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文檔簡介
第七章化學反應速率和化學平衡
第23講化學反應速率及影響因素
1.知道化學反應速率的表示方法,了解測定化學反應速率的簡單方
法。
2.通過實驗探究,了解溫度、濃度、壓強和催化劑對化學反應速率
課標解讀
的影響。
3.知道化學反應是有歷程的,認識基元反應活化能對化學反應速率
的影響。
毒占'
化學反應速率及計算
必備知識?梳理夯實
知識梳理
1.化學反應速率
化學反應速率是用來衡量化學反應快慢的物理
量一
通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減少量或生成
物濃度的蠟加量表示
,單位為mol?L-?s-'或mol?L-,mirr1
c
由公式歸畸A計算得到的化學反應速率是平均
速率而不是瞬時速率,且無論用反應物還是用
生成物表示均取正值
同一化學反應,相同條件下用不同物質(zhì)表示的
反應速率,其數(shù)值可能不同,但表示的意義相
同
不能用固體或純液體表示化學反應速率,因為
固體或純液體的濃度視為常數(shù)
如:密閉容器中,合成氨的反應:N2+3H2高燒化冊2NH3,開始時C(N2)
=8mol]—1-2min后c(N2)=4mol]—I則用N?表示的反應速率為2moi,L-Lmin
2.化學反應速率與化學計量數(shù)的關系
(1)關系:對于已知反應:機A(g)+〃B(g)=pC(g)+qD(g),在同一段時間內(nèi),
用不同物質(zhì)來表示該反應速率,當單位相同時,反應速率的數(shù)值之比等于這些物
質(zhì)在化學方程式中的化學計量數(shù)之比。即k(A):KB):KQ:k(D)=m:":
p:q或—k(A)=-p(B)=-p(C)=~KD)°
mnpq
(2)實例:在一定溫度下,如在一個2L的密閉容器中發(fā)生反應:3A(g)+
B(g)=2C(g),力口入2moiA,Is后剩余1.4mol,則WA)=0.3mobL-Lsr
k(B)=0.1mol1-i,k(C)=0.2mol1一代一i
注意:計算反應速率時,若給出的是物質(zhì)的量的變化值,不要忘記轉化為物
質(zhì)的量濃度的變化值。
3.化學反應速率計算常用方法
⑴定義式法:利用公式片與=當計算化學反應速率,也可以利用公式計
算物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度變化或時間等。
(2)關系式法:同一反應中,用不同物質(zhì)表示的化學反應速率之比=物質(zhì)的
量濃度變化量(Ac)之比=物質(zhì)的量變化量(△〃)之比=化學計量數(shù)之比。
q一kA)KB)KC)
如x機A(g)+〃B(g)=pC(g)中,k(A).k(B)-k(C)=m.np或----=----=----。
mnp
(這一公式最好用)
(3)三段式法
①寫出有關反應的化學方程式;
②找出各物質(zhì)的起始量、轉化量、某時刻量;
③根據(jù)已知條件列方程式計算。
對于反應mA(g)+?B(g)2C(g)+qD(g),起始時A的濃度為amol-L-1,
B的濃度為bmol-L-I反應進行至As時,A消耗了xmol1—I則化學反應速
率可計算如下:
加A(g)+〃B(g)-C(g)+qD(g)
起始/(mol1-1)ab00
轉化/(mol1-i)xnXpxqx
mmm
tis時/(mol1-i)a~x6一"pxqx
mmm
則k(A)=-mol-L-1-s-1,
p(B)=-mol-L-1-s-1,
mti
mol-L-1-s-1,
mt\
p(D)=8mol-L-1-s-1o
mti
注意:(1)“三段式”中,物理量及單位要統(tǒng)一。
(2)量的關系:
反應物:c(起始)—c(轉化)=c(某時刻);
生成物:c(起始)+c(轉化)=c(某時刻);
轉化率=9切*100%。
c(起始)
4.速率常數(shù)和速率方程
⑴速率常數(shù)依)
速率常數(shù)因是指在給定溫度下,反應物濃度皆為1mol-L1時的反應速率。
在相同濃度的條件下,可用速率常數(shù)大小來比較化學反應速率。
(2)速率方程
①基元反應的化學反應速率與反應物的濃度相應募次的乘積成正比,其方次
即為各物質(zhì)的化學計量數(shù)。
②對于基元反應:aA(g)+AB(g)gG(g)+AH(g),則“正)=
網(wǎng)正),a(A)K(B)[其中網(wǎng)正)為正反應的速率常數(shù)],“逆尸左(逆)cg(G)i(H)[其中
網(wǎng)逆)為逆反應的速率常數(shù)]。
(3)影響因素……濃度、壓強不影響速率常數(shù)(左)
速率常數(shù)是溫度的函數(shù),同一反應,溫度不同,速率常數(shù)不同;溫度相同,
