高中化学反应速率专题复习

化学反应速率专题复习一.教学内容：化学反应速率1.化学反应速率的概念及表示方法2.影响化学反应速率的因素二.复习重点1.了解化学反应速率的概念及表示方法。2.理解外界条件（温度、浓度、压强和催化剂等）对化学反应速率的影响。3.掌握化学反应速率的有关计算。三.复习过程（一）化学反应速率的概念及表示方法1.概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行的快慢的。2.表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化来表示，数学表达式为t/cv，式中的△c表示反应物浓度的减小或生成物浓度的增加的变化，△t表示单位时间，则化学反应速率的常用单位为mol/（L·s）或mol/（L·min）或mol/（L·h）。（1）表达式中的分母上是“物质的量浓度”的变化量，而不是“物质的量”的变化量。对于某一反应终了时，反应物浓度=起始浓度－变化浓度，生成物浓度=起始浓度+变化浓度，而各物质变化量之比等于该化学方程式中对应各物质化学式前的化学计量数。（2）化学反应速率表示反应进行的快慢程度，它实际指的是一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率，且均取正值。（3）固体或液体（不是溶液）的浓度可视为不变的常数，因此一般不用固体或液体表示化学反应速率。（4）用不同物质表示的速率的数值不一定相等，但意义相同，因此表示化学反应速率时，必须注明是用哪种物质作标准的。不同物质的化学反应速率之比等于该化学方程式中对应各物质化学式前的化学计量数。（5）在比较反应速率时，应以同一物质为标准，不然没有可比性，在解题中应该把速率转化成同一种物质的反应速率。3.化学反应速率的有关计算（1）定义式法：（2）比例关系式法：同一条件下，反应中各物质的反应速率之比=该化学方程式中对应各物质化学式前的化学计量数之比。（二）影响化学反应速率的因素1.内因：反应物的性质是反应速率的主要决定因素。2.有效碰撞理论（1）活化分子：反应物分子的碰撞不一定都能发生化学反应，对于能够发生化学反应的碰撞还必须有能量的要求。能量高于分子平均能量的叫活化分子。（2）有效碰撞：活化分子的能量较普通分子高，在碰撞时能克服分子间的相互作用而使旧键断裂。但活化分子的碰撞还必需在有合适的取向时的碰撞才能使旧键断裂。只有活化分子的有效碰撞才能使旧键断裂，发生化学反应，这种碰撞叫做有效碰撞。3.外因：外界条件在一定范围内影响反应速率。（1）温度：其它条件不变，升高温度不论对放热反应还是吸热反应，反应速率加快。①升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来大批量较低的分子变成活化分子，从而增加了反应物分子中的活化分子的百分数，使有效碰撞次数增多，因而使化学反应速率加快。②一般每升高10℃，反应速率增大到原来的2－4倍。（2）浓度：其它条件不变，增大反应物的浓度，单位体积内的活化分子数增加，机会增多，故反应速率加快。反之，反应速率减慢。①反应物浓度增大时，单位体积内分子数增多，活化分子数也增多，化学反应速率加快。②固体或纯液体浓度视为常数，它们物质的量的变化不会引起反应速率的变化，故不能用它表示反应速率。③浓度对化学反应速率的影响，并非所有的反应都一样，若随着浓度的改变，反应的本质发生了变化，那么反应速率的含义也不同了。如采取“把稀硫酸改成浓硫酸来增大用锌制取氢气的速率”是错误的，因为改用浓硫酸后反应不再生成氢气了。（3）压强：有气体物质参与，其它条件不变，增大压强，气体的体积减小，浓度增大，分子间的有效碰撞机会增加，反应速率加快，反之减慢。①恒容条件，增加与反应无关的气体，容器总压增加，但与反应有关的气体物质各自浓度不变，故反应速率不变。②恒压条件，增加与反应无关的气体，容器体积增加，对与反应有关的气体物质相当于减压，故反应速率减小。总之，有气体参加的反应，压强的影响，实质上是指容器容积的改变，导致各气体的浓度同等程度的改变，从而影响反应速率。（4）催化剂：催化剂可以改变正、逆反应速率。①使用催化剂，能够降低反应所需的能量，使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子由活化分子所占的百分数，从而加快化学反应速率。②对于可逆反应，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。在一定条件下，正反应的优良催化剂必定是逆反应的优良催化剂。③使用催化剂只能改变反应途径，不能改变反应的始态和终态，故催化剂只能加快反应达到平衡时的时间，而不能改变平衡状态，反应的热效应也和催化剂的存在与否无关。④任何催化剂都不能改变反应发生的方向。⑤催化剂在反应前后质量和化学性质不变。（5）其它因素：光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、形成原电池等也是影响反应速率的重要因素。【归纳总结】改变条件单位体积内分子总数·活化分子百分数=活化分子数有效碰撞次数化学反应速率增大浓度增多不变增多增多加快增大压强增多不变增多增多加快升高温度不变增大增多增多加快使用催化剂不变增大增多增多加快【典型例题】例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)(Xv（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（）A.)mol/(L0.010)(NH3svB.)mol/(L0.001)(O2svC.)mol/(L0.001(NO)svD.)mol/(L0.045O)(H2sv分析：解决有关速率计算的问题，一定要充分利用化学反应中各物质的反应速率之比等于它们的化学计量数之比这一规律进行计算。用生成物H2O来表示反应的平均速率：)sL/(mol0015.0s30L10mol45.0)OH(v2。根据各物质的反应速率之比等于它们的化学计量数之比，可求得：)sL/(mol001.0)NH(v3、)smol/(L250.001)(Ov2、)mol/(L0.001(NO)sv。所以正确答案是C。例2.