化学反应速率.docx

化学反应速率.docx

《化学反应速率.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应速率.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化学反应速率

化学反应的速率

1、化学反应的速率

（1）概念：

化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。

计算公式：

v（B）＝

＝

①单位：

mol/（L·s）或mol/（L·min）

②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。

③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。

④重要规律：

（

）速率比＝方程式系数比（

）变化量比＝方程式系数比

化学反应速率：

化学反应速率表示方法

定性比较法

定量表示法

含义

通过比较反应物消失的快慢或生成物出现的快慢来定性比较不同反应的化学反应速率。

用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示

特点

只能粗略的定性比较化学反应的快慢

可以通过定量计算比较精确的表示化学反应的快慢。

实例

（1）相同大小的铁片和镁片和同浓度的盐酸反应

（2）两块相同大小的铁片和足量的不同浓度的盐酸反应。

（3）两块相同大小的铁片和浓度相同但温度不同的盐酸反应。

（4）两份质量相同的块状碳酸钙、粉末状碳酸钙分别和同浓度的盐酸反应

公式：

v=△C/△t

单位：

mol·L-1·S-1、mol·L-1·min-1

mol·L-1·h-1等

对于反应：

mA+nB=pC+qD

v（A）=△CA/△tv（B）=△CB/△t

v（C）=△CC/△tv（D）=△CD/△t

且：

v（A）:

v（B）:

v（C）:

v（D）=m:

n:

p:

q

或：

2、影响化学反应速率的因素：

（1）内因：

参加反应的物质的自身性质是影响化学反应速率的决定因素。

如：

相同大小的铁片和镁片与同浓度的盐酸反应，镁片的反应速率要比铁片快得多。

（原因：

金属镁的活泼性强于金属铁）

反应Cl2+H2=2HCl（快）和反应N2+3H2=2NH3（慢）

（原因：

氯气的活泼性强于氮气，根本原因是分子内化学键的不同）

和金属钠反应的速率CH3COOH>H2O>CH3CH2OH

（原因：

H原子的活泼性不同）

（2）外因：

同一反应在不同条件下，反应的速率不同，浓度（溶液或气体）、温度（固体,液体或气体）、催化剂（正催化剂）等外界条件对化学反应的速率有影响

浓度对化学反应速率的影响：

其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度，可以加快反应的速率。

实例：

a、相同大小的铁片和不同浓度的盐酸反应。

b、硫粉在空气中燃烧和在氧气中燃烧。

温度对化学反应速率的影响：

其它条件不变的情况下，升高温度，可以加快反应的速率，通常情况下温度每升高10度，化学反应的速率增大到原来的2至4倍。

实例：

a、相同大小的铁片和不同温度的盐酸（浓度相同）反应。

b、火越烧越旺。

反应物间的接触面积对化学反应速率的影响：

其他条件不变，增大反应物间的接触面积，能增大反应的速率。

实例：

a、相同质量块状碳酸钙和粉末状碳酸钙分别和同体积同浓度的盐酸反应。

b、锅炉中燃煤时为了加快燃烧的速率和效率经常使用煤粉而不用煤块。

催化剂对化学反应速率的影响：

其他条件不变的情况下，使用催化剂能改变化学反应的速率。

实例：

a、H2O2分别在MnO2、FeCl3、过氧化氢酶的催化作用下分解。

b、铁粉和碘粉混合物中滴入水（水做催化剂）

c、使用催化剂可以促使汽车尾气中的CO和NO迅速变成无毒N2和CO2减少对大气的污染。

其他因素：

除了上述因素外，压强（气体）、光波、电磁波、超声波、溶剂等因素对化学反的速率也有影响。

[练习]

1．在反应：

C+CO2＝2CO中，可使反应速率增大的措施是（）。

①增大压强②升高温度③通入CO2④增加碳的量⑤降低压强

A．①②③B．②③④⑤C．①②③④D．②③④

2．使铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（）

A．加热　　　B．不用稀硫酸，改用98％的浓硫酸

C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉　

3．在溶液中发生的反应，对反应速率不发生影响的因素是（）。

A．温度B．压强C．浓度D．催化剂

3、化学反应速率的简单计算：

例1、一定条件下在2L的密闭容器中发生反应：

2SO2+O2

2SO3，起始时SO2和O2的物质的量分别为2mol和3mol。

反应进行到2分钟的时候，测得SO3的物质的量为1.6mol，请分别用SO2、O2和SO3的浓度变化来表示该反应的速率。

解：

起始时C（SO3）=0mol·L-1，2分钟后C（SO3）=1.6mol/2L=0.8mol·L-1

V（SO3）=△C（SO3）/△t=（0.8mol·L-1－0mol·L-1）/2min=0.4mol·L-1·min-1

因为对于反应2SO2+O2

2SO3有如下关系：

V（SO2）:

V（O2）:

V（SO3）=2:

1:

2

所以V（SO2）=V（SO3）=0.4mol·L-1·min-1

V（O2）=1/2V（SO2）=0.2mol·L-1·min-1

例2、在4种不同的条件下测得反应2SO2+O2

2SO3的反应速率如下表所示

（1）

（2）

（3）

（4）

反应速率（mol·L-1·min-1）

V（SO2）

V（O2）

V（SO3）

V（O2）

0.4

0.25

0.5

0.3

则在4种不同条件下的反应速率从大到小的排列顺序为（填序号）

解析：

方法1：

将用不同物质表示的反应速率转化为用同一种物质表示的反应速率再进行比较。

第一种情况下V（O2）=1/2V（SO2）=1/2×0.4mol·L-1·min-1=0.2mol·L-1·min-1

第三种情况下V（O2）=1/2V（SO3）=1/2×0.5mol·L-1·min-1=0.25mol·L-1·min-1

所以4种情况的反应速率大小为（4）>（3）=

（2）>

（1）

方法2：

通过比较各物质的反应速率和方程式中该物质的计量系数之比值的大小来比较。

第一种情况下：

V（SO2）/2=0.2第二种情况下：

V（O2）/1=0.25

第三种情况下：

V（SO3）/2=0.25第四种情况下：

V（O2）/1=0.3

所以4种情况的反应速率大小为（4）>（3）=

（2）>

（1）

【练习】

例1.某一反应物的浓度是2摩尔/升，经过两分钟的反应，它的浓度变成了1.6摩尔/升，求该反应的反应速率。

例2在一定条件下N2+3H2

2NH3的反应中，起始C（N2）为2mol/L，C（H2）为5mol/L，反应到2分钟时，测得C（NH3）为0.4mol/L，

（1）分别用N2、H2、NH3表示反应速率_______________________。

（2）反应到2分钟时C（N2）为_________，C（H2）_________。

考点解析

重难点一有关化学反应速率的注意事项

1．化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的即时速率。

2．对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。

3．由于压强的变化对固体和液体的体积影响很小，故改变压强对它们的浓度影响很小，所以改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。

4．对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。

因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作标准。

5．同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。

重难点二影响化学反应的因素及影响结果

1．内因

反应物自身的性质。

如燃烧、爆炸、中和等反应都是很快就能完成，而金属的锈蚀、溶岩的形成、煤和石油的形成等都是比较缓慢的，这些都是由反应物自身的性质决定的。

2．外因

（1）温度：

温度越高，化学反应速率越大；温度越低，化学反应速率越小。

（2）浓度：

一般来说，其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。

（3）压强：

对于有气体参加的反应来说，增大压强，可以使单位体积内气体的物质的量增大，实际上相当于增大了气体反应物的浓度，所以，增大压强，化学反应速率增大。

（4）催化剂：

催化剂可以改变化学反应速率，常见的催化剂能极大地加快反应速率。

（5）增大固体反应物的表面积，增大了反应物的接触面积，能加快化学反应速率。

特别提醒　

（1）增加固体或纯液体的量，不能改变化学反应速率。

（2）压强的改变引起气体浓度的改变时，才能改变化学反应速率。

题型1化学反应速率的计算与比较

例1

　反应：

3A（g）＋B（g）===2C（g）＋2D（g），在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：

①v（A）＝0.6mol/（L·min）；

②v（B）＝0.45mol/（L·min）；

③v（C）＝0.015mol/（L·min）；

④v（D）＝0.45mol/（L·min）。

则此反应在不同条件下进行最快的是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．②③B．①③C．②④D．②

解析　化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比

v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为：

①v（A）＝0.6mol/（L·min）；

②v（A）＝3v（B）＝1.35mol/（L·min）；

③v（A）＝

v（C）＝0.0225mol/（L·min）；

④v（A）＝

v（D）＝0.675mol/（L·min）。

则该反应在不同的条件下进行最快的是②。

答案　D

同一化学反应在同一段时间内的反应速率如果用不同物质来表示，其数值之间的关系符合化学方程式中的化学计量数之比。

在比较化学反应速率大小时应换算成用同一种物质来表示，然后进行比较。

也可以比较化学反应速率与化学计量数的比值。

例如：

对于反应

aA+bB

cC+dD,若

则用A表示的反应速率比用B表示的快。

应当把“化学反应速率”与物理概念中的“运动速率”区别开，化学反应速率数值大，不一定代表反应速率快。

题型2影响化学反应速率的因素

例2

等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是（　　）

组别

c（HCl）（mol/L

温度（℃）

状态

1

2.0

25

块状

2

2.5

30

块状

3

2.5

50

块状

4

2.5

50

粉末状

A.4－3－2－1B．1－2－3－4C．3－4－2－1D．1－2－4－3

解析　其他条件一定时，反应物的浓度越大，化学反应速率越快；温度的升高和固体表面积的增大，即由块状变成粉末状，都能显著增大反应速率。

实验1中酸浓度最小，温度最低，故反应速率最小；实验2比实验3的温度低，而其他条件相同，故反应速率前者小于后者；实验4的温度最高，固体接触面积最大，故反应速率最快。

