景中競賽反應速率

第一部分化學反應速率化學競賽第八講化學平衡制作人:賈大成化學反應速率與化學平衡研究化學反應的快慢----化學反應速率研究化學反應進行的程度----化學平衡一、化學反應速率的概念:

二、化學反應速率的表示方法：

通過觀察反應物的消失和生成物的生成速率來判斷化學反應速率是指在一定條件下化學反應進行的快慢程度的物理量。定性判斷：一：化學反應速率1、表示方法：化學反應速率(v)=———————————————反應物(或生成物)濃度的變化量(mol/L)反應時間(min或s)△

C數學表達式：v=———△t單位：mol/(L?min)、mol/(L?s)

、mol/(L?h) 通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。VN2=

0.1mol/(L·min)

VH2=0.3mol/(L·min)

VNH3=0.2mol/(L·min)

VN2:VH2:VNH3=1:3:2例1:在一密閉容器里裝有N2和H2

，在一定條件下發(fā)生反應:N2+3H22NH3,開始時[N2]=2mol/L，[H2]=5mol/L，反應開始2min時,測得容器中[N2]=1.8mol/L。求（1）這2min內N2、H2、NH3的平均反應速率各為多少？（2）VN2、VH2、VNH3之比為多少？（3）

?[N2]:?[H2]:?[NH3]為多少？表達式:V=?c

/?t⑤

不能用固體物質或純液態(tài)物質表示速率小結：化學反應速率V=?c/?t

①速率單位:

mol/(L·s)或mol·L－１·s－１

或mol/(L·min)或mol/(L·h)②只表示平均速率，不表示瞬時速率.③化學反應速率不取負值V=V=④同一化學反應，用不同物質表示反應速率時，數值可能不同，但意義相同。其速率之比等于方程式中化學計量數之比。C起始-C某時刻末C某時刻末-C起始

2、比較化學反應快慢的方法：轉化為同一物質的反應速率來比較或用反應速率和系數比值大小來比較1、求速率的大?。篤=?c

/?t反應:mA(氣)+nB

(氣)

pC

(氣)+qD

(氣)VA﹕VB﹕VC﹕VD=m﹕n﹕p﹕q變型：三種濃度間的關系反應經歷的時間變型：求方程式的系數

二、有關化學反應速率計算：V=?c

/?t?c反應物=?c生成物=C起始-C某時刻C某時刻-C起始?c

A:?c

B:?c

C:?c

D=m﹕n﹕p﹕q轉化率=

?c反應物C反應物起始例2.反應4NH3+5O24NO+6H2O在5L容器中進行，半分鐘后NO的物質的量增加了0.3mol,則此反應的平均速率為（）

A）VO2

=0.01mol/(L·s)B）VNO=0.08mol/(L·s)C）VH2O=0.003mol/(L·s)D）VNH3=0.002mol/(L·s)

C

例3、對于反應A2+3B22AB3以下表示的反應速率中，速率最大的是

A、VA2

=0.4mol·L-1min-1B、VB2

=0.8mol·L-1min-1C、VAB3

=0.6mol·L-1min-1D、VA2

=0.01mol·L-1·S-1化學反應速率之比=系數之比即：在反應mA+nB

pC+qD

中，VA﹕VB﹕VC﹕VD=m﹕n﹕p﹕q√[思考]下列比例式間的大小關系?VA/mVB/nVC/pVD/q===在2A+3BxC+D的可逆反應中，A、B、C、D均為氣體，已知起始濃度A為5mol/L，B為3mol/L，C的反應速度為0.5mol/(L·min)，反應開始至達到平衡時需2分鐘，平衡時D的濃度為0.5mol/L，下列說法正確的是（）

A、A和B的變化濃度之比為2﹕3B、A和B的平衡濃度之比為2﹕3C、x=1D、A的轉化率為20%AD例4：某溫度時，在2L密閉容器中x、y、z物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。由圖中數據分析，該反應的化學方程式為：反應開始至2分鐘，Z的平均速率為：

練習11.00.90.20.712345時間分物質的量摩爾3X+Y2Z0.05mol/(L·min)

YXZ練習2：在10升密閉容器中,1molA和3molB在一定條件下反應：A(g)+XB(g)2C(g)，2分鐘后反應達到平衡時,測得混合氣體共3.4mol,生成0.4molC,則下列計算結果不正確的是（）

