第三單元第15講化學反應速率

1、第 15 講 化學反應速率 考綱定位選項示例 1.了解化學反應速率的概念、反應速率的 定量表示方法。 2了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究 領域中的重大作用。 3理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催 化劑等)對反應速率的影響，認識其一般 規(guī)律。 4了解化學反應速率在生活、生產(chǎn)和科 學研究領域中的重要作用。 1.使用高效催化劑可有 效提高正反應速率。 (2009年廣東高考T29B) 2放在冰箱中的食品保 質期較長，這與溫度對 反應速率的影響有關。 (2009年廣東高考T68C) 一、化學反應速率 1表示方法：通常用_內反應物濃度的_ 或生成物濃度的_來表示化學反應速率。 2計算公式：_。 3意義：衡

2、量化學反應進行的_的物理量。單位： _；_等。 單位時間減少 增加 vc/t 快慢 mol/(Ls)mol/(Lmin) 二、影響化學反應速率的因素 1內因：反應物的_是化學反應速率大小的決定 因素。 2外因：主要因素有濃度、溫度、壓強、催化劑等。 (1)濃度：其他條件不變時，增大反應物濃度，化學反應速 率_。 (2) 溫度：其他條件不變時，升高溫度，化學反應速率 _。一般來說，溫度每升高 10 ，反應速率增大為原來 的_倍。 性質 加快 加快 24 (3)壓強：其他條件不變時，增大壓強，對于有氣體物質參 加的化學反應，反應速率_。 (4)催化劑：使用正催化劑，能加快反應速率，且正逆反應 速率

3、改變程度_。未特別指明時，均指正催化劑。 (5)其他因素：反應物間的_、光輻射、超聲波等。 加快 相同 接觸面積 三、注意的問題 1化學反應速率是一段時間內的變化量，無論用反應物還 是用生成物表示均取正值。 2一定溫度下，固體和純液體物質，改變其用量，不影響 反應速率。 3純液體和固體濃度可視為常數(shù)，所以一般不用固體或純 液體來表示化學反應速率。 4化學反應速率是平均速率，而不是瞬時速率。 四、化學反應速率的測量 測量化學反應速率的方法主要是圍繞著時間和物質的量展 開。時間：要么是在規(guī)定時間內測變化量，要么是測一定變化 量所需的時間；而和物質的量變化相關的有：濃度的變化、氣 體體積的變化、質量

4、的變化等等。中學階段最常采用的就是量 氣法。 【基礎導練】 1反應： 在 10 L 密 閉容器中進行，半分鐘后，水蒸氣的物質的量增加了 0.45 mol， 則此反應的平均速率 v (X)(反應物的消耗速率或產(chǎn)物的生成速 率)可表示為()。 Av(NH3)0.010 mol/(Ls) Bv(O2)0.001 0 mol/(Ls) Cv(NO)0.001 0 mol/(Ls) Dv(H2O)0.045 mol/(Ls) 答案：C 解析：已知c(H2O)0.45 mol/10 L0.045 mol/L，那么 v(O2)5/6v(H2O)0.012 5 mol/(Ls)； v(NO)2/3v(H2O)

5、0.001 mol/(Ls)； v(NH3)2/3v(H2O)0.001 mol/(Ls)。 v(H2O)0.001 5 mol/(Ls)，根據(jù)題意： 2將 4 mol A 氣體和 2 mol B 氣體在 2 L 的容器中混合并 在一定條件下發(fā)生如下反應：2A(g)B(g) 2C(g)，若經(jīng) 2 s 后測得 C 的濃度為 0.6 mol/L，現(xiàn)有下列幾種說法： 用物質 A 表示的反應的平均速率為 0.3 mol/(Ls)； 用物質 B 表示的反應的平均速率為 0.6 mol/(Ls)； 2 s 時物質 A 的轉化率為 70%； 2 s 時物質 B 的濃度為 0.7 mol/L。 其中正確的是(

6、)。 ABCD 答案：B 解析：v(C)0.6 mol/L2 s0.3 mol/(Ls)，所以，v(A)0.3 mol/(Ls)，v(B)0.15 mol/(Ls)。A的轉化率為 0.6 mol/L2 L/4 mol100%30%。 2 s時B的濃度為2 mol/2 Lv(B)2 s0.7 mol/L。只有 、正確。 3在恒溫、恒容的密閉容器中進行反應：A(g)B(g) C(g)。若反應物的濃度由 2 mol/L 降到 0.8 mol/L 需 20 s，那么 反應物濃度由 0.8 mol/L 降到 0.2 mol/L 所需反應時間為()。 A10 s C小于 10 s B大于 10 s D無法

