知识讲解 化学反应速率提高.docx
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知识讲解化学反应速率提高
高考总复习化学反应速率（提高）
编稿：
房鑫审稿:
曹玉婷
【考纲要求】
1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法，会进行简单计算。
2．重点理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响规律。
【考点梳理】
要点一、化学反应速率
1．定义：
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。
要点诠释：
（1）．表达式为：
υ=?
c/?
t。
式中：
v—化学反应速率，单位mol/（L?
min）、mol/（L?
s）、mol/（L?
h）Δc—浓度变化，单位mol/LΔt—时间，单位s、min、h
（2）．意义：
衡量化学反应进行的快慢。
（3）．不用纯固体、纯液体表示反应速率。
（4）．化学反应速率为某时间段内的平均速率，不指某时刻的瞬时速率。
（5）．化学反应速率须标明物质：
同一反应，同样快慢。
不同物质浓度变化可能不同，速率数值也就不同，但表示的意义相同。
2．化学反应速率与方程式中各物质化学计量数的关系：
同一反应中，用不同物质（气体或溶液）表示的化学反应速率比=化学计量数之比。
如：
化学反应mA（g）+nB（g）=pC（g）+qD（g）v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）=m∶n∶p∶q。
3．化学反应速率的计算格式：
依据化学方程式计算化学反应速率时可按以下格式（“三段式”）求解：
（1）写出有关反应的化学方程式；
（2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；
（3）根据已知条件列方程式计算。
例如：
反应mA+nB
pC
起始浓度（mol·L―1）abc
转化浓度（mol·L―1）x
nxm
pxm
某时刻浓度（mol/L）a－x
nxbm?
pxcm?
4．比较反应的快慢的方法：
同一化学反应的反应速率用不同物质的浓度变化表示时，数值可能不同，比较化学反应速率的大小不能只看数值大小，而要进行一定的转化。
（1）换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。
（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。
如
aA+bB
cC
，即比较（A）va
与（B）vb，若（A）（B）vvab?
，则用A表示时的反应速率比用B表示时大。
要点二、影响化学反应速率的因素
（一）．内因：
反应物自身的结构和性质，内因对反应速率大小起决定性作用。
如金属与水反应的速率：
Na＞Mg＞Al。
（二）．外因：
化学反应速率还受外界条件的影响。
对于同一化学反应，改变外界条件可以改变化学反应速率。
1、哪些外界条件影响化学反应速率？
（1）、主要因素：
有浓度、压强、温度和催化剂等
（2）、其它因素：
固体表面积、光照、超声波、放射线、溶剂、电弧、强磁场、研磨等
2、上述主要条件如何影响化学反应速率？
只考虑单一因素对化学反应速率的影响（其它因素保持不变），化学反应速率变化的趋势如下表所示：
影响因素
反应物浓度c↑
压强p↑
温度T↑
使用（正）催化剂
化学反应速率v
v↑
v↑
v↑
v↑
适用范围
气体或溶液
气体
均适用
有选择性
注：
“↑”代表增大或加快，
要点诠释：
外界条件对化学反应速率影响，具体解释如下：
（1）、在其它条件不变的情况下，浓度对化学反应速率的影响
说明：
改变浓度只适用于当反应物为气体或溶液时的反应（不适用于固体或纯液体）。
在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度，可以增大反应速率。
若反应物为固体或纯液体，只能改变其接触面积；其浓度无法改变可视为常数，因此，改变固体或纯液体反应物的量不会改变化学反应速率。
（2）、在其它条件不变的情况下，压强对化学反应速率的影响
说明：
改变压强只适用于反应物有气体参加的反应（不适用于固体、纯液体及溶液）。
当温度一定时，若增大压强，气体体积缩小，气体的浓度增大，因而使反应速率加快。
如果参加反应的物质是固体、纯液体或溶液，由于改变压强对它们的体积改变极小，因而对它们浓度改变可以忽略不计，可认为压强对它们的反应速率无影响。
强调：
压强对反应速率的影响是通过改变浓度而影响反应速率的。
我们在分析压强对反应速率的影响时，应最终落实到浓度上，将压强问题转化为浓度问题，由此判断出对反应速率有何影响。
对于气体反应体系，有以下几种情况：
①恒温时：
缩小体积?