A、平衡時物質的量之比：

A﹕B﹕C=2﹕11﹕4B、X的值等于4C、A的轉化率為20%D、B的平均反應速度為0.04mol/(L.min)A

把3molA和2.5molB混合于2升密閉容器中,發(fā)生反應的化學方程式為：3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，

5分鐘后達到新平衡,容器內壓強變小,已知D的平均反應速度為0.1mol/(L·min),下列結論錯誤的是（）

A、A的平均反應速度為0.15mol/(L.min)B、平衡時,C的濃度為0.25mol/LC、平衡時,B的轉化率為20%D、平衡時,容器的壓強為原來的0.8倍

D練習3：將25gA、5gB和10gC一并充入容積為1升的密閉容器中,加熱發(fā)生反應。2分鐘后分析混合物含10gA、21gC，還有若干克D,無B。若A、B、C、D的相對分子質量為30、20、44、18，且A、B、C、D均為氣體。①用A、B、C、D表示分子式，寫出該反應的化學方程式。②求該反應在2分鐘內的平均速率VA、VB、VC。練習4：2A(g)+B(g)=C(g)+2D(g)VA

=0.25mol·L-1min-1VB=VC=1/2VA=0.125mol·L-1·min-1(1)實驗室利用氯酸鉀制氧氣。某學生測得生成氧氣的平均速率為0.01mol/(L·min)，氧氣的密度z約為1.28g/L，欲制取500mL的氧氣，需要時間為 ( )A、2minB、4minC、6minD、8min(2)向2L的密閉容器(內有催化劑)充入2mol的SO2和1molO2，經2S，測得容器內有1mol的SO3，則該反應的速率可怎樣表示。思考題：BVSO3

=0.25mol·L-1min-1VO2

=0.125mol·L-1min-1VSO2

=0.25mol·L-1min-13、根據反應4FeS2(s)

+11O2(g)

=2Fe2O3(s)

+8SO2(g)回答：(1)常用哪些物質的濃度變化來表示該反應的反應速率？(2)當生成SO2的速率為0.4mol/(L·s)時，則O2減少的速率是多少？(3)測得4s后O2的濃度為2.8mol/L，則開始時O2的濃度是多少？O2的濃度減小或SO2的濃度增加v(O2)=0.4×11/8mol/(L·s)=0.55mol/(L·s)c(O2)=0.55mol/(L·s)×4s+2.8mol/L=5.0mol/L4、在2L密閉容器中，發(fā)生3A(g)+B(g)=2C(g)的反應，若最初加入A和B都是4mol，A的平均反應速率為0.12mol/（L·s），則10秒后容器中B是（）A.1.6mol B.2.8molC.3.2mol D.3.6mol根據A的反應速率為0.12mol/(L·s)，則B的反應速率為0.04mol/(L·s)，10秒鐘內B的濃度變化量為0.4mol/L，得出10秒后2L容器內B為：4mol-(2×0.4)mol=3.2mol。C5：反應：3A(g)＋B(g)＝2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的反應速率分別為：①vA=0.6mol/(L·min)②vB=0.45mol/(L·min)③vC=0.4mol/(L·min)④vD=0.45mol/(L·min)則此反應在不同條件下，進行得最快的是()（A）②

（B）①和③（C）②和④ （D）①都以B物質為標準：①vA=0.6mol/(L·min),vB=0.2mol/(L·min)②vB=0.45mol/(L·min)③vC=0.4mol/(L·min),vB=0.2mol/(L·min)④vD=0.45mol/(L·min),vB=0.225mol/(L·min)A6、某溫度時，在2L容器中，X、Y、Z三種物質的變化曲線如圖所示由圖中數據分析該反應的化學方程式：反應開始至2min，Z的平均反應速率：ZXY0.20.70.9時間（min)物質的量（mol）

