第33讲 化学反应速率.doc
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1、第第 3333 讲讲化学反应速率化学反应速率 考点一考点一化学反应速率的概念及计算化学反应速率的概念及计算 1 1化学反应速率化学反应速率 2 2化学反应速率与化学计量数的关系化学反应速率与化学计量数的关系 同一反应在同一时间内同一反应在同一时间内,用不同物质来表示的反应速率可能用不同物质来表示的反应速率可能不同不同,但反应速率的数值之但反应速率的数值之 比等于这些物质在化学方程式中的比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数化学计量数之比。之比。 如在反应如在反应a aA(g)A(g)b bB(g)B(g)c cC(g)C(g)d dD(g)D(g)中,存在中,存在v v(A)(A)v v(B
2、)(B)v v(C)(C)v v(D)(D) a ab bc cd d。 3 3化学反应中各物质浓度的计算模式化学反应中各物质浓度的计算模式“三段式三段式” (1)(1)写出有关反应的化学方程式。写出有关反应的化学方程式。 (2)(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 (3)(3)根据已知条件列方程式计算。根据已知条件列方程式计算。 例如:反应例如:反应m mA(g)A(g) n nB(g)B(g)p pC(g)C(g) 起始浓度起始浓度/mol/molL L 1 1 a ab bc c 转化浓度转化浓度/mol/molL L 1 1 x x nxn
3、x m m pxpx m m 某时刻浓度某时刻浓度/mol/molL L 1 1 a ax xb bnx nx m m c cpx px m m (1)(1)对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示对于任何化学反应来说,都必须用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示 化学反应速率化学反应速率( () ) 错因:错因: (2)(2)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应 速率速率( () ) 错因:错因: (3)(3)化学反应速率为化学反应速率为 0.8m
4、ol0.8molL L 1 1 s s 1 1是指 是指 1s1s 时某物质的浓度为时某物质的浓度为 0.8mol0.8molL L 1 1( ( ) ) 错因:错因: (4)(4)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应 速率越快速率越快( () ) 错因:错因: 1 1一定温度下,在密闭容器中发生反应:一定温度下,在密闭容器中发生反应:3A(g)3A(g)B(g)B(g)2C(g)2C(g)。 已知已知v v(A)(A)0.6mol0.6molL L 1 1 s s 1 1,则 ,则v
5、v(B)(B)_mol_molL L 1 1 s s 1 1, , v v(C)(C)_mol_molL L 1 1 s s 1 1。 。 2 2反应反应A(g)A(g)3B(g)3B(g)=2C(g)2C(g)2D(g)2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为在四种不同情况下的反应速率分别为 v v(A)(A)0.450.45 molmolL L 1 1 s s 1 1, ,v v(B)(B)0.6mol0.6molL L 1 1 s s 1 1, ,v v(C)(C)0.4mol0.4molL L 1 1 s s 1 1, , v v(D)(D)0.45mol0.45molL L 1 1
6、 s s 1 1。则有关反应速率大小顺序为 。则有关反应速率大小顺序为_。 3 3如图安装好实验装置如图安装好实验装置( (装置气密性良好装置气密性良好) ),在锥形瓶内盛有在锥形瓶内盛有 6.5g6.5g 锌粒锌粒(Zn(Zn 的相对原子的相对原子 质量为质量为 65)65),通过分液漏斗加入,通过分液漏斗加入 40mL2.5mol40mL2.5molL L 1 1的稀硫酸,将产生的 的稀硫酸,将产生的 H H2 2收集在注射器收集在注射器 中,中,10s10s 时恰好收集到标准状况下的时恰好收集到标准状况下的 H H2 244.8mL44.8mL。 回答下列问题回答下列问题 (1)(1)根