7、判斷 B 4(2009 年廣東高考改編)甲酸甲酯水解反應方程式為： 該反應為吸熱反應，某小組通過實驗研究該反應(反應過程 中體積變化忽略不計)。反應體系中各組分的起始量如下表： 甲酸甲酯轉化率在溫度 T1下隨反應時間(t)的變化如圖 3 151： 組分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH 物質的量/mol1.001.990.010.52 圖 3151 請根據(jù)上述條件，計算 1520 min 范圍內甲酸甲酯的減少 量為_mol，甲酸甲酯的平均反應速率為 _ _ 答案：0.045 0.009 molmin 1(不要求寫出計算過程)。 解析：15 min時，HCOOCH3的轉化率為6.7%，物質

8、的量 為1 mol1.00 mol6.7%0.933 mol；20 min時，HCOOCH3 的轉化率為11.2%，物質的量為1 mol1.00 mol11.2%0.888 mol，15至20 min HCOOCH3的減少量為(0.9330.888)mol 0.045 mol，則HCOOCH3的平均速率0.045 mol/5 min0.009 molmin1。 考點 1 化學反應速率的計算 1化學反應速率的簡單計算 (1)數(shù)學表達式：vc/t。 (2)對某一具體的化學反應來說，用不同物質的濃度變化來 表示化學反應速率時，數(shù)值往往不同，其數(shù)值之比等于化學方 程式中化學計量數(shù)之比，如：aAbB=d

9、DeE，有： v(A)v(B)v(D)v(E)abde。 (3)化學反應速率的計算。 求解化學反應速率的計算題一般按以下步驟： 寫出有關反應的化學方程式； 找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量； 根據(jù)已知條件列方程式計算。 的濃度為 3 mol/L，H2的濃度為5 mol/L,3 min后測得NH3濃度 為 0.6 mol/L，則此時間內，下列反應速率表示正確的是()。 思路指導：由題意可以計算氨氣的化學反應速率，再依據(jù) 化學反應速率之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比，可以求 得用其余物質表示的化學反應速率。 Av(NH3)0.2 mol/(Ls) Bv(N2)1.0 mol/(Lmin) C

10、v(H2)1.67 mol/(Lmin) Dv(H2)0.3 mol/(Lmin) 答案：D 化學反應速率的注意問題 (1)無論濃度的變化是增加還是減少，化學反應速率均取正 值。 (2)計算化學反應速率時，要注意題目要求用何種物質表 示，且注意是單位時間內物質的量濃度的變化量，一般不用物 質的量的變化量來表示。 【變式訓練】 2N2(g)6H2O(g)。現(xiàn)向一容積不變的 2 L 密閉容器中充入 4 mol NH3和3 mol O2,4 min后，測得生成的H2O 占混合氣體體積的 40% ，則下列表示此段時間內該反應的平均速率不正確的是 ()。 Av(N2)0.125 mol/(Lmin) B

11、v(H2O)0.375 mol/(Lmin) Cv(O2)0.225 mol/(Lmin) Dv(NH3)0.250 mol/(Lmin) 答案：C 考點 2 化學反應速率快慢比較 1同一化學反應速率用不同物質表示時數(shù)值可能不同，但 比較反應速率的快慢不能只看數(shù)值的大小，而要通過轉化換算 成同一物質表示，再比較數(shù)值的大小。 3注意反應速率單位的一致性。 4注意外界條件對化學反應速率的影響規(guī)律。 【例 2】反應：A3B=2C2D，在四種不同情況下的化 快慢順序為_。 思路指導：將四種不同情況下的化學反應速率轉化換算成 同一物質表示的化學反應速率，再比較快慢。 答案： 學反應速率分別為v(A)0.

