考点06 化学反应的速率 -2022-2023学年上海市高二化学同步考点归纳与测试（沪科版2020选择性必修1）

考点06 化学反应的速率 【核心考点梳理】 1. 化学反应速率 1、化学反应速率的意义和表示方法 (1)意义：表示某一化学反应进行快慢程度的一种物理量。 (2)表示方法：用单位时间内某一反应物浓度的减少或某生成物浓度的增加来表示。 2、化学反应速率的计量特征 表达式：(△c表示某一反应物或某一生成物物质的量浓度的绝对变化值，△t表示时间变化量) 如果化学方程式中物质的反应系数不等，用不同物质的浓度变化表示的速率是不相等的，所以可统一将化学反应速率表示为： 单位：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1 说明： ①化学反应速率无正负之分； ②化学反应速率不是瞬时速率而是平均速率； ③用不同物质来表示某一化学反应速率时，其数值一般不一定相等，所以必须标明物质； ④用不同物质来表达化学反应速率时，其数值不一定相等，但它们的速率比等于方程式中的系数比。 即：对于反应aA+bB cC+dD来说，υ(A)：υ(B)：υ(C)：υ(D)=a：b：c：d 二、影响化学反应速率的因素 1、基元反应 化学反应的速率千差万别，有些进行得极其缓慢，要几百年甚至几千年才能完成；有些则一触即发，瞬间完成，更多的反应则是介于这两者之间。研究表明，绝大多数化学反应并不是一步完成的，而是分几步完成的。例如， H2(g) + I2(g) ⇌2HI(g) 的反应分以下几步完成：① I2⇌ 2I（快速平衡）② 2I + H2 ⇌2HI（慢） 可逆反应中控制反应速率的是其中的慢反应，慢反应的反应速率控制了该反应的总反应速率。 当 然 也 有 些 反 应 确 实 是 一 步 完 成 的， 例 如 反 应：NO2(g) + CO(g) ⇌NO(g) + CO2(g)，这种由反应物只经一步就转化成生成物的反应，称为基元反应。由多步完成的称为非基元反应或复杂反应，其中的每一步都是一个基元反应。 2、反应历程 化学反应所经过的步骤，称为反应历程或反应机理。反应历程是用一系列的基元反应来描述的，而我们平时所写的化学方程式只能表示出反应物和生成物之间的化学计量关系。化学反应速率与反应历程有关，相同的反应，条件不同反应历程不同，化学反应速率也不同。实验证明，对于确定的化学反应，化学反应速率除了与反应物本身的性质有关外，反应物的浓度、反应体系的温度、压强和催化剂等因素，都会影响化学反应速率。这些外界因素为什么能改变化学反应速率？下面我们用碰撞理论和过渡态理论中的要点，来理解浓度、温度、压强、催化剂等条件对基元反应速率的影响。 碰撞理论认为化学反应中旧键的断裂和新键的形成都是通过反应物分子的相互碰撞来实现的。反应物分子间的相互碰撞是反应发生的前提条件。在一定温度下，气体分子的平均能量是一定的，但每个气体分子的能量并不相同，只有那些能量高于平均能量，并满足一定方向要求的分子的碰撞，才有可能发生化学反应，我们把可能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞，把能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子，活化分子的平均能量和反应物分子的平均能量的差值称为活化能（ E）。 事实上，在亿万次的碰撞中，只有极少数的活化分子在有合适取向时的碰撞才能够发生化学反应。例如，二氧化氮与一氧化碳的反应：NO2(g) + CO(g) ⇌NO(g) + CO2(g)只有当 NO2 中的氧原子与 CO 中的碳原子沿着合适取向的碰撞，才有可能发生 N—O 的化学键断开，氧原子转移的反应，如图 所示；如果 NO2 中的氮原子与CO 中的碳原子相撞， 则不会发生反应，如图所示。反应历程如图所示。 4、活化分子与有效碰撞 在一定条件下，活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的。因此，单位体积内的活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比。增大反应物的浓度，活化分子数目增加，单位时间内的有效碰撞次数增多，可以加快化学反应速率。提高反应温度，会使反应物分子的能量普遍升高，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，单位时间内有效碰撞的次数也随之增加。因此，对大多数反应而言，升高温度可以提高化学反应速率。那么，加入合适的催化剂，可以提高反应速率的原因是什么呢？过渡态理论认为，从反应物到生成物的变化过程中，必须要经过一个中间状态，这个中间状态被称为过渡态。具有平均能量的反应物分子需要吸收能量，才能到达高能量的过渡态，过渡态分子的平均能量和反应 物分子平均能量的差值称为该反应的活化能。图中红线表示没有催化剂时，反应所需要的活化能 E1 相对较高。蓝线表示有催化剂时，催化剂改变了反应历程，新过渡态的能量有所下降（也可以形成几个活化能较低的新过渡态）。因此，反应所需要的活化能 E2 相对较低，相应地增加了单位体积内活化分子的百分数，从而提高了反应速率。催化剂改变了反应历程，同等程度地提