考點27化學反應速率

 

1．復習重點

1.       了解化學反應速率的概念及表示方法.

2.       理解濃度溫度壓強和催化劑等條件對化學反應速率的影響.

3.       初步運用有效碰撞,碰撞的取向和活化分子等來解釋濃度壓強溫度和催化劑等條件對化學反應速率的影響.

2．難點聚焦

(一)化學反應速率:

不同的化學反應進行的快慢不一樣.

有的進行得很快…瞬間完成. 如:氫氧混合氣爆炸;酸堿中和等

有的進行得很慢…需數(shù)小時;幾天;甚至幾百年;幾百萬年….

如:有機化合物間的反應,一般較慢,需數(shù)小時乃至數(shù)天;塑料的分解,需數(shù)百年.石油的形成需幾百萬年……

化學反應的速率:

用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少(或生成物濃度的增加)來表示化學反應進行的快慢.叫化學反應的速率.

濃度的單位,常用: mol/L. 

則，化學反應速率的單位：mol/(L?min)  mol/(L?s)

例：在一密閉容器內(nèi)，裝有氮氣和氫氣。反應開始時，氮氣的濃度為2mol/L，氫氣的濃度為5mol/L。2分鐘后，測的氮氣的濃度為1.6mol/L，求這兩分鐘內(nèi)的化學反應速率。

 

以上化學反應速率,是用氮氣濃度的變化來表示的,如果用氫氣呢?用氨氣呢?

顯然,同一化學反應的速率,用不同物質(zhì)濃度的變化來表示.數(shù)值不同.

故,在表示化學反應速率時,必須指明物質(zhì).

不同物質(zhì)表示的同一化學反應的速率之比等于化學計量數(shù)之比.

(二)外界條件對化學反應速率的影響:

不同的化學反應,具有不同的反應速率.(如: 氫氧混合氣爆炸;酸堿中和; 塑料的分解;石油的形成…)

參加反應的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學反應速率的重要因素.

有些外界條件也有一定程度的影響.

主要探討濃度溫度壓強和催化劑對化學反應速率的影響.

4.       濃度對化學反應速率的影響:

做實驗2-2(見P32)

許多實驗證明:

當其它條件不變時,增加反應物濃度,可以增大化學反應速率.

這是為什么呢?

化學反應的過程,就是反應物分子中的原子,重新組合成生成物分子的過程.

反應物分子中的原子,要想重新組合成生成物的分子,必須先獲得自由.

即:反應物分子中的化學鍵,必須斷裂!

化學鍵的斷裂是通過分子(或離子)間的相互碰撞來實現(xiàn)的.

并非每次碰撞都能是化學鍵斷裂.

即:并非每次碰撞都能發(fā)生化學反應.(如投籃.見P33 圖2-2)

能夠發(fā)生化學反應的碰撞是很少的.

有效碰撞: 能夠發(fā)生化學反應的碰撞,叫有效碰撞.

活化分子: 能夠發(fā)生有效碰撞的分子,叫活化分子.

活化分子比普通分子具有更高的能量!才有可能撞斷化學鍵,發(fā)生化學反應.

當然,活化分子的碰撞,只是有可能發(fā)生化學反應.而并不是一定發(fā)生化學反應.還必須有合適的取向.

在其它條件不變時,對某一反應來說,活化分子在反應物中所占的百分數(shù)是一定的.

即:單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目和單位體積內(nèi)反應物分子的總數(shù)成正比.

即:活化分子的數(shù)目和反應物的濃度成正比.

因此:增大反應物的濃度,可以增大活化分子的數(shù)目,可以增加有效碰撞次數(shù).

則,增大反應物濃度,可以使化學反應的速率增大!

 

5.       壓強對化學反應速率的影響:

對于有氣體參加的化學反應來說,增大壓強,氣體體積縮小,則單位體積中分子數(shù)增加,則濃度增大,反應速率增大.

6.       溫度對化學反應速率的影響:

溫度升高,使每一個分子的能量都增大.則:活化分子百分數(shù)增加,反應速率增大!

同時,溫度升高分子運動加快,碰撞次數(shù)增多,化學反應速率也增大.

