化學(xué)反應(yīng)速率課件上學(xué)期高二化學(xué)人教版選擇性必修

第二章第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率1|化學(xué)反應(yīng)速率知識點(diǎn)(1)表示:通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。(2)表達(dá)式:v=

或v=

。(3)常用單位:mol/(L·min)、mol/(L·s)等。特別提醒對化學(xué)反應(yīng)速率的理解(1)化學(xué)反應(yīng)速率是指某一時間段內(nèi)的平均反應(yīng)速率,而不是某一時刻的瞬時速率。(2)無論是用反應(yīng)物還是用生成物表示,其化學(xué)反應(yīng)速率都取正值。(3)固體或純液體的物質(zhì)的量濃度被視為常數(shù),因此,在用物質(zhì)的量濃度的變化表示化學(xué)反

應(yīng)速率時,不用固體或純液體來表示。同一個化學(xué)反應(yīng)中,可用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率。如反應(yīng)mA(g)+nB(g)

pY(g)+qZ(g),用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率分別為vA=

,vB=

,vY=

,vZ=

,其數(shù)值可能不同,故表示化學(xué)反應(yīng)速率時必須指明具體物質(zhì)。不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率

之比等于化學(xué)計量數(shù)之比。即

=

=

=

或v(A)∶v(B)∶v(Y)∶v(Z)=m∶n∶p∶q。(1)測定原理物質(zhì)的某些物理性質(zhì)(如壓強(qiáng)、體積、吸光度、電導(dǎo)率等)與其物質(zhì)的量或濃度存在

函數(shù)關(guān)系,因此人們常用物理方法準(zhǔn)確而快速地測定反應(yīng)物或生成物濃度的變化來確定其

化學(xué)反應(yīng)速率。(2)測定方法4.化學(xué)反應(yīng)速率的計算與大小比較【詳見定點(diǎn)1】1.決定因素(內(nèi)因):反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等。2|影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素知識點(diǎn)2.外界因素(外因):濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑、反應(yīng)物間的接觸面積、光、電磁波、超

聲波等。(詳見定點(diǎn)2)3.化學(xué)反應(yīng)速率圖像【詳見定點(diǎn)3】大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過多個反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn),每一步反應(yīng)都稱為基元反應(yīng);先后進(jìn)

行的基元反應(yīng)反映了化學(xué)反應(yīng)歷程,反應(yīng)歷程又稱反應(yīng)機(jī)理。3|活化能有效碰撞理論知識點(diǎn)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。我們把能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

的碰撞叫做有效碰撞。在化學(xué)反應(yīng)中,能量較高、能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分

子。

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?；?/p>

學(xué)反應(yīng)中活化能與反應(yīng)熱的關(guān)系如圖所示:

圖中E1為正反應(yīng)的活化能,E2為逆反應(yīng)的活化能,使用催化劑時的正反應(yīng)的活化能為E3,

反應(yīng)熱為E1-E2。4.利用反應(yīng)機(jī)理圖像分析活化能(能壘)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響【詳見定點(diǎn)4】1.化學(xué)反應(yīng)速率只能用物質(zhì)的量濃度隨時間的變化來表示,這種說法對嗎?知識辨析2.在比較化學(xué)反應(yīng)速率大小時,數(shù)值越大則反應(yīng)速率越快,這種說法對嗎?3.在溶液中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),增大反應(yīng)物的用量或增大溶液的用量,化學(xué)反應(yīng)速率一定增大,

這種說法對嗎?4.增大反應(yīng)物濃度,逆反應(yīng)速率不變,這種說法對嗎?5.恒溫恒容的密閉容器中,有氣體參與的反應(yīng),增大體系的壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率不一定加快,

這種說法對嗎?6.活化分子間發(fā)生的碰撞一定是有效碰撞,這種說法對嗎?一語破的1.不對。除物質(zhì)的量濃度外還可以用氣體的體積、體系的壓強(qiáng)或物質(zhì)的量等物理量隨時

間的變化來表示化學(xué)反應(yīng)速率。2.不對。比較用不同物質(zhì)的濃度變化來表示化學(xué)反應(yīng)速率的大小時,不能僅憑表面數(shù)據(jù),必

須結(jié)合化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行換算,同時應(yīng)注意單位統(tǒng)一。3.不對。溶液中若進(jìn)行的是固體和溶液的反應(yīng),增加固體的用量,對化學(xué)反應(yīng)速率無影響;改