速率常數(shù)因相同。
5.化學反應速率大小的比較方法
(1)定性比較
通過明顯的實驗現(xiàn)象(如氣泡產(chǎn)生快慢、沉淀生成快慢等)來定性比較化學反
應速率的大小。
(2)定量比較
同一化學反應中,用不同物質(zhì)來表示化學反應速率時,數(shù)值可能不同,需要
進行轉化。常用以下兩種方法:
自主小練
1.易錯辨析:正確的打“?”,錯誤的打“X”。
(1)化學反應速率為1.5mol-LmiG是指1min時某物質(zhì)的濃度為1.5mol-L
J(X)
(2)對于任何化學反應來說,都必須用單位時間內(nèi)反應物或生成物濃度的變
化量來表示化學反應速率。(X)
(3)單位時間內(nèi),反應物濃度的變化量表示正反應速率,生成物濃度的變化
量表示逆反應速率。(X)
(4)同一化學反應,相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應速率,其數(shù)值可能不
同,但表示的意義相同。(V)
(5)化學反應速率的數(shù)值越大,代表反應速率越快。(X)
[提示]同一化學反應用不同物質(zhì)表示時,速率數(shù)值不一定相同。
(6)化學反應中任何一種物質(zhì)在單位時間內(nèi)的濃度變化量都可以用來表示化
學反應速率。(X)
[提示]化學反應速率不能用固體或純液體來表示。
(7)在2so2(g)+02(g)2so3(g)反應中,九、B時亥IS03(g)濃度分別是ci、
1
C2,則力?/2時間內(nèi),S03(g)生成的平均速率為片史=。(V)
t2-t\
[提示]根據(jù)反應速率的定義式片半,判斷AC=C2—C1,因此反應速率,
A/
ci-c\
t2~t\
(8)由k半計算平均反應速率,用反應物表示為正值,用生成物表示為負值。
AZ
(X)
(9)由于固體和純液體的濃度可視為常數(shù),所以不能用固體或純液體物質(zhì)來
表示化學反應速率。(V)
(10)10mol-L^-s-1的反應速率一定比1mol-L^-s-1的反應速率大。(X)
(11)反應速率一般是指某段時間內(nèi)的平均反應速率,而不是瞬時反應速率。
(Y)
(12)對于反應N2+3H2高靄也著壓2NH3,川沖):火氏)一定等于1:3。(J)
(13)根據(jù)化學反應速率的大小可以判斷化學反應進行的快慢。(V)
(14)合成氨反應,5s末k(H2)=0.5mol,L-Ls-i時,p(NH3)=1mol]一依-1。
(X)
(15)對于反應4NH3+5O2=4NO+6H20,?N0)與?。2)的關系為4k(N0)
=5k(O2)o(X)
(16)甲、乙兩容器中分別充入2moiN02和4moiN02,5分鐘后兩者各反應掉
N021mol和2mol,則說明乙中反應速率大。(X)
(17)對于反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),?N2)=1111011一依一1表示的反應
比“H2)=2moi工一代1表示的反應慢。(X)
(18)對于任何化學反應來說,反應速率越大,反應現(xiàn)象就越明顯。(X)
2.在25℃時,向100mL含HC114.6g的鹽酸里放入5.6g純鐵粉(不考慮
反應前后溶液體積的變化),反應開始至2min末,收集到1.12L(標準狀況)氫氣。
在此之后,又經(jīng)過4min鐵粉完全溶解。貝IJ:
(1)在前2min內(nèi)用FeCb表示的平均反應速率是0.25mol,L-LmirTi。
(2)在后4min內(nèi)用HC1表示的平均反應速率是0.25miiTi。
(3)前2min與后4min相比,反應速率較快的是前2min。
[提示](1)由題目信息“又經(jīng)4min鐵粉完全溶解”知,鹽酸是過量的,〃(Fe)
=——6g=o.lmol,〃(H2)=—1,2L=005moL由反應方程式Fe+
56g-mol_122.4L-mori
2HC1=FeCb+H2t知,前2min內(nèi)消耗的鐵、HC1及生成的FeCb的物質(zhì)的量
分別為0.05mol、0.1moh0.05mol,故⑴KFeCb)=」)1(^JI12^=0.25molL「
0.1LX2min
-1
Lmino
(2)后4min消耗的鹽酸由鐵的量來求,消耗的n(Fe)=0.1mol—0.05mol=
0.05mol,故消耗的〃(HCl)=2"(Fe)=0.1mol,?HC1)=-0」m。1-=,25mol-L
0.1LX4min0
一Lmin-1o
(3)因在同一個反應里,KHCl)=2KFeCl2),可見前2min較快。
3.(1)某溫度時,在容積為3L的密閉容器中,X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的
