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1、化学反应速率【学习目标】1、了解化学反应速率的定量表示方法，初步了解测定某些化学反应速率的实验方法；2、通过实验事实和思考，掌握化学反应速率的表示方法。【要点梳理】要点一、化学反应速率1、化学反应速率的概念化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。2、化学反应速率的表示方法化学反应速率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。符号为v，单位为mol/(Lmin)、mol/(Ls)或mol/(Lh)。【高清课堂：化学反应的旋律节奏-化学反应速率】3、化学反应速率的表达式4、化学反应速率的计算规律同一化学反应中，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于化学反应方程式中相
2、应物质的化学计量数之比。这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。如对于化学反应aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)，有下列恒等式：v(A)v(B)v(C)v(D)=abcd【高清课堂：化学反应的旋律节奏-化学反应速率】5、有关化学反应速率的注意事项化学反应速率均为正值，没有负值。化学反应速率通常指的是某物质在某一时间内化学反应的平均速率，而不是在某一时刻的瞬时速率。由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯液体或纯固体参加的反应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率。化学反应速率与表面积大小有关，而与物质的量的多少无关。通常是通过增大物质的表面（如粉碎成细小颗粒、充
3、分搅拌、振荡等）来加快化学反应速率。对于同一个化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的反应速率。因此，表示化学反应速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作为标准。要点二、化学反应速率的测量1、基本思路化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质（包括反应物和生成物），所以与其中任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质在测量反应速率时都可加以利用。2、用于化学反应速率测量的基本性质3、实验测量锌与硫酸反应速率实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒
4、、1 mol/L的硫酸、4 mol/L的硫酸。实验步骤：取一套装置，加入40 mL 1 mol/L的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。取另一套装置，加入40 mL 4 mol/L的硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。实验现象：锌跟硫酸反应产生气泡，收集10 mL气体所用时间比所用时间短。实验结果：加入试剂反应时间/min反应速率/(mLmin1)1 mol/L H2SO4长小4 mol/L H2SO4短大实验结论：4 mol/L的硫酸与锌反应比1 mol/L的硫酸与锌反应速率快。注意事项：a锌的颗粒（即表面积）大小要基本相同；b40 mL的硫酸溶液要迅速加入；c装置气密性要好，且
5、计时要迅速准确。问题思考：还可根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应的反应速率？锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+=Zn2+H2，因此我们还可利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、硫酸浓度的变化等来测量化学反应速率。【高清课堂：化学反应的旋律节奏-化学反应速率】要点三、化学反应速率的计算及比较1、化学反应速率的计算三段式法求解化学反应速率计算题的一般步骤：a写出有关反应的化学方程式。b找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。c根据已知条件列方程式计算。计算中应注意以下量的关系：a对反应物：c(起始)c(转化)=c(某时刻)b对生成物：c(起始)+c(转化)=c(某时刻)c2、化学反应速率
6、的比较选用同种物质作标准换算成用同一物质、同一单位表示的化学反应速率，再比较其数值大小。比较化学反应速率与化学计量数的比值：如反应aA+bBcC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，可比较与的大小，若，则A的反应速率比B的反应速率大。要点四、关于化学反应速率的特别说明1、化学反应速率表述的共同之处：都有一个确定的起点（速率为0）；都有一个与速率大小相匹配的时间单位；都有能说明体系某种变化的可计量的性质（如质量、体积、压强、浓度等）。2、一个确定的化学反应涉及反应物和生成物等多种物质，在中学化学里，通常所说的化学反应速率的快慢，往往是对整个化学反应而言的，例如H2+F2=2HF反应很快、CH3C
7、OOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+ H2O反应很慢等；定量地表示化学反应速率是对某种具体物质而言的，例如在N2+3H22NH3中v(N2)=0.5 mol/(Lmin)等。3、由于在一定时间内的化学反应，有关物质的物质的量浓度是连续变化的，所以化学反应速率有平均速率和即时（或瞬时）速率之分。在中学化学里，通常所说的化学反应速率一般是指平均速率。在速率一时间图像中经常出现瞬时速率，如锌粒与0.1 molL1盐酸反应，在一定温度下的反应速率与反应时间的关系如图所示，图像中A点表示的就是在反应过程中t1时刻的瞬时反应速率。要点五、有效碰撞理论1、有效碰撞反应物分子间的碰撞能够发生化学
