資源簡介 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率課程學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法,會計(jì)算和比較反應(yīng)速率,了解測定化學(xué)反應(yīng)速率的簡單方法。2.通過實(shí)驗(yàn)探究,了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。3.了解反應(yīng)活化能的概念,知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的,認(rèn)識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。學(xué)科核心素養(yǎng)1.學(xué)會化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法,會比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢,培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.宏觀辨識與微觀探析:通過實(shí)驗(yàn),從宏觀上認(rèn)識外界因素影響化學(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: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。【新知學(xué)習(xí)】一.化學(xué)反應(yīng)速率(一)概述意義 表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量表示 用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加表示Δc表達(dá)式 υ= Δc 濃度的變化 Δt 時間的變化Δt單位 mol·L-1·min-1或 mol·L-1·s-1與化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系 各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比1.對于一些化學(xué)反應(yīng),也可以用單位時間內(nèi)某物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、體積、壓強(qiáng)的變化量來表示化學(xué)反應(yīng)速率。2.化學(xué)反應(yīng)速率一般指平均速率而不是某一時刻的瞬時速率。3.同一反應(yīng)在同一時間內(nèi),用不同物質(zhì)來表示的反應(yīng)速率可能不同,但表示的意義相同。4.固體或純液體的濃度視為常數(shù),不能用固體或純液體的濃度變化計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。(二)計(jì)算和比較1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算Δc①公式法:υ=Δt注意:①如果題目中給出的是物質(zhì)的量,在計(jì)算速率時應(yīng)先除以體積,轉(zhuǎn)化為濃度的變化量。②規(guī)律法: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。對于一個化學(xué)反應(yīng):mA+nB=pC+qD,υ(A)∶υ(B)∶υ(C)∶υ(D)=m∶n∶p∶q。③三段式法a.寫出有關(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、某時刻量(轉(zhuǎn)化量之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比)。c.根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。例如:反應(yīng) mA(g)+nB(g)=pC(g)起始濃度/mol·L-1 a b cnx px轉(zhuǎn)化濃度/mol·L-1 xm mnx px某時刻濃度/mol·L-1 a-x b- c+m mx mol·L-1 px -1利用化學(xué)反應(yīng)速率的定義式求算,如 υ(A)= ,υ(C) m mol·L= 。t s t s注意:①計(jì)算中以下量的關(guān)系,對反應(yīng)物:c(起始)-c(轉(zhuǎn)化)=c(某時刻);對生成物:c(起始)+c(轉(zhuǎn)化)=c(某時刻)。c(某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化量)②轉(zhuǎn)化率= ×100%。c(該反應(yīng)物起始量)2.比較通過明顯的實(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所需定性比較時間的長短等來定性判斷化學(xué)反應(yīng)的快慢“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。“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)的定量比較化學(xué)計(jì)量數(shù),所得數(shù)值大的速率大。“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。3.測定測定原理 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)的可觀測量進(jìn)行測定。直接觀察測定:如釋放出氣體的體積和體系的壓強(qiáng)等。測定方法 科學(xué)儀器測定: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,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。1.速率常數(shù)的含義速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下,反應(yīng)物濃度皆為 1 mol·L-1時的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下,可用速率常數(shù)大小來比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(或濃度的次方)成正比,而速率常數(shù)是其比例常數(shù),在恒溫條件下,速率常數(shù)不隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。因此,可以應(yīng)用速率方程求出該溫度下任意濃度時的反應(yīng)速率。2.速率方程一定溫度下,化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。對于反應(yīng):aA+bB=gG+hH則 v=k·ca(A)·cb(B)(其中 k 為速率常數(shù))。如:①SO2Cl2=SO2+Cl2 v=k1·c(SO2Cl2)②2NO2=2NO+O2 v=k2·c2(NO2)③2H +2NO=N +2H O v=k ·c22 2 2 3 (H2)·c2(NO)3.速率常數(shù)的影響因素溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響是顯著的,速率常數(shù)是溫度的函數(shù),同一反應(yīng),溫度不同,速率常數(shù)將有不同的值,但濃度不影響速率常數(shù)。【典例 1】反應(yīng) mA(g)+nB(g)=wC(g)中,在同一時間段內(nèi)測得:A 每分鐘減少 0.15 mol·L-1,B 每分鐘減少 0.05mol·L-1,C 每分鐘增加 0.1 mol·L-1,則下列敘述正確的是 ( )A.在體積和溫度不變的條件下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,體系的壓強(qiáng)逐漸增大B.化學(xué)計(jì)量數(shù)之比是 m∶n∶w=3∶1∶2C.單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少等于生成物濃度的增加D.若在前 10 s 內(nèi) A 減少了 x mol,則在前 20 s 內(nèi) A 減少了 2x mol【答案】B【解析】A.根據(jù)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,可知 m:n:w=0.15:0.05:0.1=3:1:2,隨反應(yīng)進(jìn)行氣體的物質(zhì)的量減小,在容器容積和溫度不變的條件下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,體系的壓強(qiáng)逐漸減小,故 A 錯誤;B.速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,故 m:n:w=0.15:0.05:0.1=3:1:2,故 B 正確;C.由給出的 A、B、C 的反應(yīng)速率可知,單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少不等于生成物濃度的增加,故 C 錯誤;D.后 10s 內(nèi)反應(yīng)速率比前 10s 內(nèi)小,故后 10s 內(nèi)減少的 A 小于 x mol,故前 20s 內(nèi)減少的 A 的物質(zhì)的量小于 2xmol,故 D 錯誤。故答案選 B。