量隨時間變化的曲線如圖所示,由圖中數(shù)據(jù)分析:
物質(zhì)的量/mol
1234時間/min
①該反應的化學方程式為2Z+Y3X。
②反應開始至2min末,X的反應速率為
0.067mol-L1-min1
③該反應是由C(填序號)開始的。
A.正反應B.逆反應
C.正、逆反應同時
[提示]①由圖知Z、丫為反應物,X為生成物,且為可逆反應,Z、丫、X
三種物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為
(2.0-1.6):(1.2-1.0):(1.0-0.4)=2:1:3。
(0.8—0.4)mol
②p(X)=3L弋0.067mol-Lmin-1。
2min
(2)對于反應:C(s)+H20(g)=C0(g)+H?(g),能否用C來表示該反應的化
學反應速率?_丕能—
[提示]因固體或純液體的濃度是常數(shù),不隨量的改變而改變,故一般不用
固體或純液體表示化學反應速率。
考點突破?訓練提升
微考點1化學反應速率及其計算
1.(2024?山東煙臺高三檢測)反應2SO2(g)+O2(g)2so3(g)經(jīng)amin
后SO3的濃度變化情況如圖所示,在0?amin內(nèi)用。2表示的平均反應速率為0.04
mol-L-1-min-1,則a等于(C)
7
T
I
O
S
E
af/min
A.0.1B,2.5
C.5D.10
[解析]由題圖可知,0?amin內(nèi)Ac(SO3)=0.4mol1—I則有p(S03)=-
a
1
mol-L^-min根據(jù)反應速率與化學計量數(shù)的關系可得,KO2)=KSO3)=-
2a
mol1-i?min-I又知“0?amin內(nèi)用C>2表示的平均反應速率為0.04molL-1min
一1”,則有絲mol]-LmiiTi=0.04mol1-LmirTI解得。=5,C項正確。
a
2.(2024?湖北黃岡模擬)如圖安裝好實驗裝置(裝置氣密性良好),在錐形瓶
內(nèi)盛有6.5g鋅粒,通過分液漏斗加入40mL2.5moll-的稀硫酸,將產(chǎn)生的H2
收集在注射器中,10s時恰好收集到標準狀況下的H244.8mL。下列說法不正確
的是(B)
A,忽略錐形瓶內(nèi)溶液體積的變化,用H+表示10s內(nèi)該反應的速率為0.01
mol-L^s1
B.忽略錐形瓶內(nèi)溶液體積的變化,用ZP表示10s內(nèi)該反應的速率為0.01
mol-L-1,s-1
C.用鋅粒表示10s內(nèi)該反應的速率為0.013g-sF
D.用H2表示10s內(nèi)該反應的速率為0.0002mobs-1
[解析]
+2+
Zn+2H=Zn+H2t
65g2mol1mol22.4L
0.13g0.004mol0.002mol0.0448L
0.004mol
KH+)=QMl^=0.01mol1-A正確;KZn2+)=-p(H+)=0.005mol-L
10s2
B錯誤;用鋅粒表示10s內(nèi)該反應的速率為陪£=0.013ger,C正確;
10s-
0.0448L
用H2表示10s內(nèi)該反應的辣率為22.4L-mo「i=0.0002mol-s-i,D正確。
10s
【對點訓練】
1.(2024?河北衡水高三檢測)將4molA(g)和2molB(g)在2L的密閉容器中
混合,并在一定條件下發(fā)生反應:2A(g)+B(g)2C(g),若經(jīng)2s后測得C的
物質(zhì)的量為0.6moL下列敘述正確的是(B)
A.用物質(zhì)C表示的平均反應速率為0.3mol-L-^s-1
B.反應開始到2s,物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度減小0.15mol]一?
C.2s時物質(zhì)A的轉化率為10%
D.2P(A)=KB)
[解析]反應經(jīng)2s后測得C的物質(zhì)的量為0.6mol,則有^。二口婀1
2LX2s
0.15molL-1s_1,A錯誤;2s內(nèi)生成0.6molC同時消耗0.3molB和0.6molA,
故B的物質(zhì)的量濃度減小值為空衛(wèi)迫=0』5moiIF,B正確;2s內(nèi)消耗0.6mol
2L
A,則物質(zhì)A的轉化率為"??X100%=15%,C錯誤;根據(jù)反應速率與化學計
4mol
量數(shù)的關系可知:"A)=2?B),D錯誤。
2.一定溫度下,在N2O5的四氯化碳溶液(100mL)中發(fā)生分解反應:
2N2O54NO2+O2O在不同時刻測量放出的O2體積,換算成N2O5濃度如表:
t/s06001200171022202820X
C(N2O5)
1.400.960.660.480.350.240.12
(mol-L1)
下列說法正確的是(D)