3X+Y2Z1.010.800.40.60.223Vz=0.2÷2=0.05(mol/L.min)2二、外界條件對化學反應速率的影響2.次要因素（外因）：二、影響化學反應速率的因素1.主要因素（內因）：物質的性質⑵壓強⑶溫度⑷催化劑⑴濃度⑸其它⑴濃度對反應速率的影響規(guī)律：其他條件不變時，增大反應物濃度，可以增大化學反應速率；減小反應物濃度，可以減小化學反應速率。有效碰撞理論可以很好地解釋濃度等外界條件對化學反應速率的影響。2.次要因素（外因）：有效碰撞1、什么是有效碰撞？引起分子間的化學反應的碰撞結論：分子間的碰撞是發(fā)生化學反應的必要條件而有效碰撞是發(fā)生化學反應的充分條件推論：某一化學反應的速率大小與單位時間內有效碰撞的次數有關為什么有的碰撞可以發(fā)生反應，而有的不能發(fā)生反應?與哪些因素有關系？問題：活化分子2、什么是活化分子？具有較高能量，能夠發(fā)生有效碰撞的分子結論：發(fā)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。推論：有效碰撞次數的多少與單位體積內反應物中活化分子的多少有關。能量反應過程E1E2反應物生成物活化分子活化能活化分子變成生成物分子放出的能量該反應是吸熱反應還是放熱反應?活化能與反應熱有關嗎?反應熱1.微粒之間通過碰撞才可能發(fā)生化學反應。2.在101kPa和500℃時，0.001mol/L的HI氣體，每升氣體中，分子碰撞達每秒3.5×1028次之多。如果每次碰撞都能發(fā)生反應，HI的分解反應瞬間就能完成。不是每次碰撞都能反應。能發(fā)生化學反應的碰撞叫有效碰撞。有效碰撞理論思考：為什么微粒間的碰撞有的是有效碰撞，有的是無效碰撞？ 化學反應的過程是原子重新組合的過程，舊的化學鍵斷裂，形成新的化學鍵，化學鍵在斷裂的過程中要消耗能量。 分子在發(fā)生碰撞的過程中，隨著分子之間距離的縮小，分子之間的排斥力顯著變大，分子運動的速率減小，甚至停頓、被排斥而離開。 每個分子具有的能量是不同的，能量高的分子往往能發(fā)生有效碰撞，能量低的分子不能發(fā)生有效碰撞。發(fā)生有效碰撞的分子一定為活化分子?；罨肿涌赡馨l(fā)生有效碰撞，也可能由于取向不好而不能發(fā)生有效碰撞。只有發(fā)生碰撞的分子的能量等于或超過某一定能量EC，才能發(fā)生有效碰撞。具有能量等于或大于EC的分子稱為活化分子。反應物分子之間發(fā)生有效碰撞，必須同時滿足兩個條件，一是反應物分子能量達到某一臨界數值（EC

）。二是反應物分子必須按照一定方向的取向互相碰撞。前者是能量因素，后者是空間因素。對某一反應，在能量一定的情形下，活化分子百分數是一定的。分子百分數能量Ea

E平均Ec

Ec：發(fā)生有效碰撞所需的最低能量。E平均：氣體分子的平均能量。Ec-E平均：活化能。歸納總結一個反應要發(fā)生一般要經歷哪些過程？普通分子活化能活化分子合理取向的碰撞有效碰撞新物質能量⑴濃度對反應速率的影響規(guī)律：其他條件不變時，增大反應物濃度，可以增大化學反應速率；減小反應物濃度，可以減小化學反應速率。原因：其他條件不變時，當反應物濃度增大時，單位體積內分子數增大，活化分子數增大，反應速率增大。注意：①對于純液體和或固體反應物，一般情況下其濃度是常數，因此改變它們的量不會改變化學反應速率。對于固體反應，其反應速率一般與固體反應物的表面積成正比。②對于可逆反應，反應物或生成物濃度的改變，其正、逆反應速率的變化也符合上述規(guī)律。⑴濃度對反應速率的影響1、一個反應的速率主要取決于反應物的濃度，與產物的濃度關系不大。

2、對于可逆反應aA+bB

cC+dD來說，正反應的速率只取決于A、B兩種物質的濃度，與C、D兩種物質的濃度關系不大。而逆反應的速率只取決于C、D兩種物質的濃度，與A、B兩種物質的濃度關系不大。增加A或B的濃度可以使正反應的速率增大。3、固體和純液體的濃度是一個常數，所以增加這些物質的量，不會影響反應的速率。⑴濃度對反應速率的影響⑴壓強對反應速率的影響⑵壓強對反應速率的影響規(guī)律：對于有氣體參加的反應，若其他條件不變，增大壓強，反應速率加快，減小壓強，反應速率減慢。原因：對于氣體，若其他條件不變，增大壓強就是增加單位體積內氣體反應物的物質的量，即增大反應物濃度，因而可以增大化學反應速率。注意：①對于純液體、溶液或固體反應物，由于壓強的變化對它們的濃度幾乎無影響，可以認為反應速率不變。②對于有氣體參加和有氣體生成的可逆反應，增大壓強，反應物和生成物濃度都增大，其正、逆反應速率都增大；減小壓強，其正、逆反應速率都減小。⑴溫度對反應速率的影響『演示實驗』10ml同濃度的Na2S2O3溶液分別在不同溫度下與0.1摩/升的硫酸10毫升反應的對比實驗『復習回顧』1.Cu與濃硫酸在常溫條件下和在加熱條件下反應情況的對比。