7.       催化劑對化學反應速率的影響:

催化劑能夠降低反應所需要的能量,使更多的分子成為活化分子,大大的增加了活化分子的數(shù)目,以及活化分子的百

3．例題精講

例1鹽酸與碳酸鈉固體反應時，能使反應的最初速率明顯加快的是  (    )

    A．增加碳酸鈉固體的量    B．鹽酸的量增加一倍

    C．鹽酸的用量減半濃度加倍D．溫度升高  40 0C

    [分析]增加反應物濃度，可以增大化學反應的速率。CaCO3是固態(tài)反應物，增加其用量并不影響其濃度，故A對最初的反應速率幾乎無影響；對于一定濃度的鹽酸，增加鹽酸的用量并不能增加其濃度，故B對反應速率也無影響；C中雖然鹽酸用量減半，但因濃度加倍，會使最初反應速率加快，故C正確。

    [答案]C、D

[方法提示]本題考查學生對外界條件對化學反應速率的影啊的理解和應用，用于鞏固基礎知識。能增大反應速率的措施有：①增加濃度；②增大壓強；③增高溫度；④使用催化劑。

例2  在 、 轉(zhuǎn)化為 的反應中， 的起始濃度為 ， 的起始濃度為 ，3min后 的濃度為 。計算該反應的反應速率是多少？3min 時的 和 的濃度各是多少？

　　分析：計算化學反應速率的關鍵在于依據(jù)給出條件，正確求出各物質(zhì)轉(zhuǎn)化濃度，用轉(zhuǎn)化濃度除以反應時間，就可以得到反應速率，轉(zhuǎn)化濃度求法簡單，對于反應物來說：

轉(zhuǎn)化濃度 = 起始濃度 － 終了濃度

對于生成物來說：

轉(zhuǎn)化濃度 = 終了濃度 － 起始濃度

　　本題給出生成物 的終了濃度為 ，起始濃度為零， 的轉(zhuǎn)化濃度為：

　　依據(jù)化學方程式中各物質(zhì)的系數(shù)比，可以由 的轉(zhuǎn)化濃度求出 和 的轉(zhuǎn)化濃度

　　再用各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度除以反應時間（3分），便可得出 、 和 從 、 的起始濃度和轉(zhuǎn)化濃度，可以方便地算出3分鐘時 和 的濃度

 

 例3　反應 A + 3B = 2C + 2D在四種不同情況下的反應速率分別為:

 v (A)=0．15 mol (L?s) -1      v (B)=0．6 mol (L?s) -1     v (C)=0．4 mol (L?s) -1  v(D)=0．45mol (L?s) -1。該反應進行的快慢順序為                 

【分析】方法一：由反應速率之比與物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，比較后作出判斷，由化學方程式A+3B=2C+2D得出：

  v (A)：v(B)=1：3，而v(A)：v(B)=0．15：0．6=1：4 故v(B)>v(A)，從而得②>①

  v(B)：v(C)=3：2，而v(B)：v(C)=O．6：0．4=3：2故v(B)=v(c)，從而得②=③

  v(C)：v(D)=2：2=l：l，而v(C)：v(D)=0．4：0．45故”(D)>v(C)，從而得④>③

故該反應進行的快慢順序為④>③=②>①。

    方法二：將不同物質(zhì)表示的速率換算為用同一物質(zhì)表示的速率，再比較速率數(shù)值的大小。

    若以物質(zhì)A為標準，將其它物質(zhì)表示的反應速率換算為用A物質(zhì)表示的速

率，則有j

    v(A)：v(B)=I：3，則②表示的v(A)=0．2mol／(L?s)-1

    v(A)：v(C)=1：2，則③表示的v(A)=0．2mol／(L．s)-1

    v(A)：v(D)=1：2，則④表示的v(A)=0．225mol／(L．s)-1    故反應進行的快慢順序為④>③=②>①。

    [答案]④>③=②>①

例4 一定溫度下，對于反應N2+02 2NO在密閉容器中進行，下列措施能加快反應速率的是：(    )

    A．縮小體積使壓強增大     B．恒容，充入N2

    C．恒容，充入He氣         D．恒壓，充入He氣

[分析]A選項，氣體的量不變，僅縮小體積，氣體的濃度必然增大，速率必然增大。    B選項，容積不變，充入N2，使反應物N2的濃度增大，濃度越大，速率越大。   C選項，容積不變，充入He氣，雖然反應容器內(nèi)壓強增大，但反應物N2、02、N0的濃度并沒有變化，因此不影響反應速率。  D選項，壓強不變，充人He氣，反應容器體積必然增大。壓強雖然沒變但  N2、02、NO的濃度減小，反應速率減慢。