【典例 2】將 4mol A 和 2mol B 在 2L 的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):2A g + B g =2C g ,若經(jīng) 2s 后測得 C 的濃度為 0.6mol/L,下列說法正確的是A.用物質(zhì) B 表示 2s 內(nèi)的平均反應(yīng)速率為 0.6 mol/ L ×s B.2s 時物質(zhì) B 的濃度為 0.7mol/LC.2s 內(nèi)物質(zhì) A 的轉(zhuǎn)化率為 70%D.用物質(zhì) A 表示 2s 內(nèi)的平均反應(yīng)速率為 0.7 mol/ L ×s 【答案】B【解析】2A(g) +B(g) 2C(g)初始濃度(mol / L) 2 1 0轉(zhuǎn)化濃度(mol / L) 0.6 0.3 0.62s后濃度(mol / L) 1.4 0.7 0.60.3mol/LA.所以用物質(zhì) B 表示 2s 內(nèi)的平均反應(yīng)速率為 = 0.15mol/ L × s ,選項(xiàng) A 錯誤;2sB.2s 時物質(zhì) B 的濃度為 0.7mol/L,選項(xiàng) B 正確;0.6mol/L 2LC.2s 內(nèi)物質(zhì) A 的轉(zhuǎn)化率為 100% = 30%,選項(xiàng) C 錯誤;4mol0.6mol/LD.用物質(zhì) A 表示 2s 內(nèi)的平均反應(yīng)速率為 = 0.3mol/ L × s ,選項(xiàng) D 錯誤。2s答案選 B。二.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(一)內(nèi)因在相同條件下,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。 實(shí)驗(yàn)Ⅰ:定性探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素催化劑實(shí)驗(yàn)原理:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O、2H2O2 === == 2H2O+O2↑實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)影響因素 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論均出現(xiàn)渾濁, 增大濃度,濃度但后者出現(xiàn)渾濁更快 化學(xué)反應(yīng)速率增大混合后均出現(xiàn)渾濁,但升高溫度,溫度 70℃熱水一組首先出現(xiàn)渾化學(xué)反應(yīng)速率增大濁前者無明顯現(xiàn)象, 催化劑能加快催化劑后者出現(xiàn)大量氣泡 化學(xué)反應(yīng)速率 實(shí)驗(yàn)Ⅱ:反應(yīng)速率的定量測定和比較實(shí)驗(yàn)步驟:①取一套裝置(如圖所示),加入 40 mL 1 mol·L-1的硫酸和鋅粒,測量收集 10 mL H2所需的時間。②取另一套裝置,加入 40 mL 4 mol·L-1的硫酸和鋅粒,測量收集 10 mL H2所需的時間。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡,收集 10 mL 氣體,②所用時間比①所用時間短。實(shí)驗(yàn)結(jié)果反應(yīng)時間 反應(yīng)速率加入試劑(填“長”或“短”) (填“快”或“慢”)40 mL 1 mol·L-1硫酸 長 慢40 mL 4 mol·L-1硫酸 短 快實(shí)驗(yàn)結(jié)論:4 mol·L-1硫酸與鋅反應(yīng)比 1 mol·L-1硫酸與鋅反應(yīng)的速率快。注意事項(xiàng):①鋅的顆粒大小基本相同;②40 mL 的稀硫酸要迅速加入;③裝置氣密性良好,且計(jì)時要迅速準(zhǔn)確;④氣體收集可以用排水量氣裝置(如圖所示)代替。實(shí)驗(yàn)討論:除本實(shí)驗(yàn)測定反應(yīng)速率的方法外,可行的方案還有:①測定一定時間內(nèi)產(chǎn)生的 H2的體積;②測定一段時間內(nèi) H+的濃度變化;③測定一段時間內(nèi)鋅粒的質(zhì)量變化。(二)外因(其他條件不變,只改變一個條件)濃度 增大反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率增大,反之減小壓強(qiáng) 對于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強(qiáng)(減小容器容積),反應(yīng)速率增大,反之減小升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率增大,反之減小溫度(溫度每升高 10℃,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來的 2~4 倍)催化劑 催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率 (對于可逆反應(yīng),正、逆反應(yīng)速率的改變程度相同)如增大反應(yīng)物的接觸面積、光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強(qiáng)磁場、高速研磨、形其他因素成原電池等,都有可能改變化學(xué)反應(yīng)速率 由于固體和純液體的濃度可視為常數(shù),故增加(或減少)固體或純液體的量,反應(yīng)速率不變。但當(dāng)固體顆粒變小時,其表面積將增大,反應(yīng)速率將加快。溶液中的離子反應(yīng),只有改變實(shí)際參加反應(yīng)的離子濃度,才會影響反應(yīng)速率,如 Zn 與稀 H2SO4反應(yīng),加入少量 Na2SO4固體,生成 H2速率不變。 增大壓強(qiáng)實(shí)際上就是減小氣體體積,增大反應(yīng)物的濃度。引起 引起 引起恒溫 增大壓強(qiáng) ―― →體積縮小 ―― →濃度增大 ―― →反應(yīng)速率增大。a 引起 引起.充入氣體反應(yīng)物 ―― →反應(yīng)物濃度增大 ―― →反應(yīng)速率增大。恒溫恒容b 引起.充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體) ―― →總壓強(qiáng)增大,但各物質(zhì)的濃度不變,反應(yīng)速率不變。引起 引起 引起充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體) ―― →體積增大 ―― →各物質(zhì)濃度減小 ―― →反應(yīng)速率減恒溫恒壓小。 不論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大;降低溫度,正、逆反應(yīng)速率均減小。【典例 3】下列說法正確的是A.一定條件下,增大反應(yīng)物的量會加快化學(xué)反應(yīng)速率B.增大壓強(qiáng),一定會加快化學(xué)反應(yīng)速率C.催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)降低了活化能,從而加快化學(xué)反應(yīng)速率D.活化分子間的碰撞叫做有效碰撞【答案】C【解析】A.一定條件下,增大反應(yīng)物的濃度會加快化學(xué)反應(yīng)速率,若加入固體物質(zhì),反應(yīng)物濃度不變,反應(yīng)速率不變,故 A 錯誤;B.對于沒有氣體參與的反應(yīng),增大壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率不變,故 B 錯誤;C.催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)降低了活化能,從而加快化學(xué)反應(yīng)速率,故 C 正確;D.能引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的分子間碰撞稱之為有效碰撞,活化分子只有在碰撞方向正確時的碰撞才是有效碰撞,故 D錯誤;選 C。【典例 4】下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的說法中,正確的是A.汽車尾氣中的 CO 和 NO 可以緩慢反應(yīng)生成 N2和 CO2,減小壓強(qiáng),反應(yīng)速率減慢B.用鐵片和稀硫酸反應(yīng)制取 H2時,改用鐵片和濃硫酸可以加快產(chǎn)生 H2的速率C.二氧化硫的催化氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng),所以升高溫度,反應(yīng)速率減慢D.100mL2mol·L-1 的鹽酸與鋅反應(yīng)時,加入適量的 NaCl 溶液,生成 H2的速率不變【答案】A【解析】A.減小壓強(qiáng),單位體積活化分子數(shù)減小,反應(yīng)速率減小,故 A 正確;B.濃硫酸具有強(qiáng)氧化性,與鐵發(fā)生鈍化,阻止反應(yīng)的進(jìn)行,故 B 錯誤;C.升高溫度,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,反應(yīng)速率增大,故 C 錯誤;D.加入適量的氯化鈉溶液,溶液體積增大,反應(yīng)物濃度減小,則反應(yīng)速率減小,故 D 錯誤。答案選 A。【知識進(jìn)階】一.許多化學(xué)反應(yīng),盡管其反應(yīng)方程式很簡單,卻不是基元反應(yīng),而是經(jīng)由兩個或多個步驟完成的復(fù)雜反應(yīng)。