2.Mg條分別與冷水和沸水的反應情況的對比。3.溫度對反應速率的影響3.溫度對反應速率的影響規(guī)律：若其他條件不變，升高溫度，反應速率加快，降低溫度，反應速率減慢。原因：在濃度一定時，升高溫度，反應物能量增加，活化分子百分數增加，反應速率加快，降低溫度，反應物能量降低，活化分子百分數降低，反應速率減慢。注意：①一般溫度每升高10℃，反應速率增加2-4倍。②對于可逆反應，升高（或降低）溫度，其正、逆反應速率都增大（或減?。?，但放熱反應和吸熱反應的反應速率受溫度的影響程度不同，即其正、逆反應速率增大（或減小）的程度不同?！緫谩?、在實驗室進行化學反應時，常常通過給反應物加熱來增大反應的速率。

2、合成氨工業(yè)中，是在500℃的條件下進行反應，以加快反應進行的速度。

3、為防止食品變質，我們將食品放入冰箱中保存，以降低食品變質的速率。3.溫度對反應速率的影響⑴催化劑對反應速率的影響反應物A+B生成物C△H反應熱Ea活化能反應進程能量討論：如何用活化分子、活化能的概念解釋催化劑對化學反應速率的影響？4.催化劑對反應速率的影響規(guī)律：在許多反應中，催化劑能大大加快反應速率。原因：其他條件不變時，加入催化劑，能使反應所需能量降低，活化分子百分數增加，反應速率加快，注意：①催化劑有正催化劑和負催化劑之分，一般情形下討論的催化劑指正催化劑。②對于可逆反應，使用正催化劑（或負催化劑），其正、逆反應速率同程度增加（或減?。＂勰承╇s質會急劇降低甚至破壞催化劑的催化劑能力（催化活性），必須在反應前對原料進行凈化處理。④某些催化劑在不同溫度條件下所表現的催化活性是不同的，故許多催化反應必須選擇在適當的溫度下進行?！緫谩看呋瘎┰诂F代化學和化工生產中占有極為重要的地位。大約85%的反應需要催化劑。尤其是現代大型化工業(yè)、石油工業(yè)中，很多反應還必須使用性能良好的催化劑。例；接觸法制硫酸工業(yè)。4.催化劑對反應速率的影響5.其它外部因素（光、超聲波、電磁波、激光、放射線、反應物顆粒大小和溶劑的性質等）對反應速率也有影響思考：采用哪些方法，可以增大鐵和鹽酸反應的速率？在這些方法中，哪些是由于增加了活化分子百分數造成的？解答：①使用鐵粉、②使用較濃的鹽酸、③在較高溫度下進行反應，可以增大鐵和鹽酸反應的速率。在這些方法中，③是由于增加了活化分子百分數造成的。練習：1.在恒溫恒容的密閉容器中進行A(g)=B(g)+C(g)ΔH>0.若反應的濃度由2mol/L降到0.8mol/L需20s，那么反應物由0.8mol/L降到0.2mol/L所需反應的時間為（）A、10sB、大于10sC、小于10sD、無法判斷B2.100mL6mol/LH2SO4與過量鋅反應，在一定溫度下，為了減緩反應進行的速率，但又不影響生成氫氣的總質量，可向反應物中加入適量的（）A．碳酸鈉（固體） B.水C.硫酸鉀溶液 D.硫酸銨（固體）BC3.把在空氣中久置的鋁片5.0g投入盛有500mL0.5mol·L-1硫酸溶液的燒杯中，該鋁片與硫酸反應產生氫氣的速率與反應時間可用如右的坐標曲線來表示，回答下列問題：（1）曲線由0→a段不產生氫氣的原因___________________________,（2）曲線由a→b段產生氫氣的速率較慢的原因_______________；（3）曲線由b→c段，產生氫氣的速率增加較快的主要原因_____________________________；（4）曲線由c以后，產生氫氣的速率逐漸下降的主要原因_____________________。有關的離子方程式為_____________________________；鋁片表面的氧化鋁與硫酸反應Al2O3