例5與發(fā)生氧化還原反應生成和的速率如圖所示，已知這個反應速率隨著溶液中的增大而加快。

（1）反應開始時，反應速率加快的原因是      。

（2）反應后期時，反應速率下降的原因是      。

[解析]由于與反應隨增大而加快，首先寫出二者反應的化學方程式（或離子方程式：）可見反應后有生成。

[答案]（1）開始發(fā)生反應，隨增大，加快。

（2）反應進行至時，因C（反應物）減小，且反應使也減小，則減慢

 

  例6某溫度時，在2L容器  中X、Y、Z三種物質(zhì)的量隨時間的  變化曲線如圖2-1所示。由圖中數(shù)  據(jù)分析，該反應的化學方程式為：           。反應開始至2min，Z的平均反應速率為            。

    [分析]  寫反應的化學方程式，關鍵是確定X、Y、 Z之間誰是反應物、誰是生成物以及方程式中X、Y、Z三種物質(zhì)的化學計量數(shù)。確定反應物和生成物，主要是看反應過程中各物質(zhì)的有關量的變化情況，一般地，反應物物質(zhì)的量隨反應的進行不斷減小，生成物物質(zhì)的量隨反應的進行不斷增加，由圖2―1可知，X、Y為反應物，Z為生成物。再根據(jù)化學方程式各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比等于相應物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比的規(guī)律，結(jié)合圖示X、Y、Z三種物質(zhì)物質(zhì)的量的變化量即可求出它們的化學計量數(shù)，從而寫出正確的化學方程式。

    由圖示可知x、Y、z三種物質(zhì)物質(zhì)的量的變化量分別為：

    △nx=1．0mol一0．7mol=0．3mol

    △nY=1．0mol一0．9mol=0．1mol

    △nz=0．2mol―Omol=0．2mol

故化學方程式中x、Y、z三種物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為：

    0．3mol：0．1mol：0．2mol=3：1：2。因此，反應的化學方程式為：3X+Y=2Z。

   Z物質(zhì)在2min內(nèi)的平均反應速率，可通過先求出Z物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度的

變化量，再根據(jù)反應速率的計算式(△c／△t)求解。

[答案]3X+Y=2Z ,  0．05molL―l?min-1

   [方法提示]確定化學反應方程式的步驟及方法是：

    (1)反應物和生成物的確定。方法是：反應物的物質(zhì)的量、質(zhì)量或濃度隨反應的進行不斷減小；生成物的上述量隨反應的進行不斷增加。

(2)反應方程式[如：aA(g)+bB(g)――cC(g)+dD(g)]各物質(zhì)化學計量數(shù)的確定。方法是： 

a：b：c：d(化學計量數(shù)之比) =△nA：△nB：△nC：△nD(物質(zhì)的量的變化量之比)

    =△cA：△cB：△cC：△cD(物質(zhì)的量濃度的變化量之比)

=vA：vB：vC：vD(反應速率之比)

 

4．實戰(zhàn)演練

一、選擇題（每小題5分，共45分）?

1.(2001年高考理綜題）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：?

試題詳情

2A（g）＋B(g) 2C(g)?

試題詳情

若經(jīng)2 s(秒）后測得C的濃度為0.6 mol?L－1，現(xiàn)有下列幾種說法：?

試題詳情

①用物質(zhì)A表示的反應的平均速率為0.3 mol?L－1?s－1?

試題詳情

②用物質(zhì)B表示的的反應的平均速率為0.6 mol?L－1?s－1

試題詳情

③2 s時物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率為70%  ④2 s時物質(zhì)B的濃度為0.7 mol?L－1，其中正確的是

A.①③                                              B.①④?

C.②③                                              D.③④?

試題詳情

2.把下列四種X溶液，分別加入四個盛有10 mL 2 mol?L－1鹽酸的燒杯中，并加水稀釋到50 mL。此時X和鹽酸緩慢地進行反應，其中反應速率最快的是?

A.20 mL 3 mol?L－1                                                    B.20 mL 2 mol?L－1?

C.10 mL 4 mol?L－1                                                    D.10 mL 2 mol?L－1?

