高中化学58个精讲27化学反应速率

高中化学58个精讲27化学反应速率

高中化学58个考点精讲 ‎27、化学反应速率 ‎1．复习重点 1. 了解化学反应速率的概念及表示方法.‎ 2. 理解浓度温度压强和催化剂等条件对化学反应速率的影响.‎ 3. 初步运用有效碰撞,碰撞的取向和活化分子等来解释浓度压强温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响.‎ ‎2．难点聚焦 ‎(一)化学反应速率:‎ 不同的化学反应进行的快慢不一样.‎ 有的进行得很快…瞬间完成. 如:氢氧混合气爆炸;酸碱中和等 有的进行得很慢…需数小时;几天;甚至几百年;几百万年….‎ 如:有机化合物间的反应,一般较慢,需数小时乃至数天;塑料的分解,需数百年.石油的形成需几百万年……‎ 化学反应的速率:‎ 用单位时间内反应物浓度的减少(或生成物浓度的增加)来表示化学反应进行的快慢.叫化学反应的速率.‎ 浓度的单位,常用: mol/L. ‎ 则，化学反应速率的单位：mol/(L·min) mol/(L·s)‎ 例：在一密闭容器内，装有氮气和氢气。反应开始时，氮气的浓度为2mol/L，氢气的浓度为5mol/L。2分钟后，测的氮气的浓度为1.6mol/L，求这两分钟内的化学反应速率。‎ ‎ ‎ 以上化学反应速率,是用氮气浓度的变化来表示的,如果用氢气呢?用氨气呢?‎ 显然,同一化学反应的速率,用不同物质浓度的变化来表示.数值不同.‎ 故,在表示化学反应速率时,必须指明物质.‎ 不同物质表示的同一化学反应的速率之比等于化学计量数之比.‎ ‎(二)外界条件对化学反应速率的影响:‎ 不同的化学反应,具有不同的反应速率.(如: 氢氧混合气爆炸;酸碱中和; 塑料的分解;石油的形成…)‎ 参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的重要因素.‎ 有些外界条件也有一定程度的影响.‎ 主要探讨浓度温度压强和催化剂对化学反应速率的影响.‎ 4. 浓度对化学反应速率的影响:‎ 做实验2-2(见P32)‎ 许多实验证明:‎ 当其它条件不变时,增加反应物浓度,可以增大化学反应速率.‎ 这是为什么呢?‎ 化学反应的过程,就是反应物分子中的原子,重新组合成生成物分子的过程.‎ 反应物分子中的原子,要想重新组合成生成物的分子,必须先获得自由.‎ 即:反应物分子中的化学键,必须断裂!‎ 化学键的断裂是通过分子(或离子)间的相互碰撞来实现的.‎ 并非每次碰撞都能是化学键断裂.‎ 即:并非每次碰撞都能发生化学反应.(如投篮.见P33 图2-2)‎ 能够发生化学反应的碰撞是很少的.‎ 有效碰撞: 能够发生化学反应的碰撞,叫有效碰撞.‎ 活化分子: 能够发生有效碰撞的分子,叫活化分子.‎ 活化分子比普通分子具有更高的能量!才有可能撞断化学键,发生化学反应.‎ 当然,活化分子的碰撞,只是有可能发生化学反应.而并不是一定发生化学反应.还必须有合适的取向.‎ 在其它条件不变时,对某一反应来说,活化分子在反应物中所占的百分数是一定的.‎ 即:单位体积内活化分子的数目和单位体积内反应物分子的总数成正比.‎ 即:活化分子的数目和反应物的浓度成正比.‎ 因此:增大反应物的浓度,可以增大活化分子的数目,可以增加有效碰撞次数.‎ 则,增大反应物浓度,可以使化学反应的速率增大!‎ 1. 压强对化学反应速率的影响:‎ 对于有气体参加的化学反应来说,增大压强,气体体积缩小,则单位体积中分子数增加,则浓度增大,反应速率增大.‎ 2. 温度对化学反应速率的影响:‎ 温度升高,使每一个分子的能量都增大.则:活化分子百分数增加,反应速率增大!‎ 同时,温度升高分子运动加快,碰撞次数增多,化学反应速率也增大.‎ 3. 催化剂对化学反应速率的影响:‎ 催化剂能够降低反应所需要的能量,使更多的分子成为活化分子,大大的增加了活化分子的数目,以及活化分子的百 ‎3．例题精讲 例1盐酸与碳酸钠固体反应时，能使反应的最初速率明显加快的是 ( ) ‎ ‎ A．增加碳酸钠固体的量 B．盐酸的量增加一倍 C．盐酸的用量减半浓度加倍D．温度升高 40 ‎‎0C ‎ [分析]增加反应物浓度，可以增大化学反应的速率。CaCO3是固态反应物，增加其用量并不影响其浓度，故A对最初的反应速率几乎无影响；对于一定浓度的盐酸，增加盐酸的用量并不能增加其浓度，故B对反应速率也无影响；C中虽然盐酸用量减半，但因浓度加倍，会使最初反应速率加快，故C正确。‎ ‎ [答案]C、D ‎[方法提示]本题考查学生对外界条件对化学反应速率的影啊的理解和应用，用于巩固基础知识。能增大反应速率的措施有：①增加浓度；②增大压强；③增高温度；④使用催化剂。‎ 例2  在 、 转化为 的反应中， 的起始浓度为 ， 的起始浓度为 ，3min后 的浓度为 。