化学反应速率课件上学期高二化学人教版选择性必修

第二章第一节化学反应速率1|化学反应速率知识点(1)表示:通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。(2)表达式:v=

或v=

。(3)常用单位:mol/(L·min)、mol/(L·s)等。特别提醒对化学反应速率的理解(1)化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。(2)无论是用反应物还是用生成物表示,其化学反应速率都取正值。(3)固体或纯液体的物质的量浓度被视为常数,因此,在用物质的量浓度的变化表示化学反

应速率时,不用固体或纯液体来表示。同一个化学反应中,可用不同物质表示化学反应速率。如反应mA(g)+nB(g)

pY(g)+qZ(g),用不同物质表示的化学反应速率分别为vA=

,vB=

,vY=

,vZ=

,其数值可能不同,故表示化学反应速率时必须指明具体物质。不同物质表示的化学反应速率

之比等于化学计量数之比。即

=

=

=

或v(A)∶v(B)∶v(Y)∶v(Z)=m∶n∶p∶q。(1)测定原理物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其物质的量或浓度存在

函数关系,因此人们常用物理方法准确而快速地测定反应物或生成物浓度的变化来确定其

化学反应速率。(2)测定方法4.化学反应速率的计算与大小比较【详见定点1】1.决定因素(内因):反应物的组成、结构和性质等。2|影响化学反应速率的因素知识点2.外界因素(外因):浓度、压强、温度、催化剂、反应物间的接触面积、光、电磁波、超

声波等。(详见定点2)3.化学反应速率图像【详见定点3】大多数化学反应往往经过多个反应步骤才能实现,每一步反应都称为基元反应;先后进

行的基元反应反映了化学反应历程,反应历程又称反应机理。3|活化能有效碰撞理论知识点基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。我们把能够发生化学反应

的碰撞叫做有效碰撞。在化学反应中,能量较高、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分

子。

活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差,叫做反应的活化能。化

学反应中活化能与反应热的关系如图所示:

图中E1为正反应的活化能,E2为逆反应的活化能,使用催化剂时的正反应的活化能为E3,

反应热为E1-E2。4.利用反应机理图像分析活化能(能垒)对化学反应速率的影响【详见定点4】1.化学反应速率只能用物质的量浓度随时间的变化来表示,这种说法对吗?知识辨析2.在比较化学反应速率大小时,数值越大则反应速率越快,这种说法对吗?3.在溶液中进行的化学反应,增大反应物的用量或增大溶液的用量,化学反应速率一定增大,

这种说法对吗?4.增大反应物浓度,逆反应速率不变,这种说法对吗?5.恒温恒容的密闭容器中,有气体参与的反应,增大体系的压强,化学反应速率不一定加快,

这种说法对吗?6.活化分子间发生的碰撞一定是有效碰撞,这种说法对吗?一语破的1.不对。除物质的量浓度外还可以用气体的体积、体系的压强或物质的量等物理量随时

间的变化来表示化学反应速率。2.不对。比较用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率的大小时,不能仅凭表面数据,必

须结合化学方程式中物质的化学计量数对数据进行换算,同时应注意单位统一。3.不对。溶液中若进行的是固体和溶液的反应,增加固体的用量,对化学反应速率无影响;改

变溶液的用量时,若溶液的浓度不变,对化学反应速率无影响。4.不对。增大反应物浓度,正反应速率瞬间增大,在改变的瞬间,生成物的浓度可认为不变,

逆反应速率不变;但随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,生成物的浓度逐渐增大,导致

正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,直到两者相等。5.对。恒温恒容时,若增加气态反应物的量使体系压强增大,气态反应物浓度增大,化学反应

速率加快;若充入与反应无关的气体使体系压强增大,但气态反应物浓度不变,则化学反应

速率不变。6.不对。活化分子发生的碰撞不一定是有效碰撞。能够发生有效碰撞的分子一定要具有

足够的能量(活化分子具有足够的能量),同时还要有合适的取向,二者缺一不可。1|化学反应速率的计算与大小比较 定点(1)利用反应速率的定义式v=

=

求算。(2)利用化学反应中用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计

量数之比的规律求算。(3)“三段式”法计算化学反应速率。①写出反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。③根据已知条件计算。例如:反应

mA(g)+nB(g)

