内容正文:
第2讲 化学反应速率
一、化学反应速率
1.化学反应速率
含义
化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢的物理量
表示
方法
指平均速率
通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示
计算
公式
不能用固体或纯液体表示
v=,单位为 mol·L-1·s-1或
mol·L-1·min-1
2.化学反应速率与系数的关系
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,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,或===。
[理解·辨析]
判断正误:正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减小或任何一种生成物浓度的增大。( )
(2)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。( )
(3)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值越大,表示化学反应速率越快。( )
(4)单位时间内反应物浓度的变化量表示正反应速率,生成物浓度的变化量表示逆反应速率。( )
解析:(1)不能用固体或纯液体物质(不是溶液)表示化学反应速率,因为固体和纯液体物质的浓度视为常数。
(2)不一定,有些反应无明显现象。
(3)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但表示的意义相同,当单位相同时,其数值之比等于系数之比。
(4)单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大均表示正反应速率,其意义相同。
答案:(1)× (2)× (3)× (4)×
二、影响化学反应速率的因素
1.影响化学反应速率的因素
(1)主要因素——内因。
反应物的组成、结构和性质等,如Na、Mg、Al与酸反应的速率大小关系为Na>Mg>Al。
(2)外界因素——外因。
浓度
增大反应物浓度,化学反应速率增大,反之减小
必须是真正参加反应的气体
物质或离子的浓度
压强
指物料不变,减小体积
对于有气体参加的反应,增大压强,化学反应速率增大,反之减小
温度
升高温度,化学反应速率增大,反之减小
催化剂
使用催化剂,能改变化学反应速率,且正、逆反应速率的改变程度相同,另外催化剂也有选择性
其他因素
反应物间的接触面积(固体物质比表面积)、光辐射、放射线辐射、超声波、形成原电池等
2.理论解释
(1)基元反应与反应历程。
能够一步完成的反应称为基元反应。
例如,H·+O2·OH+O·即为氢气与氧气生成水的反应中的一个基元反应。
基元反应构成的反应序列称为反应历程(又称反应机理),基元反应的总和称为总反应。
(2)活化能。
反应测定结果
活化能越小,反应速率越大。
(3)速率方程。
以H2O2+2HI2H2O+I2为例:
v=kc(H2O2)·c(HI)
式中k称为反应速率常数,表示单位浓度下的化学反应速率,与浓度无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常,反应速率常数越大,反应进行得越快。
(4)活化分子、有效碰撞及反应速率的关系。
有效
碰撞
定义
能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞
条件
反应物分子具有较高的能量和碰撞时有合适的取向
活化
分子
能够发生有效碰撞的分子(必须具有足够的能量)
化学
反应
的过
程
活化能
注:E1表示反应的活化能
E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量或逆反应活化能
E1—E2表示反应热
使用催化剂时的活化能为E3
[理解·辨析]
对于在密闭容器中发生的反应A+B2C:
(1)升高温度或加入反应物A或B,是否都可以加快反应速率?
(2)若A、B、C均为气体,恒温恒容,充入氦气,对反应速率有何影响?
(3)若A、B、C均为气体,恒温恒压,充入氦气,对反应速率又有何影响?
提示:(1)升高温度可以加快反应速率,若A或B是固体或纯液体,则加入其不会影响反应速率。
(2)
(3)
考点一 化学反应历程 化学反应速率的计算与比较
化学反应历程(或机理)的分析应用
(2021·湖南卷)铁的配合物离子(用[L-Fe-H]+表示)催化某反应的一种反应机理和相对能量的变化情况如图所示:
下列说法错误的是( D )
A.该过程的总反应为HCOOHCO2↑+H2↑
B.H+浓度过大或者过小,均导致反应速率降低
C.该催化循环中Fe元素的化合价发生了变化
D.该过程的总反应速率由Ⅱ→Ⅲ步骤决定
“环式”反应过程图像
位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体,如⑤⑥⑦⑧,“入环”的物质为反应物,如①和④,“出环”的物质为生成物,如②和③,据此可知总反应的化学方程式为HCOOHCO2↑+H2↑,催化循环中Fe元素化合价可由“环上”物质的成键情况判断。
解析:分析题给反应机理图,可知该