计算该反应的反应速率是多少？3min 时的 和 的浓度各是多少？ ‎ ‎　　分析：计算化学反应速率的关键在于依据给出条件，正确求出各物质转化浓度，用转化浓度除以反应时间，就可以得到反应速率，转化浓度求法简单，对于反应物来说：转化浓度 = 起始浓度 － 终了浓度 对于生成物来说：转化浓度 = 终了浓度 － 起始浓度 ‎　　本题给出生成物 的终了浓度为 ，起始浓度为零， 的转化浓度为：‎ ‎　　依据化学方程式中各物质的系数比，可以由 的转化浓度求出 和 的转化浓度 ‎ ‎ ‎　　再用各物质的转化浓度除以反应时间（3分），便可得出 、 和 从 、 的起始浓度和转化浓度，可以方便地算出3分钟时 和 的浓度 ‎ 例3　反应 A + 3B = ‎2C + 2D在四种不同情况下的反应速率分别为:‎ ‎ 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。该反应进行的快慢顺序为 ‎ ‎【分析】方法一：由反应速率之比与物质的化学计量数之比，比较后作出判断，由化学方程式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)，从而得②>①‎ ‎ v(B)：v(C)=3：2，而v(B)：v(C)=O．6：0．4=3：2故v(B)=v(c)，从而得②=③‎ ‎ v(C)：v(D)=2：2=l：l，而v(C)：v(D)=0．4：0．45故”(D)>v(C)，从而得④>③‎ 故该反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。‎ ‎ 方法二：将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。‎ ‎ 若以物质A为标准，将其它物质表示的反应速率换算为用A物质表示的速率，则有j ‎ v(A)：v(B)=I：3，则②表示的v(A)=0．2mol／(L·s)-1‎ ‎ v(A)：v(C)=1：2，则③表示的v(A)=0．2mol／(L．s)-1‎ ‎ v(A)：v(D)=1：2，则④表示的v(A)=0．225mol／(L．s)-1 故反应进行的快慢顺序为④>③=②>①。‎ ‎ [答案]④>③=②>①‎ 例4 一定温度下，对于反应N2+02 2NO在密闭容器中进行，下列措施能加快反应速率的是：( ) ‎ A．缩小体积使压强增大 B．恒容，充入N‎2 C．恒容，充入He气 D．恒压，充入He气 ‎[分析]A选项，气体的量不变，仅缩小体积，气体的浓度必然增大，速率必然增大。 B选项，容积不变，充入N2，使反应物N2的浓度增大，浓度越大，速率越大。 C选项，容积不变，充入He气，虽然反应容器内压强增大，但反应物N2、02、N0的浓度并没有变化，因此不影响反应速率。 D选项，压强不变，充人He气，反应容器体积必然增大。压强虽然没变但 N2、02、NO的浓度减小，反应速率减慢。‎ 例5与发生氧化还原反应生成和的速率如图所示，已知这个反应速率随着溶液中的增大而加快。‎ ‎（1）反应开始时，反应速率加快的原因是 。（2）反应后期时，反应速率下降的原因是 。‎ ‎[解析]由于与反应随增大而加快，首先写出二者反应的化学方程式（或离子方程式：）可见反应后有生成。‎ ‎[答案]（1）开始发生反应，随增大，加快。‎ ‎（2）反应进行至时，因C（反应物）减小，且反应使也减小，则减慢 ‎ 例6某温度时，在‎2L容器 中X、Y、Z三种物质的量随时间的 变化曲线如图2-1所示。由图中数 据分析，该反应的化学方程式为： 。反应开始至2min，Z的平均反应速率为 。‎ ‎ [分析] 写反应的化学方程式，关键是确定X、Y、 Z之间谁是反应物、谁是生成物以及方程式中X、Y、Z三种物质的化学计量数。确定反应物和生成物，主要是看反应过程中各物质的有关量的变化情况，一般地，反应物物质的量随反应的进行不断减小，生成物物质的量随反应的进行不断增加，由图2—1可知，X、Y为反应物，Z为生成物。再根据化学方程式各物质的化学计量数之比等于相应物质的物质的量的变化量之比的规律，结合图示X、Y、Z三种物质物质的量的变化量即可求出它们的化学计量数，从而写出正确的化学方程式。‎ ‎ 由图示可知x、Y、z三种物质物质的量的变化量分别为：‎ ‎ △nx=1．0mol一0．7mol=0．3mol ‎ △nY=1．0mol一0．9mol=0．1mol ‎ △nz=0．2mol—Omol=0．2mol 故化学方程式中x、Y、z三种物质的化学计量数之比为：‎ ‎ 0．3mol：0．1mol：0．2mol=3：1：2。因此，反应的化学方程式为：3X+Y=2Z。‎ ‎ Z物质在2min内的平均反应速率，可通过先求出Z物质的物质的量浓度的 变化量，再根据反应速率的计算式(△c／△t)求解。