化学反应速率提高.docx

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化学反应速率提高

化学反应速率（提高）

考纲要求

　　1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法，会进行简单计算。

　　2．重点理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响规律。

知识点一、化学反应速率

　　1．定义：

　　化学反应速率通常用单位时间反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。

　　要点诠释：

（1）．表达式为：

υ=∆c/∆t。

　　式中：

v—化学反应速率，单位mol/（L•min）、mol/（L•s）、mol/（L•h）

　　Δc—浓度变化，单位mol/L

　　Δt—时间，单位s、min、h

（2）．意义：

衡量化学反应进行的快慢。

　　（3）．不用纯固体、纯液体表示反应速率。

　　（4）．化学反应速率为某时间段的平均速率，不指某时刻的瞬时速率。

　　（5）．化学反应速率须标明物质：

同一反应，同样快慢。

不同物质浓度变化可能不同，速率数值也就不同，但表示的意义相同。

　　2．化学反应速率与方程式中各物质化学计量数的关系：

　　同一反应中，用不同物质（气体或溶液）表示的化学反应速率比=化学计量数之比。

　　如：

化学反应mA（g）+nB（g）=pC（g）+qD（g）

　　v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）=m∶n∶p∶q。

　　3．化学反应速率的计算格式：

　　依据化学方程式计算化学反应速率时可按以下格式（“三段式”）求解：

（1）写出有关反应的化学方程式；

（2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；

　　（3）根据已知条件列方程式计算。

　　例如：

反应　　　　　　　　　　　mA　　+　　nB　　

　　起始浓度（mol·L―1）　　　　　　a　　　　　b　　　　　　　c

　　转化浓度（mol·L―1）　　　　　　x　　　　　

　　某时刻浓度（mol/L）　　　　a－x　　　　　

　　4．比较反应的快慢的方法：

　　同一化学反应的反应速率用不同物质的浓度变化表示时，数值可能不同，比较化学反应速率的大小不能只看数值大小，而要进行一定的转化。

（1）换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。

（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。

如aA+bB

cC，即比较

与

知识点二、影响化学反应速率的因素

（一）．因：

反应物自身的结构和性质，因对反应速率大小起决定性作用。

如金属与水反应的速

　　　　　　率：

Na＞Mg＞Al。

（二）．外因：

化学反应速率还受外界条件的影响。

对于同一化学反应，改变外界条件可以改变化学反应速率

　　1、哪些外界条件影响化学反应速率？

（1）、主要因素：

有浓度、压强、温度和催化剂等

（2）、其它因素：

固体表面积、光照、超声波、放射线、溶剂、电弧、强磁场、研磨等

　　2、上述主要条件如何影响化学反应速率？

　　只考虑单一因素对化学反应速率的影响（其它因素保持不变），化学反应速率变化的趋势如下表所示：

影响因素

反应物浓度c↑

压强p↑

温度T↑

使用（正）催化剂

化学反应速率v

v↑

适用围

气体或溶液

气体

均使用

有选择性

　　注：

“↑”代表增大或加快，

　　要点诠释：

外界条件对化学反应速率影响，具体解释如下：

（1）、在其它条件不变的情况下，浓度对化学反应速率的影响

　　说明：

改变浓度只适用于当反应物为气体或溶液时的反应（不适用于固体或纯液体）。

在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度，可以增大反应速率。

若反应物为固体或纯液体，只能改变其接触面积；其浓度无法改变可视为常数，因此，改变固体或纯液体反应物的量不会改变化学反应速率。

（2）、在其它条件不变的情况下，压强对化学反应速率的影响

　　说明：

改变压强只适用于反应物有气体参加的反应（不适用于固体、纯液体及溶液）。

当温度一定时，若增大压强，气体体积缩小，气体的浓度增大，因而使反应速率加快。

如果参加反应的物质是固体、纯液体或溶液，由于改变压强对它们的体积改变极小，因而对它们浓度改变可以忽略不计，可认为压强对它们的反应速率无影响。

　　强调：

压强对反应速率的影响是通过改变浓度而影响反应速率的。

我们在分析压强对反应速率的影响时，应最终落实到浓度上，将压强问题转化为浓度问题，由此判断出对反应速率有何影响。

　　对于气体反应体系，有以下几种情况：

　　①恒温时：

缩小体积

增大压强

浓度增大

反应速率加快

　　②恒温恒容时：

　　a．充入气体反应物

浓度增大

速率加快

　　b．定容充入“惰性气体”

总压强增大，但各气体的分压不变，即各物质的浓度不变，反应速率也就不变。

（把与化学反应体系中各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”）

　　③恒温恒压时：

充入“惰性气体”

