1、第一单元 化学反应速率及其影响因素,一 化学反应速率及其计算,二 影响化学反应速率的因素,教材研读,三 有效碰撞理论,突破一 化学反应速率的计算与比较,突破二 外界因素对化学反应速率影响的理解,重难突破,一、化学反应速率及其计算 1.化学反应速率是表示化学反应进行 快慢 的物理量。,教材研读,2.表示方法 通常是用单位时间内反应物浓度的 减少 或生成物浓度的 增加 来表示,即 v= 。式中:c表示反应物或生成物物质的量浓度的变 化(取绝对值),一般以molL-1(或mol/L)为单位;t表示一定的时间间隔, 单位可用s、min、h等;v表示化学反应速率,单位一般为mol/(Ls)、mol/ (
2、Lmin)、mol/(Lh)。,3.同一反应中各物质反应速率的关系 某一反应中,各物质的反应速率之间遵循以下规律: aA+bB mM+nN= = = 由此可知:对于同一反应,用不同的物质来表示化学反应速率,其数值可 能不同。注意 固体或纯液体的物质的量浓度可视为常数。因此,一般不用固 体或纯液体来表示化学反应速率。,二、影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素有两方面:一方面是内因反应物的性质, 这是主要因素;另一方面是外因主要有浓度、压强、温度、催化剂 等。,1.浓度 规律:其他条件不变时,增大反应物的浓度,反应速率 增大 ;减小反 应物的浓度,反应速率 减小 。,2.压强 规律:对于
3、有气体参与的反应,在其他条件不变时,增大压强,反应速率 增大 ;减小压强,反应速率 减小 。 原理:压强对反应速率的影响,可理解为浓度的变化带来的影响,增大压 强,相当于 增大反应物的浓度 ,所以反应速率增大。 因此,压强变化对固体、液体的作用可忽略不计。,3.温度 规律:在其他条件不变时,升高温度,反应速率 增大 ;降低温度,反 应速率 减小 。,4.催化剂 规律:催化剂能 改变 反应速率。正催化剂是 增大 反应速 率,负催化剂是 减小 反应速率。通常不指明时,都是指 正催 化剂 。催化剂有选择性。 催化原理:催化剂能大大降低反应的 活化能 ,使反应物中含有的活化分子百分数 提高,从而使 有
4、效碰撞 几率提高,反应速 率增大。注意 催化剂不能改变反应热的大小。,三、有效碰撞理论 (1)有效碰撞:能发生反应的分子之间的碰撞。 (2)活化分子:在化学反应中,能量较高,有可能发生 有效碰撞 的分子。 (3)活化能:如图,E1表示正反应的 活化能 ; E2表示逆反应的活化能; E1-E2表示 反应热 。,(4)根据有效碰撞理论,完成下表。,1.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-198 kJmol-1,在V2O5存在时,该反应 的机理为:V2O5+SO2 2VO2+SO3(快),4VO2+O2 2V2O5(慢)。 下列说法中正确的是 ( C ) A.反应速率主要取决于V2O5
5、的质量 B.VO2是该反应的催化剂 C.逆反应的活化能大于198 kJmol-1 D.增大SO2的浓度可显著提高反应速率,2.某温度下,镍和镁分别在O2中发生反应,两种金属表面形成氧化膜厚度 的实验记录如下:,表中a和b均为与温度有关的常数。 下列判断错误的是 ( B ) A.可用氧化膜生成速率表示金属氧化速率 B.相同条件下,镁比镍耐氧化腐蚀 C.温度越高,a、b的值越大 D.金属氧化的本质为M-ne- Mn+,3.“活化分子”是衡量化学反应速率快慢的重要依据,下列对“活化分 子”的说法不正确的是 ( A ) A.活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞 B.增大反应物的浓度,可使单位体积内活化分子
6、数增多,化学反应速率 加快 C.对于有气体参加的反应,缩小体积可使单位体积内活化分子数增多, 化学反应速率加快 D.催化剂能降低反应的活化能,使单位体积内活化分子百分数大大增加,4.设C(s)+CO2(g) 2CO(g) H0,化学反应速率为v1;N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H0,化学反应速率为v2,对于上述反应,当温度升高时,v1 和v2的变化情况为 ( A ) A.都增大 B.都减小 C.v1增大,v2减小 D.v1减小,v2增大,突破一 化学反应速率的计算与比较由于同一反应的化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同,所以比 较反应的快慢不能只看数值的大小,而要进行一定的转化。