試題詳情

3.已知4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，若反應速率分別用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、

v（H2O）表示，則正確的關系是?

試題詳情

A.v（NH3）＝v（O2）?

試題詳情

B.v（O2）＝v（H2O）?

試題詳情

C.v（NH3）＝v（H2O）?

試題詳情

D.v（O2）＝v（NO）?

試題詳情

4.將A，B置于容積為2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應：4A（g）＋B(g)

試題詳情

2C（g），反應進行到4 s末，測得A為0.5 mol，B為0.4 mol，C為0.2 mol，用反應物濃度的減少來表示該反應的速率可能為?

試題詳情

A.0.025 mol?L－1?s－1?

試題詳情

B.0.0125 mol?L－1?s－1?

試題詳情

C.0.05 mol?L－1?s－1?

試題詳情

D.0.1 mol?L－1?s－1?

試題詳情

5.在密閉容器中進行可逆反應，A與B反應生成C，其反應速率分別用v（A）、v（B）、v（C）(mol?L－1?s－1)表示且v（A）、v（B）、v（C）之間有以下關系：v（B）＝3v（A），3v（C）＝2v（B）。則此反應可表示為?

試題詳情

A.2A＋3B2C?

試題詳情

B.A＋3B2C?

試題詳情

C.3A＋B2C?

試題詳情

Ｄ.A＋BC?

試題詳情

6.反應4A(g)＋5B(g)===4C(g)＋6Ｄ(g)，在5 L的密閉容器中進行，半分鐘后，

試題詳情

C的物質(zhì)的量增加了0.30 mol。下列敘述正確的是?

試題詳情

A.A的平均反應速率是0.010 mol?L－1?s－1?

試題詳情

B.容器中含D物質(zhì)的量至少為0.45 mol?

C.容器中A、B、C、D的物質(zhì)的量的比一定是4∶5∶4∶6

試題詳情

D.容器中A的物質(zhì)的量一定增加了0.30 mol?

試題詳情

7.在2 L密閉容器中充入2 mol SO2和一定量O2，發(fā)生2SO2＋O22SO3反應，進行到4 min時，測得n（SO2）＝0．4 mol，若反應進行到2 min時，容器中n（SO2）為?

試題詳情

A.1.6 mol                                          B.1.2 mol?

試題詳情

C.大于1.6 mol                                  D.小于1.2 mol?

試題詳情

8.在鋅片和鹽酸的反應中，加入下列試劑，可使生成氫氣的速率變慢的是?

A.硫酸銅晶體                                          B.水?

C.氯化鋇晶體                                          D.醋酸鉀晶體?

試題詳情

9.反應速率v和反應物濃度的關系是用實驗方法測定的，化學反應H2＋Cl2===2HCl的反應速率v可表示為v＝k［c（H2）］m［c（Cl2）］n，式中k為常數(shù)，m、n值可用下表中數(shù)據(jù)確定之。?

 

c（H2）(mol?L－1)

c(Cl2)（mol?L－1）

v（mol?L－1?s－1）

①

試題詳情

1.0

試題詳情

1.0

試題詳情

1.0k

②

試題詳情

2.0

試題詳情

1.0

試題詳情

2.0k

③

試題詳情

2.0

試題詳情

4.0

試題詳情

4.0k

由此可推得，m、n值正確的是

試題詳情

A.m=1,n=1                                        B.m=,n=

試題詳情

C.m=，n=1                                    D.m=1,n=

試題詳情

二、非選擇題(共55分)?

10.（12分）(2001年上海高考題)某化學反應2AB＋D在四種不同條件下進行，B、D起始濃度為0。反應物A的濃度（mol?L－1）隨反應時間（min）的變化情況如下表：

實驗

序號

時間

濃度

溫度

0

10

20

30

40

50

60

1

800℃

試題詳情

1.0

試題詳情

0.80

試題詳情

0.67

試題詳情

0.57

試題詳情

0.50

試題詳情

0.50

試題詳情

0.50

2

800℃

C2

試題詳情

0.60

試題詳情

0.50

試題詳情

0.50

試題詳情

0.50

試題詳情

0.50

試題詳情

0.50

3

800℃

C3

試題詳情

0.92

試題詳情

0.75

試題詳情

0.63

試題詳情

0.60

試題詳情

0.60

試題詳情

0.60

4

820℃

試題詳情

1.0

試題詳情

0.40

試題詳情

0.25

試題詳情

0.20

試題詳情

0.20

試題詳情

0.20

試題詳情

0.20

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：?

