一、化學(xué)反應(yīng)速率的特點
通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量來表示化學(xué)反應(yīng)速率。濃度常以mol/L為單位,時間常以min(分)或s(秒)為單位,化學(xué)反應(yīng)速率的相應(yīng)單位為mol/(L?min)或mol/(L?s)。
。1)化學(xué)反應(yīng)速率是平均速率,均取正值。
。2)同一反應(yīng)選用不同物質(zhì)的濃度的改變量表示速率,數(shù)值可能不同,但表示的意義相同。
(3)在一定溫度下,固體和純液體物質(zhì)單位體積里的物質(zhì)的量保持不變,即物質(zhì)的量濃度為常數(shù),因此,它們的化學(xué)反應(yīng)速率也被視為常數(shù)。因此,通常情況下不用化學(xué)反應(yīng)體系中的固體和純液體來表示化學(xué)反應(yīng)速率。
二、化學(xué)反應(yīng)速率的計算
。1)在解題過程中經(jīng)常用到“起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量”的格式來分析、解決問題。如對于反應(yīng):mA + nB === pC + qD。A的起始濃度為a mol?L-1,B的起始濃度為b mol?L-1,反應(yīng)進(jìn)行到t1 s時,A消耗了x mol?L-1,則反應(yīng)速率可計算如下:
。2)對上述反應(yīng)來說,在同一段時間內(nèi),v(A)、v(B)、v(C)、v(D)的數(shù)值不一定相同,但其表達(dá)的意義完全相同,都表示的是同一個反應(yīng)在同一段時間內(nèi),反應(yīng)向同一個方向進(jìn)行的快慢。
。3)在同一段時間內(nèi),同一個反應(yīng)中用不同的物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比即:v(A) : v(B) : v(C) : v(D) = m : n : p : q。
三、化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較
利用化學(xué)反應(yīng)速率比較反應(yīng)進(jìn)行的快慢,不能只看反應(yīng)速率的數(shù)值大小,要注意:
。1)用同一物質(zhì)的反應(yīng)速率比較反應(yīng)快慢時,必須要換算為在速率單位一致的前提下再進(jìn)行比較。
。2)若用不同物質(zhì)的反應(yīng)速率比較反應(yīng)進(jìn)行的快慢時,除要保證單位一致外,還要根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比換算為同一物質(zhì)的速率后再比較。
(3)一般來說,隨著反應(yīng)時間的延長,反應(yīng)物濃度減小,反應(yīng)速率也隨著減小。
四、外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
。1)純液體和固體濃度視為常數(shù),它們的量的改變不會影響化學(xué)反應(yīng)速率。但顆粒的大小導(dǎo)致接觸面積的大小發(fā)生變化,故影響反應(yīng)速率。
(2)固體、液體物質(zhì),由于壓強(qiáng)改變時對它們的體積影響很小,因而壓強(qiáng)對它們濃度的影響可看作不變,壓強(qiáng)對無氣體參加的化學(xué)反應(yīng)的速率無影響。
。3)升高溫度,不論吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),也不論是正反應(yīng)速率還是逆反應(yīng)速率都增大。
(4)對于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),有以下幾種情況:
①恒溫時:壓縮反應(yīng)體系的體積導(dǎo)致引起壓強(qiáng)增大,進(jìn)而導(dǎo)致引起反應(yīng)物濃度增大,從而引起反應(yīng)速率加快。
、诤銣貢r,對于恒容密閉容器:
a. 充入氣體反應(yīng)物導(dǎo)致引起氣體反應(yīng)物濃度增大(壓強(qiáng)也增大),從而引起反應(yīng)速率加快。
b. 充入“惰性”氣體導(dǎo)致引起氣體總壓強(qiáng)增大,但氣體反應(yīng)物的濃度沒有改變,從而反應(yīng)速率不變。
③恒溫恒壓時:充入“惰性”氣體導(dǎo)致引起反應(yīng)體系的體積增大,進(jìn)而引起氣體反應(yīng)物濃度減小,從而引起反應(yīng)速率減小。
(5)在其他條件相同時,使用催化劑,化學(xué)反應(yīng)速率加快。
。6)另外光波、電磁波、超聲波、溶劑等也能影響化學(xué)反應(yīng)速率。
五、例題分析
【例題1】對于反應(yīng)2SO2(g) + O2(g)2SO3(g),一次只改變一個條件,能增大逆反應(yīng)速率的措施是
A. 通入大量氧氣 B. 增大容器體積 C. 移去部分二氧化硫 D. 降低體系溫度
解析:增大反應(yīng)物濃度可使正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率隨之增大,A選項正確;增大容器體積,相當(dāng)于減小壓強(qiáng),正、逆反應(yīng)速率均減小,B選項錯誤;移去部分二氧化硫,可使反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動,因而正、逆反應(yīng)速率均減小,C選項錯誤;降低溫度正、逆反應(yīng)速率均減小,D選項錯誤。
答案:A
點撥:本題易將反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的移動混淆而錯選。此處常見的誤區(qū)有:反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動,則正反應(yīng)速率一定增大,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動,則反應(yīng)速率一定增大。
【例題2】化學(xué)反應(yīng)A + 3B === 2C + 2D在如下四種不同的情況下的反應(yīng)速率分別為:① v(A) = 0.15 mol/(L?s);② v(B) = 0.6 mol/(L?s);
、墼摲磻(yīng)進(jìn)行的快慢順序為____________。