7、 (1)看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。 (2)换算成同一物质表示的速率,再比较数值的大小。,重难突破,(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应aA+bBcC+dD,比较 与 ,若 ,则A表示的反应速率比B表 示的大。,典例1 一定温度下,向容积为V L的密闭容器中充入a mol A和b mol B, 发生反应:aA(g)+bB(s) cC(g),5 min时,测得C为x mol。下列说法正 确的是 ( C ) A.5 min时,v(C)= molL-1min-1 B.05 min内,v(B)= molL-1s-1 C.05 min内,v(A)v(C)=ac D.达
8、平衡过程中,用A表示的化学反应速率为 molL-1s-1,解析 A项,化学反应速率是单位时间内的平均速率,不是瞬时速率,错 误;B项,B为固态,在一定温度下,固体单位体积里的物质的量保持不变, 即物质的量浓度为常数,因此它们的化学反应速率也被视为常数,不能 用其表示反应速率,错误;根据化学反应速率之比等于其化学计量数之 比可知C项正确;D项,根据反应和题设条件可计算出v(A)= molL-1 s-1,错误。,误区警示 1.误认为随着化学反应的进行,化学反应速率一定逐渐减 小。其实不一定,因为化学反应速率不仅受浓度影响,而且受温度影响。 2.误认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用
9、纯固 体和纯液体物质的浓度变化表示化学反应速率,但若将固体的颗粒变小 (增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。 3.误认为只要增大压强,化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭、 固定容积的容器中进行时,若充入氦气(或不参与反应的气体),压强增 大,但参与反应的各物质的浓度不变,化学反应速率不变。,1-1 一定条件下,在容积固定的某密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),在10 s内N2的浓度由5 mol/L降至4 mol/L,下列说法正确的 是 ( B ) A.用NH3表示的化学反应速率为0.1 mol/(Ls) B.使用合适的催化剂,可以加快该反应的速率 C.增加H
10、2的浓度或降低温度都会加快该反应的速率 D.反应足够长时间,N2、H2中至少有一种物质的浓度会降为零,解析 A项,根据v= 计算出N2的反应速率为 =0.1 mol/ (Ls),根据化学反应速率之比等于化学计量数之比可求得氨气的反应速 率为20.1 mol/(Ls)=0.2 mol/(Ls),错误;B项,使用合适的催化剂,可以加 快该反应的速率,正确;C项,增加氢气的浓度正反应速率加快,随着生成 物浓度的增加逆反应速率也会加快,但降低温度反应速率减小,错误;D 项,该反应为可逆反应,根据可逆反应的特点,反应物的浓度不可能降为 零,错误。,1-2 将6 mol CO2和8 mol H2充入一容积
11、为2 L 的密闭容器中(温度保持 不变)发生反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H0。测得H2 的物质的量随时间变化如图中实线所示(图中字母后的数字表示对应 的坐标)。该反应在810 min内CO2的平均反应速率是 ( C ),A.0.5 molL-1min-1 B.0.1 molL-1min-1 C.0 molL-1min-1 D.0.125 molL-1min-1,解析 由题图可知,该反应在8 min至10 min内,H2的物质的量在对应 的c、d点都是2 mol,因此v(H2)=0 molL-1min-1,说明反应达到平衡,各组 分的物质的量的变化值为0,则v
12、(CO2)=0 molL-1min-1,故C正确。,突破二 外界因素对化学反应速率影响的理解,1.从“有效碰撞”理论理解外因对反应速率的影响,2.控制变量法在影响化学反应速率因素实验探究中的应用 (1)确定变量 在研究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,故为弄清 某个因素的影响,需先控制其他因素相同或不变,再进行实验,从而理清 影响实验探究结果的因素。 (2)定多变一 在探究时,应该先确定只变化一种因素,其他的因素不变,看这种因素与 探究的问题存在怎样的关系;这样确定一种因素的影响结果以后,再确,定另一种因素的影响结果,通过分析每种因素与所探究问题之间的关 系,得出所有影响因素与所
13、探究问题之间的关系。 (3)数据有效 解答时注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法做出正 确判断。,典例2 下图表示在一定温度下,容积固定的密闭容器中,A、B、C三种 气体物质的量浓度随时间变化的情况。,试回答下列问题: (1)该反应的化学方程式为 。 (2)0t1 s内B气体的平均反应速率为 。 (3)(t1+10) s时,A的转化率为 ,此时v正(A) v逆(B)(填“” “”或“=”)。 (4)关于该反应的说法正确的是 。 a.到达t1时刻该反应已停止 b.在t1时刻之前B气体的消耗速率大于它的生成速率 c.在t1时刻C气体的正反应速率等于逆反应速率,(5)容器中(t1+