?
?
?
引起增大压强?
?
?
?
引起浓度增大?
?
?
?
引起反应速率加快
②恒温恒容时：
a．充入气体反应物?
?
?
?
引起浓度增大?
?
?
?
引起速率加快
b．定容充入“惰性气体”?
?
?
?
引起总压强增大，但各气体的分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率也就不变。
（把与化学反应体系中各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”）
③恒温恒压时：
充入“惰性气体”?
?
?
?
引起体积增大?
?
?
?
引起各反应物浓度减小?
?
?
?
引起反应速率减慢
（3）、在其它条件不变的情况下，温度对化学反应速率的影响
说明：
升高温度，可以增大化学反应速率。
温度对反应速率的影响适用于任何反应，即无论物质状态及反应是放热或吸热，升高温度，反应速率都增大。
温度对反应速率的影响比较显著，超过浓度、压强对反应速率的影响。
温度每升高10oC，反应速率通常增大到原来的2～4倍。
（4）、在其它条件不变的情况下，催化剂对化学反应速率的影响
催化剂分为正、负催化剂，正催化剂能加快反应速率，负催化剂能减慢反应速率。
如不特殊声明，催化剂均指正催化剂。
对于可逆反应，催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率。
注意：
催化剂参加了化学反应，改变了反应历程，而催化剂本身在反应前后的质量和化学性质均不变。
3、实例分析：
采取如下措施，化学反应速率的变化情况
（1）对于不可逆反应的分析，如对反应：
Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑
采取单一措施（其它条件不变）
反应速率
解释原因
加入大小相同的Zn粒不变固体浓度无法改变
预先把Zn粒加工为Zn粉增大反应物总表面积增大
加压不变反应物无气体，反应不可逆
升温增大升温速率加快
增加HCl浓度增大增大反应物浓度速率加快
增加ZnCl2浓度（加入ZnCl2固体）不变反应不可逆
及时排除H2不变反应不可逆
（2）、对于可逆反应N2＋3H22NH3△H<0已一定条件下达到平衡,进行如下分析:
V正
V逆
二者关系
移动方向
N2转化率
缩小容积（即加压）
↑
↑
V正＞V逆
→
↑
升温
↑
↑
V正＜V逆
←
↓
定V充入N2（N2浓度增大）
↑
↑
V正＞V逆
→
↓
定V充入惰性气体（浓度均不变）
—
—
V正=V逆
—
—
定压充入惰性气体（相当于扩大容积减压）
↓
↓
V正＜V逆
←
↓
分离出NH3（NH3（浓度降低）
↓
↓
V正＞V逆
→
↑
注：
“↑”表示增大，“↓”表示降低，“—”表示不变
4、外界条件对化学反应速率影响规律的理论解释：
化学反应速率表示单位体积内活化分子之间发生有效碰撞的频率。
（1）、有效碰撞：
反应物分子不停地接触、碰撞，具有较高能量及一定的相对取向的分子之间的碰撞，称为有效碰撞，可认为是发生化学反应的充要条件。
（2）、活化分子：
在相同温度下，分子的能量并不完全相同，有些分子的能量高于分子的平均能量，称为活化分子。