‎ ‎[答案]3X+Y=2Z , 0．05molL—l·min-1‎ ‎ [方法提示]确定化学反应方程式的步骤及方法是：‎ ‎ (1)反应物和生成物的确定。方法是：反应物的物质的量、质量或浓度随反应的进行不断减小；生成物的上述量随反应的进行不断增加。‎ ‎(2)反应方程式[如：aA(g)+bB(g)——cC(g)+dD(g)]各物质化学计量数的确定。方法是： ‎ a：b：c：d(化学计量数之比) =△nA：△nB：△nC：△nD(物质的量的变化量之比)‎ ‎ =△cA：△cB：△cC：△cD(物质的量浓度的变化量之比)=vA：vB：vC：vD(反应速率之比)‎ ‎4．实战演练 一、选择题（每小题5分，共45分） ‎1.将4 mol A气体和2 mol B气体在‎2 L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) 若经2 s(秒）后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法： ‎①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1 ‎②用物质B表示的的反应的平均速率为0.6 mol·L－1·s－1‎ ‎③2 s时物质A的转化率为70% ④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1，其中正确的是 A.①③ B.①④ C.②③ D.③④ ‎2.把下列四种X溶液，分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L－1盐酸的烧杯中，并加水稀释到50 mL。此时X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应速率最快的是 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 ‎3.已知4NH3＋5O2===4NO＋6H2O，若反应速率分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、‎ v（H2O）表示，则正确的关系是 A.v（NH3）＝v（O2）B.v（O2）＝v（H2O）C.v（NH3）＝v（H2O）D.v（O2）＝v（NO） ‎4.将A，B置于容积为‎2 L的密闭容器中，发生如下反应：‎4A（g）＋B(g)‎2C（g），反应进行到4 s末，测得A为0.5 mol，B为0.4 mol，C为0.2 mol，用反应物浓度的减少来表示该反应的速率可能为 A.0.025‎‎ mol·L－1·s－1B.0.0125 mol·L－1·s－1C.0.05 mol·L－1·s－1D.0.1 mol·L－1·s－1 ‎5.在密闭容器中进行可逆反应，A与B反应生成C，其反应速率分别用v（A）、v（B）、v（C）(mol·L－1·s－1)表示且v（A）、v（B）、v（C）之间有以下关系：v（B）＝3v（A），3v（C）＝2v（B）。则此反应可表示为 A‎.2A＋3B‎2CB.A＋3B‎2CC‎.3A＋B‎2CＤ.A＋BC ‎6.反应‎4A(g)＋5B(g)===‎4C(g)＋6Ｄ(g)，在‎5 L的密闭容器中进行，半分钟后，‎ C的物质的量增加了0.30 mol。下列叙述正确的是 A. A的平均反应速率是0.010 mol·L－1·s－1B.容器中含D物质的量至少为0.45 mol C.容器中A、B、C、D的物质的量的比一定是4∶5∶4∶6 D.容器中A的物质的量一定增加了0.30 mol ‎7.在‎2 L密闭容器中充入2 mol SO2和一定量O2，发生2SO2＋O22SO3反应，进行到4 min时，测得n（SO2）＝0．4 mol，若反应进行到2 min时，容器中n（SO2）为 A.1.6‎‎ mol B.1.2 mol C.大于1.6 mol D.小于1.2 mol ‎8.在锌片和盐酸的反应中，加入下列试剂，可使生成氢气的速率变慢的是 A.硫酸铜晶体 B.水 C.氯化钡晶体 D.醋酸钾晶体 ‎9.反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的，化学反应H2＋Cl2===2HCl的反应速率v可表示为v＝k［c（H2）］m［c（Cl2）］n，式中k为常数，m、n值可用下表中数据确定之。 c（H2）(mol·L－1)‎ c(Cl2)（mol·L－1）‎ v（mol·L－1·s－1）‎ ‎①‎ ‎1.0‎ ‎1.0‎ ‎1.0k ‎②‎ ‎2.0‎ ‎1.0‎ ‎2.0k ‎③‎ ‎2.0‎ ‎4.0‎ ‎4.0k 由此可推得，m、n值正确的是 A.m=1,n=1 B.m=,n= C.m=，n=1 D.m=1,n=‎ 二、非选择题(共55分) ‎10.