例如 H2(g)+I(xiàn)2(g)=2HI(g),它的反應(yīng)歷程有如下兩步基元反應(yīng):①I2―→I+I(xiàn)(快);②H2+2I===2HI(慢)其中慢反應(yīng)為整個反應(yīng)的決速步驟。二.分子發(fā)生反應(yīng)必須發(fā)生碰撞,但有的碰撞不一定能發(fā)生反應(yīng)。有效碰撞理論解釋1.有效碰撞理論基元反應(yīng) 大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過幾步完成的,其中的每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)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)歷程又稱反應(yīng)機(jī)理基元反應(yīng)發(fā)生的 反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞先決條件 但是并不是每一次分子碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)概念:能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞有效碰撞 條件:具有足夠的能量;具有合適的取向與反應(yīng)速率的關(guān)系:有效碰撞的頻率越高,則反應(yīng)速率越快①活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞分子活化分子 對于某一化學(xué)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?jǐn)?shù)是一定的。和活化能 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E1:正反應(yīng)的活化能反應(yīng)物、生成物的E2:活化分子變成生成物分子放出的能量,也認(rèn)為是逆反應(yīng)的能量與活化能的活化能關(guān)系圖E1-E2為反應(yīng)熱,即 ΔH=E1-E2E1:2.基元反應(yīng)發(fā)生經(jīng)歷的過程分 相 有 化①活化分子具 有足夠的能量子 ―→互 效 學(xué)運(yùn) 碰 —————②— ―→碰—撞—取—向—合適————→碰 反動 撞 撞 應(yīng)3.有效碰撞理論對影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→反應(yīng)速率增濃度大;反之,反應(yīng)速率減小增大壓強(qiáng)→氣體體積縮小→反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰壓強(qiáng)撞的次數(shù)增加→反應(yīng)速率增大;反之,反應(yīng)速率減小升高溫度→活化分子的百分?jǐn)?shù)增大→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,反溫度應(yīng)速率減小使用催化劑→改變了反應(yīng)的歷程,反應(yīng)的活化能降低→活化分子的百分?jǐn)?shù)增大→單位時間內(nèi)有效催化劑碰撞的幾率增加→反應(yīng)速率加快絕大多數(shù)催化劑都有活性溫度范圍,溫度太低時,催化劑的活性很小,反應(yīng)速率很慢,隨著溫度的升高,反應(yīng)速率逐漸增大,物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率增大,溫度過高又會破壞催化劑的活性。【效果檢測】1.反應(yīng) 4A(s)+3B(g) 4C(g)+D(g),經(jīng) 2minB 的濃度減少 0.6mol·L-1,對此反應(yīng)速率的正確表示是A.用 A 表示的反應(yīng)速率是 0.4mol·L-1·min-1B.分別用 B、C、D 表示反應(yīng)的速率,其比是 3:4:1C.0-2min 內(nèi)的反應(yīng)速率,用反應(yīng)物 D 來表示是 0.3mol·L-1·min-1D.在這 2min 內(nèi)用 A 和 C 表示的反應(yīng)速率的值都是相同的【答案】B【解析】【解析】A.物質(zhì) A 為固體,不能用 A 的濃度變化表示速率,A 錯誤;B.同一反應(yīng)不同物質(zhì)的量反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比,所以分別用 B、C、D 表示反應(yīng)的速率,其比是 3:4:1,B 正確;-1C.2minB 的濃度減少 0.6mol·L-1 v(B)= 0.6mol × L,所以 =0.3mol·L-1·min-1,則 v(D)應(yīng)為 0.1mol·L-1·min-1,C 錯誤;2minD.物質(zhì) A 為固體,不能用 A 的濃度變化表示速率,D 錯誤;綜上所述答案為 B。2.一定條件下,在 2L 恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng) C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),10min 內(nèi)碳的質(zhì)量減少了 12g,則該反應(yīng)的反應(yīng)速率為A.v(C)=0.05mol·L-1·min-1 B.v(H2O)=0.1mol·L-1·min-1C.v(CO)=0.1mol·L-1·min-1 D.v(H2)=0.05mol·L-1·min-1【答案】D【解析】【分析】10min 內(nèi)碳的質(zhì)量減少了 12g,C 的物質(zhì)的量為 12g÷12g/mol=1mol,則參與反應(yīng) H2O、CO、H2的物質(zhì)的量均為1mol;【解析】A.碳為固體,濃度不能用 mol/L 來表示,A 錯誤;1molB.v(H2O)= =0.05mol·L-1·min-1,B 錯誤;2Lg10min1molC.v(CO)= =0.05mol·L-1·min-1,C 錯誤;2Lg10min1molD.v(H2)= =0.05mol·L-1·min-1,D 正確;2Lg10min故選 D。3.決定化學(xué)反應(yīng)速率的最主要因素是A.反應(yīng)物性質(zhì) B.濃度 C.溫度 D.催化劑【答案】A【解析】【解析】A.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素中,反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是決定性因素,A 正確;B.濃度會影響化學(xué)反應(yīng)速率,但不是最主要因素,B 錯誤;C.溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素之一,但不是最主要因素,C 錯誤;D.催化劑會影響化學(xué)反應(yīng)速率,但不是最主要因素,D 錯誤;故答案選 A。4.不同的化學(xué)反應(yīng),進(jìn)行的快慢千差萬別,下列表示反應(yīng)3A g + B g = 2C s + 3D g 速率最快的是A. vA = 0.9mol / L ×min B. vB = 0.35mol / L ×min C. vC = 0.015mol / L ×s D. vD = 0.015mol / L ×s 【答案】B【解析】【解析】不能用固體和純液體表示速率,不能用 C 表示速率,把 A、D 答案的速率都轉(zhuǎn)化為以 B 表示的速率分別為vA 0.9mol / L ×min 0.015mol / L ×sVB = = = 0.3mol / L × min v ,v = DB = 60 = 0.3mol / L × min ,即可知速率最3 3 3 3快的是 B,故答案為 B5.某溫度時,在 2L 容器中三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析,該反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)開始至 2min 末 Z 的平均反應(yīng)速率為A.3X + Y 2Z;0.05mol·L-1·min-1B.2X + Y 2Z;0.1mol·L-1·min-1C.X + 2Y=Z;0.1mol·L-1·min-1D.X + 3Y=2Z;0.05mol·L-1·min-1【答案】A【解析】【解析】由圖可知,X、Y 的物質(zhì)的量減小,為反應(yīng)的反應(yīng)物,Z 的物質(zhì)的量增大,為反應(yīng)的生成物,2min 時 X、Y、Z的物質(zhì)的量變化量之比為(1.0—0.7):(1.0—0.9):0.2=3:1:2,由化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)物的變化量之比可知反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3X + Y 2Z,故選 A。6.小李同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測定鋅與稀硫酸反應(yīng)的速率,取 1g 鋅粒與 20mL0.5mol·L-1 的硫酸進(jìn)行反應(yīng),測得不同時刻反應(yīng)生成的 H2的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)如表。下列說法正確的是t/s 0 5 10 15 20 25V(H2)/mL 0.0 14.6 34.5 44.8 52.2 56.9A.反應(yīng)結(jié)束時鋅粒無剩余B.