A.600?1200s,生成NO2的平均速率為5.0X10-4molL-Ls-i
B.反應2220s時,放出的02體積為H.8L(標準狀況)
C.反應達到平衡時,,正網(wǎng)2。5)=2,逆(NO2)
D.推測上表中的x為3930
[解析]600-1200s,c(N2O5)的變化量為(0.96—0.66)molir=0.3molU
結合反應可知,該時間段內(nèi)△c(N02)=2X0.3mol-L-i=0.6mol1-i,故生成NO2
的平均速率為1.0X10-3moli-Ls-i,A錯誤;反應2220s時,
600s
Ac(N2Os)=(1.40—0.35)mol-L-1=1.05mol-L1,其物質(zhì)的量的變化量為1.05
mol-L'XO.lL=0.105mol,推知生成0.0525molO2,在標準狀況下的體積為
0.0525molX22.4L-mo「i=1.176L,B錯誤;反應達到平衡時,正反應速率等
于逆反應速率,用不同物質(zhì)表示該反應的速率時,其數(shù)值之比等于化學計量數(shù)之
比,則有2/正網(wǎng)2。5)=,迎(NO2),C錯誤;該反應經(jīng)過1110s(600-l710s,l710~
2820s)時,。網(wǎng)2。5)變?yōu)樵瓉淼?,因此。網(wǎng)2。5)由0.24mol1-1變?yōu)?.12mol1-1
時,仍用時1110s,推測表中的x為2820+1110=3930,D正確。
微考點2化學反應速率的大小比較速率常數(shù)和速率方程的應用
彳列1.(2024?廣東六校聯(lián)考)在四個不同的容器中,在不同的條件下進行合
成氨反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。根據(jù)在相同時間內(nèi)測定的結果判斷,生
成氨的速率最快的是(B)
A.k(H2)=0.01mol-L-'-s-1
B.k(N2)=0.3mol-L-'-min-1
C.p(NH3)=0.15mol-L'-min-1
D.p(H2)=0.3mol-L^min1
[解析]在速率單位相同時,把速率除以其相應物質(zhì)的化學計量數(shù),數(shù)值大
者反應速率快。A項,p(H2)=0.01mol-L-|-s-1=0.6mol-L-1-min-1,1k(H2)=0.2
mol-L'-min';B項,k(N2)=0.3mol-L'-min-1;C項,^p(NH3)=0.075mol-L-
LrniiTi;D項,^k(H2)=0.1mol-L1-min^由此可知,B項中表示的反應速率
最快。
2.(2024?湖南長沙模擬)在起始溫度均為T、容積均為10L的密閉容器A(恒
溫)、B(絕熱)中均加入1molN2O和4moicO,發(fā)生反應N20(g)+C0(g)N2(g)
+CO2(g)AH<Oo已知:網(wǎng)正)、左(逆)分別是正、逆反應速率常數(shù),P(正)=
^(1E)-C(N20)-C(C0),“逆)=網(wǎng)逆)-C(N2>C(CO2),A、B容器中N2O的轉化率隨時
間的變化關系如圖所示。下列說法正確的是(C)
A.用CO的濃度變化表示曲線N在。?100s內(nèi)的反應速率為4X10—4mol.L
-1.$一]
B.曲線N表示B容器中N2O的轉化率隨時間的變化
C.Q點P(正)大于P點P(逆)
網(wǎng)正)=]
D.溫度為T時,
《逆「76
[解析]曲線N在100s時N2O的轉化率為10%,則轉化的物質(zhì)的量為1
0.1mol
molX10%=0.1mol,0?100s內(nèi)N2O的反應速率為《N2O)=
V-At10LX100s
1X10-4mol-L-l-s-1,則有p(CO)=p(N2O)=1X10-4mol-L-|-sA錯誤;該反
應為放熱反應,絕熱容器中體系溫度上升,平衡逆向移動,N2O的轉化率減小,
故曲線/表示B容器中N2O的轉化率隨時間的變化,B錯誤;Q和P點均未達
到平衡狀態(tài),反應正向進行,B容器溫度高,反應速率快,則Q點M正)大于P
點“逆),C正確;容器A為恒溫T,平衡時N2O的轉化率為25%,利用容器A
可得三段式:
N2O(g)+CO(g)CO2(g)+N2(g)
起始濃度
(mol-L-1)0.400
轉化濃度
(mol-Lr)0.1X25%0.0250.0250.025
平衡濃度
(mol,L1)0.0750.3750.0250.025
由于反應速率M正)=左(正)?C(N2O>C(CO),M逆)=網(wǎng)逆)?C(N2>C(CO2),平衡
“尸皿則D錯誤。
【對點訓練】
1.(2024?江蘇南通中學調(diào)研)某反應充分反應前后的變化如圖所示(圖中涉及
物質(zhì)均為氣體),下列關于該反應的說法不正確的是(C)