14、10) s时的压强与起始时的压强之比为 。答案 (1)3A(g)+B(g) 2C(g) (2) molL-1s-1 (3)75% (4)bc (5)913,解析 (1)根据图像可知A和B的物质的量浓度减少,是反应物,减少量分 别是0.8 mol/L-0.2 mol/L=0.6 mol/L、0.5 mol/L-0.3 mol/L=0.2 mol/L。C 增加了0.4 mol/L,C是生成物,则根据变化量之比等于化学计量数之比可 知该反应的化学方程式为3A(g)+B(g) 2C(g)。(2)0t1s内B气体的平 均反应速率为 molL-1s-1。(3)t1 s时反应已达到平衡状态,则(t1+10)
15、 s 时,A的转化率为 100%=75%。此时反应仍然是平衡状态,则根据化 学方程式可知v正(A)=v逆(A)=3v逆(B)。(4)到达t1时刻反应达到平衡状态,但反应速率不是0,该反应没有停止,a不正确;在t1时刻之前反应向正反应 方向进行,则B气体的消耗速率大于它的生成速率,b正确;在t1时刻反应 达到平衡状态,则C气体的正反应速率等于逆反应速率,c正确。(5)容器 中(t1+10) s时的压强与起始时的压强之比为 = 。 误区警示 对于有气体参加的反应,误认为温度、压强等条件的改变对 正、逆反应速率影响不一致,如认为升温既然使化学平衡向吸热方向移 动,则对于放热反应,升温时,逆反应速率增
16、大,而正反应速率减小。其实 不然,温度升高,正、逆反应速率都增大,只是吸热反应方向反应速率增大 程度大;增加压强,v正、v逆均增大,气体化学计量数之和大的一方的反 应速率改变大。,2-1 (2017浙江11月选考,21,2分)在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇 转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的 比值)随温度、乙醇进料量(单位:mLmin-1)的关系如图所示(保持其他条 件相同)。,在410440 温度范围内,下列说法不正确的是 ( A ) A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高 B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大 C.当温度一定
17、,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小 D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大,解析 由图像可知,当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性 先增大后减小,故A选项错误;由图像可知,当乙醇进料量一定,随温度的 升高,乙烯选择性先增大后减小,故B选项正确;由图像可知,当温度一定 时,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小,故C选项正确;由图像可知,当温 度一定时,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大,故D选项正确。,2-2 某学生为了探究锌与稀盐酸反应过程中反应速率的变化,在100 mL稀盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气,实验 记录如下表所示(表中氢气的体积均已换算为标准状况
18、下的数据,且为 累计值):,(1)反应速率在前3 min呈现的变化规律是 ,出现这一 现象的原因是 。 (2)最后1 min反应速率最小的原因是 。 (3)23 min内以稀盐酸的浓度变化来表示该反应的反应速率为v(HCl)= mol/(Lmin)(设溶液体积不变)。,答案 (1)逐渐增大 锌与稀盐酸的反应是放热反应,溶液温度升高,反 应速率增大 (2)此时稀盐酸即将耗尽,溶液中H+浓度很小,反应速率小 (3)0.1,解析 (1)由题表中数据可知,不同时间段内产生氢气的体积为01 min: 50 mL;12 min:70 mL;23 min:112 mL。则前3 min反应速率越来越 大。考虑到该反应为放热反应,随着反应的进行,溶液温度升高,反应速 率增大。(2)反应后期,稀盐酸浓度显著减小,反应速率减小。(3)23 min,V(H2)=232 mL-120 mL=112 mL,n(H2)=0.005 mol,c(H+)= =0.1 mol/L,v(HCl)= =0.1 mol/(Lmin)。,
