1.概念:用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量
2.表示:單位時間內(nèi)某種量的變化量
3.化學(xué)反應(yīng)速率的計算
(1)常規(guī)公式:v==
①常用單位:ml·L-1·s-1或ml·L-1·min-1或ml·L-1·h-1
②適用范圍:表示氣體物質(zhì)或溶液中可溶性物質(zhì)的速率,不表示固體或純液體物質(zhì)的速率
(2)非常規(guī)公式:v=(X代表n、P、m、V等量)
①常用單位:ml·min-1、Pa·min-1、g·min-1、L·min-1
②適用范圍:任何物質(zhì)的反應(yīng)速率
(3)利用關(guān)系式計算
①應(yīng)用前提:同一化學(xué)反應(yīng)
②常用關(guān)系:速率比=化學(xué)計量數(shù)比=物質(zhì)的量濃度變化比=物質(zhì)的量變化比
4.大小比較
(1)比較前提:同一反應(yīng),同一物質(zhì),同一單位
(2)換算方法:各物質(zhì)的速率除以相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù),數(shù)大的速率快
5.說明
(1)化學(xué)反應(yīng)速率表示某段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率,不表示即時速率
(2)化學(xué)反應(yīng)速率只有正值,沒有負(fù)值
(3)隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物的濃度等量逐漸減小,反應(yīng)速率越來越慢
1.速率大小比較“三步驟”
(1)“一看”單位是否一致,不一致轉(zhuǎn)化為同一單位。
(2)“二化”將不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率。
(3)“三比較”比較數(shù)值大小。
2.比較反應(yīng)速率快慢的常用方法:
(1)定性描述——通過在相同時間點,不同的實驗現(xiàn)象來判斷反應(yīng)的快慢。
①觀察產(chǎn)生氣泡的快慢;
②觀察試管中剩余鋅粒的多少;
③用手接觸試管,感受試管外壁溫度的高低。
(2)定量描述——通過實驗測量來判斷反應(yīng)的快慢。
①測定氣體的體積或體系的壓強(qiáng);
②測定物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化;
③測定物質(zhì)或離子的濃度變化;
④測定體系的溫度或反應(yīng)的熱量變化。
若有多種測量方案時,一般采取易操作,現(xiàn)象明顯的實驗方案。
【典例01】(2023春·四川內(nèi)江·高三四川省資中縣第二中學(xué)??奸_學(xué)考試)對于可逆反應(yīng),在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下,其中表示的反應(yīng)速率最快的是
A.B.
C.D.
【答案】B
【分析】速率比等于化學(xué)計量數(shù)比,都轉(zhuǎn)化為用A物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,速率的單位都用ml/(L·min),然后進(jìn)行比較。
【解析】A.;B.v(A)=v(B)= ×1.5 ml?L?1?min?1=1.0 ml?L?1?min?1;C.v(A)= v(D)=0.8 ml?L?1?min?1;D.v(A)=v(C)=×0.1 ml?L?1?min?1=0.05ml?L?1?min?1;可見反應(yīng)速率最大的是1ml?L?1?min?1;故選B。
【典例02】(2023·遼寧丹東·統(tǒng)考一模)恒溫恒容條件下,向密閉容器中加入一定量X,反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步:①X→Y;②Y→2Z。圖為該體系中X、Y、Z濃度隨時間變化的曲線。下列說法正確的是
A.a(chǎn)為隨t的變化曲線
B.時,Y的消耗速率大于生成速率
C.隨著的減小,反應(yīng)①、②速率均降低
D.體系中
【答案】B
【解析】A.反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步:①X→Y;②Y→2Z,可知c(Y)先增大,后減小,A錯誤;B.t1時Y的濃度在下降,消耗速率大于生成速率,B正確;C.由圖甲中的信息可知,隨c(X)的減小,c(Y)先增大后減小,c(Z)增大,因此,反應(yīng)①的速率隨c(X)的減小而減小,而反應(yīng)②的速率先增大后減小,C錯誤;D.根據(jù)體系中發(fā)生的反應(yīng)可知,在Y的濃度達(dá)到最大值之前,單位時間內(nèi)X的減少量等于Y和Z的增加量,因此,v(X)=v(Y)+v(Z),但是,在Y的濃度達(dá)到最大值之后,單位時間內(nèi)Z的增加量等于Y和X的減少量,故2v(X)+2v(Y)=v(Z),D錯誤;故選B。
知識點02 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
1.主要原因:反應(yīng)物本身的性質(zhì)
2.基本規(guī)律:外界條件越高,速率越快
(1)溫度:溫度越高,化學(xué)反應(yīng)速率越快
(2)壓強(qiáng):氣體反應(yīng)的壓強(qiáng)越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快
(3)濃度:濃度越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快
(4)催化劑:顯著的改變(加快或減慢)正逆反應(yīng)速率,一般有催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率越快
(5)接觸面積:反應(yīng)物的顆粒越小,接觸面積越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快
(6)原電池:形成原電池,可以加快氧化還原反應(yīng)的速率
3.特殊情況
(1)溫度
①催化反應(yīng),升高溫度,催化劑可能失活,反應(yīng)速率減慢
②有機(jī)反應(yīng),升高溫度,有可能發(fā)生副反應(yīng),主反應(yīng)速率減慢
(2)壓強(qiáng)
①改變非氣體反應(yīng)的壓強(qiáng),反應(yīng)速率不變
②改變等體反應(yīng)的壓強(qiáng),v正和v逆變化幅度相同
(3)濃度
①固體和純液體的濃度為定值,改變固體或純液體的用量,反應(yīng)速率不變
②加入固體物質(zhì),有可能改變接觸面積,反應(yīng)速率可能加快
(4)無關(guān)氣體
①恒容容器通無關(guān)氣體,壓強(qiáng)增大,濃度不變,速率不變
②恒壓容器通無關(guān)氣體,體積變大,濃度減小,速率減慢

