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1、第一讲 化学反应速率,1化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。 2催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。 3外界条件(如浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速 率的影响及其一般规律。 4化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中 的作用。,一、化学反应速率 1表示方法,反应物浓度,生成物浓度,单位 molL1s1或molL1min1。 同一反应用不同物质表示的反应速率之间的关系 对于任一反应mAnB=pYqZ，v(A)v(B)v(Y)v(Z) 。,2,3,mnpq,提示 比较化学反应速率大小时，必须使用同一物质且反应速率的单位必须一致，v(N2)换算成v(H2)时，相当于3 m
2、olL1s1，所以上述反应中v(N2)v(H2)。,二、影响化学反应速率的因素 1内因(主要因素) 反应物本身的性质，如Na、Mg、Al与水反应的速率由大到小的顺序为： 。 2外因(其他条件不变，改变一个条件),NaMgAl,可逆反应中改变一个外界条件，v(正)和v(逆)同时改变吗？ 提示 对于可逆反应，若增大反应物浓度导致正反应速率瞬间突然增大，同时在增大反应物浓度的瞬间逆反应速率不变，之后逐渐增大，至正、逆反应速率相等。,合成氨 反应特点 N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H 0 S 0 合成氨适宜条件的选择 (1)温度以 左右为宜； (2)压强大致可分为 (1107 Pa)、 (2
3、107Pa3 107Pa)和 (8.5107Pa1108 Pa)三种类型； (3)用 做催化剂； (4)按N2与H2的物质的量之比为 投料并及时分离出 。,三、,1,2,700 K,低压,中压,高压,铁触媒,12.8,NH3,化学反应速率快，转化率一定高吗？ 提示 化学反应速率是描述反应进行快慢的物理量，反应快但转化率不一定高，但是单位时间内产物的产量大。,三点注意 有关化学反应速率的注意事项 1化学反应速率是一段时间内的平均速率，且无论用反 应物还是用生成物表示均取正值。 2在一定温度下，固体和纯液体物质，改变其用量，不 影响反应速率 3同一化学反应在相同条件下，用不同物质表示的反应 速率，
4、其数值不同，但意义相同。,一种依据 工业合成氨条件选择的依据 合成氨反应是一个气体体积减小的放热反应。 从反应速率考虑：高温、高压、催化剂。 从反应平衡和转化率考虑：低温、高压、分离产物。 考虑设备、技术条件、催化剂活性等因素。,我的反思 这一节出错的题真的很多，归类总结一下主要有以下方面： 对概念理解不清引起判断错误。 对计算过程中“三段式”应用不熟练而出现的错误。 升高温度，不论对吸热反应还是放热反应速率都是加快的。 对化学反应速率图像横纵坐标理解出现偏差。 “惰性”气体对速率或平衡的影响理解不到位。 复习笔记： ,化学反应速率的简单计算 (2)对某一具体的化学反应来说，用不同物质的浓度变
5、化来表示化学反应速率时，数值往往不同，其数值之比等于化学方程式中系数之比，如： aAbB=dDeE v(A)v(B)v(D)v(E)abde，,化学反应速率的计算和大小比较,1,(3)化学反应速率的计算 求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤： 写出有关反应的化学方程式； 找出各物质的起始量、转化量、某时刻量； 根据已知条件列方程式计算。 例如：反应 mA nb pC,化学反应速率大小的比较 (1)同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小，而要通过转化换算成同一物质表示，再比较数值的大小。 (3)注意反应速率单位的一致性。 (4)注意外界条件对化学反
6、应速率的影响规律。,2,将4 mol X气体和2 mol Y气体在2 L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：2X(g)Y(g) 2Z(g)，若经2 s后所测得Z的浓度为0.6 molL1，回答以下问题： (1)求02 s用X物质表示的平均反应速率为_。 (2)求物质Y在2 s时的转化率_。 (3)若上述反应是在甲、乙、丙三个相同的密闭容器中进行反应，经同一段时间后，测得三个容器中的反应速率分别为 甲：v(X)0.2 molL1s1； 乙：v(Y)0.12 molL1s1； 丙：v(Z)9.6 molL1min1；,【典例1】,则用上述速率表示该反应由快到慢的顺序为_。 审题视角,答案 (
7、1)0.3 molL1s1 (2)30% (3)乙甲丙, 无论浓度的变化是增加还是减少，化学反应速率均取正值。 计算化学反应速率时，要注意题目要求用何种物质表示，且注意是单位时间内物质的量浓度的变化量，一般不用物质的量的变化量来表示。,Av(D)0.4 mol(Ls)1 Bv(C)0.5 mol(Ls)1 Cv(B)0.6 mol(Ls)1 Dv(A)0.15 mol(Ls)1 解析 比较同一化学反应在不同情况下反应速率的快慢，应选用同种物质作标准，而且单位必须统一，然后利用化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比，求出不同情况下，用同一物质表示的化学反应速率，再进行比较。若选用v(A