（1）在實驗1，反應在10至20 min時間內(nèi)平均速率為          mol?(L?min)－1。

（2）在實驗2中A的初始濃度C2＝             mol?L－1，反應經(jīng)20 min就達到平衡，可推測實驗2中還隱含的條件是                      。

試題詳情

（3）設實驗3的反應速率為v3，實驗1的反應速率為v1，則v3           v1?(填“＞”“＝”或“＜”＝，且C3              1.0 mol?L－1(填“＞”“＝”或“＜”＝。

（4）比較實驗4和實驗1，可推測該反應是            反應（選填“吸熱”或“放熱”）。理由是                                             。

試題詳情

11.(8分)根據(jù)化學方程式2N2O2N2＋O2，填充表中①、②、③、④空欄處測定反應速率的實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果。

試題詳情

①                                                                      

②                                                                     

③                                                                     

④                                                                     

試題詳情

12.(5分)反應A＋3B==2C＋2Ｄ在四種不同情況下的反應速率分別為①v（A）＝0．15 mol?L－1?s－1；②v（B）＝0．6mol?L－1?s－1；③v（C）＝0．4 mol?L－1?s－1；④v（Ｄ）＝0．45 mol?L－1?s－1。該反應進行的快慢順序為                                。

試題詳情

13.(12分)可逆反應aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dＤ(g)，取a mol A和b mol B置于V　L容器中，1 min后，測得容器內(nèi)A的濃度為x mol?L－1，這時B的濃度為      mol?

L－1，C的濃度為            mol?L－1。這段時間內(nèi)反應的平均速率若以物質(zhì)A的濃度變化來表示，應為                                           。

試題詳情

14.(18分)現(xiàn)有一份“將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸銨”的資料，摘錄如下：?

試題詳情

一個典型實例：初步處理后的廢氣含0.20%的二氧化硫和10%的氧氣(體積分數(shù))。在

400℃時廢氣以5 m3?h－1的速率通過五氧化二釩催化劑層與20 L?h－1的速率的氨氣混合，再噴水，此時氣體溫度由400℃降至200℃，在熱的結(jié)晶裝置中得到硫酸銨晶體(氣體體積均已折算為標準狀況)。

利用上述資料，用氨來除去工業(yè)廢氣中的二氧化硫，回答下列問題：?

(1)按反應中的理論值，二氧化硫和氧氣的物質(zhì)的量之比為2∶1，該資料中這個比值是                ，簡述不采用2∶1的理由是                                。

(2)通過計算，說明為什么廢氣以5 m3?h－1的速率與20 L?h－1速率的氨氣混合??

(3)若某廠每天排放1×104 m3這種廢氣，按上述方法該廠每月(按30天計)可得硫酸銨多少噸?消耗氨氣多少噸?

 

 

試題詳情

一、1.B  2.A?

3.解析：v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6。

答案：D?

4.BC  5.B  6.B  7.D  8.BD?

9.解析：由①②組數(shù)據(jù)解得m=1,由②③組數(shù)據(jù)解得n=。

答案：D

二、10.(1)0.013  (2)1.0  催化劑  （3）＞  ＞

（4）吸熱  溫度升高時，平衡向右移動?

11.①2a  ②c－2a  ③a/t  ④2a/t

12.④＞③＝②＞①?

13.    (－x)?mol?L－1?min－1

14.(1)1∶50  根據(jù)勒夏特列原理，通入過量而廉價的氧氣，可提高SO2的轉(zhuǎn)化率

(2)廢氣中每小時排出的SO2的體積為：１000 L?m－3×5m3×0．2％＝１0 Ｌ，每小時氨與廢氣中SO2混合的體積比為2∶１，恰好可全部轉(zhuǎn)化為（NH4）2SO4。?

(3)SO2    ～    2NH3    ～    （NH4）2SO4?

mol?        

mol                     mol

故可得（NH4）2SO4：mol×１32 g?mol－1×１0－6t?g－1＝3．54 t

消耗氨氣： mol×2×１7 g?mol－1×１0－6 t?g－1＝0．9１ t

 

 

 


同步練習冊答案