景中競(jìng)賽反應(yīng)速率

第一部分化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)競(jìng)賽第八講化學(xué)平衡制作人:賈大成化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡研究化學(xué)反應(yīng)的快慢----化學(xué)反應(yīng)速率研究化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度----化學(xué)平衡一、化學(xué)反應(yīng)速率的概念:

二、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法：

通過(guò)觀察反應(yīng)物的消失和生成物的生成速率來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)速率是指在一定條件下化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度的物理量。定性判斷：一：化學(xué)反應(yīng)速率1、表示方法：化學(xué)反應(yīng)速率(v)=———————————————反應(yīng)物(或生成物)濃度的變化量(mol/L)反應(yīng)時(shí)間(min或s)△

C數(shù)學(xué)表達(dá)式：v=———△t單位：mol/(L?min)、mol/(L?s)

、mol/(L?h) 通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。VN2=

0.1mol/(L·min)

VH2=0.3mol/(L·min)

VNH3=0.2mol/(L·min)

VN2:VH2:VNH3=1:3:2例1:在一密閉容器里裝有N2和H2

，在一定條件下發(fā)生反應(yīng):N2+3H22NH3,開(kāi)始時(shí)[N2]=2mol/L，[H2]=5mol/L，反應(yīng)開(kāi)始2min時(shí),測(cè)得容器中[N2]=1.8mol/L。求（1）這2min內(nèi)N2、H2、NH3的平均反應(yīng)速率各為多少？（2）VN2、VH2、VNH3之比為多少？（3）

?[N2]:?[H2]:?[NH3]為多少？表達(dá)式:V=?c

/?t⑤

不能用固體物質(zhì)或純液態(tài)物質(zhì)表示速率小結(jié)：化學(xué)反應(yīng)速率V=?c/?t

①速率單位:

mol/(L·s)或mol·L－１·s－１

或mol/(L·min)或mol/(L·h)②只表示平均速率，不表示瞬時(shí)速率.③化學(xué)反應(yīng)速率不取負(fù)值V=V=④同一化學(xué)反應(yīng)，用不同物質(zhì)表示反應(yīng)速率時(shí)，數(shù)值可能不同，但意義相同。其速率之比等于方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。C起始-C某時(shí)刻末C某時(shí)刻末-C起始

2、比較化學(xué)反應(yīng)快慢的方法：轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)的反應(yīng)速率來(lái)比較或用反應(yīng)速率和系數(shù)比值大小來(lái)比較1、求速率的大?。篤=?c

/?t反應(yīng):mA(氣)+nB

(氣)

pC

(氣)+qD

(氣)VA﹕VB﹕VC﹕VD=m﹕n﹕p﹕q變型：三種濃度間的關(guān)系反應(yīng)經(jīng)歷的時(shí)間變型：求方程式的系數(shù)

二、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算：V=?c

/?t?c反應(yīng)物=?c生成物=C起始-C某時(shí)刻C某時(shí)刻-C起始?c

A:?c

B:?c

C:?c

D=m﹕n﹕p﹕q轉(zhuǎn)化率=

?c反應(yīng)物C反應(yīng)物起始例2.反應(yīng)4NH3+5O24NO+6H2O在5L容器中進(jìn)行，半分鐘后NO的物質(zhì)的量增加了0.3mol,則此反應(yīng)的平均速率為（）

A）VO2

=0.01mol/(L·s)B）VNO=0.08mol/(L·s)C）VH2O=0.003mol/(L·s)D）VNH3=0.002mol/(L·s)

C

例3、對(duì)于反應(yīng)A2+3B22AB3以下表示的反應(yīng)速率中，速率最大的是

A、VA2

=0.4mol·L-1min-1B、VB2

=0.8mol·L-1min-1C、VAB3

=0.6mol·L-1min-1D、VA2

=0.01mol·L-1·S-1化學(xué)反應(yīng)速率之比=系數(shù)之比即：在反應(yīng)mA+nB

pC+qD

中，VA﹕VB﹕VC﹕VD=m﹕n﹕p﹕q√[思考]下列比例式間的大小關(guān)系?VA/mVB/nVC/pVD/q===在2A+3BxC+D的可逆反應(yīng)中，A、B、C、D均為氣體，已知起始濃度A為5mol/L，B為3mol/L，C的反應(yīng)速度為0.5mol/(L·min)，反應(yīng)開(kāi)始至達(dá)到平衡時(shí)需2分鐘，平衡時(shí)D的濃度為0.5mol/L，下列說(shuō)法正確的是（）