体积增大

各反应物浓度减小

反应速率减慢

　　（3）、在其它条件不变的情况下，温度对化学反应速率的影响

　　说明：

升高温度，可以增大化学反应速率。

温度对反应速率的影响适用于任何反应，即无论物质状态及反应是放热或吸热，升高温度，反应速率都增大。

温度对反应速率的影响比较显著，超过浓度、压强对反应速率的影响。

温度每升高10oC，反应速率通常增大到原来的2～4倍。

　　（4）、在其它条件不变的情况下，催化剂对化学反应速率的影响

　　催化剂分为正、负催化剂，正催化剂能加快反应速率，负催化剂能减慢反应速率。

如不特殊声明，催化剂均指正催化剂。

对于可逆反应，催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率。

　　注意：

催化剂参加了化学反应，改变了反应历程，而催化剂本身在反应前后的质量和化学性质均不变。

　　3、课本中实验验证外界条件对反应速率的影响：

　　课本实验1：

利用2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O设计实验，探究浓度对化学反应速率的影响。

在反应中发现开始一段时间反应速率较慢，溶液褪色不明显；但不久突然褪色，反应速率明显加快。

　　答案：

这是因为生成的Mn2＋起催化作用，使反应速率加快。

　　课本实验2：

利用Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O探究温度对化学反应速率的影响。

如何比较该反应进行的快慢？

　　答案：

测定溶液出现混浊的时间，进行比较。

　　课本实验3：

已知4H++4I-+O2=2I2+2H2O，现有1mol/LKI溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和淀粉溶液，设计实验探究溶液出现蓝色的时间与温度的关系。

　　答案：

取等量的反应物在不同温度下进行反应，测定溶液出现蓝色的时间。

　　4、实例分析：

采取如下措施，化学反应速率的变化情况

（1）对于不可逆反应的分析，如对反应：

Zn+2HCl==ZnCl2+H2↑

采取单一措施（其它条件不变）

反应速率

解释原因

加入大小相同的Zn粒

不变

固体浓度无法改变

预先把Zn粒加工为Zn粉

增大

反应物总表面积增大

加压

不变

反应物无气体，反应不可逆

升温

增大

升温速率加快

增加HCl浓度

增大

增大反应物浓度速率加快

增加ZnCl2浓度（加入ZnCl2固体）

不变

反应不可逆

及时排除H2

不变

反应不可逆

（2）、对于可逆反应N2＋3H2

2NH3　　△H<0已一定条件下达到平衡,进行如下分析:

V正

V逆

二者关系

移动方向

N2转化率

缩小容积（即加压）

↑

V正＞V逆

→

↑

升温

↑

V正＜V逆

←

↓

定V充入N2（N2浓度增大）

↑

V正＞V逆

→

↓

定V充入惰性气体（浓度均不变）

—

　　V正=V逆

—

定压充入惰性气体（相当于扩大容积减压）

↓

V正＜V逆

←

↓

分离出NH3（NH3（浓度降低）

↓

V正＞V逆

→

↑

　　注：

“↑”表示增大，“↓”表示降低，“—”表示不变

　　5．外界条件对化学反应速率影响规律的理论解释：

　　化学反应速率表示单位体积活化分子之间发生有效碰撞的频率。

（1）、有效碰撞：

反应物分子不停地接触、碰撞，具有较高能量及一定的相对取向的分子之间的碰撞，称为有效碰撞，可认为是发生化学反应的充要条件。

（2）、活化分子：

在相同温度下，分子的能量并不完全相同，有些分子的能量高于分子的平均能量，称为活化分子。

能够发生有效碰撞的一定是活化分子，但是活化分子不一定发生有效碰撞。

　　（3）、活化能：

活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量之差。

　　（4）、增大反应物浓度可以增大单位体积活化分子数目，从而增大化学反应速率。

对于有气体参加的反应，增大压强也就是增大反应物浓度。

　　（5）、升高温度使分子的平均能量升高，可以提高活化分子的百分数，也增大了单位体积活化分子数目，从而增大化学反应速率。

　　（6）、使用催化剂都降低了活化能，使一部分原先的非活化分子变为活化分子，提高了活化分子的百分数，增大了单位体积活化分子数目。

　　注：

活化分子的百分数=活化分子数与分子总数之比。

　　（7）、小结：

各种外因影响化学反应速率的微观机理可利用简化的有效碰撞模型进行解释，如下表所示（只考虑单一因素的影响）：

影响因素

单位体积分子数目

活化分子百分数

单位体积活化分子数目

单位体积有效碰撞次数

化学反应速率

反应物浓度c↑

↑

－

↑

压强p↑

↑

－

↑

温度T↑

－

↑

使用催化剂

－

↑

　　注：

“↑”代表增大，“－”代表不变。

　　下图中的虚线表示出使用催化剂后对化学反应活化能的影响：

催化剂能降低化学反应的活化能，但不改变反应的⊿H（⊿H=E2-E1）。

一、选择题：

（每题有1-2个选项符合题意）

　　1．反应C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）在一容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（　　）

