30.化学反应速率 讲义-2023-2024学年高二化学人教版2019选择性必修1

沐澹化学 化学反应速率 一、化学反应速率 1.意义和表示方法 ①意义： 化学反应速率是用来表征化学反应过程进行快慢的物理量。 ②表示方法： 对于有气体参与的反应或者在溶液中发生的反应，通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示，符号为。 2.数学表达式与单位 ①定义式： ②单位： 3.概念分析 ①单位时间与一段时间表示的意义并不相同，单位时间指的是每秒、每分钟、每小时等。 ②浓度是指物质的量浓度，不能用物质的质量、物质的量或质量分数表示。 ③化学反应速率与时间和浓度有关，无论是用反应物浓度的减少还是用生成物浓度的增加来表示，都取正值，即。 ④化学反应速率有瞬时速率和平均速率之分。我们通过公式计算求出的化学反应速率为平均速率。 ⑤在一定温度下，对于纯固体和纯液体参加的反应，其反应仅发生在接触面上，反应速率只与比表面积有关，并且其单位体积内的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，即Δc＝0(无意义)，所以不能用固体或纯液体表示反应速率。 ⑥表示一个具体的化学反应速率时，必须指明物质，即：对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 对于反应： 则有： 或 二、化学反应速率大小比较 同一反应可以用不同的物质表示其反应速率，因此其数值可能不同。比较反应速率的大小时，若只看数值的大小则很容易做出错误的判断；并且，即使是同一种物质来表示速率，若单位不同，其数值也不同，我们也不能直接用数值来进行大小比较，应该先进行单位换算。 方法一：先进行单位换算，转换成同一单位，再根据速率之比等于系数之比，转换成同一物质后进行大小比较。 方法二：先进行单位换算，转换成同一单位，再比较化学反应速率与化学计量数的比值（速率系数比[footnoteRef:2]）大小。 [2: “速率系数比”本质上与教材给出的“化学反应速率”的意义相同，只是将化学反应速率从新定义，“速率除以系数”，这样一个化学反应速率就只有一个值了，方便不同反应之间的比较。] 如反应，要比较与的相对大小，就是比较的相对大小，若，则用表示的反应速率比用表示的反应速率大。 【例】加、乙、丙、丁在不同情况下测得反应的化学反应速率如下： 甲： 乙： 丙： 丁： 请判断四位同学测得反应速率的快慢。 解：先将甲同学的速率单位进行换算，换算成相同单位： 方法一：根据速率之比等于系数之比，转换成同一物质，进行比较 甲： 乙： 丙： 丁： 则四位同学测得反应速率由大到小为：丁＞乙＝丙＞甲 方法二：求各速率的“速率系数比” 则四位同学测得反应速率由大到小为：丁＞乙＝丙＞甲 不同物质描述速率的数值相互转化：，即。 三、“三段式”法在化学反应速率计算中的应用 1.“三段式”法书写注意事项： ①统一书写各物质的 “计量”：一般情况下，不论是恒容还是恒压体系，都可以书写各阶段不同物质的物质的量； 体积恒定（体积固定的密闭容器、刚性容器等），物质的量之比等于浓度之比，可以书写各阶段不同物质的物质的量浓度； 体积恒定（体积固定的密闭容器、刚性容器等），反应物与生成物均为气体，物质的量之比等于压强之比，可以书写各阶段不同物质的分压。 ②始态：该状态指的是反应还未开始时，人为加入体系中的各物质不同的量，具有主观性，与反应物系数没有关系。 ③转化：转化的多少指的是具体发生反应的物质量的多少，反应时必须按照方程式各物质的系数比进行消耗和生成，转化了的各物质的物质的量一定和系数成正比。 ④终态：终态指的是各物质之间经过一段时间反应后所剩的物质的多少，与加入量和转化的量有关，所以和物质的系数没有直接联系。 2.“三段式”法可以解决的问题： ①求反应的转化率：指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的物质的量之比。 ②求生成物的产率：指生成物的实际值与理论值(按照方程式计算的出来的)的比值。 ③反应结束时各物质的浓度：列物质的量的“三段式”时，一定要比体积。 ④反应结束时各物质的百分含量(气体的体积分数、物质的量分数、质量分数)：对于气相反应，气体的体积分数就是气体的物质的量分数。 ⑤求反应前后的压强：对体积不变的反应装置，如果不考虑反应前后温度的变化，由可知，反应前后压强之比等于气体的物质的量之比。 四、影响化学反应速率的因素 一定条件下，一个化学反应的速率主要取决于反应物本身的性质，这是化学反应进行快慢的内在原因。但是我们可以通过改变外界条件，比如从浓度、压强、温度、催化剂等因素，来对反应的快慢进行一定的调节。 1.浓度对化学反应速率的影响 ①规律：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率