變?nèi)芤旱挠昧繒r,若溶液的濃度不變,對化學(xué)反應(yīng)速率無影響。4.不對。增大反應(yīng)物濃度,正反應(yīng)速率瞬間增大,在改變的瞬間,生成物的濃度可認(rèn)為不變,

逆反應(yīng)速率不變;但隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物的濃度逐漸減小,生成物的濃度逐漸增大,導(dǎo)致

正反應(yīng)速率逐漸減小,逆反應(yīng)速率逐漸增大,直到兩者相等。5.對。恒溫恒容時,若增加氣態(tài)反應(yīng)物的量使體系壓強(qiáng)增大,氣態(tài)反應(yīng)物濃度增大,化學(xué)反應(yīng)

速率加快;若充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體使體系壓強(qiáng)增大,但氣態(tài)反應(yīng)物濃度不變,則化學(xué)反應(yīng)

速率不變。6.不對?；罨肿影l(fā)生的碰撞不一定是有效碰撞。能夠發(fā)生有效碰撞的分子一定要具有

足夠的能量(活化分子具有足夠的能量),同時還要有合適的取向,二者缺一不可。1|化學(xué)反應(yīng)速率的計算與大小比較?定點(diǎn)(1)利用反應(yīng)速率的定義式v=

=

求算。(2)利用化學(xué)反應(yīng)中用各物質(zhì)表示的化學(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

量數(shù)之比的規(guī)律求算。(3)“三段式”法計算化學(xué)反應(yīng)速率。①寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。③根據(jù)已知條件計算。例如:反應(yīng)

mA(g)+nB(g)

pC(g)起始量/mol·L-1

a

b

c轉(zhuǎn)化量/mol·L-1

x

某時刻量/mol·L-1

a-x

b-

c+

則v(A)=

,v(B)=

,v(C)=

。(1)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)法當(dāng)比較同一反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率的相對大小時,先按相應(yīng)的化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計

量數(shù)之比換算成同一物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率,單位統(tǒng)一,再比較數(shù)值大小。(2)比值比較法比較化學(xué)反應(yīng)速率與其在相應(yīng)化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)的比值大小。如反應(yīng)

mA(g)+nB(g)

pC(g)在不同條件下的反應(yīng)速率分別用v(A)、v(B)、v(C)表示,

、

、

的單位相同時,數(shù)值越大的表示的反應(yīng)速率越大。1.濃度、溫度、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響及注意事項(xiàng)2|外界因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響?定點(diǎn)影響因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響注意事項(xiàng)濃度其他條件不變時,增大反應(yīng)物的

濃度,化學(xué)反應(yīng)速率增大;減小反

應(yīng)物的濃度,化學(xué)反應(yīng)速率減?、俅艘?guī)律只適用于有氣體參加或溶液中進(jìn)行的反應(yīng)。對于固體或純液體的反應(yīng)物,其濃度被視為常數(shù),改變它們的用量(忽略表面積變化)不會改變化學(xué)反應(yīng)速率;②對于離子反應(yīng),只有實(shí)際參加反應(yīng)的各離子濃度發(fā)生變化,才會引起化學(xué)反應(yīng)速率的改變溫度其他條件不變時,升高溫度,反應(yīng)

速率增大;降低溫度,反應(yīng)速率減

?、贉囟葘Ψ磻?yīng)速率的影響不受

體系的限制;②若是可逆反應(yīng),升高溫度,正、

逆反應(yīng)速率都增大,反之均減小

可以改變(加快或減慢)化學(xué)反

應(yīng)速率(如不特別說明,催化劑

都是指能加快化學(xué)反應(yīng)速率的

正催化劑)①催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速

率,既不能改變反應(yīng)方向,也不能

改變反應(yīng)熱的大小;②同一催化劑,能同等程度地改

變可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率(1)影響規(guī)律對于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),其他條件不變時,增大壓強(qiáng)(減小容器的容積),反應(yīng)物的濃

度增大,化學(xué)反應(yīng)速率增大;減小壓強(qiáng)(增大容器的容積),反應(yīng)物的濃度減小,化學(xué)反應(yīng)速率

減小。特別提醒

①壓強(qiáng)只對有氣體參加的反應(yīng)的速率有影響。②壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響是通過濃度對反應(yīng)的影響實(shí)現(xiàn)的。恒溫恒容時①充入氣體反應(yīng)物