反應前反應后
O表示A原子O表示B原子
A.該反應可表示為2AB2(g)+B2(g)2AB3(g)
B.若反應開始加入1molB2(g),則不可能生成2moiAB3(g)
C.反應速率:P(AB2)=MAB3)、2P(AB2)=KB2)
D.相同時間內(nèi),若c(AB2)變化則c(B2)變化為0.5molir
[解析]反應前氣體物質(zhì)為6AB2+3B2,反應后物質(zhì)為4AB3+B2+2AB2,
據(jù)此可得該反應為2AB2(g)+B2(g)2AB3(g),A正確;該反應是可逆反應,
開始加入1molB2(g),則不可能生成2moiAB3(g),B正確;根據(jù)反應速率之比
等于其化學計量數(shù)之比可得反應速率:k(AB2)=KAB3).KAB2)=2P(B2),C錯
誤;相同時間內(nèi),C(AB2)、C(B2)的變化值之比等于其化學計量數(shù)之比,故C(AB2)
變化LOmolL-,則c(B2)變化0.5mol-L-i,D正確。
2.(2023?河北保定一模)已知NaNCh+NH4cl=NaCl+2H20+N2f的速率
ffl+
方程為^^-c(NaNO2)-c(NH4Cl)-c(H)o為探究反應速率與c(NaNC)2)的關系,
進行如下實驗:向錐形瓶中加入一定體積的2.0molirNaNCh溶液、2.0moll
-NH4cl溶液、1.0moll一醋酸和水,充分攪拌,保持體系溫度為36℃,用秒
表測量收集L0mLN2所需要的時間⑺,實驗數(shù)據(jù)如下表。下列說法正確的是(D)
F7mL
實驗NH4C醋t/s
NaNCh溶液水
1溶液酸
14.0Ki4.08.0332
26.04.04.06.0148
3Vi4.04.04.083
412.04.04.0匕37
A.%=4.0、匕=2.0
[X]0—3
B.實驗3用N2表示的反應平均速率-------mol-s1
83X22.4
C.醋酸不參與反應,其濃度的大小對該反應速率無影響
D.速率方程中m=2
[解析]為探究反應速率與c(NaNO2)的關系,根據(jù)控制變量法可得NH4cl
的濃度應保持不變,根據(jù)實驗2數(shù)據(jù)可知溶液總體積為20mL,故匕為4.0,同
理可得無為8.0,A項錯誤;實驗3中沒有說明N2所處的狀況,不能用22.4L-mol
一1計算N2的物質(zhì)的量,B項錯誤;根據(jù)『左七加網(wǎng)2?402)力網(wǎng)國(21)P3+),可知
醋酸的濃度對反應速率有影響,C項錯誤;分析實驗1和3數(shù)據(jù),其他條件相同,
實驗3的c(NaN02)是實驗1的2倍,但實驗1和3所用的時間比爰=4,故m
83
=2,D項正確。
微考點3根據(jù)化學反應速率圖像確定方程式
例
(2024?山西長治模擬)一定溫度下,在2L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣
體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是(D)
A.反應開始到10s時,用Z表示的反應速率為0』58moi1一氣一1
B.反應開始到10s時,X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79mol-L-1
C.反應到達10s時,c(Y)=0.105mol-L^-s-1
D.反應的化學方程式為X(g)+Y(g)2Z(g)
[解析]由圖可知,由0?10s,〃(X)由1.20mol減少到0.41mol,〃(Y)由1.00
mol減少到02111101,〃億)由0增加到1.5811101,故?2)=1.5811101+21^105=0.079
mol-L-1,A項錯誤;反應開始到10s時,X的物質(zhì)的量濃度減少
1.20mol—0.41mol
2L一
0.395molB項錯誤;10s時c(Y)=021m°l=0.105moi單位有
2L
誤,C項錯誤;相同時間內(nèi)X、Y、Z的物質(zhì)的量的變化值之比為0.79mol:0.79
mol:1.58mol=l:1:2,故反應的化學方程式為X(g)+Y(g)2Z(g),D項正
確。
【對點訓練】
根據(jù)如圖填空:
(1)反應物是A、B;生成物是C。
(2)在2min內(nèi)用A、B、C表示的化學反應速率分別為3moi1-1,111出-1、
2moi、3mol-L^min1
⑶該反應的化學方程式是3A+2B3c。
[解析]已知在反應過程中反應物的量減少,生成物的量增多,故A、B為
反應物,C為生成物,由速率的定義不難得出:KA)=[(8-2>2]mol-L-1-min1
=3mol-L4-min-1,p(B)=[(8—4)-^2]mol,L-1-min1=2molL-1min-1,?C)=
