化学反应的速率专题.doc

化学反应的速率专题
一、化学反应的速率
1、定义：单位时间内反应物的浓度减少或生成物浓度的增加来表示
2、单位：mol/L·s mol/L·min
3、表达式：v(A)==
△c(A)表示物质A浓度的变化 △t表示时间
4、有关化学速率的注意事项：
(1) 化学反应速率是平均速率，只有正值没有负值，只有大小没有方向。
(2) 在一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数。因此，它们的化学反应速率也被视为常数。
(3) 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做标准。
5、化学反应速率的计算
例1、合成NH3的反应为N2+3H2 2NH3。现在某2L的容器中充入2 mol 的N2和5 mol 的H2。反应5 分钟后，容器中的N2的物质的量减少为1 mol 。试求：(1) 5分钟后，容器中H2和NH3的物质的量。(2) 5分钟内三者的反应速率各是多少？ (3) 三者速率是否相等
(1) N2 + 3H2 2NH3
反应前 2 mol 5 mol
变化 1 mol 3 mol 2 mol
反应后 1 mol 2 mol 2 mol
(2) v(N2) == 0.1 mol/L·min
v(H2 ) == 0.3 mol/L·min
v(NH3 ) == 0.2 mol/L·min
v(N2) : v(H2 )：v(NH3 )== 1：3：2
(1) 同一反应中各物质的速率之比等于方程式中各物质的计量数之比
我们可以利用这条规律，据系数比求其他物质的速率，也可以据速率比求系数比
［随堂练习］1、反应 4NH3 （g）＋5O2（g） 4NO（g）＋6H2O （g）
在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的平均速率
A、ν(NH3)=0.0101mol.L-1.s-1 B、ν (O2)=0.0010 mol.L-1.s-1
C、ν (NO)=0.0010 mol.L-1.s-1 D、ν (H2O)=0.045 mol.L-1.s-1
2、在一定条件下，mA + nB = pC的反应中，各物质的化学反应速率为v(A)=amol/(L·s),v(B)=0.5amol/(L·s),v(C)=amol/(L·s),则该反应的化学方程式为：

例2、在四个不同的容器中，在不同条件下进行反应：N2 +3H2 2NH3 据下列在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是
A、ν（H2 ）＝0.1mol/(L.min) B、ν（N2)=0.1mol/(L.min)
C、ν (NH3 )=0.3mol/(L.min) D、ν（H2 )＝0.01mol/(L.s)
(2) 对于反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 来说，则有
［随堂练习］1、反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为：
(1)ν(A)=0.3mol/(L·s ) (2) ν(B)=0.6mol/(L·s) (3) ν(C)=0.4mol/(L·s) (4) ν(D)=0.45mol/(L·s) 则该反应速率的快慢顺序为:___________________
2、恒温下，将1 mol N2和3 mol H2在体积为2L的容器中混合，发生如下反应：N2 +3H2 2NH3 ，2S后，测得NH3的体积分数为25%，则下列说法中不正确的是( )
A、用N2浓度的减少表示平均反应速率0.2 mol/L·s B、2S时用N2的转化率为40%
C、2S时混合气体中n(N2):n(H2):n(NH3)== 3:9:4 D、2S时NH3的浓度为0.4 mol/L
3、下列过程中，需要加快化学反应速率的是（ ）
A.钢铁腐蚀 B.食物腐坏 C.炼钢 D.塑料老化
二、影响化学反应速率的因素
1、内部因素：在相同外界条件下，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的内部因素。
2、外部因素
主要指浓度、温度、压强(主要对有气体参加的反应)、催化剂、表面积(主要对有固体参加的反应)等。
(1) 浓度对化学反应速率的影响
其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率
理论解释：浓度增大活化分子数增多有效碰撞次数增大化学反应速率加快
注意：(1) 对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。(2) 对于可逆反应，增大一种物质的浓度，正逆反应速率都增加。(3) 固体反应物颗粒的大小能影响化学反应速率。固体颗粒越小，其表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，有效碰撞资料将增加，所以能加快化学反应速率。
(2) 压强对化学反应速率的影响
结论：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，压强增大浓度增大
理论解释：在其他条件不变时，压强增大浓度增大活化分子数增大有效碰撞次数增大速率增大
I 恒温恒容时，充入气体反应物总压增大浓度增大反应速率加快
充入惰性气体总压增大，各物质浓度不变，反应速率不变
II 恒温恒压时，充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢
(3) 温度对化学反应速率的影响
结论：在其他条件不变的条件下，温度越高化学反应速率越快
解释：浓度一定时，温度越高，反应物分子的能量就越高，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子反应物分子中活化分子的百分数增大有效碰撞次数增大反应速率增大。
