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化学反应速率

考点一

化学反应速率

1．表示方法

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。

2．数学表达式及单位

v＝Δc，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1Δt。

3．规律

同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。

深度思考

正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显(×) (2)化学反应速率是指一定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(×) (3)化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1(×) (4)由v＝ΔcΔt计算平均速率，用反应物表示为正值，用生成物表示为负值(×) (5)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同(√)

(6)根据反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢(√)

题组一

“v＝ΔcΔt”的应用

1.一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题：

(1)从反应开始到10 s时，v(Z)＝

____________________________________。

(2)反应的化学方程式为______________________________________。

1.计算速率时易忽略体积，用物质的量变化值除以时间。

2．化学反应速率大小的比较方法

由于同一化学反应的反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。

(1)看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。

(2)换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。

(3)比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应aA＋bB===cC＋dD，比较va与vb，若va＞vb，则A表示的反应速率比B的大。考点二

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。

2．外因(其他条件不变，只改变一个条件) 3．理论解释——有效碰撞理论

(1)活化分子、活化能、有效碰撞

①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。

②活化能：如图

图中：E－E

1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E12。(注：E2为逆反应的活化能) ③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。

(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

深度思考

1．按要求填空

(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁______铝(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”、“减小”或“不变”)

①升高温度：________；

②增大盐酸浓度：__________；

③增大铁的质量：__________；

④增加盐酸体积：____________；

⑤把铁片改成铁粉：____________；

⑥滴入几滴CuSO4溶液：____________；

⑦加入NaCl固体：____________；

⑧加入CH3COONa固体：____________；

⑨加入一定体积的Na2SO4溶液：____________。

(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2，为什么？

2．一定温度下，反应N2(g)＋O2在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响。(填“增大”、“减小”或“不变”)

(1)缩小体积使压强增大：__________；

(2)恒容充入N2：__________；

(3)恒容充入He：__________；

(4)恒压充入He：__________。

3．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化(×) (2)温度、催化剂能改变活化分子的百分数(√)

(3)对于反应A＋，改变容器体积，化学反应速率一定发生变化(×) (4)改变温度，使用催化剂，反应速率一定改变(√)

(5)由于固体物质的浓度视为常数，所以固体反应物改变，化学反应速率一定不会发生变化(×) 反思归纳

气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响

(1)恒容：充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。

(2)恒压：充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减小。

化学平衡状态

考点一

可逆反应与化学平衡状态

1．可逆反应

(1)定义

在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。

(2)特点

①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。

②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。

(3)表示

在方程式中用“⇌”表示。

2．化学平衡状态

(1)概念

一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。

(2)化学平衡的建立

(3)平衡特点：动等逆定变同

深度思考

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)2HO电解2点燃2H2↑＋O2↑为可逆反应( ) (2)二次电池的充、放电为可逆反应( ) (3)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化( ) (4)化学反应达到化学平衡状态的正逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。( ) (5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度( ) (6)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变( ) 2．向含有2 mol的SO催化剂－2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)加热2SO3(g)

ΔH＝－Q kJ·mol1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______2 mol(填“<”、“>”

或“＝”，下同)，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量________ Q kJ。

考点二

借助速率—时间图像，判断化学平衡移动

1．概念

可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。

2．过程

3．化学平衡移动与化学反应速率的关系

(1)v正>v逆：平衡向正反应方向移动。

(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。

(3)v正

(1)影响化学平衡的因素

若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下：

因素

任何反应

可逆反应

平衡移动方向

增大c(反应物)，v正立即增大，随后减小，v逆瞬时不变，随后增大，直至v正＝v逆。说明：增大c(反应物)，v加快；减少对可逆反应，其他条件相同的c(反应物)，v减慢。说明：(1)情况下，v正取决于反应物浓浓度

是c(反应物)而不是c(生成度，v逆取决于生成物浓度，因物)；(2)纯固体、纯液体的浓为生成物即为逆反应的反应度视为定值

物。例：2SO2(g)＋O23(g)，v正＝kc2(SO2)·c(O2)，v逆＝k′c2(SO3)(k，k′为常数，与催化剂等其他因素相关)

对于有气体参加的可逆反应，增大压强，v正、v逆均增大；减小压强，v正、v逆均减小。说明：(1)压缩体积，压强增大，所有气体浓度均增大，v正、v均增大，一般气体系数和大mA(g)＋npC(g)＋qD(g) 逆的一方增大得快；同理，扩大体积，压强减小，v正、v逆均减小，气体系数和大的一方减对有气体参与的反应，缩小容小得快。