鋅與稀硫酸反應(yīng)初期速率逐漸加快,后又變慢C.應(yīng)用鋅粉代替鋅粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以節(jié)約實(shí)驗(yàn)時間D.假設(shè)溶液的體積不變,10~25s 內(nèi)的平均反應(yīng)速率 v(H2SO4)=0.02mol·L-1·min-1【答案】B【解析】【解析】1A.Zn 與稀硫酸反應(yīng):Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,1gZn 消耗稀硫酸的物質(zhì)的量為 mol>0.01mol,鋅過量,故 A65錯誤;B.鋅與稀硫酸反應(yīng)放熱,溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快,反應(yīng)進(jìn)行一定時間后,酸中氫離子濃度減小,化學(xué)反應(yīng)速率減慢,故 B 正確;C.采用鋅粉反應(yīng)速率太快,收集一定體積的 H2時所需時間間隔太短,不易計(jì)時,故 C 錯誤;-3D.10~25s n(H )= (56.9mL-34.5mL) 10 L/mL內(nèi)反應(yīng)生成 2 =0.001mol,參與反應(yīng)的硫酸是 0.001mol,22.4L/molv(H2SO4)=0.2mol·L-1·min-1,故 D 錯誤;答案為 B。3.容積固定的密閉容器中的可逆反應(yīng)為A(g) + 2B(g) 2C(g)。以 B 的濃度表示的反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示,已知速率的單位為mol ×L-1 ×s-1,圖中陰影部分面積的數(shù)值等于A.A 物質(zhì)的量的減少量 B.B 物質(zhì)的量的減少量C.C 物質(zhì)的量濃度的增加量 D.A 物質(zhì)的量濃度的減少量【答案】C【解析】【解析】根據(jù)圖中信息 B 的正反應(yīng)速率不斷減小,逆反應(yīng)速率不斷增大,直到達(dá)到平衡,橫坐標(biāo)是時間,則根據(jù)速率乘以時間得到濃度的改變量,因此得到的是 B 的濃度的改變量,根據(jù)改變量之比等于計(jì)量系數(shù)之比,因此陰影部分面積也等于 C 物質(zhì)的量濃度增加量,故 C 符合題意。綜上所述,答案為 C。8.下列對化學(xué)反應(yīng)速率增大原因的分析錯誤的是A.升高溫度,使反應(yīng)物分子中活化分子百分?jǐn)?shù)增大B.向反應(yīng)體系中加入相同濃度的反應(yīng)物,使活化分子百分?jǐn)?shù)增大C.對有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),增大壓強(qiáng)使容器容積減小,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多D.加入適宜的催化劑,使反應(yīng)物分子中活化分子百分?jǐn)?shù)增大【答案】B【解析】【解析】A.升溫,反應(yīng)物分子的能量升高,則活化分子百分?jǐn)?shù)增大,A 正確;B.向反應(yīng)體系中加入相同濃度的反應(yīng)物,活化分子百分?jǐn)?shù)不改變,B 錯誤;C.對有氣體參加的反應(yīng),增大壓強(qiáng)使容器減小,則濃度增大,單位體積的活化分子數(shù)增多,C 正確;D.加入適宜的催化劑,降低反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)物中活化分子百分?jǐn)?shù)增大,D 正確;故選 B。9.對于反應(yīng) 3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),下列措施能使反應(yīng)速率減慢的是A.恒壓通入 He 氣 B.減小容器容積C.增加 Fe 的質(zhì)量 D.升高體系溫度【答案】A【解析】【解析】A.恒壓通入 He 氣,容器的體積增大,反應(yīng)中氣態(tài)物質(zhì)的濃度減小,活化分子百分?jǐn)?shù)不變,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減小,單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)減小,反應(yīng)速率減慢,A 項(xiàng)符合題意;B.減小容器容積,反應(yīng)中氣態(tài)物質(zhì)的濃度增大,活化分子百分?jǐn)?shù)不變,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多,單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增加,反應(yīng)速率加快,B 項(xiàng)不符合題意;C.Fe 呈固態(tài),增加 Fe 的質(zhì)量,對化學(xué)反應(yīng)速率無影響,C 項(xiàng)不符合題意;D.升高體系溫度,活化分子百分?jǐn)?shù)增大,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多,單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增加,反應(yīng)速率加快,D 項(xiàng)不符合題意;答案選 A。10.下列各組反應(yīng)(表中物質(zhì)均為反應(yīng)物),在反應(yīng)剛開始時,放出 H2的速率最快的是選項(xiàng) 金屬(粉末狀) 酸 反應(yīng)溫度A 0.1molMg 10mL8mol·L-1 硝酸 60 ℃B 0.1molMg 10mL3mol·L-1 硫酸 60 ℃C 0.1molFe 10mL3mol·L-1 鹽酸 60 ℃D 0.1molMg 10mL3mol·L-1 鹽酸 60 ℃【答案】B【解析】【解析】硝酸與鎂反應(yīng)不生成氫氣,Mg 比 Fe 活潑,Mg 與稀硫酸、鹽酸反應(yīng)時,氫離子濃度越大,反應(yīng)速率越大,B 項(xiàng)中 c(H+)=3mol·L-1×2=6mol·L-1,D 項(xiàng)中 c(H+)=3mol·L-1,則 B 項(xiàng)放出 H2的速率最快,故選:B。11.Au/Fe 2O3可用作反應(yīng) CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的催化劑。對于該反應(yīng)下列有關(guān)說法不正確的是A.加入催化劑 Au/Fe2O3,反應(yīng)的焓變 ΔH 不變n(CO)B.其他條件相同,增大 n(H O) ,反應(yīng)的平衡常數(shù) K 變大2C.向固定容積的反應(yīng)體系中充入水蒸氣,反應(yīng)速率加快D.升高溫度,反應(yīng)體系的活化分子百分?jǐn)?shù)增多【答案】B【解析】【解析】A.加入催化劑 Au/Fe2O3能降低反應(yīng)的活化能,不能改變反應(yīng)的焓變,故 A 正確;B.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)也不變,故 B 錯誤;C.向固定容積的反應(yīng)體系中充入水蒸氣,濃度變大則反應(yīng)速率加快,故 C 正確;D.升溫,分子總數(shù)不變,但更多的普通分子吸收能量轉(zhuǎn)化為活化分子,故活化分子百分?jǐn)?shù)增多,故 D 正確;故選 B 選項(xiàng)。12.密閉容器中發(fā)生反應(yīng)C s + H2O g CO g + H2 g 。下列措施能增大反應(yīng)速率的是A.增加 C 的物質(zhì)的量 B.降低反應(yīng)溫度C.將容器的體積縮小一半 D.保持壓強(qiáng)不變,充入N2【答案】C【解析】【解析】A.固體不影響反應(yīng)速率,A 錯誤;B.溫度降低,活化分子百分?jǐn)?shù)降低,反應(yīng)速率降低,B 錯誤;C.將容器的體積縮小一半,相當(dāng)于加壓,濃度增大,化學(xué)反應(yīng)速率增大,C 正確;D.保持壓強(qiáng)不變,充入 N2相當(dāng)于減壓,體積增大,濃度減小,反應(yīng)速率降低,D 錯誤;故選 C。13.反應(yīng) 3X(s)+4Y(g) 加熱 M(s)+4N(g),在一容積可變的密閉容器中進(jìn)行,用“增大”、“不變”、“減小”回答下列問題。(1)增加 X 的量,其正反應(yīng)速率的變化是___________。(2)將容器的體積縮小一半,逆反應(yīng)速率___________。(3)保持體積不變,充入 N2使體系壓強(qiáng)增大,其逆反應(yīng)速率___________。(4)保持壓強(qiáng)不變,充入 N2使容器的體積增大,其正反應(yīng)速率___________。【答案】(1)不變(2)增大(3)不變(4)減小【解析】(1)在反應(yīng) 3X(s)+4Y(g) 加 熱 M(s)+4N(g)中,X 呈固態(tài),所以增加 X 的量,對氣態(tài)反應(yīng)物的濃度不產(chǎn)生影響,對正反應(yīng)速率不產(chǎn)生影響,其正反應(yīng)速率的變化是不變。答案為:不變;(2)反應(yīng) 3X(s)+4Y(g) 加 熱 M(s)+4N(g)為有氣體參加和生成的反應(yīng),將容器的體積縮小一半,則氣體反應(yīng)物和生成物的濃度都增大,所以逆反應(yīng)速率增大。答案為:增大;(3)加熱對于反應(yīng) 3X(s)+4Y(g) M(s)+4N(g),保持體積不變,充入 N2使體系壓強(qiáng)增大,氣體反應(yīng)物和生成物的濃度不變,所以其逆反應(yīng)速率不變。