一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示，下列描述正确的是（）A.反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/（L·s）B.反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/LC.反应开始到10s，Y的转化率为79.0%D.反应的化学方程式为：X（g）＋Y（g）Z（g）分析：本题结合图像考查了化学反应速率，侧重于考查的是数形结合的分析解决问题的能力。反应到10s时，X减少1.20mol－0.41mol=0.79mol，Y减少1.0mol－0.21mol=0.79mol，Z增加1.58mol，所以该反应方程式可表示为：X（气）＋Y（气）＝２Z（气），D错；用Z表示的反应速率为1.58mol/2L×10s=0.79mol/（L·s），A错；X物质的量浓度减小为0.79mol/2L=0.395mol/（L·s），B错。答案：C例3.某反应X+3Y2E+2F，在甲、乙、丙、丁四种不同条件下，分别测得反应速率甲：v（X）=0.3mol/（L·min），乙：v（Y）=1.2mol/（L·min），丙：v（E）=0.8mol/（L·min），丁：v（F）=0.9mol/（L·min），则反应最快的是（）A.甲B.乙C.丙D.丁分析：对于某一化学反应，如果选用不同的反应物或生成物的浓度变化来表示该反应的同一时间内的反应速率时，其数值可能不同，其数值的大小与该反应物或生成物在反应方程式中的化学计量数的大小有关，因此不能单纯地凭不同反应物或生成物的浓度变化值的大小来比较其反应速率的快慢。一般是将不同物质表示的速率换算为用同一物质表示的速率，然后再比较速率数值的大小来决定反应进行的快慢。若以X物质的反应速率为标准，则把乙、丙、丁不同情况下其他物质表示的反应速率换算为同一情况下的用X物质表示的速率。因为31vvYX，所以min)L/(mol4.03min)L/(mol2.13vvYX乙同理21vvYX，min)L/(mol4.02min)L/(mol8.02vvEX丙21vvYX，min)L/(mol45.02min)L/(mol9.0vX丁又因为min)L/(mol3.0vX甲由于丁Xv的数值为最大，所以丁条件下该反应速率为最快。答案：D例4.把下列四种X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和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（）A.10℃20mL3mol/L的X溶液B.20℃30mL2mol/L的X溶液C.20℃10mL4mol/L的X溶液D.10℃10mL2mol/L的X溶液分析：在化学反应中，当其它条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。在本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50mL，所以X的物质的量最大，浓度就最大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且最大，但B中温度更高，因此B的反应速率最快。本题若没有看清楚题目实质，仅仅从选项的表面看X浓度的大小及反应温度的高低来判断反应速率的快慢，则会错选C。答案B例5.对于反应N2+O22NO在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快反应的速率（）A.缩小体积使压强增大B.体积不变充入N2使压强增大C.体积不变充入H2使压强增大D.压强不变充入N2使体积增大分析：对有气体参加的化学反应，增大压强如果能增大反应物的浓度，则可以加快反应速率，AB均如此。C选项充入氢气，虽然压强增大，但反应物浓度不变，D选项体积增大，减小了氧气的浓度，也不能加快反应。答案AB例6.对10mL1mol／L盐酸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CaCl2B.加入1.5mol/L的盐酸5mLC.加入0.5mol/L的盐酸5mLD.加入5mLH2O分析：CaCl2是反应的生成物，其浓度的最大不能增大反应速率。1.5mol/L的盐酸使1mol/L的盐酸浓度增大，0.5mol/L的盐酸使1mol/L的盐酸浓度变小。水从一个方面讲它是反应的生成物，其增加不能增大反应速率；从另一方面讲它是反应物HCl的溶剂，其增加使HCl浓度减小。答案：B例7.根据化学反应2SO2＋O22SO3，取n（SO2）、n（O2）相同，总质量也相同的混合气体（不含SO3）两等份，分别置于密闭容器A、B内，A、B两容器均能使其中的温度保持不变，A还能使其中的压强不变，B能使其容积保持不变。设A、B中的正反应速率分别为a、b，逆反应速率分别为a’、b’。下列关系中正确的是（）A.a＝bB.a＞bC.a’＞b’D.a’=b’分析：反应从正反应开始，随着反应时间的延长，气体物质的量减小，A中温度不变，压强不变，容积变小了，B中温度不变，容积不变，压强变小了，a＞b正确。该可逆反应中的正、逆反应速率都能受压强的影响，a’＞b’也正确。答案BC例8.某化学反应2AB＋D在四种不同的条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：根据上述数据，完成下列填空：⑴在实验1中，反应在10至20分钟时间内平均速率为______________mol/（L·min）。⑵在实验2中，A的初始浓度C2＝____________mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是______________________________。⑶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“＞”、“＜”、“＝”），且C3______1.0mol/L（填“＞”、“＜”、“＝”）⑷比较实验4和实验1，可推测该反应是__________反应（选填“吸热”、“放热”）。理由是_________________________________________