12、15 mol/(Ls)；v(B)0.6 mol/(Ls)； v(C)0.4 mol/(Ls)；v(D)0.45 mol/(Ls)。該反應進行的 【變式訓練】 2對 A3B=2C2D 來說，下列四種不同情況下的反 應速率最快的是()。 Av(A)0.3 mol/(Lmin) Bv(B)0.6 mol/(Lmin) Cv(C)0.5 mol/(Lmin) Dv(D)0.45 mol/(Lmin) 解析：C、D 化學計量數(shù)相同，將 v(A)、v(B)轉化換算成 v(C)或 v(D)，可減少運算。 A 考點 3 影響化學反應速率的因素 【例 3】把鎂帶投入盛有鹽酸的敞口容器里，在下列因素 中：鹽酸的濃

13、度；鎂帶的表面積；溶液的溫度；氯離 子的濃度。對反應速率有影響的是()。 ABCD 思路指導：根據(jù)影響反應速率的因素有：濃度、溫度、表 面積等。反應物濃度越大，溫度越高，表面積越大，化學反應 速率越快。 解析：此反應的實質是 Mg2H=Mg2H2，與氯離 子濃度無關，所以對此反應速率無影響。 答案：D (1)壓強對速率的影響是通過改變體積而使?jié)舛雀淖儊韺?現(xiàn)的。 (2)溫度改變對任何反應的速率都有影響。 【變式訓練】 3下列體系加壓后，對化學反應速率沒有影響的是()。 解析：壓強對沒有氣體參加的反應幾乎無影響。 D 考點 4 化學反應速率圖像及其應用 1物質的量(或濃度)時間圖像及其應用 例如

14、：某溫度時，在定容(V L)容器中，X、Y、Z 三種物質 的物質的量隨時間的變化曲線如圖 3152 所示。 圖 3152 根據(jù)圖像可進行如下計算： (1)某物質的反應速率、轉化率。 (2)確定化學方程式中的化學計量數(shù)之比，如 X、Y、Z 三 種物質的化學計量數(shù)之比為(n1n3) (n2n3) n2。 2速率時間圖像及其應用 平衡 體系 條件變化速率變化 平衡 變化 速率變 化曲線 任一 平衡 體系 增大反應物 的濃度 v正、v逆均增 大，且v正 v逆 正向 移動 減小反應物 的濃度 v正、v逆均減 小，且v逆 v正 逆向 移動 平衡 體系 條件變化速率變化 平衡 變化 速率變 化曲線 任一 平

15、衡 體系 增大生成物 的濃度 v正、v逆均增 大，且v逆 v正 逆向 移動 減小生成物 的濃度 v正、v逆均減 小，且v正 v逆 正向 移動 平衡 體系 條件變化速率變化 平衡 變化 速率變 化曲線 正反應方 向為氣體 體積增大 的放熱反 應的平衡 體系 增大壓強或 升高溫度 v正、v逆均 增大，且 v逆v正 逆向 移動 減小壓強或 降低溫度 v正、v逆均 減小，且 v正v逆 正向 移動 平衡 體系 條件變化速率變化 平衡 變化 速率變 化曲線 任意平 衡或反 應前后 氣體總 體積不 變的平 衡體系 正催化劑或 增大壓強 v正、 v逆同等 倍數(shù)增大平衡 不移 動 負催化劑或 減小壓強 v正、

16、v逆同等 倍數(shù)減小 【例 4】一定溫度下，在 2 L 的密閉容器中，X、Y、Z 三 種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖 3153 所示：下列 描述正確的是()。 A反應開始到 10 s，用 Z 表示的平均反應速率為 0.158 mol/(Ls) B反應開始到 10 s，X 的物質的量濃度減少了 0.79 mol/L C反應開始到 10 s 時，Y 的轉化率為 79.0% 圖 3153 思路指導：關鍵是找到反應物、生成物以及達到平衡時的 坐標。 答案：C 化學反應速率圖像的分析技巧 分析圖像問題時，應從以下幾個方面著手： (1)看起點，分清反應物和生成物，濃度減小的是反應物， 濃度增大的是生成

17、物，生成物多數(shù)以原點為起點。 (2)看變化趨勢，分清正反應和逆反應，分清放熱反應和吸 熱反應。 (3)看終點，分清消耗濃度和增加濃度，反應物的消耗濃度 和生成物的增加濃度(或物質的量)之比等于反應方程式中各物 質化學計量數(shù)之比。 (4)時間速率圖像，看清曲線是連續(xù)的還是跳躍的，分清 “漸變”和“突變”、“大變”和“小變”。 【變式訓練】 4(雙選) T 時，A氣體與B氣體反應生成 C 氣體。反應 過程中 A、B、C 濃度變化如圖 3154()所示，若保持其他 條件不變，溫度分別為 T1和T2時，B 的體積分數(shù)與時間的關系 )。如圖 3154()所示，則下列結論正確的是( 圖 3154 A在(t