能够发生有效碰撞的一定是活化分子，但是活化分子不一定发生有效碰撞。
（3）、活化能：
活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量之差。
（4）、增大反应物浓度可以增大单位体积内活化分子数目，从而增大化学反应速率。
对于有气体参加的反应，增大压强也就是增大反应物浓度。
（5）、升高温度使分子的平均能量升高，可以提高活化分子的百分数，也增大了单位体积内活化分子数目，从而增大化学反应速率。
（6）、使用催化剂都降低了活化能，使一部分原先的非活化分子变为活化分子，提高了活化分子的百分数，增大了单位体积内活化分子数目。
注：
活化分子的百分数=活化分子数与分子总数之比。
【高清课堂：
化学反应速率3．微观解释】
（7）、小结：
各种外因影响化学反应速率的微观机理可利用简化的有效碰撞模型进行解
影响因素
单位体积分子数目
活化分子百分数
单位体积活化分子数目
单位体积有效碰撞次数
化学反应速率
反应物浓度c↑
↑
－
↑
↑
↑
压强p↑
↑
－
↑
↑
↑
温度T↑
－
↑
↑
↑
↑
使用催化剂
－
↑
↑
↑
↑
释，如下表所示（只考虑单一因素的影响）：
注：
“↑”代表增大，“－”代表不变。
下图中的虚线表示出使用催化剂后对化学反应活化能的影响：
催化剂能降低化学反应的活化能，但不改变反应的⊿H（⊿H=E2-E1）。
【典型例题】
类型一：
化学反应速率的概念
例1、一密闭容器内装有N2和H2，反应开始时，N2浓度为2mol/L，H2浓度为5mol/L，两分钟后，测得N2浓度为1·8mol/L，则两分钟内N2的平均反应速率是多少？
H2和NH3的平均反应速率又分别是多少？
【答案】v（N2）=0·1mol/（L·min），v（H2）=0·3mol/（L·min），
v（NH3）=0·2mol/（L·min）。
【解析】N2+3H2?
2NH3
起始浓度（mol/L）250
浓度变化（mol/L）0·20·60·4三步分析法
2min后浓度（mol/L）1·84·40·4
所以：
v（N2）=min2/2.0Lmol=0·1mol/（L·min）
v（H2）=0·3mol/（L·min）
v（NH3）=0·2mol/（L·min）
【总结升华】通过计算，发现三者速率有何联系：
即在同一反应中，用不同物质（气体或溶液）表示的化学反应速率比=化学计量数之比。
举一反三：
【变式1】反应2SO2＋O22SO3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
反应过程（kJ/mol）
反应物
分子生成物
分子活化
分子
反应总能量（E1）
生成总能量（E2）（Ⅰ）（Ⅱ）
活化分子的最低能量
【解析】根据方程式可知SO3浓度增加0.4mol/L，且v（SO3）＝2v（O2），因此这段时间
为：
【变式2】硝基苯甲酸乙酯在OH﹣存在下发生水解反应：
O2NC6H4COOC2H5+OH﹣?
O2NC6H4COO﹣+C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050mol?
