化学反应速率及影响因素.ppt
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1、第九章 化学反应速率和化学平衡GAOKAOJINXINGSHI,学案26 化学反应速率及影响因素,轻松学教材,一化学反应速率及相关计算1.化学反应速率:在容积不变的反应器中,常用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示它的常用单位是mol/(Ls)2.同一反应里用不同物质的浓度变化来表示反应速率时,其数值可以是不同的,故应标明是用哪种物质表示的化学反应速率,但这些数值表示的意义是相同的,均表示该化学反应的快慢,3.同一反应里,各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比,也等于同一时间内有关物质浓度变化之比4.化学反应速率在不同的时间间隔内不相等,二影响化学反应速
2、率的外界条件1.碰撞理论反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应,但不是每次碰撞都能发生反应,能发生反应的碰撞称为有效碰撞,有效碰撞必须满足两个条件:一是发生碰撞的分子具有较高的能量;二是分子在一定的方向上发生碰撞在化学反应中,能量较高,有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子,特别提醒:a.活化分子的碰撞不一定都是有效碰撞b.活化分子数越多,有效碰撞次数就越多,反应速率就越快,单位体积内活化分子数与单位体积内反应物分子总数成正比c.活化能是指活化分子的平均能量与普通反应物分子的平均能量的差值,2.影响化学反应速率的外界条件(1)浓度:对有气体参加的反应或在溶液中进行的反应产生影响,在其他条件不变
3、时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大,与反应物的总量无关(2)压强:对有气体参加的化学反应而言,在温度一定时,对一定量气体增大压强就会使气体体积缩小,使气体浓度增大,化学反应速率增大若减小压强,气体体积扩大,气体反应物浓度就减小,化学反应速率也减小,(3)温度:温度升高,化学反应速率增大,一般地说,温度每升高10,反应速率增大到原来的24倍升高温度,无论是吸热反应还是放热反应,反应速率都增大(4)催化剂:催化剂改变(增大或减弱)化学反应速率,但不能使本来不会发生的反应变为可能催化剂参与反应过程,只是反应前后质量与组成不变(5)其他:光超声波激光放射线电磁波反应物颗粒大小扩散速率溶剂等因素也都
4、能对某些化学反应的反应速率产生影响;形成原电池也是增大反应速率的一种途径,体验热身,1.(2009锦州模拟)下列说法正确的是()A.升高温度能使化学反应速率增大,主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积),可增加活化分子的百分数,从而使反应速率增大C.增大反应物浓度,可增大单位体积内活化分子的百分数,从而使有效碰撞次数增大D.催化剂不影响反应活化能但能增大单位体积内活化分子百分数,从而增大反应速率,答案:A解析:升高温度可增大反应物分子能量,使活化分子百分数增多,A项正确;增大压强或增大反应物浓度,能使单位体积内活化分子数增多,但活
5、化分子的百分数不变,BC不正确;催化剂可降低反应所需的能量,从而使活化分子百分数增多,D项错,2.取100 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成的氢气的总量,可采用的方法是()A.加入适量的6 mol/L的盐酸B.用酒精灯适当加热C.加入适量蒸馏水D.加入适量的氯化钠溶液答案:B解析:盐酸与过量Zn反应,能加快反应速率,且H2量又不变,故只能升温,故B正确,3.一定温度下,向容积为2 L的密闭容器通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是()A.该反应的化学方程式为B.反应进行到1 s时,v(A)=v(D)C.反
6、应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.05 mol/(Ls)D.反应进行到6 s时,各物质的反应速率相等,答案:C解析:A中各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中化学计量数之比,n(A)n(B)n(C)n(D)=(1.2-0)mol(1.0-0.4)mol(1.0-0.2)mol(0.4-0)mol=6342,所以化学方程式为3B+4C 6A+2D,A项错误;不论在什么时刻,用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比,故BD选项错误,4.将等物质的量的AB混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),经5 min后,测得D的浓度为0.5 mol/L,c(A