答案為:不變;(4)對于反應(yīng) 3X(s)+4Y(g) 加熱 M(s)+4N(g),保持壓強(qiáng)不變,充入 N2使體積增大,則氣體反應(yīng)物和生成物的濃度減小,所以其逆反應(yīng)速率減小。答案為:減小。【點(diǎn)睛】往平衡混合氣中充入氣體,導(dǎo)致混合氣的壓強(qiáng)改變,分析反應(yīng)速率的變化時,應(yīng)先分析氣體反應(yīng)物和生成物的濃度是否發(fā)生改變。14.I.實(shí)驗(yàn)室利用下列方案探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。請回答相關(guān)問題:H2C2O4 溶液 酸性KMnO4 溶液編號 溫度/℃濃度/ (mol / L) 體積/ mL 濃度/ (mol / L) 體積/ mL① 25 0.10 2.0 0.010 4.0② 25 0.20 2.0 0.010 4.0③ 50 0.20 2.0 0.010 4.0(1)實(shí)驗(yàn)時,分別量取H2C2O4 溶液和酸性KMnO4 溶液,迅速混合并開始計(jì)時,通過測定_______來判斷反應(yīng)的快慢。(2)實(shí)驗(yàn)①、②、③所加H2C2O4 溶液均要過量,理由是_______。(3)實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②是探究_______對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,實(shí)驗(yàn)②和③是探究_______對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(4)實(shí)驗(yàn)①和②起初反應(yīng)均很慢,過了一會兒速率突然增大,可能原因是_______。II.在恒容密閉容器中,用 H2還原 SO2,生成 S 的反應(yīng)分兩步完成(如圖 1 所示),該過程中相關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化關(guān)系如圖 2 所示,請分析并回答如下問題:(5)分析可知 X 為_______(填化學(xué)式)。(6)0 ~ t1時間段的溫度為_______。(7)0 ~ t1時間段用 SO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_______。【答案】(1)KMnO4 溶液褪色時間(2)根據(jù)反應(yīng)方程式:2KMnO4 + 5H2C2O4 + H2SO4 = 2MnSO4 +10CO2 +K2SO4 + 8H2O ,實(shí)驗(yàn)通過測定溶液的褪色時間判斷反應(yīng)的快慢,則三個實(shí)驗(yàn)中所加H2C2O4 溶液均要過量(3) 濃度 溫度(4)反應(yīng)生成了具有催化作用的物質(zhì),其中可能起催化作用為Mn2+(5)H2S(6)300℃2(7) 10-3mol / Lgmint1【解析】(1)H2C2O4 溶液和酸性KMnO4 溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2KMnO4 + 5H2C2O4 + H2SO4 = 2MnSO4 +10CO2 +K2SO4 + 8H2O ,通過測量KMnO4 溶液褪色時間來判斷反應(yīng)的快慢;(2)根據(jù)反應(yīng)方程式: 2KMnO4 + 5H2C2O4 + H2SO4 = 2MnSO4 +10CO2 +K2SO4 + 8H2O ,實(shí)驗(yàn)通過測定溶液的褪色時間判斷反應(yīng)的快慢,則三個實(shí)驗(yàn)中所加H2C2O4 溶液均要過量;(3)①實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)② H2C2O4 溶液的濃度不同,其他實(shí)驗(yàn)條件均相同,則實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②探究H2C2O4 溶液的濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響;②實(shí)驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)③中溫度不同,其他實(shí)驗(yàn)條件均相同,則驗(yàn)②和實(shí)驗(yàn)③探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響;(4)實(shí)驗(yàn)①和②起初反應(yīng)均很慢,過了一會兒速率突然增大,說明可能反應(yīng)生成了具有催化作用的物質(zhì),其中可能起催化作用為Mn2+ ;(5)根據(jù)圖 1 可知,在 300℃時,H2和 SO2在催化劑條件下生成 H2S,在 100℃到 200℃時,H2S 與 SO2在催化劑生成 S 和 H2O,則物質(zhì) X 為 H2S;(6)由圖 2 可知,0 ~ t1時間段 H2完全轉(zhuǎn)化為 H2S, H2和 SO2的濃度降低且 H2S 的濃度增大,則0 ~ t1時間段的溫度為 300℃;(7)0 ~ t1時間段用 SO2濃度的變化量為 2 10-3mol / L,SO2的化學(xué)反應(yīng)速率為v Vc = 2 10-3mol / L 2= = 10-3mol / LgminV 。t t1 min t115.研究反應(yīng)速率的影響因素有助于對相關(guān)反應(yīng)原理的理解。I.某些金屬及金屬氧化物對 H2O2的分解反應(yīng)具有催化作用。某同學(xué)選用 Ag、Pt、Cu、TiO2作為催化劑,在 25℃時,保持其它實(shí)驗(yàn)條件相同,測得生成的 O2體積(V)。V 與分解時間(t)的關(guān)系如圖所示(O2的體積已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則:(1)在不同催化劑存在下,H2O2分解反應(yīng)的活化能大小順序是 Ea(___________) >Ea(___________)>Ea(___________)>Ea(___________),___________(括號內(nèi)填寫催化劑的化學(xué)式)。(2)金屬 Pt 催化下,H2O2分解生成氧氣的反應(yīng)速率 v(O2)=___________mol·s-1。II.環(huán)戊二烯(Y)容易發(fā)生聚合生成二聚體,該反應(yīng)為可逆反應(yīng)(以 2Y Y2表示該反應(yīng))。不同溫度下,溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。(3)溫度 T1與 T2的大小關(guān)系為 T1___________T2。(4)a 點(diǎn)的正反應(yīng)速率___________ (選填“大于”、“小于”或“等于”)b 點(diǎn)的逆反應(yīng)速率。(5)b 點(diǎn)時 Y2的濃度為___________mol·L-1。【答案】(1)Ea(TiO2)>Ea(Cu)>Ea(Pt)>Ea(Ag)(2)8.9×10-7(3)<(4)大于(5)0.45【解析】(1)從圖示看出:反應(yīng)速率由快到慢的順序?yàn)椋篈g、Pt、Cu、TiO2,活化能越小,反應(yīng)越容易進(jìn)行,反應(yīng)速率越快,故活化能由大到小順序?yàn)椋篍a(TiO2)>Ea(Cu)>Ea(Pt)>Ea(Ag);(2)0.008L從圖象可看出:400 s 時,Pt 催化分解生成 O2 8 mL,其物質(zhì)的量為 n(O2)= =3.57 10-4mol,則 1 s 分解22.4L/molO 3. 57 10- 4mol產(chǎn)生 2: =8. 9 10- 7mol / s;400s(3)反應(yīng)溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快。根據(jù)圖示可知,在溫度 T2 (虛線)的反應(yīng)速率較大,則 T1(4)a 到 b 的過程為正反應(yīng)速率逐漸減小,且 b 點(diǎn) v(正)>v(逆)。則 a 點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于 b 點(diǎn)的逆反應(yīng)速率;(5)b 點(diǎn)時環(huán)戊二烯的濃度變化為△c(Y)=1.5 mol/L-0.6 mol/L=0.9 mol/L,環(huán)戊二烯的二聚體的濃度為環(huán)戊二烯濃度變1 1化的 ,則 b 點(diǎn)時二聚體的濃度 c(Y2)=0.9 mol/L× =0.45 mol/L。2 2第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率課程學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法,會計(jì)算和比較反應(yīng)速率,了解測定化學(xué)反應(yīng)速率的簡單方法。2.通過實(shí)驗(yàn)探究,了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。3.了解反應(yīng)活化能的概念,知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的,認(rèn)識基元反應(yīng)活化能對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。學(xué)科核心素養(yǎng)1.