实验测得，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2-4倍，同时，我们还应了解到，此规律对于吸放热反应均适用。一般地说，温度对化学反应速率的影响比浓度、压强对化学反应速率的影响要大，也更易于控制，是实验室最常用的增大化学反应速率的方法。但值得我们注意的是，对于可逆反应，正、逆反应速率都随温度的升高而增大。
(4) 催化剂对化学反应速率的影响
结论：在其他条件不变的条件下，催化剂能够改变化学反应速率。
能加快化学反应速率的叫正催化剂；能减慢化学反应速率的叫负催化剂 。
在实际应用中，如不特别说明，凡是说催化剂都是指正催化剂。约80%-85%的化工生产过程要使用催化剂。使用催化剂的目的是加快反应速率，提高生产效率。催化剂参加化学反应，但反应前后的质量和化学性质是不变的。催化剂具有高度的选择性和专一性。我们常提到的酶就是一种非常好的催化剂
解释：使用催化剂降低反应物所需的能量 更多的反应物的分子成为活化分子大大增加单位体积内的活化分子百分数成千成万倍的增大化学反应速率
在使用催化剂时我们要防止催化剂中毒。催化剂中毒是指催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏的现象。另外，催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。
［思考］实验室进行化学反应时，常常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应。为什么？
离子反应速率快，瞬间完成。(粒子的接触充分）
除了浓度，压强、温度、催化剂等能改变化学反应速率外，反应物颗粒的大小、溶剂的性质、光、超声波、磁场等也会对化学反应速率产生影响。
三、可逆反应中化学反应速率变化的规律
下面以反应2SO2+O22SO3(g)（正反应为放热反应）为例分析某一项条件改变后的瞬间，v（正）、v（逆）的变化情况：
（1） 恒温恒容，加入O2：则v（正）增大，v（正）增大引起c（SO3）增大，导致v（逆）也增大，即v（正）先增大，v（逆）后增大。
（2） 恒温恒容，分理出SO3：则v（逆）减小，v（逆）减小引起c（SO2）、c（O2）减小，导致v（正）也减小，即v（逆）先减小，v（正）后减小。
（3） 恒温、增大压强：c（SO2）、c（O2）、c（SO3）浓度都增大，故v（正）、v（逆）都增大，由于c（SO2）增大的同时，c（O2）也增大，故v（正）＞v（逆）。即v（正）、v（逆都增大，且v（正）＞v（逆）。
（4） 恒温、减小压强：c（SO2）、c（O2）、c（SO3）浓度都减小，故v（正）、v（逆）都减小，由于c（SO2）减小的同时，c（O2）也减小，故v（正）＜v（逆）。即v（正）、v（逆）都减小，且v（正）＜v（逆）。
（5） 在其他条件一定时，升高温度：v（正）、v（逆）都增大，由于正反应是放热反应，逆反应是吸热反应，故v（正）＜v（逆），即v（正）、v（逆）都增大，且v（正）＜v（逆）。
（6） 在其他条件一定时，降低温度：v（正）、v（逆）都减小，由于正反应是放热反应，逆反应是吸热反应，故v（正）＞v（逆），即v（正）、v（逆）都减小，且v（正）＞v（逆）。
（7） 在其他条件一定时，加入催化剂：v（正）、v（逆）都增大，且v（正）=v（逆）
同步练习：
1.在m A + n B p C的反应中，m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟
增加a mol/L，B每分钟减少1.5a mol/L，A每分钟减少0.5a mol/L，则m：n：p为
A、2：3：2 B、2：3：3 C、1：3：2 D、3：1：2
2.在铝与稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6 mol/L，若不考虑反应过
程中溶液体积的变化，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是（ ）
A、0.02 mol/(L•min) B、1.8mol/(L•min) C、1.2 mol/(L•min) D、0.18 mol/(L•min)
3.在10℃时某化学反应速率为0.1 mol/(L•s)，若温度每升高10℃反应速率增加到原来的
2倍。为了把该反应速率提高到1.6 mol/(L•s)，该反应需在什么温度下进行？（ ）
A、30℃ B、40℃ C、50℃ D、60℃
4、NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地反应生成氮气和二氧化碳，对此反应，下列叙述正确的是（ ）
A 使用适当的催化剂不改变反应速率
B 降低压强能提高反应速率
C 升高温度能提高反应速率
D 改变压强对反应速率无影响
5.同温下，同种规格的铝片分别与下列物质混合，化学反应速率最大的是（ ）
6.用1 mol/L的盐酸10mL与一小块大理石的化学反应：CaCO3+2HCl==CaCl2+ CO2↑+H2O
下列措施能使化学反应速率提高的是（ ）
A、加入一定量的CaCl2 B、加入5mL1.5mol/L的盐酸
C、加入15mL0.5mol/L的盐酸 D、加入5mL0.5mol/L的硫酸溶液
7.在一可变的密闭容器中进行3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)的反应，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（ ）
A、增加铁粉的量 B、将容器的体积缩小一半
C、保持体积不变，充入N2使体系压强增大
D、保持压强不变，充入N2使容器体积增大
8.将25gA、5gB、10gC一并充入容器为1L的密闭容器中，加热发生反应。2min后分析混合物的组成，结果含10gA、21gC，还有若干克D。若A、B、C、D的相对分子质量分别为30、20、44、18，且A、B、C、D均为气态物质。
（1）用A、B、C、D表示分子式，写出该反应的化学方程式
（2）求该反应在2min内的平均速率v（A）、v（B）、v（C）。