7、)c(B)=35,C的平均反应速率为0.1 mol/(Lmin)求:,(1)此时A的浓度c(A)=_mol/L,反应开始前容器中的AB的物质的量:n(A)=n(B)=_mol(2)B的平均反应速率v(B)=_mol/(Lmin)(3)x的值为_,0.75,3,0.05,2,5.下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:,分析上述数据,回答下列问题:(1)实验4和5表明,_对反应速率有影响,_反应速率越快,能表明同一规律的实验还有_(填实验序号);(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有_(填实验序号);(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有_,其实验序号是_;(4)实验中的所有反应,反应前
8、后溶液的温度变化值(约15)相近,推测其原因:_,固体反应物的表面积,表面积越大,1和2,13468;25,反应温度,6和7;8和9,因为所有反应中,金属质量和硫酸溶液体积均相等,且硫酸过量,产生热量相等,故溶液温度变化值相近,解析:(1)45不同之处是金属的表面积,粉末状的金属消失得快,说明其反应速率快,12也可说明这一点(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验,其他条件应完全相同,则为13468及25(3)从表中可看出,溶液反应前的温度不同,其他条件都相同的是67或89(4)在所有反应中,金属质量和硫酸溶液体积均相等,且H2SO4过量,则产生热量相等,故溶液温度变化值相近,重点探究,
9、外界条件对化学反应速率的影响一从活化分子角度解释外界条件对化学反应速率的影响,特别提醒:活化分子数是一个绝对值,活化分子百分数是相对值活化分子数发生变化,活化分子百分数不一定变化影响有效碰撞次数的是单位体积内的活化分子数,故影响化学反应速率的是单位体积内的活化分子数,二外界条件对可逆反应化学反应速率的影响(只讨论改变一个条件)1.浓度增大反应物(或生成物)浓度,正反应(或逆反应)速率立即增大,逆反应(或正反应)速率瞬时不变,随后增大同理可得减小浓度的情况2.温度(1)升高温度,正逆反应速率都增大,但吸热反应速率增大得快(2)降低温度,正逆反应速率都减小,但吸热反应速率减小得快,3.压强(1)若
10、参加反应的物质为固体或液体(溶液),由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为改变压强反应速率不变(2)对于有气体参加的可逆反应,增大压强,正反应速率逆反应速率都增大;减小压强,正反应速率逆反应速率都减小,(3)对于有气体参加的反应,讨论压强对反应速率的影响,应区分引起压强改变的原因,由这种改变对反应体系的浓度产生的影响,判断出对反应速率有何影响对于气体反应体系,有以下几种情况:,【例1】(2009聊城模拟)反应A(g)+3B(g)2C(g)H0,达到平衡后,将气体混合物的温度降低,下列叙述中正确的是()A.正反应速度加大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动B.正反应速率变小,逆反应速率
11、增大,平衡向逆反应方向移动C.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向正反应方向移动D.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动,解析:题目提供的是一个正反应方向为放热的化学反应,所以降低温度,平衡向正反应方向移动;而温度对化学反应速率的影响是不分正反应和逆反应的,即温度降低,正逆反应速率都减小答案:C,【方法归纳】(1)升高温度,正逆反应速率增大,平衡向吸热方向移动,如果正反应方向是吸热反应,则Kc增大,如果正反应方向是放热反应,则Kc减小;(2)降低温度,正逆反应速率都减小,平衡向放热方向移动,如果正反应方向是放热反应,则Kc增大,如果正反应方向是吸热反应,则Kc减小,类比迁移,1.
12、反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()A.增加C的量B.将容器的容积缩小一半C.保持容积不变,充入N2使体系压强增大D.保持压强不变,充入N2使容器容积增大,答案:AC解析:A选项中碳为固态反应物,增加固体的量对反应速率无影响;B选项将容器的容积缩小一半,压强增大,反应速率加快;C选项中充入N2,使体系压强增大,但容器的容积未变,参加反应的各种气体浓度未变,故反应速率不变;D选项中保持恒压,充入N2,使容器的容积增大,参加反应的各种气体的浓度减小,反应速率减小,难点探究,化学反应速率图像及其应用1.物质的量(或
13、浓度)时间图像及应用例如:某温度时,在定容(V L)容器中,XYZ三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示根据上述图像可进行如下计算:,(2)确定化学方程式中的化学计量数之比如XYZ三种物质的化学计量数比为(n1-n3)(n2-n3)n2,2.速率时间图像及应用,【例2】一定温度下,在2 L的密闭容器中,XYZ三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示:下列描述正确的是()A.反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 mol/(Ls)B.反应开始到10 s,X的物质的量浓度减少了0.79 mol/LC.反应开始到10 s时,Y的转化率为79.0%D.反应的化学方程式为:X(g)+