總壓強(qiáng)增大

氣體反應(yīng)物的分壓(或濃度)增大

反應(yīng)速率增大;②充入“無關(guān)氣體”(如He、Ne、Ar等不參與

反應(yīng)也不干擾反應(yīng)的氣體,下同)

總壓強(qiáng)增大,但各氣體反應(yīng)物的分壓不變,即各氣體反應(yīng)物

的濃度不變

反應(yīng)速率不變恒溫恒壓時充入“無關(guān)氣體”

容器體積增大

各氣體反應(yīng)物的分壓(或濃度)減小

反應(yīng)速率減小(2)特殊情況項(xiàng)目外界條件的改變活化能分子總數(shù)單位體積

內(nèi)活化分子

數(shù)活化分子百分?jǐn)?shù)有效碰撞次數(shù)化學(xué)反應(yīng)速率反應(yīng)物濃度增大不變增加增加不變增加增大減小不變減少減少減少減小壓強(qiáng)(有氣體參加的反應(yīng))增大(減小

容器的容積)不變不變增加不變增加增大減小(增大

容器的容積)不變不變減少減少減小溫度升高不變不變增加增加增加增大降低不變不變減少減少減少減小催化劑使用降低不變增加增加增加增大特別提醒

改變濃度和壓強(qiáng),不改變活化分子百分?jǐn)?shù);升高溫度和加入催化劑,可增大活化

分子百分?jǐn)?shù)。(1)確定變量:明確影響實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果的因素可能有哪些,即變量。(2)定多變一:根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定需控制的變量。在探究時,應(yīng)該先確定其他的因素不變,只

改變一種因素,看這種因素與探究的問題存在怎樣的關(guān)系;確定一種因素的影響結(jié)果以后,

再確定另一種因素的影響結(jié)果;通過分析每種因素與所研究問題之間的關(guān)系,得出所有影響

因素與所探究問題之間的關(guān)系。(3)數(shù)據(jù)有效:注意選擇數(shù)據(jù)(或設(shè)置實(shí)驗(yàn))要有效,且變量統(tǒng)一,否則無法作出正確判斷。碘在科研與生活中有重要應(yīng)用。某興趣小組用0.20mol/LKI溶液、0.2%淀粉溶液、

0.20mol/L(NH4)2S2O8溶液、0.10mol/LNa2S2O3溶液等,探究反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影

響。記錄結(jié)果如下:典例實(shí)驗(yàn)編號ⅠⅡⅢⅣⅤ試劑用量/mL0.20mol/L

(NH4)2S2O8溶液10.05.02.510.010.00.20mol/LKI溶液10.010.010.05.02.50.10mol/LNa2S2O3溶液4.04.04.04.04.00.2%淀粉溶液2.02.02.02.02.0蒸餾水0a7.5b7.5顯色時間Δt/s355112356107已知:S2

+2I-

2S

+I2

(慢)2S2

+I2

S4

(無色)+2I-

(快)下列說法中錯誤的是

(

)A.a=5.0,bB.實(shí)驗(yàn)Ⅰ中,用Na2S2O3表示的反應(yīng)速率為

mol/(L·s)C.反應(yīng)物初始濃度越大,反應(yīng)時間越短,平均反應(yīng)速率越大D.為確保能觀察到藍(lán)色,需滿足的關(guān)系為

<2B思路點(diǎn)撥

分析表中數(shù)據(jù)確定溶液總體積→找出變量→綜合分析作答。解析

由實(shí)驗(yàn)Ⅰ的數(shù)據(jù)可知溶液總體積為26.0mL,由實(shí)驗(yàn)Ⅱ、Ⅳ的數(shù)據(jù)可知a=b=5.0,A正

確;實(shí)驗(yàn)Ⅰ中Δt=35s,Δc(Na2S2O3)=

=

mol/L,則v(Na2S2O3)=

mol/(L·s)=

mol/(L·s),B錯誤;對比實(shí)驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,反應(yīng)物初始濃度越大,反應(yīng)時間越短,平均反應(yīng)速率越大,C正確;根據(jù)反應(yīng)S2