18、110)min時，保持其他條件不變，增大壓強，平 衡向逆反應方向移動 B(t110)min時，保持容器總壓強不變，通入稀有氣體， 平衡向逆反應方向移動 CT 時，在相同容器中，若由0.3 molL1 A,0.1 molL1 B 和0.4 molL1 C反應，達到平衡后，C的濃度仍為0.4 molL1 D其他條件不變，升高溫度，正、逆反應速率均增大， 且A的轉化率增大 即正反應方向，A 錯誤；稀有氣體不參與反應，容器總壓強不 變，則容器體積增大，反應物濃度減小，平衡向逆反應方向移 動，B 正確；C 中反應體系與原平衡體系完全相同，正確；T1 T2，平衡時 B 的體積分數(shù)增大，即 B 的轉化率減小

19、，對應的 A 的轉化率也減小，D 錯誤。 答案：BC 題組一 化學反應速率 A0.1 sB2.5 sC5 sD10 s C 解析：化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比。 2已知：4NH35O2=4NO6H2O，若反應速率分別用 v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)mol/(Lmin)表示，則正確的關 系式是()。D 3在 2 L 的密閉容器中，發(fā)生以下反應：2A(g)B(g) 2C(g)D(g)，若最初加入的 A 和 B 都是 4 mol，在前 10 s A 的 平均反應速率為 0.12 mol/(Ls)，則 10 s 時，容器中 B 的物質的 量是()。 A3.4 molB3.2

20、 molC2.8 molD1.2 mol 解析：由題意可知在前10 s內，反應的A的物質的量為0.12 mol/(Ls)10 s2 L2.4 mol，故反應的B的物質的量為1.2 mol，則10 s時，容器中B的物質的量為4 mol1.2 mol2.8 mol。 C 題組二 外界條件對反應速率的影響 4少量鐵粉與足量的 100 mL 0.01 mol/L 的稀鹽酸反應， 反應速率太慢。為了加快此反應速率而不改變 H2 的產(chǎn)量，可以 使用如下方法中的()。 A B C D 加H2O；加NaOH固體；滴入幾滴濃鹽酸；加 CH3COONa固體；加NaCl溶液；滴入幾滴硫酸銅溶液； 升高溫度(不考慮鹽

21、酸揮發(fā))；改用10 mL 0.1 mol/L鹽酸。 解析：本題考查的是改變反應速率的方法。由于要使反應 速率加快，同時不改變氫氣的產(chǎn)量，所以不能減少鐵和鹽酸的 量，可以采取增大鹽酸的濃度或升高溫度的方法，達到這一效 果。 答案：C 5下列敘述正確的是( A對于反應：A(g) )。 nB(g) H0，升高溫度，正反應 速率增大，逆反應速率減小，平衡向正反應方向移動 B對于反應：2O3 3O2 ，增大壓強，正逆反應速率都 增大 C對于有氣體參加的反應增大體系壓強，反應速率一定 增大 D在反應：AB=C 中，增加 A、B 物質的量，化學反 應速率一定增大 解析：A 中升高溫度正、逆反應速率都增大；C 中對于體 積不變的密閉容器充入稀有氣體，反應物濃度不變，速率不變； D 中若 A、B 為固體或純液體，其用量多大都不改變反應速率。 答案：B 一可變容積的密閉容器中進行，下列條件的改變對其化學反應 速率幾乎沒有影響的是()。 A增加 Fe 的量 B將容器的體積縮小一半 C保持體積不變，充入氮氣使體系的壓強增大 D保持壓強不變，充入氮氣使體系的體積增大 解析：A 中，反應物為固體時，改變其用量，對速率影響 不大；B 中，將容器體積縮小一半，濃度增大，加快反應速率； C中，恒容中加入N2，濃度不變，反應速率無明顯變化；D中， AC 恒壓中加入N2，相當于減少了反應物濃度，反應速率減慢