7、据装置图,还缺少的实验用品为根据装置图,还缺少的实验用品为_。 (2)(2)用用 H H 表示 表示 10s10s 内该反应的反应速率为内该反应的反应速率为_。 (3)(3)用用 H H2 2表示表示 10s10s 内该反应的反应速率为内该反应的反应速率为_mol_mols s 1 1。 。 (4)(4)用锌粒表示用锌粒表示 10s10s 内该反应的反应速率为内该反应的反应速率为_g_gs s 1 1。 。 (5)(5)用用 H H 或 或 H H2 2表示的化学反应速率比实际偏大,其原因是什么,怎样改正。表示的化学反应速率比实际偏大,其原因是什么,怎样改正。 _。 1 1化学反应速率计算的一
8、般方法化学反应速率计算的一般方法 (1)(1)定义式法定义式法: 找出各物质的起始量找出各物质的起始量、 某时刻量某时刻量, 求出转化量求出转化量, 利用定义利用定义式式v v(A)(A) c cA A t t n nA A V Vt t 来计算。来计算。 (2)(2)用已知物质的反应速率,计算其他物质表示的反应速率用已知物质的反应速率,计算其他物质表示的反应速率关系式法。关系式法。 化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化学计量数之比。化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化学计量数之比。 2 2比较化学反应速率大小的常用方法比较化学反应速率大小的常用方法 (1)
9、(1)先换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值的大小。先换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值的大小。 (2)(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应即对于一般反应a aA(g)A(g)b bB(g)B(g)= =c cC(g)C(g) d dD(g)D(g),比较,比较v v A A a a 与与v v B B b b ,若,若v v A A a a v v B B b b ,则不同情况下,用,则不同情况下,用 A A 表示的反应速表示的反应速 率比用率比用 B B 表示的大。表示的大。 题组一题组一速率计算中图表信息的提取速率计算中图表
10、信息的提取 1 1一定条件下一定条件下,在体积为在体积为 10L10L 的固定容器中发生反应的固定容器中发生反应:N N2 2(g)(g)3H3H2 2(g)(g)2NH2NH3 3(g)(g),反反 应过程如下图。下列说法不正确的是应过程如下图。下列说法不正确的是( () ) A At t1 1minmin 时正、逆反应速率相等时正、逆反应速率相等 B BX X 曲线表示曲线表示 NHNH3 3的物质的量随时间的变化关系的物质的量随时间的变化关系 C C0 08min8min,H H2 2的平均反应速率的平均反应速率 v v(H(H2 2) )0.01125mol0.01125molL L
11、1 1 minmin 1 1 D D101012min12min,N N2 2的平均反应速率的平均反应速率 v v(N(N2 2) )0.0025mol0.0025molL L 1 1 minmin 1 1 2 2硝基苯甲酸乙酯在硝基苯甲酸乙酯在 OHOH 存在下发生水解反应: 存在下发生水解反应:O O2 2NCNC6 6H H4 4COOCCOOC2 2H H5 5OHOH O O2 2NCNC6 6H H4 4COOCOO C C2 2H H5 5OHOH,两种反应物的初始浓度均为两种反应物的初始浓度均为 0.050mol0.050molL L 1 1,15 ,15时测得时测得 O O2
12、 2NCNC6 6H H4 4COOCCOOC2 2H H5 5的转化率的转化率 随时间变化的数据如表所示,回答下列问题:随时间变化的数据如表所示,回答下列问题: t t/s/s0 0120120180180240240330330530530600600700700800800 /%/%0 033.033.041.841.848.848.858.058.069.069.070.470.471.071.071.071.0 (1)(1) 列 式 计 算 该 反 应 在列 式 计 算 该 反 应 在 120120 180s180s 与与 180180 240s240s 区 间 的 平 均 反 应
13、速 率 :区 间 的 平 均 反 应 速 率 : _、_。 (2)(2)比较两者大小可得出的结论是比较两者大小可得出的结论是_。 题组二题组二用其他物理量改变表示的化学反应速率用其他物理量改变表示的化学反应速率 3 3. .合金贮氢材料具有优异的吸氢性能,在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为合金贮氢材料具有优异的吸氢性能,在配合氢能的开发中起到重要作用。温度为T T1 1 时,时,2g2g 某合金某合金 4min4min 内吸收氢气内吸收氢气 240mL240mL,吸氢速率,吸氢速率v v_mL_mLg g 1 1 minmin 1 1。 。 4 4在新型在新型 RuORuO2 2催化剂作用