+2I-

2S

+I2(慢)、2S2

+I2

S4

(無色)+2I-(快),為了能觀察到藍(lán)色,最終生成I2的量應(yīng)比消耗I2的量多,則

<2,D正確。定性圖像主要包括反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度、氣體壓強(qiáng)、反應(yīng)溫度、催化劑等外界條

件的關(guān)系,以及反應(yīng)過程中的速率變化等定性關(guān)系。(1)全程速率—時間圖:如Zn與足量鹽酸的反應(yīng),反應(yīng)速率隨時間的變化如下圖所示。

OA段:Zn與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng),使溶液的溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率逐漸增大;AB段:隨著

反應(yīng)的進(jìn)行,H+的濃度逐漸減小,化學(xué)反應(yīng)速率逐漸減小。3|化學(xué)反應(yīng)速率圖像?定點(diǎn)(2)速率—溫度圖:其他條件一定,反應(yīng)速率隨著溫度的升高而增大;其他條件一定,反應(yīng)速率隨著溫度的降低而減小,如下圖所示。

(3)速率—壓強(qiáng)圖:其他條件一定,增大氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)(縮小容器的容積),反應(yīng)速率增大;

其他條件一定,減小氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)(增大容器的容積),反應(yīng)速率減小,如下圖所示。

定量圖像主要是指反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量(或物質(zhì)的量濃度)與反應(yīng)時間的定量

關(guān)系,如下圖所示。

該類圖像所能解決的問題:(1)確定反應(yīng)物、生成物;(2)反應(yīng)起始時進(jìn)行的方向;(3)確定是否為可逆反應(yīng);(4)確定化學(xué)方程式、某段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率;(5)確定可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的時刻及達(dá)到平衡時各種物質(zhì)的量的關(guān)系。此類圖像通常既包括反應(yīng)速率的定性比較,如曲線的趨勢等,也包括反應(yīng)速率、物質(zhì)的

量或物質(zhì)的量濃度的計算和定量比較,需要依據(jù)相關(guān)的計算公式和外界條件對反應(yīng)速率的

影響規(guī)律從定量和定性兩個方面加以分析。一定溫度下,向容積為2L的密閉容器中通入兩種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)中各物質(zhì)的

物質(zhì)的量變化如圖所示(6s時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),生成物均為氣體),下列對該反應(yīng)的推斷正

確的是

(

)A.0~1s內(nèi),v(A)=v(C)典例B.化學(xué)方程式為3B(g)+4C(g)

6A(g)+2D(g)C.0~6s內(nèi),B的平均反應(yīng)速率為0.025mol/(L·s)D.進(jìn)行到6s時,B和D的物質(zhì)的量濃度均為0.4mol/LB思路點(diǎn)撥

結(jié)合圖像判斷反應(yīng)物和生成物→根據(jù)物質(zhì)的量變化確定化學(xué)計量數(shù),寫出化學(xué)

方程式→綜合分析與計算。解析

結(jié)合圖像可知,隨反應(yīng)進(jìn)行,B、C的物質(zhì)的量減少,A、D的物質(zhì)的量增加,即B、C為

反應(yīng)物,A、D為生成物;0~6s內(nèi)B減少0.6mol,C減少0.8mol,生成A1.2mol,生成D0.4mol,

則該反應(yīng)的化學(xué)方程式中B、C、A、D的化學(xué)計量數(shù)之比為3∶4∶6∶2,即化學(xué)方程式為3B(g)+4C(g)

6A(g)+2D(g),B正確;反應(yīng)進(jìn)行到1s時,A、C的物質(zhì)的量均為0.6mol,0~1s內(nèi),v(A)=

=0.3mol/(L·s),v(C)=

=0.2mol/(L·s),即v(A)≠v(C),A錯誤;0~6s內(nèi),v(B)=

=0.05mol/(L·s),C錯誤;反應(yīng)進(jìn)行到6s時,B、D的物質(zhì)的量均為0.4mol,則c(B)=c(D)=

=0.2mol/L,D錯誤。

(1)E(能壘1)=E(過渡態(tài))-E(吸附態(tài))=[a-(-b)]eV=(a+b)eV。(2)ΔH=E(生成物)-E(反應(yīng)物)=(-d-0)eV=-deV。4|利用反應(yīng)機(jī)理圖像分析活化能(能壘)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響?定點(diǎn)