學(xué)會化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法,會比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢,培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.宏觀辨識與微觀探析:通過實(shí)驗(yàn),從宏觀上認(rèn)識外界因素影響化學(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: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。【新知學(xué)習(xí)】一.化學(xué)反應(yīng)速率(一)概述意義 表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量表示 用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加表示Δc表達(dá)式 υ= Δc 濃度的變化 Δt 時間的變化Δt單位 mol·L-1·min-1或 mol·L-1·s-1與化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系 各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比1.對于一些化學(xué)反應(yīng),也可以用單位時間內(nèi)某物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、體積、壓強(qiáng)的變化量來表示化學(xué)反應(yīng)速率。2.化學(xué)反應(yīng)速率一般指平均速率而不是某一時刻的瞬時速率。3.同一反應(yīng)在同一時間內(nèi),用不同物質(zhì)來表示的反應(yīng)速率可能不同,但表示的意義相同。4.固體或純液體的濃度視為常數(shù),不能用固體或純液體的濃度變化計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。(二)計(jì)算和比較1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算Δc①公式法:υ=Δt注意:①如果題目中給出的是物質(zhì)的量,在計(jì)算速率時應(yīng)先除以體積,轉(zhuǎn)化為濃度的變化量。②規(guī)律法: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。對于一個化學(xué)反應(yīng):mA+nB=pC+qD,υ(A)∶υ(B)∶υ(C)∶υ(D)=m∶n∶p∶q。③三段式法a.寫出有關(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、某時刻量(轉(zhuǎn)化量之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比)。c.根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。例如:反應(yīng) mA(g)+nB(g)=pC(g)起始濃度/mol·L-1 a b cnx px轉(zhuǎn)化濃度/mol·L-1 xm m某時刻濃度/mol·L-1nx pxa-x b- c+m mx mol·L-1 px mol·L-1利用化學(xué)反應(yīng)速率的定義式求算,如 υ(A)= ,υ(C)=m 。t s t s注意:①計(jì)算中以下量的關(guān)系,對反應(yīng)物:c(起始)-c(轉(zhuǎn)化)=c(某時刻);對生成物:c(起始)+c(轉(zhuǎn)化)=c(某時刻)。c(某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化量)②轉(zhuǎn)化率= ×100%。c(該反應(yīng)物起始量)2.比較通過明顯的實(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所需定性比較時間的長短等來定性判斷化學(xué)反應(yīng)的快慢“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。“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)的定量比較化學(xué)計(jì)量數(shù),所得數(shù)值大的速率大。“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。3.測定測定原理 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)的可觀測量進(jìn)行測定。直接觀察測定:如釋放出氣體的體積和體系的壓強(qiáng)等。測定方法 科學(xué)儀器測定: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,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。1.速率常數(shù)的含義速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下,反應(yīng)物濃度皆為 1 mol·L-1時的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下,可用速率常數(shù)大小來比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(或濃度的次方)成正比,而速率常數(shù)是其比例常數(shù),在恒溫條件下,速率常數(shù)不隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。因此,可以應(yīng)用速率方程求出該溫度下任意濃度時的反應(yīng)速率。2.速率方程一定溫度下,化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。對于反應(yīng):aA+bB=gG+hH則 v=k·ca(A)·cb(B)(其中 k 為速率常數(shù))。如:①SO2Cl2=SO2+Cl2 v=k1·c(SO2Cl2)②2NO2=2NO+O2 v=k2·c2(NO2)③2H2+2NO=N2+2H2O v=k ·c23 (H 22)·c (NO)3.速率常數(shù)的影響因素溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響是顯著的,速率常數(shù)是溫度的函數(shù),同一反應(yīng),溫度不同,速率常數(shù)將有不同的值,但濃度不影響速率常數(shù)。【典例 1】反應(yīng) mA(g)+nB(g)=wC(g)中,在同一時間段內(nèi)測得:A 每分鐘減少 0.15 mol·L-1,B 每分鐘減少 0.05mol·L-1,C 每分鐘增加 0.1 mol·L-1,則下列敘述正確的是 ( )A.在體積和溫度不變的條件下,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,體系的壓強(qiáng)逐漸增大B.化學(xué)計(jì)量數(shù)之比是 m∶n∶w=3∶1∶2C.單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少等于生成物濃度的增加D.若在前 10 s 內(nèi) A 減少了 x mol,則在前 20 s 內(nèi) A 減少了 2x mol【典例 2】將 4mol A 和 2mol B 在 2L 的容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):2A g + B g =2C g ,若經(jīng) 2s 后測得 C 的濃度為 0.6mol/L,下列說法正確的是A.用物質(zhì) B 表示 2s 內(nèi)的平均反應(yīng)速率為 0.6 mol/ L ×s B.2s 時物質(zhì) B 的濃度為 0.7mol/LC.2s 內(nèi)物質(zhì) A 的轉(zhuǎn)化率為 70%D.用物質(zhì) A 表示 2s 內(nèi)的平均反應(yīng)速率為 0.7 mol/ L ×s 二.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(一)內(nèi)因在相同條件下,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。 實(shí)驗(yàn)Ⅰ:定性探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素實(shí)驗(yàn)原理:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O、2H O催化劑2 2 === == 2H2O+O2↑實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)影響因素 實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論均出現(xiàn)渾濁, 增大濃度,濃度但后者出現(xiàn)渾濁更快 化學(xué)反應(yīng)速率增大混合后均出現(xiàn)渾濁,但升高溫度,溫度 70℃熱水一組首先出現(xiàn)渾化學(xué)反應(yīng)速率增大濁前者無明顯現(xiàn)象, 催化劑能加快催化劑后者出現(xiàn)大量氣泡 化學(xué)反應(yīng)速率 實(shí)驗(yàn)Ⅱ:反應(yīng)速率的定量測定和比較實(shí)驗(yàn)步驟:①取一套裝置(如圖所示),加入 40 mL 1 mol·L-1的硫酸和鋅粒,測量收集 10 mL H2所需的時間。