14、下,使催化剂作用下,使 HClHCl 转化为转化为 ClCl2 2的反应的反应 2HCl(g)2HCl(g)1 1 2 2O O 2 2(g) (g)H H2 2O(g)O(g) ClCl2 2(g)(g)具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中具有更好的催化活性。一定条件下测得反应过程中n n(Cl(Cl2 2) )的数据如下:的数据如下: t t/min/min0 02.02.04.04.06.06.08.08.0 n n(Cl(Cl2 2)/10)/10 3 3mol mol0 01.81.83.73.75.45.47.27.2 计算计算 2.02.06.0min6.0min 内以内
15、以 HClHCl 的物质的量变化表示的反应速率的物质的量变化表示的反应速率( (以以 molmolminmin 1 1为单位 为单位,写写 出计算过程出计算过程) )。 5 5工业制硫酸的过程中,工业制硫酸的过程中,SOSO2 2(g)(g)转化为转化为 SOSO3 3(g)(g)是关键的一步,是关键的一步,550550时,在时,在 1L1L 的恒温的恒温 容器中,反应过程中部分数据见下表:容器中,反应过程中部分数据见下表: 反应时间反应时间/min/minSOSO2 2(g)/mol(g)/molO O2 2(g)/mol(g)/molSOSO3 3(g)/mol(g)/mol 0 04 4
16、2 20 0 5 51.51.5 10102 2 15151 1 若在起始时总压为若在起始时总压为p p0 0kPakPa,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,而气态物质分压,反应速率若用单位时间内分压的变化表示,而气态物质分压 总压总压气态物质的物质的量分数,则气态物质的物质的量分数,则 10min10min 内内 SOSO2 2(g)(g)的反应速率的反应速率v v(SO(SO2 2) ) _kPa_kPaminmin 1 1。 。 题组三题组三速率常数的应用速率常数的应用 6 6 工业上利用工业上利用 CHCH4 4( (混有混有 COCO 和和 H H2 2) )与水蒸气在一定条件下
17、制取与水蒸气在一定条件下制取 H H2 2, 原理为原理为 CHCH4 4(g)(g)H H2 2O(g)O(g) CO(g)CO(g)3H3H2 2(g)(g)该反应的逆反应速率表达式为该反应的逆反应速率表达式为v v 逆逆 k kc c(CO)(CO)c c 3 3(H (H2 2) ),k k为速率常为速率常 数,在某温度下测得实验数据如表所示:数,在某温度下测得实验数据如表所示: COCO 浓度浓度/(mol/(molL L 1 1) ) H H2 2浓度浓度/(mol/(molL L 1 1) ) 逆反应速率逆反应速率/(mol/(molL L 1 1 minmin 1 1) ) 0
18、.10.1c c1 18.08.0 c c2 2c c1 116.016.0 c c2 20.150.156.756.75 由上述数据可得该温度下由上述数据可得该温度下,c c2 2_mol_molL L 1 1, ,该反应的逆反应速率常该反应的逆反应速率常数数 k k_L L 3 3 molmol 3 3 minmin 1 1。 。 7 7300300时,时,2NO(g)2NO(g)ClCl2 2(g)(g)2ClNO(g)2ClNO(g)的正反应速率表达式为的正反应速率表达式为v v 正正 k kc c n n(ClNO) (ClNO), 测得速率和浓度的关系如下表:测得速率和浓度的关系如
19、下表: 序号序号c c(ClNO)/(mol(ClNO)/(molL L 1 1) ) v v/(mol/(molL L 1 1 s s 1 1) ) 0.300.303.603.601010 9 9 0.600.601.441.441010 8 8 0.900.903.243.241010 8 8 n n_;k k_。 1 1速率常数的含义速率常数的含义 速率常数速率常数( (k k) )是指在给定温度下是指在给定温度下, 反应物浓度皆为反应物浓度皆为 1mol1molL L 1 1时的反应速率 时的反应速率。 在相同的浓在相同的浓 度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。度条件