(6^-2)mol-L1-min1=3mol-L1-minl,故三者的化學計量數(shù)之比為3:2:3,又
因最終各物質(zhì)的量濃度不變且均不為零,故為可逆反應,其化學方程式為3A+
2B3Co
一歸納拓展:
由圖像確定化學方程式需要解決的問題
1確定反應物和生成物(根據(jù)曲線的變化趨勢)。
2確定反應物和生成物的化學計量數(shù)(根據(jù)同一時間內(nèi)濃度或物質(zhì)的量的變
化量)。
3反應是否為可逆反應(反應最后濃度是否不隨時間的變化而變化)。
卓?J影響化學反應速率的因素與解釋
必備知識?梳理夯實
知識梳理
1.影響化學反應速率的因素
九出,土3£田委、內(nèi)因包括組成、結構、性
(1)內(nèi)因(主要因素)―一質(zhì)等物質(zhì)自身因素
反應物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下,Mg、Al與稀鹽酸反應的速
率大小關系為Mg>Al
(2燭0(次要因素)--最般撼屋煤不
增大反應物濃度,反應速度增大;
反之,減小
外
界
條
件
的
影
響
增大固體表面積光照、超聲波等,
能夠增大反應速率
[微點歸納](1)濃度對化學反應速率的影響的理解
①固體和純液體對化學反應速率無影響,但要注意水G夜態(tài))對溶液的稀釋作
用。
②濃度的改變必須是真正參加反應離子的濃度,如酸堿中和反應影響速率的
是H+、OH-濃度。
(2)壓強對反應速率的影響情況
壓強只對有氣體參與的化學反應速率有影響。
①恒溫時,壓縮體積)逑*壓強增大f逸*反應物濃度增大反應速率
加快。
②恒溫時,對于恒容密閉容器
a.充入氣體反應物-^逑*氣體反應物濃度增大(壓強也增大)-^^*反應速率
加快。
b.充入“惰性"氣體‘國"總壓強增大—*反應物濃度未改變—*反應速率
不變。
③恒溫恒壓時
充入“惰性"氣體f逸*體積增大f感*氣體反應物濃度減小f逸*反應速
率減小。
2.理論解釋一有效碰撞理論
(1)3個基本概念:活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞的分子(具有足夠高的能量)。
②活化能:如圖所示
圖中,£為正反應的活化能,一為逆反應的活化能,反應熱為Ei—
£20使用催化劑時,正反應的活化能為E3。
③有效碰撞:活化分子之間能夠引發(fā)化學反應的碰撞。
⑵通化分壬X
外界條件的改變,本質(zhì)上是改變了活化分子的濃度,從而改變反應速率
增大反應物的濃度11升高反應華系的溫度
J吸收能量
單位體積內(nèi)分子總單位時間內(nèi)、單位體積內(nèi)分子總數(shù)
數(shù)增加,活化分*單位體積內(nèi)t不變,活化分子百
子百分數(shù)不變,有效碰撞次,分數(shù)增加,活化分
活化分子數(shù)增加數(shù)增多子數(shù)增加
I增大氣'體壓強11增大化學反應速率||使用優(yōu)化劑|
[微點歸納]分析外界因素對化學反應速率的影響時三注意:
(1)催化劑在化學反應過程中參與了反應,降低了正、逆反應的活化能,同
等程度改變正、逆反應速率,但不會改變反應的限度和反應熱。
(2)升高溫度正反應速率和逆反應速率都加快,但加快的程度不同;降低溫
度正反應速率和逆反應速率都減慢,但減慢的程度不同,吸熱反應的反應速率總
是受溫度影響大。
(3)對于固體和純液體反應物,其濃度可視為常數(shù),改變用量速率不變。但
當固體顆粒變小時,其表面積增大將導致反應速率增大。
自主小練
1.易錯辨析:正確的打“,錯誤的打“X”。
(1)升高溫度時,不論正反應是吸熱還是放熱,正、逆反應的速率都增大。(V)
[提示]升高溫度,正反速率和逆反應速率都增大,但增大的程度不同。
(2)碳酸鈣與鹽酸反應的過程,再增加CaCO3固體,可以加快反應速率。(X)
[提示]固體或純液體物質(zhì)量的改變,不影響化學反應速率。
(3)增大反應體系的壓強,反應速率一定增大。(X)
[提示]在恒容情況下,在化學反應體系中加入不參與反應的氣體,壓強增
大,而化學反應速率不變。
(4)對于反應2H2O2=2H2O+O2t,加入MnCh或降低溫度都能加快02的
生成速率。(X)
[提示]加入MnCh能加快。2的生成速率,降低溫度會減慢。2的生成速率。
(5)加熱使反應速率增大的原因之一是活化分子百分數(shù)增大。(V)
[提示]加熱可以使一部分能量較低的分子變成活化分子,從而增大了活化
分子百分數(shù)。
(6)增大反應物的濃度,能夠增大活化分子的百分含量,所以反應速率增大。
(X)
[提示]增大反應物的濃度,活化分子的百分數(shù)不變,單位體積內(nèi)活化分子
數(shù)增多。
(7)催化劑能降低反應所需的活化能,△〃也會發(fā)生變化。(X)