②取另一套裝置,加入 40 mL 4 mol·L-1的硫酸和鋅粒,測量收集 10 mL H2所需的時間。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡,收集 10 mL 氣體,②所用時間比①所用時間短。實(shí)驗(yàn)結(jié)果反應(yīng)時間 反應(yīng)速率加入試劑(填“長”或“短”) (填“快”或“慢”)40 mL 1 mol·L-1硫酸 長 慢40 mL 4 mol·L-1硫酸 短 快實(shí)驗(yàn)結(jié)論:4 mol·L-1硫酸與鋅反應(yīng)比 1 mol·L-1硫酸與鋅反應(yīng)的速率。注意事項(xiàng):①鋅的顆粒大小基本相同;②40 mL 的稀硫酸要迅速加入;③裝置氣密性良好,且計(jì)時要迅速準(zhǔn)確;④氣體收集可以用排水量氣裝置(如圖所示)代替。實(shí)驗(yàn)討論:除本實(shí)驗(yàn)測定反應(yīng)速率的方法外,可行的方案還有:①測定一定時間內(nèi)產(chǎn)生的 H2的體積;②測定一段時間內(nèi) H+的濃度變化;③測定一段時間內(nèi)鋅粒的質(zhì)量變化。(二)外因(其他條件不變,只改變一個條件)濃度 增大反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率增大,反之減小壓強(qiáng) 對于有氣體參加的反應(yīng),增大壓強(qiáng)(減小容器容積),反應(yīng)速率增大,反之減小升高溫度,化學(xué)反應(yīng)速率增大,反之減小溫度(溫度每升高℃,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來的倍)催化劑 催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率 (對于可逆反應(yīng),正、逆反應(yīng)速率的改變程度相同)如增大反應(yīng)物的接觸面積、光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強(qiáng)磁場、高速研磨、形其他因素成原電池等,都有可能改變化學(xué)反應(yīng)速率 由于固體和純液體的濃度可視為常數(shù),故增加(或減少)固體或純液體的量,反應(yīng)速率不變。但當(dāng)固體顆粒變小時,其表面積將增大,反應(yīng)速率將加快。溶液中的離子反應(yīng),只有改變實(shí)際參加反應(yīng)的離子濃度,才會影響反應(yīng)速率,如 Zn 與稀 H2SO4反應(yīng),加入少量 Na2SO4固體,生成 H2速率不變。 增大壓強(qiáng)實(shí)際上就是減小氣體體積,增大反應(yīng)物的濃度。引起 引起 引起恒溫 增大壓強(qiáng) ―― →體積縮小 ―― →濃度增大 ―― →反應(yīng)速率增大。a 引起 引起.充入氣體反應(yīng)物 ―― →反應(yīng)物濃度增大 ―― →反應(yīng)速率增大。恒溫恒容b 引起.充入稀有氣體(或非反應(yīng)氣體) ―― →總壓強(qiáng)增大,但各物質(zhì)的濃度不變,反應(yīng)速率不變。( ) 引起 引起 引起充入稀有氣體 或非反應(yīng)氣體 ―― →體積增大 ―― →各物質(zhì)濃度減小 ―― →反應(yīng)速率減恒溫恒壓小。 不論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大;降低溫度,正、逆反應(yīng)速率均減小。【典例 3】下列說法正確的是A.一定條件下,增大反應(yīng)物的量會加快化學(xué)反應(yīng)速率B.增大壓強(qiáng),一定會加快化學(xué)反應(yīng)速率C.催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)降低了活化能,從而加快化學(xué)反應(yīng)速率D.活化分子間的碰撞叫做有效碰撞【典例 4】下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的說法中,正確的是A.汽車尾氣中的 CO 和 NO 可以緩慢反應(yīng)生成 N2和 CO2,減小壓強(qiáng),反應(yīng)速率減慢B.用鐵片和稀硫酸反應(yīng)制取 H2時,改用鐵片和濃硫酸可以加快產(chǎn)生 H2的速率C.二氧化硫的催化氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng),所以升高溫度,反應(yīng)速率減慢D.100mL2mol·L-1 的鹽酸與鋅反應(yīng)時,加入適量的 NaCl 溶液,生成 H2的速率不變【知識進(jìn)階】一.許多化學(xué)反應(yīng),盡管其反應(yīng)方程式很簡單,卻不是基元反應(yīng),而是經(jīng)由兩個或多個步驟完成的復(fù)雜反應(yīng)。例如 H2(g)+I(xiàn)2(g)=2HI(g),它的反應(yīng)歷程有如下兩步基元反應(yīng):①I2―→I+I(xiàn)(快);②H2+2I===2HI(慢)其中慢反應(yīng)為整個反應(yīng)的決速步驟。二.分子發(fā)生反應(yīng)必須發(fā)生碰撞,但有的碰撞不一定能發(fā)生反應(yīng)。有效碰撞理論解釋1.有效碰撞理論基元反應(yīng) 大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過幾步完成的,其中的每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng)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)歷程又稱反應(yīng)機(jī)理基元反應(yīng)發(fā)生的 反應(yīng)物的分子必須發(fā)生碰撞先決條件 但是并不是每一次分子碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)概念:能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞有效碰撞 條件:具有足夠的能量;具有合適的取向與反應(yīng)速率的關(guān)系:有效碰撞的頻率越高,則反應(yīng)速率越快①活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞分子活化分子對于某一化學(xué)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?jǐn)?shù)是一定的。和活化能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E1:正反應(yīng)的活化能反應(yīng)物、生成物的E2:活化分子變成生成物分子放出的能量,也認(rèn)為是逆反應(yīng)的能量與活化能的活化能關(guān)系圖E1-E2為反應(yīng)熱,即 ΔH=E1-E2E1:2.基元反應(yīng)發(fā)生經(jīng)歷的過程分 相 有 化①子 ―→互活化分子具 有足夠的能量 效 ―→學(xué)運(yùn) 碰 —————②—碰—撞—取—向—合適————→碰 反動 撞 撞 應(yīng)3.有效碰撞理論對影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加→反應(yīng)速率增濃度大;反之,反應(yīng)速率減小增大壓強(qiáng)→氣體體積縮小→反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時間內(nèi)有效碰壓強(qiáng)撞的次數(shù)增加→反應(yīng)速率增大;反之,反應(yīng)速率減小升高溫度→活化分子的百分?jǐn)?shù)增大→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,反溫度應(yīng)速率減小使用催化劑→改變了反應(yīng)的歷程,反應(yīng)的活化能降低→活化分子的百分?jǐn)?shù)增大→單位時間內(nèi)有效催化劑碰撞的幾率增加→反應(yīng)速率加快絕大多數(shù)催化劑都有活性溫度范圍,溫度太低時,催化劑的活性很小,反應(yīng)速率很慢,隨著溫度的升高,反應(yīng)速率逐漸增大,物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率增大,溫度過高又會破壞催化劑的活性。【效果檢測】1.反應(yīng) 4A(s)+3B(g) 4C(g)+D(g),經(jīng) 2minB 的濃度減少 0.6mol·L-1,對此反應(yīng)速率的正確表示是A.用 A 表示的反應(yīng)速率是 0.4mol·L-1·min-1B.分別用 B、C、D 表示反應(yīng)的速率,其比是 3:4:1C.0-2min 內(nèi)的反應(yīng)速率,用反應(yīng)物 D 來表示是 0.3mol·L-1·min-1D.在這 2min 內(nèi)用 A 和 C 表示的反應(yīng)速率的值都是相同的2.一定條件下,在 2L 恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng) C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g),10min 內(nèi)碳的質(zhì)量減少了 12g,則該反應(yīng)的反應(yīng)速率為A.v(C)=0.05mol·L-1·min-1 B.v(H2O)=0.1mol·L-1·min-1C.v(CO)=0.1mol·L-1·min-1 D.v(H2)=0.05mol·L-1·min-13.決定化學(xué)反應(yīng)速率的最主要因素是A.