20、下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。 化学反应速率与反应物浓度化学反应速率与反应物浓度( (或浓度的次方或浓度的次方) )成正比成正比,而速率常数是其比例常数而速率常数是其比例常数,在恒温在恒温 条件下条件下,速率常数不随反应物浓度的变化而改变速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此因此,可以应用速率方程求出该温度可以应用速率方程求出该温度 下任意浓度时的反应速率。下任意浓度时的反应速率。 2 2速率方程速率方程 一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。 对于反应:对于反应:a aA
21、Ab bB B= =g gG Gh hH H 则则v vk kc c a a(A) (A)c c b b(B)( (B)(其中其中k k为速率常数为速率常数) )。 如:如:SOSO2 2ClCl2 2SOSO2 2ClCl2 2v vk k1 1c c(SO(SO2 2ClCl2 2) ) 2NO2NO2 22NO2NOO O2 2v vk k2 2c c 2 2(NO (NO2 2) ) 2H2H2 22NO2NON N2 22H2H2 2O Ov vk k3 3c c 2 2(H (H2 2) )c c 2 2(NO) (NO) 3 3速率常数的影响因素速率常数的影响因素 温度对化学反应
22、速率的影响是显著的,速率常数是温度的函数,同一反应,温度不同温度对化学反应速率的影响是显著的,速率常数是温度的函数,同一反应,温度不同, 速率常数将有不同的值,但浓度不影响速率常数。速率常数将有不同的值,但浓度不影响速率常数。 考点二考点二影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 1 1内因内因 反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下 MgMg、AlAl 与稀盐酸反应的速率大小关系与稀盐酸反应的速率大小关系为为 MgMgAlAl。 2 2外因外因: : 3 3用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影响用图像表示浓度、温度、压强对化学反应速率的影
23、响 图像图像 图像图像 分析分析 (1)(1)其他反应其他反应 条件一定条件一定, 化化 学反应速率学反应速率 随反应物浓随反应物浓 度的度的增大增大而而 增大增大 (2)(2)其他反应其他反应 条件一定条件一定, 化化 学反应速率学反应速率 随温度的升随温度的升 高而高而增大增大 (3)(3)有气体参有气体参 加的反应加的反应, 化化 学反应速率学反应速率 随着压强的随着压强的 增大而增大而增大增大 (4)(4)有气体参有气体参 加的反应加的反应, 化化 学反应速率学反应速率 随着容器体随着容器体 积的增大而积的增大而 减小减小 (5)(5)分别在较低分别在较低 温度和较高温度温度和较高温度
24、 下反应,化学反下反应,化学反 应速率随着压强应速率随着压强 的增大及温度的的增大及温度的 升高而增大升高而增大 4.4.理论解释理论解释有效碰撞理论有效碰撞理论 (1)(1)活化分子、活化能、有效碰撞活化分子、活化能、有效碰撞 活化分子:能够发生有效碰撞的分子。活化分子:能够发生有效碰撞的分子。 活化能:如图活化能:如图 图中:图中:E E1 1为为正反应的活化能正反应的活化能,使用催化剂时的活化能为,使用催化剂时的活化能为E E3 3, 反应热为反应热为E E1 1E E2 2。( (注:注:E E2 2为逆反应的活化能为逆反应的活化能) ) 有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。
25、有效碰撞:活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。 (2)(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 5 5稀有气体对反应速率的影响稀有气体对反应速率的影响 A(g)A(g)B(g)B(g)C(g)C(g),恒温恒容恒温恒容,充入氦气充入氦气,对反应速率有何影响?恒温恒压对反应速率有何影响?恒温恒压,充入充入 氦气,对反应速率又有何影响?氦气,对反应速率又有何影响? (1)(1)催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变催化剂参与化学反应,改变了活化能,但反应前后的性质保持不变( () ) 错因:错因: (2)(2)升温时吸热反应速率增大,放热反应速
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