點撥:同一個化學(xué)反應(yīng),如aA + bB === cC + dD方程式中,選用不同的物質(zhì)的濃度的變化表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率,其數(shù)值可能相同,也可能不同,但意義相同,表示的都是同一反應(yīng)的速率,有各物質(zhì)的反應(yīng)速率比等于它們在該反應(yīng)化學(xué)方程式中的化學(xué)計量系數(shù)之比,即有:
v(A) : v(B) : v(C) : v(D) = a : b : c : d,因此在比較反應(yīng)速率的大小時,決不能單純地比較各物質(zhì)反應(yīng)速率數(shù)值的大。磾(shù)值大的速率不一定反應(yīng)快),必須結(jié)合化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量系數(shù)的大小進(jìn)行比較。比較同一個化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率大小時,應(yīng)將所給的各物質(zhì)的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一種物質(zhì)來比較,而且還要注意單位的統(tǒng)一。
【例題3】在固定的容器內(nèi)進(jìn)行下列反應(yīng):A(g) + 2B(g)2C(g) + D(g);△H>0。下列說法正確的是:
A.在容器內(nèi)加少量A,逆反應(yīng)速率也加快
B.使用催化劑,正逆反應(yīng)速率發(fā)生同等程度改變
C.升溫正反應(yīng)速率變大,逆反應(yīng)速率變小
D.增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率不變
解析:該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)。加入少量A時首先正反應(yīng)速率加快,隨著C、D的增多,逆反應(yīng)速率也加快,因此選項A正確;催化劑的加入能增加活化分子百分?jǐn)?shù),改變反應(yīng)歷程,對正、逆反應(yīng)速率同等程度產(chǎn)生影響,選項B正確;無論反應(yīng)是吸熱還是放熱,升高溫度,正逆反應(yīng)速率都加快,只是正逆反應(yīng)加快的程度不同,C選項錯誤;該反應(yīng)中的物質(zhì)都是氣體,增大壓強(qiáng),正、逆反應(yīng)速率都加快。
答案:A、B
點撥:影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多:對于有固體參加的化學(xué)反應(yīng)而言,由于在一定的條件下,固體的濃度是固定的,所以有固體物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)中濃度不改變,因此在表示化學(xué)反應(yīng)速率時,不能用固體物質(zhì)。但因為固體物質(zhì)的反應(yīng)是在其表面進(jìn)行的,故與其表面積有關(guān),當(dāng)把固體顆粒變小時,其表面積會增大,因此會加快反應(yīng)速率,固體量的增減對反應(yīng)速率一般無影響。稀有氣體或其它非反應(yīng)的氣體對反應(yīng)速率的影響分兩種情況:①在恒溫恒容條件下充入稀有氣體或其它非反應(yīng)的氣體,雖然改變了容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng),但各物質(zhì)的濃度不變,因此不影響化學(xué)反應(yīng)速率;②在恒溫恒壓條件下充入稀有氣體或其它非反應(yīng)的氣體,由于要保持壓強(qiáng)不變,因而容器的體積要增大,各反應(yīng)物質(zhì)的濃度均減小,因此化學(xué)反應(yīng)速率減慢。原電池的形成會加快化學(xué)反應(yīng)速率。
【例題4】向四個體積相同的密閉容器中分別充入一定量的SO2和O2,開始服用時,按反應(yīng)速率由大到小的排列順序正確的是
甲、500℃,10 mol SO2 和5 mol O2反應(yīng)
乙、500℃,V2O5作催化劑,10 mol SO2和5 mol O2反應(yīng)
丙、450℃,8 mol SO2 和5 mol O2反應(yīng)
丁、500℃,8 mol SO2 和5 mol O2反應(yīng)
A. 甲、乙、丙、丁 B. 乙、甲、丙、丁 C. 乙、甲、丁、丙 D. 丁、丙、乙、甲
解析:溫度高、濃度大、且有催化劑的乙組最快,其次是甲,丙最慢。
答案:C
點撥:一般情況下,影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素的先后順序為:催化劑>溫度>濃度。
【例題5】已知4NH3(g) + 5O2(g) === 4NO(g) + 6H2O(g),若反應(yīng)速率分別用v(NH3)、v(O2)、v( NO)、v( H2O)表示,則正確的關(guān)系是
A. 4v(NH3)=5v(O2) B. 5v(O2)=6v( H2O)
C. 2v(NH3)=3v( H2O) D. 4v(O2)=5v( NO)
解析: 4NH3(g) + 5O2(g) === 4NO(g) + 6H2O(g)
4 5 4 6
v(NH3) v(O2) v( NO) v( H2O)
答案:D
【例題6】把鋁條放入盛有過量稀鹽酸的試管中,不影響氫氣產(chǎn)生速率的因素是
A.鹽酸的濃度 B.鋁條的表面積
C.溶液的溫度 D.加少量Na2SO4
解析:鋁與鹽酸反應(yīng)的實質(zhì)是2Al + 6H+ === 2Al3+ + 3H2↑,因此鹽酸的溶度、鋁條的表面積和溶液的溫度均會影響反應(yīng)的速率,而加少量Na2SO4對溶液中的各物質(zhì)的濃度沒有影響,不會影響反應(yīng)速率。
答案:D
【例題7】100 mL濃度為2 mol/L的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng),為加快反應(yīng)速率,又不影響生成氫氣的總量,可采用的方法是
A.加入適量的6 mol/L的鹽酸 B.加入數(shù)滴氯化銅溶液
C.加入適量蒸餾水 D.加入適量氯化鈉溶液
解析:題中已知鹽酸定量,鋅片過量,為了加快反應(yīng)速率,又不影響生成氫氣的總量,A不能選,因為A會使氫氣的量增多;C、D項均使反應(yīng)速率變慢,故不選;B項Zn與Cu2+反應(yīng)可生成Cu,Zn與Cu在鹽酸溶液中形成原電池,負(fù)極:Zn-2e-=== Zn2+,正極:
2H+ + 2e-=== H2↑,可以加快化學(xué)反應(yīng)速率,又不影響生成氫氣的總量。
答案:B
來源:新東方
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