（12分）(2001年上海高考题)某化学反应‎2AB＋D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0。反应物A的浓度（mol·L－1）随反应时间（min）的变化情况如下表：‎ 实验 序号 时间 浓度 温度 ‎0‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ ‎1‎ ‎800℃‎ ‎1.0‎ ‎0.80‎ ‎0.67‎ ‎0.57‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎2‎ ‎800℃‎ C2‎ ‎0.60‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎0.50‎ ‎3‎ ‎800℃‎ C3‎ ‎0.92‎ ‎0.75‎ ‎0.63‎ ‎0.60‎ ‎0.60‎ ‎0.60‎ ‎4‎ ‎820℃‎ ‎1.0‎ ‎0.40‎ ‎0.25‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ ‎0.20‎ 根据上述数据，完成下列填空： ‎（1）在实验1，反应在10至20 min时间内平均速率为 mol·(L·min)－1。‎ ‎（2）在实验2中A的初始浓度C2＝ mol·L－1，反应经20 min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是 。‎ ‎（3）设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3 v1(填“＞”“＝”或“＜”‎ ‎＝，且C3 1.0 mol·L－1(填“＞”“＝”或“＜”＝。‎ ‎（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是 反应（选填“吸热”或“放热”）。理由是 。‎ ‎11.(8分)根据化学方程式2N2O2N2＋O2，填充表中①、②、③、④空栏处测定反应速率的实验数据和计算结果。‎ ‎① ‎ ‎② ‎ ‎③ ‎ ‎④ ‎ ‎12.(5分)反应A＋3B==‎2C＋2Ｄ在四种不同情况下的反应速率分别为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。该反应进行的快慢顺序为 。‎ ‎13.(12分)可逆反应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，测得容器内A的浓度为x mol·L－1，这时B的浓度为 mol·‎ L－1，C的浓度为 mol·L－1。这段时间内反应的平均速率若以物质A的浓度变化来表示，应为 。‎ ‎14.(18分)现有一份“将二氧化硫转化为硫酸铵”的资料，摘录如下： 一个典型实例：初步处理后的废气含0.20%的二氧化硫和10%的氧气(体积分数)。在 ‎400℃‎时废气以‎5 m3‎·h－1的速率通过五氧化二钒催化剂层与‎20 L·h－1的速率的氨气混合，再喷水，此时气体温度由‎400℃‎降至‎200℃‎，在热的结晶装置中得到硫酸铵晶体(气体体积均已折算为标准状况)。‎ 利用上述资料，用氨来除去工业废气中的二氧化硫，回答下列问题： ‎(1)按反应中的理论值，二氧化硫和氧气的物质的量之比为2∶1，该资料中这个比值是 ，简述不采用2∶1的理由是 。‎ ‎(2)通过计算，说明为什么废气以‎5 m3‎·h－1的速率与‎20 L·h－1速率的氨气混合? ‎(3)若某厂每天排放1×‎104 m3‎这种废气，按上述方法该厂每月(按30天计)可得硫酸铵多少吨?消耗氨气多少吨? ‎ 附参考答案 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组数据解得m=1,由②③组数据解得n=。 答案：D 二、10.(1)0.013 (2)1.0 催化剂 （3）＞ ＞ （4）吸热 温度升高时，平衡向右移动 ‎11.①‎2a ②c－‎2a ③a/t ④‎2a/t 12.④＞③＝②＞① ‎13. (－x)mol·L－1·min－1‎ ‎14.(1)1∶50 根据勒夏特列原理，通入过量而廉价的氧气，可提高SO2的转化率 ‎(2)废气中每小时排出的SO2的体积为：１‎000 L·m－3×‎5m3‎×0．2％＝１0 Ｌ，每小时氨与废气中SO2混合的体积比为2∶１，恰好可全部转化为（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 消耗氨气： mol×2×１‎7 g·mol－1×１0－6 t·g－1＝0．9１ t