化学反应速率定义

第九单元化学反应速率和化学平衡（1）授课人：董啸一、化学反应速率1．化学反应速率①定义：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速率的快慢叫做化学反应速率。②表达式：单位：mol·L-1·S-1、mol·L-1·min-1或mol／(L·s)、mol／(L·min).③关系：对于同一化学反应在同一时间段内用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于方程式中对应物质化学计量数之比。例如，对于反应mA+nB=pD+qE来说有：qEpDnBmA【注意】①同一个化学反应同一段时间内，用不同物质的浓度变化表示的反应速率，数值可能不同，但是意义相同。所以，比较化学反应速率快慢时最好用同一物质的速率表示。②计算式所得化学反应速率是某段时间内的平均速率，不是瞬时速率。③不能用固态和纯液态物质来表示反应速率。1．化学反应速率指瞬时速率还是平均速率？答案化学反应速率一般指平均速率。2．能否用固体或纯液体表示化学反应速率？答案不能，因为固体或纯液体的浓度在化学反应中视为定值。3．在恒温恒容的容器中进行反应N2(g)＋3H2(g)高温高压催化剂2NH3(g)，若氮气浓度由0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1需2s，那么由0.06mol·L－1降到0.024mol·L－1需要的反应时间为()A．等于1.8sB．等于1.2sC．大于1.8sD．小于1.8s知识梳理·题型构建深度思考深度思考解析前2s内的反应速率为v(N2)＝0.1mol·L－1－0.06mol·L－12s＝0.02mol·L－1·s－1，若反应速率不变，t＝0.06mol·L－1－0.024mol·L－10.02mol·L－1·s－1＝1.8s。因为随着反应的进行，反应速率减慢，所以t1.8s。C知识梳理·题型构建深度思考深度思考4．某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由此分析，该反应的化学方程式为___________________________________；从反应开始至2min时，Z的反应速率为____________________。解析找出2min内X、Y、Z三种物质的浓度变化量为Δc(X)＝0.2mol2L＝0.1mol·L－1，Δc(Y)＝1.0mol－0.7mol2L＝0.15mol·L－1，Δc(Z)＝1.0mol－0.9mol2L＝0.05mol·L－1。根据反应速率之比等于化学计量数之比，可以确定X、Y、Z三种物质的化学计量数分别等于2、3、1。根据图像可以确定X是生成物，Y、Z是反应物，即可以确定化学反应方程式为3Y＋Z2X。再根据反应速率的概念，可求出从反应开始至2min时，Z的反应速率为v(Z)＝Δc(Z)/Δt＝0.05mol·L－12min＝0.025mol·L－1·min－1。3Y＋Z2X0.025mol·L－1·min－12．外界条件对化学反应速率的影响：预备知识：(1)影响化学反应速率的因素内因：由参加反应物质的结构(化学性质、化学键强弱等)和反应历程决定。化学反应的快慢取决于旧键断裂的难易。如常温下：H2和F2反应很快，N2和H2反应很困难。外因：主要指浓度、温度、压强和催化剂等。2．外界条件对化学反应速率的影响：预备知识：（2）有效碰撞理论①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。②有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。③活化能：（1）浓度：当其它条件不变时，增加反应物的浓度可以加快化学反应速率；降低反应物的浓度，可以减慢化学反应速率。解释：增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率增大。注意：固体物质的浓度可视为常数，故其反应速率只与其表面积的大小和生成物扩散的速率有关，而与其用量多少无关。（2）压强：当其它条件不变时，在体积可变的容器中，对于有气体参加的反应，增大压强（减小气体体积，相当于增大反应物的浓度），可以加快化学反应速率；减小压强（增大气体体积，相当于减小反应物的浓度），可以减慢化学反应速率。解释：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时,增加压强时，气体的体积减小，浓度增加，分子间的有效碰撞机会增多。故反应速率加快。特别说明压强对化学反应速率的影响是通过改变体积，而使浓度改变，从而使化学反应速率改变的。由于压强对固体、液体的体积几乎无影响，故对无气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可忽略不计。①压强对化学反应速率的影响，准确的应为体积对化学反应速率的影响,因为不管压强是否改变，只要体积改变，导致浓度改变，反应速率就会改变。②在进行分析外界条件对化学反应速率的影响时，应首先看容器的体积是否可变。对于体积不变的密闭容器，若只改变压强，化学反应速率并不发生变化；对于体积可变的密闭容器，若压强保持不变，化学反应速率也可能因为体积发生变化，而发生变化。（3）温度：当其它条件不变时，升高温度可以加快化学反应速率；降低温度，可以减慢化学反应速率。解释：温度升高时，分子运动速率加快，有效碰撞机会增多，反应速率加快。经验规律：一般来说温度每升高10℃,反应速率增大到原来的2～4倍。10/12tn＝（4）催化剂：当其它条件不变时，加入催化剂可以大大加快化学反应的速率。解释：催化剂能极大地降低反应的活化能，从而增大活化分子百分数，使反应速率加快。说明：如果使用负催化剂，则可能减慢化学反应速率。（5）惰性气体对反应速率的影响:稀有气体或其它非反应气体统称为惰性气体，充入反应容器中，分以下两种情况讨论：①若恒温、恒容容器中充入惰性气体，虽然改变了容器内气体压强，但却没有改变反应气体体积，即并没改变反应物的浓度，不影响化学反应速率。