A、A和B的變化濃度之比為2﹕3B、A和B的平衡濃度之比為2﹕3C、x=1D、A的轉(zhuǎn)化率為20%AD例4：某溫度時(shí)，在2L密閉容器中x、y、z物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)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)方程式為：反應(yīng)開(kāi)始至2分鐘，Z的平均速率為：

練習(xí)11.00.90.20.712345時(shí)間分物質(zhì)的量摩爾3X+Y2Z0.05mol/(L·min)

YXZ練習(xí)2：在10升密閉容器中,1molA和3molB在一定條件下反應(yīng)：A(g)+XB(g)2C(g)，2分鐘后反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),測(cè)得混合氣體共3.4mol,生成0.4molC,則下列計(jì)算結(jié)果不正確的是（）

A、平衡時(shí)物質(zhì)的量之比：

A﹕B﹕C=2﹕11﹕4B、X的值等于4C、A的轉(zhuǎn)化率為20%D、B的平均反應(yīng)速度為0.04mol/(L.min)A

把3molA和2.5molB混合于2升密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，

5分鐘后達(dá)到新平衡,容器內(nèi)壓強(qiáng)變小,已知D的平均反應(yīng)速度為0.1mol/(L·min),下列結(jié)論錯(cuò)誤的是（）

A、A的平均反應(yīng)速度為0.15mol/(L.min)B、平衡時(shí),C的濃度為0.25mol/LC、平衡時(shí),B的轉(zhuǎn)化率為20%D、平衡時(shí),容器的壓強(qiáng)為原來(lái)的0.8倍

D練習(xí)3：將25gA、5gB和10gC一并充入容積為1升的密閉容器中,加熱發(fā)生反應(yīng)。2分鐘后分析混合物含10gA、21gC，還有若干克D,無(wú)B。若A、B、C、D的相對(duì)分子質(zhì)量為30、20、44、18，且A、B、C、D均為氣體。①用A、B、C、D表示分子式，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。②求該反應(yīng)在2分鐘內(nèi)的平均速率VA、VB、VC。練習(xí)4：2A(g)+B(g)=C(g)+2D(g)VA

=0.25mol·L-1min-1VB=VC=1/2VA=0.125mol·L-1·min-1(1)實(shí)驗(yàn)室利用氯酸鉀制氧氣。某學(xué)生測(cè)得生成氧氣的平均速率為0.01mol/(L·min)，氧氣的密度z約為1.28g/L，欲制取500mL的氧氣，需要時(shí)間為 ( )A、2minB、4minC、6minD、8min(2)向2L的密閉容器(內(nèi)有催化劑)充入2mol的SO2和1molO2，經(jīng)2S，測(cè)得容器內(nèi)有1mol的SO3，則該反應(yīng)的速率可怎樣表示。思考題：BVSO3

=0.25mol·L-1min-1VO2

=0.125mol·L-1min-1VSO2

=0.25mol·L-1min-13、根據(jù)反應(yīng)4FeS2(s)

+11O2(g)

=2Fe2O3(s)