8、)作比较标准，则：,【应用1】,答案 B,不同的反应，反应速率相差很大，有的很快，瞬间完成，如炸药爆炸，有的很慢，需亿万年完成，如石油的形成，同一反应在不同的条件下反应速率也不同，如夏天的食物比冬天易腐败，由此说明反应物的性质不同，反应条件不同，反应速率也不同。 反应物的性质是决定化学反应速率的主要因素 (1)化学键的强弱对反应速率的影响。例如，在相同条件下，F2和H2混合后在黑暗处就能发生爆炸(反应速率非常大)，而I2和H2在较高温度时才能发生反应，同时生成的HI又分解(反应速率很小)，这与反应物XX键及生成物HX键的相对强弱密切相关。,影响化学反应速率的因素,1,(2)反应物的性质对反应速
9、率的影响。例如，将相同大小的Mg、Cu、Zn分别放入相同浓度的稀H2SO4中，Mg与稀H2SO4反应剧烈，产生大量气体；Zn与稀H2SO4反应较快，产生气体；Cu与稀H2SO4不反应。由此可知反应速率的快慢是由Mg、Zn、Cu的自身化学性质决定的。 外界条件对化学反应速率的影响，实际是通过影响单位体积内活化分子的数量，改变有效碰撞次数来实现的，影响化学反应速率的外界条件主要有温度、浓度、压强和催化剂，我们可以将其进行归纳：,2,惰性气体对反应速率的影响 我们把化学反应体系中与各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”。,3,(1)恒温恒容时 (2)恒温恒压时,(2012厦门一中月考)密闭容器
10、中发生如下反应：A(g)3B(g) 2C(g) H0，根据下列速率时间图像，回答下列问题： (1)下列时刻所改变的外界条件是：t1_；t3_；t4_。,【典例2】,(2)产物C的体积分数最大的时间段是_ _。 (3)上述图像中C的体积分数相等的时间段是_ _。 (4)反应速率最快的时间段是_ _。 审题视角 注意图像特点，以及外界条件对速率影响的图像规律和浓度图像无跳跃性等。,解析 (1)t1时，v(逆)增大程度比v(正)增大程度大，说明改变的条件是升高温度，t3时，v(正)、v(逆)同等程度地增大，说明加入了催化剂，t4时，v(正)、v(逆)都减小且v(正)减小的程度更大，说明改变的条件是减
11、小压强。(2)t1、t4时改变条件后，都使化学平衡向逆反应方向移动。C的体积分数都降低，故t0t1时间段C的体积分数最大。(3)在t3时加入了催化剂，虽然使反应速率发生了改变，但并未引起化学平衡的移动，故t2t3段与t3t4段C的体积分数相等。(4)由图像不难看出t3t4段化学反应速率最快。 答案 (1)升高温度 加入催化剂 减小压强 (2)t0t1 (3)t2t3段与t3t4段 (4)t3t4段, 1浓度、压强、温度、催化剂影响反应速率的实质改变了单位体积内活化分子的数目。单位体积内活化分子的数目增加，反应速率加快；反之减小。 2压强对速率的影响是通过改变体积而使浓度改变来实现的。 3温度改
12、变对任何反应的速率都有影响。,向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按正反应速率由大到小顺序排列正确的是 ( )。 甲在500 时，SO2和O2各10 mol反应 乙在500 时，用V2O5作催化剂，10 mol SO2和5 mol O2反应 丙在450 时，8 mol SO2和5 mol O2反应 丁在500 时，8 mol SO2和5 mol O2反应 A甲、乙、丙、丁 B乙、甲、丙、丁 C乙、甲、丁、丙 D丁、丙、乙、甲,【应用2】,解析 本题综合考查化学反应速率的影响因素，催化剂、温度对化学反应速率影响程度较大，其中催化剂为最大，浓度、压强影响程度相对较小
13、，同温时乙中速率最快，同时无催化剂时，甲中浓度大于丁中浓度，故甲丁，丙温度最低，速率最慢，故C正确。 答案 C,化工生产适宜条件的选择原则 化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度，节约能源和成本。依据外界条件对反应速率及化学平衡影响的规律，其原则是： (1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和部分(或全部)反应物的转化率。实际生产中常利用提高廉价易得原料的浓度来提高另一原料的转化率，如合成氨中N2过量、工业制硫酸中O2过量等。,合成氨适宜条件选择的原则与工业生产,1,(2)对气体分子数减少的反应，增大压强既能提高反应速率又能使平衡正方向移动。但压强越大，
14、对设备和材料的强度要求及动力消耗就越高，使成本增加，故应综合考虑，选择适当的压强。 (3)对放热反应，升温虽能提高反应速率，但转化率降低；若温度太低，转化率虽然较高，反应速率又太慢，故需要选择适当的温度，能在较低的温度下较快的反应。对吸热反应，升温既能提高反应速率又能提高转化率，但要防止反应物或生成物的过热分解和设备成本。 (4)使用催化剂可大大提高反应速率，但不影响化学平衡，使用时必须注意其活性温度范围，并防止催化剂“中毒”。,合成氨工业的简要流程 合成氨工业的简要流程可用方框图表示为： (1)原料气的制取 N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。 H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为：,2,(2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。 (3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。 (4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其充分被利