pC(g)起始量/mol·L-1

a

b

c转化量/mol·L-1

x

某时刻量/mol·L-1

a-x

b-

c+

则v(A)=

,v(B)=

,v(C)=

。(1)统一标准法当比较同一反应的化学反应速率的相对大小时,先按相应的化学方程式中各物质的化学计

量数之比换算成同一物质表示的化学反应速率,单位统一,再比较数值大小。(2)比值比较法比较化学反应速率与其在相应化学方程式中物质的化学计量数的比值大小。如反应

mA(g)+nB(g)

pC(g)在不同条件下的反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示,

、

、

的单位相同时,数值越大的表示的反应速率越大。1.浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响及注意事项2|外界因素对化学反应速率的影响 定点影响因素对化学反应速率的影响注意事项浓度其他条件不变时,增大反应物的

浓度,化学反应速率增大;减小反

应物的浓度,化学反应速率减小①此规律只适用于有气体参加或溶液中进行的反应。对于固体或纯液体的反应物,其浓度被视为常数,改变它们的用量(忽略表面积变化)不会改变化学反应速率;②对于离子反应,只有实际参加反应的各离子浓度发生变化,才会引起化学反应速率的改变温度其他条件不变时,升高温度,反应

速率增大;降低温度,反应速率减

小①温度对反应速率的影响不受

体系的限制;②若是可逆反应,升高温度,正、

逆反应速率都增大,反之均减小

可以改变(加快或减慢)化学反

应速率(如不特别说明,催化剂

都是指能加快化学反应速率的

正催化剂)①催化剂只能改变化学反应速

率,既不能改变反应方向,也不能

改变反应热的大小;②同一催化剂,能同等程度地改

变可逆反应的正、逆反应速率(1)影响规律对于有气体参加的化学反应,其他条件不变时,增大压强(减小容器的容积),反应物的浓

度增大,化学反应速率增大;减小压强(增大容器的容积),反应物的浓度减小,化学反应速率

减小。特别提醒

①压强只对有气体参加的反应的速率有影响。②压强对反应速率的影响是通过浓度对反应的影响实现的。恒温恒容时①充入气体反应物

总压强增大

气体反应物的分压(或浓度)增大

反应速率增大;②充入“无关气体”(如He、Ne、Ar等不参与

反应也不干扰反应的气体,下同)

总压强增大,但各气体反应物的分压不变,即各气体反应物

的浓度不变

反应速率不变恒温恒压时充入“无关气体”

容器体积增大

各气体反应物的分压(或浓度)减小

反应速率减小(2)特殊情况项目外界条件的改变活化能分子总数单位体积

内活化分子

数活化分子百分数有效碰撞次数化学反应速率反应物浓度增大不变增加增加不变增加增大减小不变减少减少减少减小压强(有气体参加的反应)增大(减小

容器的容积)不变不变增加不变增加增大减小(增大

容器的容积)不变不变减少减少减小温度升高不变不变增加增加增加增大降低不变不变减少减少减少减小催化剂使用降低不变增加增加增加增大特别提醒

改变浓度和压强,不改变活化分子百分数;升高温度和加入催化剂,可增大活化

分子百分数。(1)确定变量:明确影响实验探究结果的因素可能有哪些,即变量。(2)定多变一:根据实验目的确定需控制的变量。在探究时,应该先确定其他的因素不变,只

改变一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样的关系;确定一种因素的影响结果以后,

再确定另一种因素的影响结果;通过分析每种因素与所研究问题之间的关系,得出所有影响

因素与所探究问题之间的关系。(3)数据有效:注意选择数据(或设置实验)要有效,且变量统一,否则无法作出正确判断。碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.20mol/LKI溶液、0.2%淀粉溶液、

0.20mol/L(NH4)2S2O8溶液、0.10mol/LNa2S2O3溶液等,探究反应条件对化学反应速率的影

响。记录结果如下:典例实验编号ⅠⅡⅢⅣⅤ试剂用量/mL0.20mol/L

(NH4)2S2O8溶液10.05.02.510.010.00.20mol/LKI溶液10.010.010.05.02.50.10mol/LNa2S2O3溶液4.04.04.04.04.00.2%淀粉溶液2.02.02.02.02.0蒸馏水0a7.5b7.5显色时间Δt/s355112356107已知:S2