+8SO2(g)回答：(1)常用哪些物質(zhì)的濃度變化來(lái)表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率？(2)當(dāng)生成SO2的速率為0.4mol/(L·s)時(shí)，則O2減少的速率是多少？(3)測(cè)得4s后O2的濃度為2.8mol/L，則開(kāi)始時(shí)O2的濃度是多少？O2的濃度減小或SO2的濃度增加v(O2)=0.4×11/8mol/(L·s)=0.55mol/(L·s)c(O2)=0.55mol/(L·s)×4s+2.8mol/L=5.0mol/L4、在2L密閉容器中，發(fā)生3A(g)+B(g)=2C(g)的反應(yīng)，若最初加入A和B都是4mol，A的平均反應(yīng)速率為0.12mol/（L·s），則10秒后容器中B是（）A.1.6mol B.2.8molC.3.2mol D.3.6mol根據(jù)A的反應(yīng)速率為0.12mol/(L·s)，則B的反應(yīng)速率為0.04mol/(L·s)，10秒鐘內(nèi)B的濃度變化量為0.4mol/L，得出10秒后2L容器內(nèi)B為：4mol-(2×0.4)mol=3.2mol。C5：反應(yīng)：3A(g)＋B(g)＝2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的反應(yīng)速率分別為：①vA=0.6mol/(L·min)②vB=0.45mol/(L·min)③vC=0.4mol/(L·min)④vD=0.45mol/(L·min)則此反應(yīng)在不同條件下，進(jìn)行得最快的是()（A）②

（B）①和③（C）②和④ （D）①都以B物質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)：①vA=0.6mol/(L·min),vB=0.2mol/(L·min)②vB=0.45mol/(L·min)③vC=0.4mol/(L·min),vB=0.2mol/(L·min)④vD=0.45mol/(L·min),vB=0.225mol/(L·min)A6、某溫度時(shí)，在2L容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)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：反應(yīng)開(kāi)始至2min，Z的平均反應(yīng)速率：ZXY0.20.70.9時(shí)間（min)物質(zhì)的量（mol）

3X+Y2Z1.010.800.40.60.223Vz=0.2÷2=0.05(mol/L.min)2二、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響2.次要因素（外因）：二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素1.主要因素（內(nèi)因）：物質(zhì)的性質(zhì)⑵壓強(qiáng)⑶溫度⑷催化劑⑴濃度⑸其它⑴濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率；減小反應(yīng)物濃度，可以減小化學(xué)反應(yīng)速率。有效碰撞理論可以很好地解釋濃度等外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2.次要因素（外因）：有效碰撞1、什么是有效碰撞？引起分子間的化學(xué)反應(yīng)的碰撞結(jié)論：分子間的碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的必要條件而有效碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的充分條件推論：某一化學(xué)反應(yīng)的速率大小與單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)有關(guān)為什么有的碰撞可以發(fā)生反應(yīng)，而有的不能發(fā)生反應(yīng)?與哪些因素有關(guān)系？問(wèn)題：活化分子2、什么是活化分子？具有較高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子結(jié)論：發(fā)生有效碰撞的分子一定是活化分子，但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。推論：有效碰撞次數(shù)的多少與單位體積內(nèi)反應(yīng)物中活化分子的多少有關(guān)。能量反應(yīng)過(guò)程E1E2反應(yīng)物生成物活化分子活化能活化分子變成生成物分子放出的能量該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)?活化能與反應(yīng)熱有關(guān)嗎?反應(yīng)熱1.微粒之間通過(guò)碰撞才可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.在101kPa和500℃時(shí)，0.001mol/L的HI氣體，每升氣體中，分子碰撞達(dá)每秒3.5×1028次之多。如果每次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)，HI的分解反應(yīng)瞬間就能完成。不是每次碰撞都能反應(yīng)。能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫有效碰撞。有效碰撞理論思考：為什么微粒間的碰撞有的是有效碰撞，有的是無(wú)效碰撞？ 化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程是原子重新組合的過(guò)程，舊的化學(xué)鍵斷裂，形成新的化學(xué)鍵，化學(xué)鍵在斷裂的過(guò)程中要消耗能量。 分子在發(fā)生碰撞的過(guò)程中，隨著分子之間距離的縮小，分子之間的排斥力顯著變大，分子運(yùn)動(dòng)的速率減小，甚至停頓、被排斥而離開(kāi)。 每個(gè)分子具有的能量是不同的，能量高的分子往往能發(fā)生有效碰撞，能量低的分子不能發(fā)生有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子一定為活化分子?；罨肿涌赡馨l(fā)生有效碰撞，也可能由于取向不好而不能發(fā)生有效碰撞。只有發(fā)生碰撞的分子的能量等于或超過(guò)某一定能量EC，才能發(fā)生有效碰撞。具有能量等于或大于EC的分子稱為活化分子。反應(yīng)物分子之間發(fā)生有效碰撞，必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件，一是反應(yīng)物分子能量達(dá)到某一臨界數(shù)值（EC