14、Y(g)Z(g),答案:C,【方法归纳】解图像题三步曲:“一看”“二想”“三判断”(1)“一看”看图像看面:弄清纵横坐标的含义看线:弄清线的走向变化趋势及线的陡与平看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如与坐标轴的交点曲线的交点折点最高点与最低点等看量的变化:弄清是浓度变化温度变化还是转化率的变化看要不要作辅助线:如等温线等压线等,(2)“二想”想规律看完线后联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律(3)“三判断”通过对比分析,作出正确判断,类比迁移,2.(2008上海)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生氢气体积V的数据,根据数据绘制得到下图,则
15、曲线abcd所对应的实验组别可能是(),答案:C解析:从图上可看出,反应速率由快到慢的顺序是abcd,由影响反应速率的因素可知,温度越高反应速率越快,粉末状固体比块状固体表面积大,反应速率快,提高温度和将固体做成粉末对速率的影响不确定,故有AC两种可能,实验探究,(2007广东)“碘钟”实验中,的反应速率可以用I-3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大某探究性学习小组在20 进行实验,得到的数据如下表:,回答下列问题:(1)该实验的目的是_(2)显色时间t1=_(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40 下进行编号对应浓度的实验,显色时间t2的范围为_(填字
16、母)A.44.0 sD.数据不足,无法判断,29.3 s,A,(4)通过分析比较上表数据,得到的结论是_,反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比),【方法归纳】浓度温度压强催化剂等外界条件对化学反应速率的影响规律,都是通过对照实验总结出来的同一个实验反应原理,改变实验的条件,产生不同的实验现象和结果通过对照其异同点从而归纳总结出一个实验结论,是化学实验常用的一个方法,也是高考考查能力的一个考查方向在分析化学反应速率改变的原因时,可采用列举排除法,首先列举出影响化学反应速率的外界条件:a.浓度b.压强c.温度d.催化剂e.固体表面积,然后再逐一排除不可能的因素,
17、如在溶液中进行的反应,不用考虑压强的因素,走出误区,在求解时没有考虑到试题的落脚点,是分析化学反应速率还是化学平衡问题正确的解法是先明确试题讨论什么,然后再利用影响化学反应速率的因素或影响化学平衡移动的因素进行分析压强的改变不一定影响有气体参加反应的反应速率如恒温恒压时充入“无关气体”(如HeNeAr等不参与反应也不干扰本质反应的气体),能引起总压强增大,但混合物中各组分浓度没变,反应速率不变,因材施教,化学反应速率的测定1.方法化学反应速率是通过实验测定的,包括能够直接观察的某些性质,如释放出气体的体积和体系的压强,也包括必须依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅光的吸收光的发射导电能力等
18、在溶液中,当反应物或产物本身有较明显的颜色时,人们常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率,实验设计:如按图安装两套装置,通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol/L和40 mL 4 mol/L的硫酸,比较二者收集10 mLH2所用的时间实验现象:两套装置中加入H2SO4溶液后都立即产生气泡,但加入1 mol/L硫酸的装置中产生气泡的速率较慢,收集10 mL H2用的时间较长;加入4 mol/L硫酸的装置中产生气泡的速率,2.测定较快,收集10 mL H2用的时间较短实验结论:通过两套装置收集10 mL H2所用的时间就能比较二者反应速率的大小用时间少的反应速率
19、大,用时间多的反应速率小,进而计算出各自的反应速率,备用选题,1.反应4NH3+5O2 4NO+6H2O在10 L密闭容器中进行,半分钟后水蒸气的物质的量增加了0.45 mol,则此反应的平均反应速率v(X)可表示为()A.v(NH3)=0.002 mol/(Ls)B.v(O2)=0.001 mol/(Ls)C.v(NO)=0.001 mol/(Ls)D.v(H2O)=0.001 mol/(Ls),答案:C,2.下列说法正确的是()活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应 活化分子比普通分子具有较高的能量 化学反应的实质是原子的重新组合 化学反应的实质是旧化学键
20、的断裂和新化学键的形成过程化学反应的实质是活化分子有合适取向时的有效碰撞,A.B.C.D.答案:C解析:本题主要考查的内容是活化分子有效碰撞化学反应的实质及其某些关系观点错误,因为活化分子有合适取向时的碰撞,才能发生化学反应,选项中有不可选,A被排除观点错误,因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞,因而不会发生化学反应,选项中有不可选,BD被排除指代不明确,即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高,因而是错误的,3.下列判断正确的是()A.0.1 mol/L盐酸和0.1 mol/L醋酸分别与0.2 mol/L NaOH溶液反应的速率相同B.0.1 mol/L盐酸和0.1 mol/L H
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