高中化学反应原理：化学反应速率

化学反应速率

【内容概要】 1．化学反应速率 2．速率影响因素 3．速率图像及应用 【知识精讲】 一、化学反应速率

1．定义：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表示。 2．表达式：v ＝Δc /Δt ，单位：mol·L －

1·s －

1或mol·L －

1·min －

1。

【注意】(1) 化学反应速率一般指平均速率而不是某一时刻的瞬时速率，且无论用反应物还是用生成物表示均取正值。

(2) 不能用固体或纯液体表示化学反应速率，因为固体或纯液体的浓度视为常数。

3．化学反应速率与化学计量数关系

对于已知反应m A(g)＋n B(g)===p C(g)＋q D(g)，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v (A)∶v (B)∶v (C)∶v (D)＝m ∶n ∶p ∶q 。(因此，在表示化学反应的速率时，必须指明用反应体系中的哪种物质作标准。)

4．计算化学反应速率的常用方法

(1)定义式法：根据“v ＝Δc /Δt ”进行计算。

(2)比例式法：根据“化学反应速率之比等于化学计量数之比”进行计算。 (3)三段式法：具体步骤如下。 ①写出有关反应的化学方程式。

②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 ③根据已知条件列方程式计算。 例如，反应 m A ＋n B

p C

t 0时刻浓度/mol·L －

1 a b 0 转化浓度/mol·L －

1 x

nx m px

m

t 1时刻浓度/mol·L －

1 a －x b －nx m px m

则：v (A)＝x

t 1－t 0 mol/(L·s)、 v (B)＝10()n x m t t ⋅- mol/(L·s)、 v (C)＝10()

p x m t t ⋅- mol/(L·s)。

5．速率的比较

(1)先看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。

(2)再用转化同一物质法(或比值法)进行比较。

①归一法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。

②比值法：用各物质表示的反应速率除以对应各物质的化学计量数，然后再对求出的数值进行大小排序，数值大的

反应速率快。如反应m A＋n B===p C＋q D，若

()()

v A v B

m n

，则反应速率A＞B。

【例1】下列关于化学反应速率的说法正确的是( )

A．化学反应速率是指单位时间内任何一种反应物或生成物的浓度变化量

B．化学反应速率是指某一时刻，某种反应物的瞬时速率

C．在反应过程中，反应物的浓度逐渐减少，所以用反应物表示的化学反应速率为负值

D．同一反应，用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比

【例2】将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L容器中混合，一定条件下发生反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，若经2 s 后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列说法：

①用物质A表示的反应速率为0.3 mol·L－1·s－1②用物质B表示的反应速率为0.6 mol·L－1·s－1③2 s时物质A的转化率为70% ④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1。其中正确的是( )

A．①③B．①④C．②③D．③④

【例3】已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是( ) A．v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1B．v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1

C．v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1D．v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1

【例4】反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.45 mol/(L·s)

②v(B)＝0.6 mol/(L·s)③v(C)＝0.4 mol/(L·s) ④v(D)＝0.45 mol/(L·s)。下列有关反应速率的比较中正确的是( )

A．④>③＝②>①B．①>④>②＝③C．①>②>③>④D．④>③>②>①

【例5】将等物质的量的A、B混合放于 2 L 的密闭容器中，发生反应3A(g)＋B(g)x C(g)＋2D(g)。经5 min 后达到平衡，平衡时测得D的浓度为0.5 mol/L，c(A)∶c(B)＝3∶5，v(C)＝0.1 mol/(L·min)。则：

(1)x＝________。

(2)前5 min 内B的反应速率v(B)＝________。

(3)﹡平衡时A的转化率为________________。

(4)若用①v(A)＝12 mol/(L·min)、②v(C)＝0.1 mol/(L·s)分别表示该反应速率，则反应速率较快的是________(填序号)。

二、化学反应速率的影响因素

1．内因

反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>Al。

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：图中：E1为反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。

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

4．速率影响因素的几个注意点

（1）理解外界条件对化学反应速率的影响

①固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。