器体积，压强增大，v加快；(2)对于气体反应体系，有以下扩大容器体积，压强减小，v几种情况。①恒温时：增大压减慢。说明：(1)压强对v的影压强

响，本质是对c(反应物)的影强―引起―→体积缩小引起浓度增响，即p变化⇒c(反应物)变化⇒v变化。(2)无气体参与的反大―引起―→反应速率加快。

应，压强变化对它们的浓度几②恒温恒容时：

乎无影响，可以认为v不变

a.充入气体反应物―引起―→浓度增大―引起―→速率加快；

b.充入惰性气体―引起―→总压增

大，但各气体分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率不变。

③恒温恒压时：充入惰性气体―引起―→体积增大―引起―→各反应物浓度减小―引起―→反应速率减慢。

其中，把与化学反应体系中各成分均不起反应的气体统称为惰性气体

升高温度，v加快，降低温度，升高温度，v正、v逆均增大，吸热方向变化大；降低温度，温度

v减慢。

说明：温度升高10 ℃，速率v正、v逆均减小，吸热方向变加快2～4倍

化大

正催化剂加快反应速率；负催催化剂同等程度地改变可逆催化剂

化剂减缓反应速率

反应的正逆反应速率

(2)勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

深度思考

1．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)化学平衡发生移动，化学反应速率一定改变；化学反应速率改变，化学平衡也一定发生移动( ) (2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动，此时v放减小，v吸增大( ) 2．对于一定条件下的可逆反应

甲：A(g)＋

ΔH＜0 乙：A(s)＋

ΔH＜0 丙：A(g)＋

ΔH＞0 达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：

(1)升温，平衡移动方向分别为(填“向左”、“向右”或“不移动”)

甲________；乙________；丙________。

此时反应体系的温度均比原来____(填“高”或“低”)

混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”、“减小”或“不变”)

甲________；乙________；丙________。

答案

向左

向左

向右

高

减小

减小

不变

(2)加压，使体系体积缩小为原来的12

①平衡移动方向(填“向左”、“向右”或“不移动”)

甲________；乙________；丙________。

②设压缩之前压强分别为p甲、p乙、p丙，压缩后压强分别为p′甲、p′乙、p′丙，则p甲与p′甲，p乙与p′乙，p丙与p′丙的关系分别为

甲________；乙________；丙________。

③混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”、“减小”或“不变”)

甲________；乙________；丙________。

答案

①向右

不移动

不移动

②p甲＜p′甲＜2p甲

p′乙＝2p乙

p′丙＝2p丙

③增大

不变

不变

3．已知一定条件下合成氨反应：NΔH＝－92.4 kJ·－2(g)＋3H23(g)

mol1，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。t1____________；t2______________；t

3______________；

t4____________。

2．压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。

3．化学平衡移动的目的是“减弱”外界条件的改变，而不是“抵消”外界条件的改变，改变是不可逆转的。新平衡时此物理量更靠近于改变的方向。如①增大反应物A的浓度，平衡右移，A的浓度在增大的基础上减小，但达到新平衡时，A的浓度一定比原平衡大；②若将体系温度从50 ℃升高到80 ℃，则化学平衡向吸热反应方向移动，达到新的平衡状态时50 ℃

4．我们在分析化学平衡移动对颜色、压强、浓度等变化时，有时我们可以给自己建立一个平台，“假设平衡不移动”，然后在此平台的基础上进行分析、比较，就容易得到正确答案。

5．判断转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。

判断平衡转化率变化的两个类型

反应类型

条件的改变

反应物转化率的变化

恒容时只增加反应反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大

物A的用量

恒温恒压条件下

反应物转化率不变

m＋n>p＋q

有多种反应物的可逆反应mA(g)＋npC(g)＋qD(g)

同等倍数地增大反应物A、B的量

恒温恒容条件下

m＋n< p＋q

反应物A和B的转化率均减小

反应物A和B的转化率均增大

m＋n＝p＋q

反应物A和B的转化率均不变

恒温恒压条件下

只有一种反应物的可逆反应mnB(g)＋pC(g)

增加反应物A的用量

m>n＋p

恒温恒容条件下

m

m＝n＋p

反应物转化率不变

反应物A的转化率增大

反应物A的转化率减小

反应物A的转化率不变