反應(yīng)物性質(zhì) B.濃度 C.溫度 D.催化劑4.不同的化學(xué)反應(yīng),進(jìn)行的快慢千差萬別,下列表示反應(yīng)3A g + B g = 2C s + 3D g 速率最快的是A. vA = 0.9mol / L ×min B. vB = 0.35mol / L ×min C. vC = 0.015mol / L ×s D. vD = 0.015mol / L ×s 5.某溫度時,在 2L 容器中三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析,該反應(yīng)的化學(xué)方程式和反應(yīng)開始至 2min 末 Z 的平均反應(yīng)速率為A.3X + Y 2Z;0.05mol·L-1·min-1B.2X + Y 2Z;0.1mol·L-1·min-1C.X + 2Y=Z;0.1mol·L-1·min-1D.X + 3Y=2Z;0.05mol·L-1·min-16.小李同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測定鋅與稀硫酸反應(yīng)的速率,取 1g 鋅粒與 20mL0.5mol·L-1 的硫酸進(jìn)行反應(yīng),測得不同時刻反應(yīng)生成的 H2的體積(已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況)如表。下列說法正確的是t/s 0 5 10 15 20 25V(H2)/mL 0.0 14.6 34.5 44.8 52.2 56.9A.反應(yīng)結(jié)束時鋅粒無剩余B.鋅與稀硫酸反應(yīng)初期速率逐漸加快,后又變慢C.應(yīng)用鋅粉代替鋅粒進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以節(jié)約實(shí)驗(yàn)時間D.假設(shè)溶液的體積不變,10~25s 內(nèi)的平均反應(yīng)速率 v(H2SO4)=0.02mol·L-1·min-13.容積固定的密閉容器中的可逆反應(yīng)為A(g) + 2B(g) 2C(g)。以 B 的濃度表示的反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示,已知速率的單位為mol ×L-1 ×s-1,圖中陰影部分面積的數(shù)值等于A.A 物質(zhì)的量的減少量 B.B 物質(zhì)的量的減少量C.C 物質(zhì)的量濃度的增加量 D.A 物質(zhì)的量濃度的減少量8.下列對化學(xué)反應(yīng)速率增大原因的分析錯誤的是A.升高溫度,使反應(yīng)物分子中活化分子百分?jǐn)?shù)增大B.向反應(yīng)體系中加入相同濃度的反應(yīng)物,使活化分子百分?jǐn)?shù)增大C.對有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),增大壓強(qiáng)使容器容積減小,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多D.加入適宜的催化劑,使反應(yīng)物分子中活化分子百分?jǐn)?shù)增大9.對于反應(yīng) 3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),下列措施能使反應(yīng)速率減慢的是A.恒壓通入 He 氣 B.減小容器容積C.增加 Fe 的質(zhì)量 D.升高體系溫度10.下列各組反應(yīng)(表中物質(zhì)均為反應(yīng)物),在反應(yīng)剛開始時,放出 H2的速率最快的是選項(xiàng) 金屬(粉末狀) 酸 反應(yīng)溫度A 0.1molMg 10mL8mol·L-1 硝酸 60 ℃B 0.1molMg 10mL3mol·L-1 硫酸 60 ℃C 0.1molFe 10mL3mol·L-1 鹽酸 60 ℃D 0.1molMg 10mL3mol·L-1 鹽酸 60 ℃11.Au/Fe 2O3可用作反應(yīng) CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的催化劑。對于該反應(yīng)下列有關(guān)說法不正確的是A.加入催化劑 Au/Fe2O3,反應(yīng)的焓變 ΔH 不變n(CO)B.其他條件相同,增大 n(H O) ,反應(yīng)的平衡常數(shù) K 變大2C.向固定容積的反應(yīng)體系中充入水蒸氣,反應(yīng)速率加快D.升高溫度,反應(yīng)體系的活化分子百分?jǐn)?shù)增多12.密閉容器中發(fā)生反應(yīng)C s + H2O g CO g + H2 g 。下列措施能增大反應(yīng)速率的是A.增加 C 的物質(zhì)的量 B.降低反應(yīng)溫度C.將容器的體積縮小一半 D.保持壓強(qiáng)不變,充入N213.反應(yīng) 3X(s)+4Y(g) 加 熱 M(s)+4N(g),在一容積可變的密閉容器中進(jìn)行,用“增大”、“不變”、“減小”回答下列問題。(1)增加 X 的量,其正反應(yīng)速率的變化是___________。(2)將容器的體積縮小一半,逆反應(yīng)速率___________。(3)保持體積不變,充入 N2使體系壓強(qiáng)增大,其逆反應(yīng)速率___________。(4)保持壓強(qiáng)不變,充入 N2使容器的體積增大,其正反應(yīng)速率___________。14.I.實(shí)驗(yàn)室利用下列方案探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素。請回答相關(guān)問題:H2C2O4 溶液 酸性KMnO4 溶液編號 溫度/℃濃度/ (mol / L) 體積/ mL 濃度/ (mol / L) 體積/ mL① 25 0.10 2.0 0.010 4.0② 25 0.20 2.0 0.010 4.0③ 50 0.20 2.0 0.010 4.0(1)實(shí)驗(yàn)時,分別量取H2C2O4 溶液和酸性KMnO4 溶液,迅速混合并開始計(jì)時,通過測定_______來判斷反應(yīng)的快慢。(2)實(shí)驗(yàn)①、②、③所加H2C2O4 溶液均要過量,理由是_______。(3)實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②是探究_______對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,實(shí)驗(yàn)②和③是探究_______對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(4)實(shí)驗(yàn)①和②起初反應(yīng)均很慢,過了一會兒速率突然增大,可能原因是_______。II.在恒容密閉容器中,用 H2還原 SO2,生成 S 的反應(yīng)分兩步完成(如圖 1 所示),該過程中相關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化關(guān)系如圖 2 所示,請分析并回答如下問題:(5)分析可知 X 為_______(填化學(xué)式)。(6)0 ~ t1時間段的溫度為_______。(7)0 ~ t1時間段用 SO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_______。15.研究反應(yīng)速率的影響因素有助于對相關(guān)反應(yīng)原理的理解。I.某些金屬及金屬氧化物對 H2O2的分解反應(yīng)具有催化作用。某同學(xué)選用 Ag、Pt、Cu、TiO2作為催化劑,在 25℃時,保持其它實(shí)驗(yàn)條件相同,測得生成的 O2體積(V)。V 與分解時間(t)的關(guān)系如圖所示(O2的體積已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則:(1)在不同催化劑存在下,H2O2分解反應(yīng)的活化能大小順序是 Ea(___________) >Ea(___________)>Ea(___________)>Ea(___________),___________(括號內(nèi)填寫催化劑的化學(xué)式)。(2)金屬 Pt 催化下,H -12O2分解生成氧氣的反應(yīng)速率 v(O2)=___________mol·s 。II.環(huán)戊二烯(Y)容易發(fā)生聚合生成二聚體,該反應(yīng)為可逆反應(yīng)(以 2Y Y2表示該反應(yīng))。不同溫度下,溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。(3)溫度 T1與 T2的大小關(guān)系為 T1___________T2。(4)a 點(diǎn)的正反應(yīng)速率___________ (選填“大于”、“小于”或“等于”)b 點(diǎn)的逆反應(yīng)速率。(5)b 點(diǎn)時 Y2的濃度為___________mol·L-1。 展開更多...... 收起↑ 資源列表 2.1 化學(xué)反應(yīng)速率(知識解讀)(學(xué)生版) 2024-2025學(xué)年高二化學(xué)同步教學(xué)知識解讀與分層特訓(xùn)(人教版2019選擇性必修1).pdf 2.1 化學(xué)反應(yīng)速率(知識解讀)(教師版) 2024-2025學(xué)年高二化學(xué)同步教學(xué)知識解讀與分層特訓(xùn)(人教版2019選擇性必修1).pdf 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