8、反应的碰撞不能发生化学反应的碰撞有效碰撞无效碰撞 要点诠释：化学反应发生的先决条件是反应物分子之间必须发生碰撞。反应物分子之间的碰撞只有少数碰撞能导致化学反应的发生，多数碰撞并不能导致反应的发生，是无效碰撞。碰撞的频率越高，则化学反应速率就越大。研究发现，只有既具有足够的能量又有合适的碰撞取向的分子碰撞，才是有效碰撞。2、活化分子和活化能 活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子之间之所以能够发生有效碰撞，是由于它们的能量高，发生碰撞时，能够克服相撞分子之间的排斥力，破坏分子内部原子之间的“结合力”，从而导致反应物分子的破坏，重新组合成生成物分子，发生化学反应。活化能：活化分子所多出的那部分
9、能量（或普通分子转化成活化分子所需的最低能量）。右图所示的E1是反应的活化能，E2是活化分子变成生成物分子放出的能量，能量差E2E1是反应热。活化能越小，普通分子就越容易变成活化分子。 普通分子+活化能活化分子 活化能的大小虽然意味着普通分子成为活化分子的难易，但是对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。 活化能与化学反应速率：在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率就越快。 活化能低普通分子易变成活化分子活化分子百分数大有效碰撞次数多反应速率快 利用有效碰撞理论可以解释外界条件（浓度、压强
10、、温度、催化剂）对化学反应速率的影响。【典型例题】类型一、化学反应速率概念的理解例题1 下列有关化学反应速率的说法中正确的是（ ）A对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B化学反应速率通常用单位时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加来表示C若某化学反应在一定时间段内的反应速率为0.5 mol/(Ls)，则在该时间段内反应物和生成物的浓度变化都为0.5 mol/LD化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度【答案】D【解析】不是所有化学反应都有明显的现象，A错误；不是所有的物质都可以用来表示反应速率，固体和纯液体一般不用来表示反应速率，因为纯固体和纯液体的浓度不发
11、生变化，视为常数，B错误；反应速率指单位时间内反应物或生成物的浓度变化，C错误。例题2 一定条件下，向2 L密闭容器中加入2 mol N2和10 mol H2，发生反应N2+3H22NH3，2 min时测得剩余N2为1 mol，此时化学反应速率表示不正确的是（ ）Av(N2)=0.25 molL1min1Bv(H2)=0.75 molL1min1Cv(NH3)=1 molL1min1Dv(NH3)=0.25 molL1min1【答案】CD【解析】解法一：求化学反应速率，需先求物质的量浓度的变化量和反应所耗时间，据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量。则v(N2)=(21) mol/(2
12、 L2 min)=0.25 minL1min1，v(H2)=3 mol/(2 L2 min)=0.75 molL1min1，v(NH3)=2 mol/(2 L2 min)=0.5 molL1min1。解法二：用N2来表示其反应速率时，。因为v(N2)v(H2)v(NH3)=132，则v(H2)=0.75 molL1min1，v(NH3)=0.5 molL1min1。【高清课堂：化学反应的旋律节奏-化学反应速率】例题3 反应2A(g)+B(g)=3C(g)+4D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为：v(A)=0.5 mol/(Ls)；v(B)=0.3 mol/(Ls)；v(C)=0.8mol/
13、(Ls)；v(D)=1 mol/(Ls)。该反应进行的快慢顺序为_。【答案】=【解析】将不同物质表示的反应速率换算为同一物质表示的反应速率，再比较反应速率数值的大小。若以物质B为标准，将其他物质表示的反应速率换算为用物质B表示的速率，则有：v(B)v(A)=12，则表示的v(B)=0.25 mol/(Ls)；v(B)v(C)=13，则表示的v(B)=0.8/3 mol/(Ls)；v(B)v(D)=14，则表示的v(B)=0.25 mol/(Ls)。故反应进行的快慢顺序为：=。举一反三：【高清课堂：化学反应的旋律节奏-化学反应速率】【变式1】将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生如下
14、反应：3 A(g) + B(g) x C(g) + 2 D(g)，经5 min后，测得D的浓度为0.5 mol/L，C的平均反应速率0.1 mol/(Lmin)，且c(A)c(B)=35。求：（1）此时A的浓度及反应开始前放入容器中A、B物质的量； （2）B的平均反应速率； （3）x值是多少？【解析】本题可用三段式法求解，设反应前放入容器中A、B物质的量均a，则其反应前浓度均为0.5a。由5分钟时D的浓度可求出此时D的物质的量，再根据反应方程式中的计量数，可知：由题意c(A)c(B)=35=( a-1.5):( a-0.5)，解得a=3mol，所以，开始前放入容器中A、B的物质的量均为3mol
15、5min后A的浓度为：c(A)=(3-1.5)mol/2L=0.75mol/LB的平均反应速率为：v(B)=0.5mol2L5min=0.05mol/(Lmin)化学反应中各物质的速率比等于计量系数比：v(B):v(C)=0.05：0.1=1：2，所以x=2【答案】（1）此时A的浓度为0.75mol/L，反应开始前放入容器中A、B物质的量均为3mol； （2）B的平均反应速率为0.05mol/(Lmin)； （3）x值是2。类型二、化学反应速率的测量例题4 “碘钟”实验中，3I+S2O42=I3+2SO42的反应速率可以用I3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习