）。二是反應(yīng)物分子必須按照一定方向的取向互相碰撞。前者是能量因素，后者是空間因素。對(duì)某一反應(yīng)，在能量一定的情形下，活化分子百分?jǐn)?shù)是一定的。分子百分?jǐn)?shù)能量Ea

E平均Ec

Ec：發(fā)生有效碰撞所需的最低能量。E平均：氣體分子的平均能量。Ec-E平均：活化能。歸納總結(jié)一個(gè)反應(yīng)要發(fā)生一般要經(jīng)歷哪些過(guò)程？普通分子活化能活化分子合理取向的碰撞有效碰撞新物質(zhì)能量⑴濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率；減小反應(yīng)物濃度，可以減小化學(xué)反應(yīng)速率。原因：其他條件不變時(shí)，當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時(shí)，單位體積內(nèi)分子數(shù)增大，活化分子數(shù)增大，反應(yīng)速率增大。注意：①對(duì)于純液體和或固體反應(yīng)物，一般情況下其濃度是常數(shù)，因此改變它們的量不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。對(duì)于固體反應(yīng)，其反應(yīng)速率一般與固體反應(yīng)物的表面積成正比。②對(duì)于可逆反應(yīng)，反應(yīng)物或生成物濃度的改變，其正、逆反應(yīng)速率的變化也符合上述規(guī)律。⑴濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響1、一個(gè)反應(yīng)的速率主要取決于反應(yīng)物的濃度，與產(chǎn)物的濃度關(guān)系不大。

2、對(duì)于可逆反應(yīng)aA+bB

cC+dD來(lái)說(shuō)，正反應(yīng)的速率只取決于A、B兩種物質(zhì)的濃度，與C、D兩種物質(zhì)的濃度關(guān)系不大。而逆反應(yīng)的速率只取決于C、D兩種物質(zhì)的濃度，與A、B兩種物質(zhì)的濃度關(guān)系不大。增加A或B的濃度可以使正反應(yīng)的速率增大。3、固體和純液體的濃度是一個(gè)常數(shù)，所以增加這些物質(zhì)的量，不會(huì)影響反應(yīng)的速率。⑴濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響⑴壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響⑵壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律：對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，若其他條件不變，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快，減小壓強(qiáng)，反應(yīng)速率減慢。原因：對(duì)于氣體，若其他條件不變，增大壓強(qiáng)就是增加單位體積內(nèi)氣體反應(yīng)物的物質(zhì)的量，即增大反應(yīng)物濃度，因而可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。注意：①對(duì)于純液體、溶液或固體反應(yīng)物，由于壓強(qiáng)的變化對(duì)它們的濃度幾乎無(wú)影響，可以認(rèn)為反應(yīng)速率不變。②對(duì)于有氣體參加和有氣體生成的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)物和生成物濃度都增大，其正、逆反應(yīng)速率都增大；減小壓強(qiáng)，其正、逆反應(yīng)速率都減小。⑴溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響『演示實(shí)驗(yàn)』10ml同濃度的Na2S2O3溶液分別在不同溫度下與0.1摩/升的硫酸10毫升反應(yīng)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)『復(fù)習(xí)回顧』1.Cu與濃硫酸在常溫條件下和在加熱條件下反應(yīng)情況的對(duì)比。

2.Mg條分別與冷水和沸水的反應(yīng)情況的對(duì)比。3.溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響3.溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律：若其他條件不變，升高溫度，反應(yīng)速率加快，降低溫度，反應(yīng)速率減慢。原因：在濃度一定時(shí)，升高溫度，反應(yīng)物能量增加，活化分子百分?jǐn)?shù)增加，反應(yīng)速率加快，降低溫度，反應(yīng)物能量降低，活化分子百分?jǐn)?shù)降低，反應(yīng)速率減慢。注意：①一般溫度每升高10℃，反應(yīng)速率增加2-4倍。②對(duì)于可逆反應(yīng)，升高（或降低）溫度，其正、逆反應(yīng)速率都增大（或減?。?，但放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的反應(yīng)速率受溫度的影響程度不同，即其正、逆反應(yīng)速率增大（或減?。┑某潭炔煌??！緫?yīng)用】1、在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，常常通過(guò)給反應(yīng)物加熱來(lái)增大反應(yīng)的速率。