4.活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系實質(zhì)
5.速率-時間圖像
(1)溫度:升高溫度,瞬間v正和v逆均增大

(2)壓強(qiáng):增大壓強(qiáng),氣體物質(zhì)的濃度均增大,瞬間v正和v逆均增大

(3)濃度
①增大反應(yīng)物濃度,瞬間v正增大,v逆不變
②增大生成物濃度,瞬間v正不變,v逆增大

③恒壓:增大反應(yīng)物濃度,瞬間v正增大,v逆減慢
④恒壓:增大生成物濃度,瞬間v正減慢,v逆增大

(4)催化劑:能夠同等程度改變正逆反應(yīng)速率
6.全程速率-時間圖像
(1)OB段反應(yīng)速率變化的可能原因為:
①反應(yīng)放熱,使溫度升高,反應(yīng)速率加快
②反應(yīng)生成催化劑,反應(yīng)速率加快
(2)BC段反應(yīng)速率變化的可能原因為:反應(yīng)物濃度降低,反應(yīng)速率減慢
7.探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)方法:控制變量法
(2)溶液反應(yīng):加水調(diào)節(jié)溶液的總體積不變,以保證某種成分的濃度不變
(3)實例:探究Y溶液濃度對反應(yīng)速率的影響
8.速率方程
(1)意義:表示反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率的定量關(guān)系
(2)舉例:A2(g)+B2(g)2AB(g),v=kcα(A2)·cβ(B2)
(3)測定方法:α、β必須通過實驗測定,無法直接寫出。
①H2+Cl22HCl,v=k[c(H2)][c(Cl2)]1/2
②N2(g)+3H2(g)2NH3(g),v=kc(N2)·c1.5(H2)·c-1(NH3)
(4)反應(yīng)速率常數(shù)
①符號:反應(yīng)速率方程中的比例系數(shù)k
②意義:通常k越大,反應(yīng)進(jìn)行得越快,反應(yīng)的活化能越小
③影響因素:溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)
不同的外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的注意點:
1.濃度:增大濃度、速率增大;減少濃度、速率減??;改變純固體或純液體的量對化學(xué)反應(yīng)速率沒有影響。
2.壓強(qiáng):①必須有氣體參加;②壓強(qiáng)的改變實質(zhì)是改變濃度。
3.溫度:無論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),升高溫度,速率增大,降低溫度,速率減小。
4.催化劑:催化劑只改變反應(yīng)速率,不改變反應(yīng)的方向,也不改變反應(yīng)熱的大小,若是可逆反應(yīng),則同等程度改變正、逆反應(yīng)速率。
【典例03】(2023·浙江寧波·鎮(zhèn)海中學(xué)??寄M預(yù)測)一定溫度下,利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究固體催化劑作用下的A的分解反應(yīng):。體系的總壓強(qiáng)p隨時間t的變化如表所示:
下列說法不正確的是
A.100~150min,消耗A的平均速率為
B.其他條件不變,420min時向剛性容器中再充入少量A,反應(yīng)速率比原420min時大
C.推測x為18.1
D.升高體系溫度,不一定能加快反應(yīng)速率
【答案】B
【解析】A.反應(yīng),反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)變化和生成C的量成正比,同時A的變化為變化量的,用壓強(qiáng)代表濃度,則100~150min體系壓強(qiáng)變化=13.9kPa-13.3kPa=0.06kPa,消耗A的平均速率==0.006kPa?min-1,故A正確;B.其他條件不變,420min時向剛性容器中再充入少量A,相當(dāng)于增大壓強(qiáng),反應(yīng)在固體催化劑表面進(jìn)行,固體表面積一定,反應(yīng)速率不變,故B錯誤;C.0~100min,壓強(qiáng)變化為1.2kPa,150min~250min,壓強(qiáng)變化1.2kPa,則100kPa~500kPa,體系壓強(qiáng)變化1.2×4kPa=4.8kPa,則500min時,體系壓強(qiáng)=13.3kPa+4.8kPa=18.1kPa,故C正確;D.反應(yīng)在催化劑表面反應(yīng),升高體系溫度,催化劑活性減小時,反應(yīng)速率減小,不一定能加快反應(yīng)速率,故D正確;故選:B。