②若恒温、恒压容器中充入惰性气体，就会使容器容积扩大，虽未减少容器内气体压强，但却减小了反应气体体积，即降低了反应物的浓度，故使反应速率降低。（6）其他条件：增大一定量固体的表面积(如粉碎)，可增大反应速率；光照一般也可增大某些反应的速率；此外，超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响。3.外界条件对可逆反应的影响预备知识：在同一条件下正向反应和逆向反应同时进行的化学反应，叫做可逆反应。正向反应：把从左到右进行的反应称为正向反应，简称正反应;逆向反应：把从右到左进行的反应称为逆向反应，简称逆反应。特点：正反应和逆反应同时进行。(1)升温正逆反应速率一般均加快，吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数；降温一般均减小，吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数。(2)加压对有气体参加的反应，正逆反应速率均增加，气体积之和大的一侧增加倍数大于气体体积之和小的一侧增加的倍数；降压均减小，气体体积之和大的一侧减小的倍数大于气体体积之和小的一侧减小的倍数。(3)增加反应物的浓度正反应速率瞬间增大，逆反应速率暂时不变，随后增大；增加生成物的浓度逆反应速率瞬间增大，正反应速率暂时不变，随后增大。反之亦然。(4)使用催化剂可同倍地改变正逆反应速率。4.化学反应速率的测定方法（1）测定原理：利用实验测定反应过程中的某一个物质的某一物理量的变化及发生变化的时间，通过计算得出化学反应速率。（2）测量对象的选择：一般选择反应物或生成物中，有明显变化且容易测定的物理量进行测定。例如：颜色变化、沉淀变化、气体体积、导电性等。〖思考与交流〗哪些方式我们可以用来测量反应速率？①对于有固体或液体质量变化的反应—质量变化②对于有气体产生或消耗的反应—气体变化量③对于有显色物生产/消耗的反应——颜色变化④对于有导电物质产生/消耗的反应——导电性⑤对于有酸/碱生成或消耗的反应——pH变化〖实验探究〗如何设计实验测量硫酸和锌的反应速率？测定产生氢气的体积和时间知识梳理·题型构建深度思考深度思考1．(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁______铝；(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？①升高温度：________________；②增大盐酸浓度：__________________；③增大铁的质量：__________；④增加盐酸体积：____________。2．有人说压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的。这种说法是否正确，对此你如何理解？答案这句话是正确的。但压强仅对有气体参加的反应起作用。增大压强，所有参与反应的气体的浓度均增大，如2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)增大压强，SO2、O2、SO3的浓度均增大，正、逆反应速率均增大。而增大浓度可只增大反应物或生成物的浓度，若只增大反应物的浓度，v正瞬间增大，v逆不变。压强对无气体参与的反应无影响，但浓度仍可改变无气体参与的反应的化学反应速率。无影响小于反应速率增大反应速率增大无影响知识梳理·题型构建深度思考深度思考3．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)碳酸钙与盐酸反应过程中，再增加CaCO3固体，反应速率不变，但把CaCO3固体粉碎，可以加快反应速率()(2)增大反应体系的压强，反应速率不一定增大()(3)增大反应物的浓度，能够增大活化分子的百分含量，所以反应速率增大()×√√1．(2009·广东理基，29)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，反应达到平衡探究高考·明确考向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。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。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。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。12345672．(2010·福建理综，12)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如右图所示，计算反应4～8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度，结果应是()A．2.5μmol·L－1·min－1和2.0μmol·L－1B．2.5μmol·L－1·min－1和2.5μmol·L－1C．3.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1D．5.0μmol·L－1·min－1和3.0μmol·L－1探究高考·明确考向1234567探究高考·明确考向解析据图像可知，4min时化合物Bilirubin的浓度为20μmol·L－1，8min时其浓度为10μmol·L－1，因此4～8min间的平均反应速率为20μmol·L－1－10μmol·L－14min＝2.5μmol·L－1·min－1。进一步分析图像可知0～4min间的平均分解速率为40μmol·L－1－20μmol·L－14min＝5.0μmol·L－1·min－1，由以上分析数据大致可确定平均分解速率基本呈等比递减变化，因此可估算8～12min间平均分解速率为1.25μmol·L－1·min－1，12～16min间平均分解速率为0.625μmol·L－1·min－1，因此16min时反应物的浓度大致应为10μmol·L－1－1.25μ