2、合成氨工業(yè)中，是在500℃的條件下進(jìn)行反應(yīng)，以加快反應(yīng)進(jìn)行的速度。

3、為防止食品變質(zhì)，我們將食品放入冰箱中保存，以降低食品變質(zhì)的速率。3.溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響⑴催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響反應(yīng)物A+B生成物C△H反應(yīng)熱Ea活化能反應(yīng)進(jìn)程能量討論：如何用活化分子、活化能的概念解釋催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響？4.催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律：在許多反應(yīng)中，催化劑能大大加快反應(yīng)速率。原因：其他條件不變時(shí)，加入催化劑，能使反應(yīng)所需能量降低，活化分子百分?jǐn)?shù)增加，反應(yīng)速率加快，注意：①催化劑有正催化劑和負(fù)催化劑之分，一般情形下討論的催化劑指正催化劑。②對(duì)于可逆反應(yīng)，使用正催化劑（或負(fù)催化劑），其正、逆反應(yīng)速率同程度增加（或減?。?。③某些雜質(zhì)會(huì)急劇降低甚至破壞催化劑的催化劑能力（催化活性），必須在反應(yīng)前對(duì)原料進(jìn)行凈化處理。④某些催化劑在不同溫度條件下所表現(xiàn)的催化活性是不同的，故許多催化反應(yīng)必須選擇在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行。【應(yīng)用】催化劑在現(xiàn)代化學(xué)和化工生產(chǎn)中占有極為重要的地位。大約85%的反應(yīng)需要催化劑。尤其是現(xiàn)代大型化工業(yè)、石油工業(yè)中，很多反應(yīng)還必須使用性能良好的催化劑。例；接觸法制硫酸工業(yè)。4.催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響5.其它外部因素（光、超聲波、電磁波、激光、放射線、反應(yīng)物顆粒大小和溶劑的性質(zhì)等）對(duì)反應(yīng)速率也有影響思考：采用哪些方法，可以增大鐵和鹽酸反應(yīng)的速率？在這些方法中，哪些是由于增加了活化分子百分?jǐn)?shù)造成的？解答：①使用鐵粉、②使用較濃的鹽酸、③在較高溫度下進(jìn)行反應(yīng)，可以增大鐵和鹽酸反應(yīng)的速率。在這些方法中，③是由于增加了活化分子百分?jǐn)?shù)造成的。練習(xí)：1.在恒溫恒容的密閉容器中進(jìn)行A(g)=B(g)+C(g)ΔH>0.若反應(yīng)的濃度由2mol/L降到0.8mol/L需20s，那么反應(yīng)物由0.8mol/L降到0.2mol/L所需反應(yīng)的時(shí)間為（）A、10sB、大于10sC、小于10sD、無(wú)法判斷B2.100mL6mol/LH2SO4與過(guò)量鋅反應(yīng)，在一定溫度下，為了減緩反應(yīng)進(jìn)行的速率，但又不影響生成氫氣的總質(zhì)量，可向反應(yīng)物中加入適量的（）A．碳酸鈉（固體） B.水C.硫酸鉀溶液 D.硫酸銨（固體）BC3.把在空氣中久置的鋁片5.0g投入盛有500mL0.5mol·L-1硫酸溶液的燒杯中，該鋁片與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率與反應(yīng)時(shí)間可用如右的坐標(biāo)曲線來(lái)表示，回答下列問(wèn)題：（1）曲線由0→a段不產(chǎn)生氫氣的原因___________________________,（2）曲線由a→b段產(chǎn)生氫氣的速率較慢的原因_______________；（3）曲線由b→c段，產(chǎn)生氫氣的速率增加較快的主要原因_____________________________；（4）曲線由c以后，產(chǎn)生氫氣的速率逐漸下降的主要原因_____________________。有關(guān)的離子方程式為_(kāi)____________________________；鋁片表面的氧化鋁與硫酸反應(yīng)Al2O3