第六單元第1講化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素
解讀與闡釋
考綱要求 權(quán)威解讀
1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法。
2.了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。
3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)反應(yīng)速率的影響,認(rèn)識(shí)其一般規(guī)律。
4.了解化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。 常見的考查形式:①化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法;②依據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率,比較化學(xué)反應(yīng)速率的大。虎刍瘜W(xué)反應(yīng)速率影響因素的實(shí)驗(yàn)探究,預(yù)計(jì)今后還會(huì)加強(qiáng)此知識(shí)點(diǎn)的考查。
梳理與整合
一、化學(xué)反應(yīng)速率的概念及表示方法
導(dǎo)學(xué)誘思
在2 L密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):N2+3H2 2NH3,2 min生成4 mol的NH3,用NH3表示的反應(yīng)的平均速率為______________________,用N2表示的反應(yīng)的平均速率為______________________,用H2表示的反應(yīng)的平均速率為____________________。
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1.表示方法
在容積不變的反應(yīng)容器中,通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物________的減少或生成物________的增加來(lái)表示。
2.?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式及單位
v=____________________,單位為mol/(Lmin)或mol/(Ls)。
3.規(guī)律
同一反應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi),用不同物質(zhì)來(lái)表示的反應(yīng)速率可能________,但反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學(xué)方程式中的______________之比。
固體、純液體在反應(yīng)中可視為濃度不變,故一般不用固體或純液體表示反應(yīng)速率。
二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
導(dǎo)學(xué)誘思
(1)形狀大小相同的鐵、鋁分別與等濃度的鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率:鐵__________鋁;(2)對(duì)于Fe+2HCl===FeCl2+H2↑改變下列條件對(duì)生成氫氣的速率有何影響?①升高溫度:____________;②增大鹽酸濃度:______;③增大鐵的質(zhì)量:______;④增加鹽酸體積:______。
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1.內(nèi)因
__________________是影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定因素。如金屬與同濃度鹽酸反應(yīng)的速率:Na____Mg____Al。
2.外界因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
外因 具體影響(填“增大”或“減小”)
濃度 增大反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率________;減小反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率________
壓強(qiáng) 對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),增大體系壓強(qiáng)(相當(dāng)于減小容器容積)相當(dāng)于增大反應(yīng)物的濃度,化學(xué)反應(yīng)速率______;減小體系壓強(qiáng)(相當(dāng)于增大容器容積)相當(dāng)于減小反應(yīng)物濃度,化學(xué)反應(yīng)速率________
溫度 升高體系溫度,化學(xué)反應(yīng)速率________;降低體系溫度,化學(xué)反應(yīng)速率________
催化劑 正催化劑使反應(yīng)速率________;負(fù)催化劑使反應(yīng)速率________
其他 光、超聲波、激光、放射線、電磁波、溶劑的性質(zhì)等都會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)的速率
增加反應(yīng)物的量并不一定能改變速率,由于固體、純液體在反應(yīng)中可視為濃度不變,故增加其量并不能改變反應(yīng)速率。如:對(duì)于反應(yīng)3A(g)+B(s)鳩?(g),增大A的濃度,反應(yīng)速率增大,如果增大B的量,對(duì)反應(yīng)速率沒有影響。
理解與深化
一、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算及比較
1.根據(jù)概念求反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算公式為:v=ΔcΔt
2.根據(jù)速率與化學(xué)反應(yīng)方程式中計(jì)量數(shù)的關(guān)系計(jì)算
同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)mA+nB===pC,同一段時(shí)間內(nèi),用不同物質(zhì)的濃度變化表示的反應(yīng)速率,數(shù)值可能不同,但意義相同。其數(shù)值之比等于方程式中這些物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)=m∶n∶p,或vAm=vBn=vCp。
【例1】 將2 mol X和2 mol Y充入2 L密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+3Y(g) 2Z(g)+aQ(g),2 min達(dá)到平衡時(shí)生成0.8 mol Z,測(cè)得Q的濃度為0.4 molL-1,下列敘述錯(cuò)誤的是( )。
A.a(chǎn)的值為2
B.平衡時(shí)X的濃度為0.2 molL-1
C.Y的轉(zhuǎn)化率為60%
D.反應(yīng)速率v(Y)=0.3 mol/(Lmin)
二、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
使用催化劑,正、逆反應(yīng)速率增加或減小的倍數(shù)相同,故化學(xué)平衡不移動(dòng)。如圖①所示,就是在t時(shí)加入催化劑的v-t圖像。
圖①
【例2】 在一定溫度時(shí),N2與H2反應(yīng)過(guò)程中能量變化的曲線如下圖。下列敘述正確的是( )。
A.該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2+3H2 2NH3 ΔH=-92 kJmol-1
B.b曲線是加入催化劑時(shí)的能量變化曲線
C.加入催化劑,該化學(xué)反應(yīng)的放熱增多
D.加入催化劑可增大正反應(yīng)速率,降低逆反應(yīng)速率
三、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
在分析溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響時(shí)要注意不要把此知識(shí)點(diǎn)與化學(xué)平衡的移動(dòng)相混淆,如對(duì)于反應(yīng)3A(g)+B(s) C(g) ΔH<0,當(dāng)升高溫度時(shí),正逆反應(yīng)速率均增大,但逆反應(yīng)速率增加得多,即v(逆)>v(正) 平衡左移。對(duì)于反應(yīng)3A(g)+B(s)鳩?(g) ΔH<0,在t1時(shí)升高溫度,在t2時(shí)降低溫度,其v-t圖像如圖②所示:
圖②
【例3】 (改編自2009廣東高考理基)已知汽車尾氣無(wú)害化處理反應(yīng)為:2NO(g)+ 2CO(g)鳩?2(g)+ 2CO2(g) ΔH<0。下列說(shuō)法不正確的是( )。
A.升高溫度可使該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率降低
B.使用高效催化劑可有效提高正反應(yīng)速率
C.反應(yīng)達(dá)到平衡后,v(NO)≠v(N2)
D.升高溫度正逆反應(yīng)速率均增大
此處出題常與化學(xué)平衡移動(dòng)聯(lián)系在一起,做題時(shí)要排除化學(xué)平衡移動(dòng)的干擾,同時(shí)還要挖掘隱含條件。
四、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
改變與平衡有關(guān)的物質(zhì)的濃度最終會(huì)引起正、逆反應(yīng)速率都發(fā)生變化。在改變反應(yīng)物濃度的瞬間,正反應(yīng)速率發(fā)生變化,而逆反應(yīng)速率不變。如對(duì)于反應(yīng)3A(g)+B(s)鳩?(g),如果在t1時(shí)增加A的濃度,在t2時(shí)減小A的濃度,其vt圖像如圖③所示:
圖③
【例4】 (改編組合)下列各組反應(yīng)(表中物質(zhì)均為反應(yīng)物)中,反應(yīng)剛開始時(shí),放出氫氣的速率最大的是( )。
編號(hào) 金屬(塊狀) 酸的濃度及體積 反應(yīng)溫
度/℃
A 0.4 mol Mg 6 molL-1硝酸10 mL 60
B 0.3 mol Mg 3 molL-1鹽酸40 mL 60
C 0.4 mol Fe 3 molL-1鹽酸50 mL 60
D 0.1 mol Mg 3 molL-1硫酸10 mL 60