[提示]催化劑能降低反應所需的活化能,但△〃不會發(fā)生變化。
(8)化學反應的活化能越大,反應速率越快。(X)
[提示]化學反應的活化能越大,反應速率越慢。
(9)使用一種催化劑能加快所有反應的速率。(X)
[提示]催化劑具有選擇性,沒有一種催化劑是萬能的。
(10)決定化學反應速率快慢的根本因素是溫度、濃度和催化劑。(X)
[提示]化學反應速率的決定因素是反應物自身的性質(zhì)。
(11)金屬鋁與硫酸反應時,增大硫酸的濃度可以提高產(chǎn)生氫氣的速率。(X)
[提示]濃硫酸使金屬鋁發(fā)生鈍化,不再產(chǎn)生氫氣。
(12)對于一個特定的反應,在恒容或恒壓容器中加入惰性氣體,對反應速率
的影響情況相同。(X)
[提示]恒容容器中加入無關氣體,各物質(zhì)濃度不變,反應速率不變;恒壓
容器中加入無關氣體,因體積增大,各物質(zhì)濃度減小,反應速率減小。
(13)升高溫度可以同時增大活化分子數(shù)和活化分子百分數(shù),加快反應速率。
(V)
[提示]體系從外界吸收能量后,活化分子數(shù)和百分數(shù)均增大。
(14)其他條件相同時,增大反應物濃度使分子獲得能量,活化分子百分數(shù)提
高,反應速率增大。(X)
(15)Zn與稀H2s04反應時,向酸中加幾滴CuS04溶液可以加快反應,加入
醋酸鈉溶液可以減緩反應。(V)
2.(1)按要求填空。
①形狀、大小相同的鐵、鋁分別與等濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率:鐵
于鋁。
②對于Fe+2HCl==FeCb+H2t,改變下列條件對生成氫氣的速率有何影
響?(填“增大”“減小”或“不變”)
A.升高溫度:增大;
B.增大鹽酸濃度:增大;
C.增大鐵的質(zhì)量:不變:
D.增加鹽酸體積:不變;
E.把鐵片改成鐵粉:增大;
F.滴入幾滴CuS04溶液:增大:
G.加入NaCl固體:不變。
③若把②中的稀鹽酸改成“稀硝酸”或“濃硫酸”是否還產(chǎn)生H2,為什
么?否。Fe和稀硝酸反應生成N0;常溫下,F(xiàn)e遇濃硫酸鈍化。
(2)一定溫度下,反應N2(g)+O2(g)2N0(g)在密閉容器中進行,回答下列
措施對化學反應速率的影響(填“增大”“減小”或“不變”)。
①縮小體積使壓強:增大,原因是單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加,有效碰
撞次數(shù)增多,因而反應速率增大。
②恒容充入N2:增大。
③恒容充入He:不變,原因是單位體積內(nèi)活化分子數(shù)不變,因而反應
速率不變。
④恒壓充入He:減小。
(3)升高溫度和使用催化劑都能加快反應速率,從活化分子的角度分析兩者
有何相同點與不同點?
[提示]相同點:都增大了活化分子數(shù)與活化分子百分數(shù)。不同點:溫度升
高是增加了分子的能量,使達到活化分子要求的分子數(shù)增多;使用催化劑是降低
了活化能,從而使達到要求的活化分子數(shù)增多。
(4)在鐵與稀硫酸的反應混合物中分別加入少量①CuS04、②CH3coONa固
體,產(chǎn)生氫氣的速率如何變化?解釋變化的原因。
[提示]加少量CuS04產(chǎn)生氫氣的速率加快;原因是Fe置換CM+生成單質(zhì)
Cu,Cu與Fe及H2s04形成原電池加快反應速率。加入CH3coONa固體產(chǎn)生Hz
的速率減??;原因是CH3coeT結合H+,降低了H+濃度,反應速率減小。
考點突破?訓練提升
微考點1外界條件對化學反應速率的影響
彳列1.(2024?河北邯鄲十校聯(lián)考)溫度為T時,在恒容密閉容器中進行反應:
2X(g)+Y(g)Z(g)+R(s)AH>0,下列有關敘述正確的是(A)
A.向容器中充入少量氨氣,化學反應速率不變
B.加入少量R(s),逆反應速率增大
C.升高溫度,正反應速率增大,逆反應速率減小
D.壓縮容器的容積,單位體積內(nèi)活化分子的百分數(shù)增大,化學反應速率增
大
[解析]恒容密閉容器中進行反應,充入少量氨氣,原反應混合物的濃度不
變,化學反應速率不變,A正確;R是固體,加入少量R(s),逆反應速率不變,
B錯誤;升高溫度,反應物和生成物中活化分子百分數(shù)均增加,故正、逆反應速
率均增大,C錯誤;壓縮容器的容積,原反應混合氣體的濃度增大,單位體積內(nèi)
活化分子的數(shù)目增加,化學反應速率增大,但活化分子的百分數(shù)不變,D錯誤。
2.(2024?湖南長沙高三檢測)碳酸鈣與稀鹽酸反應(放熱反應)生成CO2的量
與反應時間的關系如圖所示,下列結論錯誤的是(A)
A.反應開始2min內(nèi)平均反應速率最大
B.反應速率先增大后減小
C.反應開始4min內(nèi)溫度對反應速率的影響比濃度大