【典例04】(2023·北京西城·統(tǒng)考一模)探究影響H2O2分解速率的影響因素,實驗方案如圖。
下列說法不正確的是
A.對比①②,可探究FeCl3溶液對H2O2分解速率的影響
B.對比②③④,可探究溫度對H2O2分解速率的影響
C.H2O2是直線形的非極性分子
D.H2O2易溶于水,主要是由于H2O2與H2O分子之間能形成氫鍵
【答案】C
【解析】A.實驗②是在實驗①的溶液中加入催化劑FeCl3,與實驗①做對比實驗,可探究FeCl3溶液對H2O2分解速率的影響,A正確;B.實驗②是參照,③、④相當(dāng)于在②的基礎(chǔ)上升高和降低溫度,可探究溫度對H2O2分解速率的影響,B正確;C.H2O2的分子結(jié)構(gòu)為,分子結(jié)構(gòu)不對稱,為極性分子,C不正確;D.H2O2為極性分子,水也為極性分子,H2O2易溶于水,滿足相似相溶原理,更主要是H2O2與H2O分子之間能形成氫鍵,D正確;故選C。
知識點03 可逆反應(yīng)
1.可逆反應(yīng)的判斷:反應(yīng)形式相反,反應(yīng)條件相同
2.可逆反應(yīng)的特點
(1)同步性:正逆反應(yīng)同時進(jìn)行
(2)等同性:反應(yīng)條件完全相同
(3)共存性
①反應(yīng)不可能進(jìn)行到底,即反應(yīng)體系中反應(yīng)物與生成物共存
②各組分的濃度都大于零
3.證明某反應(yīng)為可逆反應(yīng)
(1)檢驗出某種生成物
(2)檢驗量少的反應(yīng)物是否有剩余
4.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征
【典例05】已知:溶液是檢驗的試劑,若溶液中存在,將產(chǎn)生藍(lán)色沉淀。將的KI溶液和的溶液等體積混合后,取混合液分別完成下列實驗,其中能說明溶液中存在化學(xué)平衡“”的是
A.①B.②和④C.③和④D.①和②
【答案】A
【詳解】的溶液c(Fe3+)為0.1,與0.2 的KI等體積混合反應(yīng),I-過量。
①檢驗出Fe3+,說明過量的KI仍不能使Fe3+完全轉(zhuǎn)化,該反應(yīng)為可逆反應(yīng);②由于KI過量,不管反應(yīng)是否可逆,一定能檢驗到I-;③檢驗到Fe2+,只能證明反應(yīng)已發(fā)生,與可逆反應(yīng)無關(guān);④同③,證明反應(yīng)已發(fā)生;因此,實驗①可證明反應(yīng)為可逆反應(yīng);
答案選A。
【典例06】在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),已知反應(yīng)過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.1 ml/L、0.05 ml/L、0.3 ml/L。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,可能存在的數(shù)據(jù)是
A.SO2為0.4 ml/L,O2為0.2 ml/L
B.SO2、SO3均為0.8 ml/L
C.SO3為0.4 ml/L
D.SO2為0.35 ml/L
【答案】D
【分析】,該反應(yīng)為可逆反應(yīng),物質(zhì)濃度范圍:0<c(SO2)<0.4 ml/L,0<c(O2)<0.2 ml/L,0<c(SO3)<0.4 ml/L。
【詳解】A.SO2和O2的濃度增大,說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行建立平衡,若SO3完全反應(yīng),則SO2和O2的濃度濃度分別為0.4ml/L、0.2ml/L,三氧化硫不可能完全轉(zhuǎn)化,故A錯誤;
B.根據(jù)分析和硫原子守恒可知c(SO2)+ c(SO3)=0.4ml/L,當(dāng)SO2、SO3均為0.8 ml/L時,0.8 ml/L+0.8 ml/L

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