答案　A

1．下列说法正确的是（　　）

A．Na与水反应时增大水的用量可加快反应速率

B．Fe与硫酸反应制取H2时，选用浓硫酸可加快反应速率

C．两支试管中分别加入相同浓度的过氧化氢，其中一支试管中加少量MnO2，两支试管中产生氧气的快慢相同

D．Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将铝片改成铝粉燃烧更剧烈

答案　D

解析　对纯液体改变其用量不影响反应速率，A项错误；常温下，浓H2SO4可使铁钝化，不生成H2，B项错误；使用MnO2可加快O2的生成速率，C项错误；将铝片改为铝粉，增大了铝与氧气的接触面积，反应速率增大，D项正确。

2．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是（　　）

①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点　③将固体燃料粉碎　④将液体燃料雾化　⑤将煤气化处理　⑥通入足量的空气

A．①③④⑤B．②③⑤⑥C．③④⑤⑥D．①②③④

答案　C

解析　提高燃料的燃烧效率，应增大反应物的接触面积和提供充足的O2，而燃料的着火点无法改变。

3．将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A（g）＋B（g）

2C（g），若2s（秒）后测得C的浓度为0.6mol/L，现有下列几种说法：

①用物质A表示反应的平均速率为0.3mol/（L·s）

②用物质B表示反应的平均速率为0.6mol/（L·s）

③2s时物质A的转化率为70%

④2s时物质B的浓度为0.7mol/L

其中正确的是（　　）

A．①③

B．①④C．②③D．③④

答案　B

解析　本题是考查物质浓度表示法，用不同反应物或产物表示反应的平均速率的方法和反应中转化率的计算等知识点，所以考查内容的知识量较大。

v（C）＝

＝0.3mol/（L·s）

①v（A）＝v（C）＝0.3mol/（L·s）

②v（B）＝

v（C）＝0.3mol/（L·s）×

＝0.15mol/（L·s）

③参加反应的A的物质的量为：

0．3mol/（L·s）×2s×2L＝1.2mol

A的转化率为：

×100%＝30%

④2s时B的浓度为1mol/L－0.15mol/（L·s）×2s＝0.7mol/L

4．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO（g）＋2CO（g）

N2（g）＋2CO2（g）。

下列说法不正确的是（　　）

A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低

B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率

C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定

D．单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡

答案　A

解析　升温，无论是正反应，还是逆反应，速率均加快，A项错；催化剂可以加快化学反应速率，B项正确；达平衡后，各组分的速率保持不变，C项正确；由于CO和CO2的计量系数相等，故当两者同时消耗的量相等时，反应即达平衡，D项正确。

5．一定条件下，对于反应X（g）＋3Y（g）

2Z（g），若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为零），达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L和0.08mol/L，则下列判断不合理的是（　　）

A．c1∶c2＝1∶3

B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3

C．X和Y的转化率相等

D．c1的取值范围为0

答案　B

解析　分析浓度变化关系：

X（g）＋3Y（g）

2Z（g）

c起始（mol/L）c1c2c3

c平衡（mol/L）0.10.30.08

反应方程式中反应物计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A正确；平衡时Y和Z的生成速率之比应该和方程式计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，B错误；由于起始时反应物是按方程式计量数之比配料，故X和Y转化率相等，C正确；运用极限法，假设Z完全转化为反应物，c1的极限值0.14mol/L，而题设c1>0，反应又是可逆的，故D也正确。

6.

把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL0.5mol/L硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，请回答下列问题：

（1）曲线由O―→a段不产生氢气的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

有关的化学方程式为_________________________________________________；

（2）曲线由a―→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是________________________________________________________________________；

