景中竞赛反应速率

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1、第一部分 化学反应速率,化学竞赛第八讲 化学平衡,制作人:贾大成,化学反应速率与化学平衡,研究化学反应的快慢-化学反应速率,研究化学反应进行的程度-化学平衡,一、化学反应速率的概念:,二、化学反应速率的表示方法：,通过观察反应物的消失和 生成物的生成速率来判断,化学反应速率是指在一定条件下化学 反应进行的快慢程度的物理量。,定性判断：,一：化学反应速率,1、表示方法：, C,数学表达式：v = , t,单位：mol/(L min ) 、 mol/(L s) 、 mol/(L h),通常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。,VN2 = 0.1mol/(Lmin) VH2 = 0

2、.3mol/(Lmin) VNH3 = 0.2mol/(Lmin) VN2 : VH2 :VNH3 =1:3:2,例1:在一密闭容器里装有N2和H2 ，在一定条件下发生反应 : N2+ 3H2 2NH3 ,开始时N2=2mol/L ，H2=5mol/L，反应开始2min时,测得容器中N2=1.8mol/L 。求（1）这2min内N2、 H2、NH3的平均反应速率各为多少？（2）VN2 、VH2 、VNH3之比为多少？ （3） N2: H2: NH3为多少？,表达式:V=c /t, 不能用固体物质或纯液态物质表示速率,小结：化学反应速率 V=c /t, 速率单位:,mol/(Ls)或molLs

3、或mol /( Lmin )或mol /( Lh ), 只表示平均速率，不表示瞬时速率., 化学反应速率不取负值, 同一化学反应，用不同物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。其速率之比等于方程式中化学计量数之比。,C起始-C某时刻末,C某时刻末-C起始,2、比较化学反应快慢的方法：转化为同一物质的反应速率来比较或用反应速率和系数比值大小来比较,1、求速率的大小：V=c /t,VAVBVC VD = mnpq,变型：三种浓度间的关系 反应经历的时间,变型：求方程式的系数,二、有关化学反应速率计算：V=c /t,c反应物= c生成物=,C起始-C某时刻,C某时刻-C起始,c A:c B:c

4、 C : c D =,mnpq,转化率=,例2. 反应4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 在5L容器中进行，半分钟后NO的物质的量增加了0.3mol,则此反应的平均速率为（ ） A）VO2 = 0.01mol/(Ls) B）VNO = 0.08mol/(Ls) C）VH2O = 0.003mol/(Ls) D）VNH3 = 0.002mol/(Ls),C,例3、对于反应A2+3B2 2AB3以下表 示的反应速率中，速率最大的是 A、VA2 = 0.4molL-1min-1 B、VB2 = 0.8molL-1min-1 C、VAB3 = 0.6molL-1min-1 D、VA2 = 0.

5、01molL-1S-1,化学反应速率之比=系数之比 即：在反应 mA + nB pC + qD 中， VAVBVC VD = mnpq,思考下列比例式间的大小关系? VA/m VB/n VC/p VD/q,= = =,在2A + 3B x C + D的可逆反应中，A、B、C、D均为气体，已知起始浓度A为5mol/L，B为3mol/L，C的反应速度为0.5 mol/(Lmin)，反应开始至达到平衡时需2分钟，平衡时D的浓度为0.5 mol/L，下列说法正确的是（ ） A、A和B的变化浓度之比为23 B、A和B的平衡浓度之比为23 C、x=1 D、A的转化率为20%,AD,例4：,某温度时，在2L

6、密闭容器中x、y、z物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式为： 反应开始至2分钟，Z的平均速率为：,练习1,1.0,0.9,0.2,0.7,1,2,3,4,5,时间分,物质的量摩尔,0.05mol/(Lmin),Y,X,Z,练习2：,在10升密闭容器中,1molA和3molB在一定条件下反应：A(g)+XB(g) 2C(g)，2分钟后反应达到平衡时,测得混合气体共3.4mol,生成0.4molC,则下列计算结果不正确的是（ ） A、平衡时物质的量之比： ABC = 2114 B、X的值等于4 C、A的转化率为20% D、B的平均反应速度为0.04mol/(L

7、.min),A,把3molA和2.5molB混合于2升密闭容器中,发生反应的化学方程式为： 3A(g)+ B(g) x C(g)+2D(g)， 5分钟后达到新平衡,容器内压强变小,已知D的平均反应速度为0.1mol/(Lmin),下列结论错误的是（ ） A、A的平均反应速度为0.15 mol/(L.min) B、平衡时,C的浓度为0.25 mol/L C、平衡时,B的转化率为20% D、平衡时,容器的压强为原来的0.8倍,D,练习3：,将25gA、5gB和10gC一并充入容积为1升的密闭容器中,加热发生反应。2分钟后分析混合物含10gA、21gC，还有若干克D,无B。若A、B、C、D的相对分子

8、质量为30、20、44、18，且A、B、C、D均为气体。 用A、B、C、D表示分子式，写出该反应的化学方程式。 求该反应在2分钟内的平均速率VA、VB、VC。,练习4：,2A(g)+ B(g)= C(g)+2D(g),VA = 0.25molL-1min-1 VB =VC =1/2VA = 0.125molL-1min-1,(1) 实验室利用氯酸钾制氧气。某学生测得生成氧气的平均速率为0.01mol/(Lmin)，氧气的密度z约为1.28g/L，欲制取500mL的氧气，需要时间为 ( ) A、2min B、4min C、6min D、8min (2) 向2L的密闭容器(内有催化剂)充入2mol

