測得NO的物質(zhì)的量增加了

0.3molo在此段時間內(nèi)，用NH3表示的化學反應(yīng)速率為

A.0.002molL1-s^1B.0.06mol-I71's-1C.O.Olmol-LT1-s1D.O.nmol-IJ1-s-1

4.把0.6molX氣體和0.4molY氣體混合于2L容器中，使它們發(fā)生如下反應(yīng):

3X(g)+Y(g)=nZ(g)+2W(g)o5min末生成0.2molW,若測得以Z濃度變化來表示

的化學反應(yīng)速率為0.01mol/(L.min),則上述反應(yīng)中Z氣體的化學計量數(shù)n的值是

A.1B.2C.3D.4

5.在高效催化劑作用下可發(fā)生反應(yīng)8NH3(g)+6NC)2(g)=7N2(g)+12Hq(g),下列有

關(guān)該反應(yīng)的化學反應(yīng)速率的比較中，錯誤的是

A.V(NH3):V(NO2)=4:3B.v(NH3):v(N2)=7:8

C.V(NO2):V(H2O)=1:2D.V(N2):V(H2O)=7:12

6.已知4NH3+5O2=4NO+6H2O(g),若反應(yīng)速率分別用v(NH3)、v(02),v(NO)、

V(H2。)表示，則正確的關(guān)系是

A.4/5v(NH3)=V(02)B.5/6V(02)=V(H20)

C.2/3V(NH3)=V(H20)D.4/5V(02)=v(NO)

7.在密閉容器中進行A與B反應(yīng)生成C的可逆反應(yīng)，反應(yīng)速率v(A)、v(B)、v(C)

之間存在以下關(guān)系：v(C)=2v(A),3V(C)=2v(B),則該反應(yīng)可以表示為

A.A(g)+B(g)OC(g)B.2A(g)+2B(g)03c(g)

C.A(g)+3B(g)02c(g)D.3A(g)+B(g)02c(g)

8.有關(guān)化學反應(yīng)速率的認識，正確的是

A.增大壓強(對于氣體反應(yīng))，活化分子百分數(shù)增大，故反應(yīng)速率增大

B.溫度升高，分子動能增加，減小了活化能，故反應(yīng)速率增大

C.選用適當?shù)拇呋瘎?，分子運動加快，增加了碰撞頻率，故反應(yīng)速率增大

D.H+和。H-的反應(yīng)活化能接近于零，反應(yīng)幾乎在瞬間完成

9.采取下列措施對增大化學反應(yīng)速率有明顯效果的是

A.N2和H2合成NH3時，不斷分離出產(chǎn)物NH3

B.Fe與稀硫酸反應(yīng)制取也時，改用濃硫酸

C.Na2s。4溶液與BaCb溶液反應(yīng)時，增大壓強

D.大理石與鹽酸反應(yīng)制取C02時，將塊狀大理石改為粉末狀大理石

10.對于在同一容器中進行的反應(yīng)：C(s)+H2O(g)^CO(g)+H2(g),下列說法錯誤

的是

A.增加C(s)的量，可以加快反應(yīng)速率

B.升高溫度，可以加快反應(yīng)速率

C.保持體積不變，充入He,反應(yīng)速率不變

D.將容器體積擴大至原來2倍，反應(yīng)速率減慢

陽羽隔冊］

1、一?-+/、----------L，

11.反應(yīng)A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為

①v(A)=0.45mol-L-1-min」；②v(B)=0.6mol-L'1-s1；③v(C)=0.4mol-L'''s'1；

④v(D)=0.45mol.L」，該反應(yīng)進行的快慢順序為

A.④>③=②>①B.①>②=③>④C.①>②>③>④D.④>③>②>①

12.某反應(yīng)A(g)+B(g)=C(g)+D(g)的速率方程為v=k.cm(A)d(B),其半衰期(當剩余

的反應(yīng)物恰好是起始的一半時所需的時間)為華。在650K時，反應(yīng)物濃度不同

時的反應(yīng)速率如表所示。

0.0250.0500.025

0.0400.0400.120

11

v/^mol-L-min)2.2x10-64.4x10-66.6X10-6

下列說法錯誤的是

A.該反應(yīng)可能為基元反應(yīng)