+2I-

2S

+I2

(慢)2S2

+I2

S4

(无色)+2I-

(快)下列说法中错误的是

(

)A.a=5.0,bB.实验Ⅰ中,用Na2S2O3表示的反应速率为

mol/(L·s)C.反应物初始浓度越大,反应时间越短,平均反应速率越大D.为确保能观察到蓝色,需满足的关系为

<2B思路点拨

分析表中数据确定溶液总体积→找出变量→综合分析作答。解析

由实验Ⅰ的数据可知溶液总体积为26.0mL,由实验Ⅱ、Ⅳ的数据可知a=b=5.0,A正

确;实验Ⅰ中Δt=35s,Δc(Na2S2O3)=

=

mol/L,则v(Na2S2O3)=

mol/(L·s)=

mol/(L·s),B错误;对比实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知,反应物初始浓度越大,反应时间越短,平均反应速率越大,C正确;根据反应S2

+2I-

2S

+I2(慢)、2S2

+I2

S4

(无色)+2I-(快),为了能观察到蓝色,最终生成I2的量应比消耗I2的量多,则

<2,D正确。定性图像主要包括反应速率与反应物浓度、气体压强、反应温度、催化剂等外界条

件的关系,以及反应过程中的速率变化等定性关系。(1)全程速率—时间图:如Zn与足量盐酸的反应,反应速率随时间的变化如下图所示。

OA段:Zn与盐酸的反应是放热反应,使溶液的温度升高,化学反应速率逐渐增大;AB段:随着

反应的进行,H+的浓度逐渐减小,化学反应速率逐渐减小。3|化学反应速率图像 定点(2)速率—温度图:其他条件一定,反应速率随着温度的升高而增大;其他条件一定,反应速率随着温度的降低而减小,如下图所示。

(3)速率—压强图:其他条件一定,增大气态反应物的压强(缩小容器的容积),反应速率增大;

其他条件一定,减小气态反应物的压强(增大容器的容积),反应速率减小,如下图所示。

定量图像主要是指反应物或生成物的物质的量(或物质的量浓度)与反应时间的定量

关系,如下图所示。

该类图像所能解决的问题:(1)确定反应物、生成物;(2)反应起始时进行的方向;(3)确定是否为可逆反应;(4)确定化学方程式、某段时间内的平均反应速率;(5)确定可逆反应达到平衡的时刻及达到平衡时各种物质的量的关系。此类图像通常既包括反应速率的定性比较,如曲线的趋势等,也包括反应速率、物质的

量或物质的量浓度的计算和定量比较,需要依据相关的计算公式和外界条件对反应速率的

影响规律从定量和定性两个方面加以分析。一定温度下,向容积为2L的密闭容器中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(6s时反应达到平衡状态,生成物均为气体),下列对该反应的推断正

确的是

(

)A.0~1s内,v(A)=v(C)典例B.化学方程式为3B(g)+4C(g)

6A(g)+2D(g)C.0~6s内,B的平均反应速率为0.025mol/(L·s)D.进行到6s时,B和D的物质的量浓度均为0.4mol/LB思路点拨

结合图像判断反应物和生成物→根据物质的量变化确定化学计量数,写出化学

方程式→综合分析与计算。解析

结合图像可知,随反应进行,B、C的物质的量减少,A、D的物质的量增加,即B、C为

反应物,A、D为生成物;0~6s内B减少0.6mol,C减少0.8mol,生成A1.2mol,生成D0.4mol,

则该反应的化学方程式中B、C、A、D的化学计量数之比为3∶4∶6∶2,即化学方程式为3B(g)+4C(g)

6A(g)+2D(g),B正确;反应进行到1s时,A、C的物质的量均为0.6mol,0~1s内,v(A)=

=0.3mol/(L·s),v(C)=

=0.2mol/(L·s),即v(A)≠v(C),A错误;0~6s内,v(B)=

=0.05mol/(L·s),C错误;反应进行到6s时,B、D的物质的量均为0.4mol,则c(B)=c(D)=

=0.2mol/L,D错误。

(1)E(能垒1)=E(过渡态)-E(吸附态)=[a-(-b)]eV=(a+b)eV。(2)ΔH=E(生成物)-E(反应物)=(-d-0)eV=-deV。4|利用反应机理图像分析活化能(能垒)对化学反应速率的影响 定点