内容正文:
2024版·化学②(老教材)
第八章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
化学计量数
m∶n∶p∶q
0.6
性质
Mg>Al
每一步反应
发生碰撞
有效碰撞
快
慢
【备考目标】 1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法。2.了解反应活化能的概念及催化剂的重要作用。3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响,能用相关理论解释其一般规律。4.了解化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点1 化学反应速率
梳理必备知识
1.化学反应速率
[注意] ①化学反应速率是一段时间内的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不能用固体和纯液体物质表示化学反应速率,因为固体或纯液体的浓度视为常数。
③计算反应速率时,若给出的是物质的量的变化值,不要忘记转化为物质的量浓度的变化值。
2.化学反应速率与化学计量数的关系
对于已知反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示,当单位相同时,化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的__________之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=____________________,或 eq \f(1,m) v(A)= eq \f(1,n) v(B)= eq \f(1,p) v(C)= eq \f(1,q) v(D)。
[实例] 一定温度下,在密闭容器中发生反应:3A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)。已知v(A)=0.9 mol·L-1·s-1,则v(C)=________ mol·L-1·s-1。
[注意] 同一化学反应在相同条件下,用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但意义相同。
3.化学反应速率大小比较
(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单位、同一种物质的反应速率,再进行速率的大小比较。
(2)比值法:将各物质表示的反应速率转化成同一单位后,再除以对应各物质的化学计量数,然后对求出的数值进行大小排序,数值大的反应速率快。如反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),若 eq \f(v(A),m) > eq \f(v(B),n) ,则反应速率A>B。
[注意] 无论采用何种方法,都要确保单位统一。
4.化学反应速率的测定
(1)常用于反应速率测定的物理量:任何一种与物质浓度有关的可观测量,如气体的体积、体系的压强、颜色的深浅、光的吸收、导电能力等。
(2)实例:如通过测量释放出一定体积的气体所需的时间或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。
关键能力研析
三段式法计算反应速率的模型
例如反应 mA(g)+nB(g) pC(g)
t0时浓度 a b 0
转化浓度 x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
t1时浓度 a-x b- eq \f(nx,m) eq \f(px,m)
v(A)= eq \f(x,Δt) ,v(B)= eq \f(nx,m·Δt) ,v(C)= eq \f(px,m·Δt)
[注意] 对于反应物,t0浓度=转化浓度+t1浓度。
【对点练】 工业制硫酸的过程中,SO2(g)转化为SO3(g)是关键的一步,550 ℃时,在1 L的恒温容器中,反应过程中部分数据见下表:
反应时间/min
SO2(g)/mol
O2(g)/mol
SO3(g)/mol
0
4
2
0
5
1.5
10
2
15
1
起始时总压为p0 kPa,若用单位时间内分压的变化表示反应速率(气态物质分压=总压×气态物质的物质的量分数),则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)=________ kPa·min-1。
解析:列出“三段式”
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
初始/mol 4 2 0
转化/mol 2 1 2
10 min时/mol 2 1 2
气体总压之比等于气体物质的量之比,所以10 min时体系总压p10 min满足 eq \f(p0,p10 min) = eq \f(6,5) ,即p10 min= eq \f(5,6) p0 kPa,p初始(SO2)= eq \f(2,3) p0 kPa,p10 min(SO2)= eq \f(5,6) p0 kPa× eq \f(2,5) = eq \f(1,3)