B.該反應(yīng)的速率常數(shù)k=2.2XW3L-mol-1-min-1

C.當c(A)=0.100molLT,c(B)=0.160molL',650K時的反應(yīng)速率為

3.52xl0Tmol-IjLminT

D.在過量的B存在時，反應(yīng)掉93.75%的A所需的時間是1200min

13.一定條件下，向一恒容密閉容器中通入適量的NO和。?發(fā)生反應(yīng)：

2NO(g)+O2(g)=N2O4(g).經(jīng)歷兩步反應(yīng)：①2NO(g)+C)2(g)=2NO2(g)；

②2NO“g)=N2O4(g)。反應(yīng)體系中NO?、NO、N0的濃度(c)隨時間的變化曲線

如圖所示。下列敘述正確的是

A.曲線a是C(NC>2)隨時間z的變化曲線

B..時，C(NO)=C(NOJ=2C(N2C>4)

C.G時，4NO?)的生成速率大于消耗速率

D.G時，c(Na)一。一,,。2)

14.一定溫度下，在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中發(fā)生分解反應(yīng)：

2N2O54AR+O2。在不同時刻測量放出的5體積，換算成N^Os濃度如表:

t/s06001200171022202820X

1

c(N2O5)/(mol-U)1.400.960.660.480.350.240.12

下列說法錯誤的是

A.600-1200s,生成NO2的平均速率為0.00bM

B.反應(yīng)2220s時，放出的。2體積為1176〃比

C.推測上表中的x為3930

D.反應(yīng)達到平衡時，2V正(NQ5)=V逆(NOJ

15.500℃,HC1在催化劑M的作用下被02氧化依次有如圖(I)、(II)、(III)三步

反應(yīng)組成，計算機模擬單個分子在催化劑表面的反應(yīng)歷程如圖所示，下列說法正

確的是

HCI

4

n0.73(n2)

4IICI(g)*O,(g)I

...........................'--I.9X

2ILO(g)+2CI>(g)

反應(yīng)過程

A.反應(yīng)II：反應(yīng)物斷鍵吸收的能量大于生成物成鍵放出的能量

B.溫度升高，反應(yīng)速率加快，活化能不變

C.總反應(yīng)的熱化學方程式為

1

4HCl(g)+O2(g)=2H2O(g)+2Cl2(g)AH=-1.98eVmol_

D.HOOCl(g)比HCl(g)和O?(g)穩(wěn)定

16.TC時，降冰片烯在催化劑作用下反應(yīng)，反應(yīng)物濃度與催化劑種類及反應(yīng)時

間的關(guān)系如下表所示。下列說法不無硬的是

時間/min

編號濃度/(mol/L)050100150200250

催化劑種類

1催化劑I3.002.401.801.200.600

2催化劑II3.001.800.60000

3催化劑HI1.500.900.30000

A.催化效果：催化劑n優(yōu)于催化劑I

B.編號2和3實驗中，反應(yīng)至125min之前，反應(yīng)物都已經(jīng)消耗完

C.編號2實驗中，以反應(yīng)物濃度變化表示的反應(yīng)速率為0Q24mol/(L.min)

D.其他條件相同時，反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率不一定越大

17.已知：2KMnO4+5H2c2CU+3H2so4=2MnSO4+K2so4+IOCO2T+8H2。。某化學

小組欲探究濃度、溫度對該反應(yīng)速率的影響，進行如下實驗(忽略溶液體積變化)。

編O.Olmol-L-1酸性O(shè).OlmoLL-iH2c2O4溶水的體反應(yīng)反應(yīng)結(jié)

號KMnCU溶液體積液體積/mL積/mL溫度束時間

/mL/℃/min

I