9、的SO2和1molO2，经2S，测得容器内有1mol的SO3，则该反应的速率可怎样表示。,思考题：,B,V SO3 = 0.25molL-1min-1,V O2 = 0.125molL-1min-1,V SO2 = 0.25molL-1min-1,3、根据反应4FeS2 (s) +11O2 (g) =2Fe2O3 (s) +8SO2 (g)回答： (1)常用哪些物质的浓度变化来表示该反应的反应速率？ (2) 当生成SO2的速率为0.4mol/(Ls)时，则O2减少的速率是多少？ (3) 测得4s后O2的浓度为2.8mol/L，则开始时O2的浓度是多少？,O2的浓度减小或SO2的浓度增加,v(O

10、2)=0.411/8 mol/(Ls) = 0.55 mol/(Ls),c(O2)= 0.55 mol/(Ls) 4s + 2.8mol/L= 5.0mol/L,4、在2L 密闭容器中，发生 3A(g) + B(g)= 2C(g)的反应，若最初加入A和B都是4mol，A的平均反应速率为0.12mol/（Ls），则10秒后容器中B是 （ ） A. 1.6mol B. 2.8mol C. 3.2mol D. 3.6mol,根据A的反应速率为0.12mol/(Ls)，则B的反应速率为0.04mol/(Ls)， 10 秒钟内B的浓度变化量为0.4mol/L，得出10秒后2L容器内B为： 4mol-(2

11、0.4)mol=3.2mol。,C,5：反应：3A(g)B(g)2C(g)2D(g)，在不同条件下的反应速率分别为： vA=0.6mol /(L min) vB=0.45mol/(L min) vC=0.4mol /(L min) vD=0.45mol/(L min) 则此反应在不同条件下，进行得最快的是( ) （A） （B）和 （C）和 （D）,都以B物质为标准： vA=0.6mol /(L min) , vB=0.2mol/(L min) vB=0.45mol/(L min) vC=0.4mol /(L min) , vB=0.2mol/(L min) vD=0.45mol /(L min

12、), vB=0.225mol/(L min),A,6、某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种物质的变化曲线如图所示,由图中数据分析该反应的化学方程式：,反应开始至2min，Z的平均反应速率：,时间（min),物质的量（mol）,1.0,1,0.8,0,0.4,0.6,0.2,2,3,二、外界条件对化学反应速率的影响,2.次要因素（外因）：,二、影响化学反应速率的因素,1.主要因素（内因）：,物质的性质,压强,温度,催化剂,浓度,其它, 浓度对反应速率的影响,规律：其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物浓度，可以减小化学反应速率。,有效碰撞理论可以很好地解释浓度等外界条

13、件对化学反应速率的影响。,2.次要因素（外因）：,有 效 碰 撞,1、什么是有效碰撞？,引起分子间的化学反应的碰撞,结论：,分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件,而有效碰撞是发生化学反应的充分条件,推论：,某一化学反应的速率大小与,单位时间内有效碰撞的次数有关,为什么有的碰撞可以发生反应， 而有的不能发生反应?与哪些因 素有关系？,问题：,活 化 分 子,2、什么是活化分子？,具有较高能量，能够发生有效碰撞的分子,结论：,发生有效碰撞的分子一定是活化分子， 但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。,推论：,有效碰撞次数的多少与,单位体积内反应物中活化分子 的多少有关。,能量,反应过程,E1,E2,反

14、应物,生成物,活化分子,活化能,活化分子变成生成物分子放出的能量,该反应是吸热反应还是放热反应?,活化能与反应热有关吗?,反应热,1.微粒之间通过碰撞才可能发生化学反应。,2.在101kPa 和500时，0.001mol/L的HI气体，每升气体中，分子碰撞达每秒3.51028次之多。如果每次碰撞都能发生反应，HI的分解反应瞬间就能完成。 不是每次碰撞都能反应。 能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。,有效碰撞理论,思考：为什么微粒间的碰撞有的是有效碰撞，有的是无效碰撞？,化学反应的过程是原子重新组合的过程，旧的化学键断裂，形成新的化学键，化学键在断裂的过程中要消耗能量。,分子在发生碰撞的过程中，随着

15、分子之间距离的缩小，分子之间的排斥力显著变大，分子运动的速率减小，甚至停顿、被排斥而离开。,每个分子具有的能量是不同的，能量高的分子往往能发生有效碰撞，能量低的分子不能发生有效碰撞。,发生有效碰撞的分子一定为活化分子。活化分子可能发生有效碰撞，也可能由于取向不好而不能发生有效碰撞。,只有发生碰撞的分子的能量等于或超过某一定能量EC，才能发生有效碰撞。具有能量等于或大于EC的分子称为活化分子。,反应物分子之间发生有效碰撞，必须同时满足两个条件，一是反应物分子能量达到某一临界数值（ EC ）。二是反应物分子必须按照一定方向的取向互相碰撞。前者是能量因素，后者是空间因素。,对某一反应，在能量一定的情形下，活化分子百分数是一定的。,分子百分数,能量,Ea,E平均,Ec,Ec：发生有效碰撞所需的最低能量。,E平均：气体分子的平均能量。,Ec- E平均：活化能。,归 纳 总 结,一个反应要发生一般要经历哪些过程？,普通 分子,活化 能,活化 分子,合理 取向的 碰撞,有效 碰撞, 浓度对反应速率的影响,规律：其他条件不变时，增大反应