L﹣1，15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α
t/s
0
120
180
240
330
530
600
700
71.0
随时间变化的数据如表所示．回答下列问题：
800a/%
0
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
列示计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率
、；比较两者大小可得出的结论是
【答案】7.3×10﹣5mol/L5.8×10﹣5mol/L
反应速率逐渐减小，原因是随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢
【解析】120～180s内的平均速率为
v==7.3×10﹣5mol/L，
180～240s区间的平均反应速率为
v==5.8×10﹣5mol/L。
反应速率逐渐减小，原因是随着反应进行，反应物浓度降低，反应速率减慢。
【变式3】将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：
3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g），经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，C的平均反应速率
0.1mol/（L·min），且c（A）∶c（B）=3∶5。
求：
（1）此时A的浓度及反应开始前放入容器中A、B物质的量；
（2）B的平均反应速率；
（3）x值是多少？
【答案】
（1）A的浓度为0.75mol/L，反应开始前放入容器中A、B的物质的量为3mol；
（2）B的平均反应速率为0.05mol/（L·min）；（3）x值等于2。
【解析】设A、B起始物质的量为amol，
3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g）起始物质的量（mol）aa00
变化物质的量（mol）1.50.50.1×5×20.5×25min后物质的量（mol）（a-1.5）（a-0.5）11由于c（A）∶c（B）=3∶5，则有：
，∴a=3mol
5min后c（A）=（3-1.5）mol/2L=0.75mol/L因C、D变化的物质的量相等，则有x=2
v（B）=0.5v（C）=0.5×0.1mol（L·min）=0.05mol/（L·min）
类型二：
化学反应速率的大小比较
例2、（2016山东滨州）已知反应4CO＋2NO
2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是（）A．v（CO）＝1.5mol·L－1·min－1
B．v（NO2）＝0.7mol·L－1·min－1
C．v（N2）＝0.4mol·L－1·min－1
D．v（CO2）＝1.1mol·L－1·min－1
【思路点拨】将用不同物质表示的速率换算为用同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小。
【答案】C
【解析】转化为相同的物质进行比较，B项v（CO）＝1.4mol·L－1·min－1，C项v（CO）＝1.6
mol·L－1·min－1，D项v（CO）＝1.1mol·L－1·min－1，C项速率最快。
【总结升华】比较速率数值的大小，必须将换算为用同一物质、同一单位表示的速率。
本题也可直接比较不同物质的化学反应速率与化学计量数的比值大小。
举一反三：
【变式1】在2A+B＝3C+4D反应中，表示该反应速率最快的是
A.v（A）=0.5mol·L-1·s-1B.v（B）=0.3mol·L-1·s-1
C.v（C）=0.8mol·L-1·s-1D.v（D）=1mol·L-1·s-1
【答案】B
【解析】对化学反应速率要注意：
无论可逆反应还是不可逆反应都可以研究速率；对一反应的速率利用不同物质来表示时，各数值与其方程式前系数成正比。
由此可见，其他条件不变的情况下，v（A）：
v（B）：
v（C）：
v（D）=2：
1：
3：
4若令v（B）=0.3mol·L-1·s-1，此时将v（A）、v（C）、v（D）表示的速率分别转化为用v（B）表示，则分别为0.25、0.27、0.25mol·L-1·s-1，所以，答案为B。
类型三：
影响化学反应速率的外因
例3、（2015上海高考）对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是
A.升高温度，对正反应的反应速率影响更大
B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大
C.减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大
D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大
【思路点拨】合成氨反应的三个特点：
①放热反应②可逆反应③反应后气体体积变小。
【答案】BC
【解析】合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，对吸热反应的速率影响更大。
增大压强，平衡正向移动，对正反应的反应速率影响更大。
减小反应物浓度，平衡逆向移动，对逆反应的反应速率影响更大。
加入催化剂，平衡不移动，对正逆反应的反应速率影响同样大。
故选BC。
【总结升华】故本题考查的是外界条件对可逆反应的化学反应速率的影响。
举一反三：
【变式1】对于反应H2+I2=2HI在密闭容器中进行，下列条件中能够加快反应速率的是（假定温度不变）（）
A．缩小体积，使压强增大B·体积不变充入H2使压强增大
C·体积不变充入Ne使压强增大D·压强不变充入Ne