D.反應在2?4min內(nèi)以CO2的物質(zhì)的量變化表示的反應速率為k(CO2)=
0.1mol-min
[解析]圖中的曲線表明,在0?2min內(nèi)產(chǎn)生了0.1molC02,以CO2的物
質(zhì)的量變化表示的反應速率%=0.05mol-min-1;2~4min內(nèi)產(chǎn)生了0.2molCO2,
1^=0.1mol-min';4?6min內(nèi)產(chǎn)生了0.05molCO2,1^=0.025mol-minh產(chǎn)生
CO2的速率先加快后變慢,故2?4min的平均反應速率最大,4?6min的平均
反應速率最小,A項錯誤,D項正確;反應速率先增大后減小,B項正確;反應
速率先增大是由于反應放熱,使溶液溫度升高,導致反應速率增大,4min后反
應速率減小則是由濃度減小引起的,C項正確。
^歸納拓展:
溫度、催化劑對反應速率影響“三注意”
1注意催化劑有正催化劑和負催化劑之分。正催化劑即通常所說的催化劑,
負催化劑又稱為抑制劑。催化劑只有在適宜的溫度下催化活性才最高,反應速率
才達到最大。催化劑能同時同等程度地改變正、逆反應速率。
2注意溫度對反應速率的影響具有一致性。升高溫度,,正、,逛都增大,降
低溫度,,正、/迎都減小。
3注意影響反應速率的主要因素與次要因素。在溫度、濃度、催化劑等影響
化學反應速率的因素中,催化劑為主要因素,其次是溫度,最后是濃度。
【對點訓練】
1.(2024?遼寧沈陽一二零中學質(zhì)監(jiān))不同條件下,用02氧化一定濃度的FeCb
溶液過程中所測得的實驗數(shù)據(jù)如圖所示。下列分析或推測不合理的是(B)
8o
*
3稀6o
m崛4o
電
工2O
4
時
間/h
A.Fe2+的氧化率隨時間延長而逐漸增大
B.由②和③可知,pH越大,F(xiàn)e2+氧化速率越快
C.由①和③可知,溫度越高,F(xiàn)e2+氧化速率越快
2++3+
D.氧化過程的離子方程式為4Fe+02+4H=4Fe+2H2O
[解析]由圖像可知,F(xiàn)e2+的氧化率隨時間延長而逐漸增大,故A合理;由
圖像可知,②和③的反應溫度相同,溶液的pH不相同,pH越大,F(xiàn)e2+氧化速率
越慢,故B不合理;由圖像可知,①和③的溶液的pH相同,溫度越高,F(xiàn)e2+氧
化速率越快,故C合理;氧化過程發(fā)生的反應為酸性條件下,亞鐵離子與氧氣
反應生成鐵離子和水,反應的離子方程式為4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O,
故D合理。
2.(2024?山東青島高三檢測)在相同條件下,做H2O2分解對比實驗時,其中
①加入MnO2催化,②不加MnO2催化。如圖是反應放出。2的體積隨時間的變
化關系示意圖,其中正確的是(A)
B
[解析]由圖像可知,橫坐標為時間,縱坐標為F(O2),只要H2O2的量相同,
兩種情況下最終產(chǎn)生。2的體積相同,①中加入MnCh作催化劑,加快了H2O2的
分解速率,在相同時間內(nèi)產(chǎn)生。2的體積比②大,反應結束時所用時間短,故A
項正確。
微考點2控制變量法探究影響化學反應速率的因素
例(2024?河北衡水高三檢測)已知:2KMnO4+5H2c2。4+
3H2so4=2MnSO4+K2so4+IOCO2t+8H2O。某化學小組欲探究H2c2O4溶液
和酸性KMnCU溶液反應過程中濃度、溫度對化學反應速率的影響,進行了如下
實驗(忽略溶液體積變化):
0.01molL-
10.1mol-L1
水的反應反應
編酸性H2c2O4溶
體積溫度時間
號KMnO液
4mL℃min
溶液體積體積/mL
/mL
I220202.1
IIKi21205.5
III匕20500.5
下列說法不正確的是(C)
A.Vi=l,畛=2
B.設計實驗i、in的目的是探究溫度對反應速率的影響
C.實驗計時是從溶液混合開始,溶液呈紫紅色時結束
D.實驗DI中用酸性KMnO4溶液的濃度變化表示的反應速率KKMnO4)=
0.01mol-L1-min1
[解析]實驗I和實驗n反應溫度相同,實驗n中加入了imL水,根據(jù)控
制變量的原則,溶液總體積應保持不變,因而片=1,類比分析可得%=2,A
正確;實驗I、in的溫度不同,其他條件相同,因而可知設計實驗I、in的目的
是探究溫度對反應速率的影響,B正確;酸性KMnCU溶液呈紫紅色,由題表中
數(shù)據(jù)可知,草酸溶液過量,KMnCU可反應完全,因而可用顏色變化來判斷反應
終點,即實驗計時是從溶液混合開始,溶液紫紅色剛好褪去時結束,C錯誤;根
據(jù)實驗HI中有關數(shù)據(jù)可知,Ac(KMn04)=
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