（3）曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是

________________________________________________________________________。

答案　

（1）硫酸首先和氧化铝反应，所以这段不产生氢气

Al2O3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2O

（2）这段反应放热使温度升高是影响反应速率的主要因素，使反应速率增大

（3）曲线由c以后，硫酸的浓度逐渐减小，变为影响反应速率的主要因素，使反应速率减小

解析　

（1）在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，因此，硫酸首先和氧化铝反应，不产生氢气；

（2）a―→c段，虽然硫酸的浓度渐小，但是该反应是放热反应，反应进行中温度逐渐升高，温度升高，化学反应速率加快；

（3）曲线由c以后，硫酸的浓度逐渐减小，成为影响化学反应速率的主要因素，因此，化学反应速率逐渐下降。

本题以铝和硫酸反应为载体考查了化学反应速率的影响因素，以及分析推理能力。

当影响化学反应速率的两因素作用相反时抓住主要因素。

7．某温度时，在3L密闭容器中，X、Y

、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如下图

所示。

由图中数据分析：

（1）该反应的化学方程式为__________________________________________________；

（2）反应开始至2min末，X的反应速率为__________；

（3）该反应是由________开始反应的（填“正反应”、“逆反应”或“正、逆反应同时”）。

答案　

（1）2Z＋Y

3X　

（2）0.067mol/（L·min）

（3）正、逆反应同时

解析　

（1）在时间为“0min”时X、Y、Z的物质的量分别为

0．4mol、1.2mol、2.0mol，在时间为“3min”时X、Y、Z的物质的量分别为1.0mol、1.0mol、1.6mol，在0～3min内X、Y、Z的物质的量变化分别为：

0.6mol（增加）、0.2mol（减少）、0.4mol（减少）。

即X、Y、Z变化的物质的量之比为：

n（X）∶n（Y）∶n（Z）＝3∶1∶2。

根据各物质变化的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比，得到化学方程式为：

2Z＋Y

3X。

（2）在时间为“0min”和“2min”时，X的物质的量分别为0.4mol、0.8mol。

即在0～2min内X增加的物质的量为0.4mol。

故X的反应速率为：

v（X）＝

＝0.067mol/（L·min）。

由于图中X、Y、Z三条曲线均未通过原点，故可断定该反应是由正、逆反应同时开

始反应的。

1．反应2SO2＋O2

2SO3，经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段

时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/（L·s），则这段时间为（　　）

A．0.1sB．2.5sC．5sD．10s

答案　C

解析　由2SO2＋O2

2SO3可知，当c（SO3）增加0.4mol/L时，c（O2）减少了0.2mol/L，则Δt＝Δc/v＝0.2mol/L/0.04mol/（L·s）＝5s。

2．对反应A＋3B

2C来说，下列反应速率中最快的是（　　）

A．v（A）＝0.3mol/（L·min）B．v（B）＝0.6mol/（L·min）

C．v（C）＝0.5mol/（L·min）D．v（A）＝0.01mol/（L·s）

答案　D

解析　本题主要考查化学反应速率的应用。

以“A”为基准物质，“min”为时间单位表示反应速率，则有：

A：

v（A）＝0.3mol/（L·min）

B：

v（A）＝

v（B）＝

×0.6mol/（L·min）＝0.2mol/（L·min）

C：

v（A）＝

v（C）＝

×0.5mol/（L·min）＝0.25mol/（L·min）

D：

v（A）＝0.01mol/（L·s）×60s/min＝0.6mol/（L·min）

3．下列各组反应（表中物质均为反应物），反应刚开始时，放出H2的速率最大的是（　　）

金属（粉末状）/mol

酸的浓度及体积

反应温度

A

Mg

0.1

6mol/L硝酸

10mL

60℃

B

Mg

0.1

3mol/L盐酸

10mL

60℃

C

Fe

0.1

3mol/L盐酸

10mL

60℃

D

Mg

0.1

3mol/L硫酸

10mL

60℃

答案　D

解析　比较化学反应速率大小时，应该先看决定化学反应速率的主要因素——内部因素：

反应物本身的性质，然后再看影响化学反应速率的外界因素，如温度、浓度、催化剂、压强等。

由于Fe不如Mg活泼，金属与硝酸反应不产生H2，所以C项反应速率最小，A项不产生H2；其他两项中只比较c（H＋）即可，显然3mol/L盐酸中c（H＋）小于3mol/L硫酸中c（H＋），因

此D项放出H2的速率最大。

1．下列关于化学反应速率的说法正确的是（　　）

A．化学反应速率是指在一段时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加

B．化学反应速率为0.8mol/（L·s），是指在1s时某物质的浓度是0.8mol/L

C．化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢

D．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象越明显

答案　C

解析　一般情况下不用固体或纯液体表示化学反应速率，A项错误；0.8mol/（L·s）表示一段时间内，某物质的浓度平均每秒改变0.8mol/L，B项错误；对于无明显现象的化学反应而言，反应速率的大小与现象无关，D项错误。

2．为了说明影响化学反应快慢的因素，某同学分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是（　　）

A．将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时，两者速率一样大

B．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同浓度的盐酸反应，大理石粉反应快

C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解

D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同

答案　A

解析　影响化学反应速率的因素有浓度、压强、温度、催化剂等主要因素，还有光、固体颗粒大小、超声波等，而A中的镁和铝是由于其活泼性不同，决定了反应的快慢。

决定反应快慢的主要因素是反应物本身的性质。

3．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（　　）

A．加热

B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸

C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉

答案　B

解析　影响化学反应速率大小的因素有温度、浓度、固体表面积、原电池反应、催化剂