【答案】AB
【解析】A项缩小体积，使压强增大，反应速率加快；B项体积不变充入H2相当于增加反应物H2浓度，反应速率加快；C项体积不变充入Ne，各物质浓度不变，反应速率不变；
D项压强不变充入Ne，则容积扩大，各物质浓度减小，故反应速率减小。
【变式2】反应3Fe（s）+4H2
O（g）高温Fe3O4（s）+4H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（）
①增加原料Fe的量②将容器的体积缩小一半③保持容积不变，充入N2使体系压强增大④保持压强不变，充入N2使容器体积增大
A．①②B．②③C．③④D．①③
【答案】D
【变式3】下列反应中，当其它条件不变时，增大压强，化学反应速率加快的是（）
①N2+O2=2NO②Fe+CuSO4=FeSO4+Cu③N2+3H22NH3④2SO2+O22SO3
A·只有④B·①②③C·①②④D·①③④
【答案】D
【解析】增大压强一般指缩小容积，要求反应物要有气体化学反应速率才会加快，只有反应②中无气体。
注意：
这里与平衡是否移动无关。
【变式4】同温下，把下列四种X的溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时X和盐酸进行反应，其中反应速率最快的是（）
A．20mL3mol/LB·20mL2mol/LC·10mL4mol/LD·10mL2mol/L
【答案】A。
【解析】注意各溶液均加水稀释到50mL后，盐酸浓度均相同，A选项中X的浓度最大，反应速率最快。
例4、硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：
实验
反应温度/℃
Na2S2O3溶液
稀H2SO4
H2O
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是V/mL
c/（mol·L-1）V/mL
c/（mol·L-1）V/mL
A2550.1100.15B2550.250.210C
35
5
0.1
10
0.1
5D3550.250.210
【答案】D
【解析】最先出现浑浊的实验，化学反应速率最快。
将A与C相比较，二者只有温度不同，且C的温度比A的高，故C比A反应更快；将B与D相比较，二者也只有温度不同，可知D比B反应更快。
再将C与D相比较，温度相同，溶液的总体积都是20mL，D中的Na2S2O3的物质的量是C组的二倍，故D组中的Na2S2O3的浓度更大，在其他条件相同的情况下，浓度大的反应更快。
【总结升华】本题探讨温度和浓度对反应速率的影响，但要注意前提是单一变量，即温度相同时比较浓度的影响，浓度相同时比较温度的影响。
举一反三：
【变式1】下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
实验序金属质量/g金属状态C（H2SO4）/mol·L-1V（H2SO4）
/mL溶液温度/℃金属消失的时间/s反应前反应后
10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.85020362560.10丝1.050203512570.10丝1.05035505080.10
丝1.1
50
20
34
100
9
0.10丝1.150304440
分析上述数据，回答下列问题：
（1）实验4和5表明，__________________对反应速率有影响，_______________反应速率越快，能表明同一规律的实验还有___________________（填实验序）；
（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有___________________（填实验序）；
（3）本实验中影响反应速率的其他因素还有_____________，其实验序是_____________。
（4）实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值（约15℃）相近，推测其原因：
_______________________________________________________。
【思路点拨】本题考查影响化学反应速率的因素。
在其他条件相同时，固体颗粒越小，反应物的表面积越大，化学反应速率越快；固体颗粒越小，固体反应物的表面积越小，化学反应速率降低。
【答案】
（1）固体反应物的表面积表面积越大1和2
（2）3和4
（3）开始反应温度6和7
（4）一定量的金属跟足量的硫酸反应放出的热量相同
【解析】比较表中实验1和2、实验4和5，其他条件都一样，只是金属状态由丝变成了粉末，金属消失的时间就少了很多，反应速率变快很多，也就是说明金属固体的表面积越大，速率就越快。
（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验，金属的状态就应该相同，或者为丝状，
或者为粉末。
故答案为：
1、3、4、6、8或2、5。
（3）本实验中，反应温度也影响化学反应速率，如实验6和7。
故答案为：
反应温度、6和7或8和9。
【总结升华】本题考查影响化学反应速率的因素的知识以及考生对实验数据的查阅、分析能力。
《普通高中化学课程标准（实验稿）》在课程目标中提出，要“经历对化学物质及其变化进行探究的过程，进一步理解科学探究的意义，学习科学探究的基本方法，提高科学探究能力。
”本题就是按照这一课程目标进行考查的。
【变式2】“碘钟”实验中，3I－＋S2O82－＝I3－＋2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。
某探究性学习小组在20℃进行实验，得到的数据如下表：
实验编①②③④⑤
c（I－）/mol·L－0
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