　　A．增加H2O（g）的量

　　B．将容器的体积缩小一半

　　C．保持容积不变，充入N2使体系压强增大

　　D．保持压强不变，充入N2使容器的体积增大

　　2．在一定温度下，向一个2L的真空密闭容器中（装有催化剂），通入2molN2和2molH2，发生反应N2+3H2

2NH3，经过一段时间后，测得容器压强为起始时的0.9倍。

已知在此段时间以H2表示的平均反应速率为0.1mol/（L·min），则所经过的时间为（　　）

　　A．1min　　　　B．2min　　　　C．3min　　　　D．6min

　　3．对于反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）　　△H<0，能增大正反应速率的措施是（　　）　　

　　A．定容通入大量O2　　　　　　B．增大容器容积　　　　C．移去部分SO　　　　D．降低体系温度

　　4．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（　　）

　　A．加热　　　　　　　　　　B．不用稀硫酸，改用98％浓硫酸

　　C．滴加少量CuSO4溶液　　　　D．不用铁片，改用铁粉

　　5．在锌片与盐酸的反应中，加入如下试剂或操作，可使生成氢气速率减慢，但生成氢气的量不变的

是（　　）

　　A．氯化钠晶体　　　　B．氯化钾溶液　　　　C．水　　　　D．加热

　　6．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得到下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是（　　）

组别

c（HCl）（mol/L）

温度（℃）

状态

①

2.0

块状

②

2.5

块状

③

2.5

块状

④

2.5

粉末状

　　A．④、③、②、①　　　　　　B．①、②、③、④

　　C．③、④、②、①　　　　　　D．①、②、④、③

　　7．将固体NH4Br置于密闭容器中，在某温度下，发生反应：

　　NH4Br（s）

NH3（g）+HBr（g）；2HBr（g）

H2（g）+Br2（g）。

　　两分钟后，反应达到平衡，测知c（H2）为0.5mol·L-1，c（HBr）为4mol·L-1。

若反应用NH3表示反应速率，则正确的是（　　）

　　A.0.5mol·L-1·min-1　　　　　B.2.0mol·L-1·min-1

　　C.2.5mol·L-1·min-1　　　　　D.5.0mol·L-1·min-1

　　8．一定条件下，体积为10L的密闭容器中，1molX和1molY进行反应：

2X（g）＋Y（g）

Z（g），经60s达到平衡，生成0.3molZ。

下列说确的是（　　）　　

　　A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001mol/（L·S）

　　B．将容器体积变为20L，Z的平衡浓度变为原来的

　　C．若增大压强，则物质Y的转化率减小

　　D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的△H＞0

　　9．下列说确的是（　　）

　　A．升高温度能使化学反应速度增大，主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数

　　B．有气体参加的化学反应，若增大压强（即缩小反应容器的体积），可增加活化分子的百分数，从而使反应速率增大

　　C．增大反应物浓度，可增大单位体积活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增加

　　D．催化剂不影响反应活化能，但能增大单位体积活化分子百分数，从而增大反应速率

二、填空题

　　1．在一定压强下，某化学反应2A

B+D在4种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：

　　实验

　　根据上述数据，完成下列填空：

（1）在实验1，反应在10～20min平均反应速率为________mol/（L·min）。

（2）在实验2，A的初始浓度c2=________mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是　　　　________________。

　　（3）设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3______v1（填“＞”、“＝”或“＜”）。

　　　　且c3________1.0mol/L（填“＞”、“＝”或“＜”）。

　　（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是________反应（填“吸热”或“放热”）。

理由是____________。

　　2．在相同条件下进行镁片与盐酸、CH3COOH反应的对照实验，相关数据如下：

Mg的质量

酸及酸的用量

开始时反应速率

产生H2总量

Ⅰ

0.24g

盐酸0.2mol·L－1　　　　100mL

Ⅱ

0.24g

CH3COOH0.2mol·L－1　　100mL

　　请填空：

（1）试比较有关量的大小：

v1________v2，n1________n2。

（填“＞”“＝”或“＜”）

（2）现欲改变条件，使实验Ⅰ反应速率加快，其措施有________________。

　　（3）现欲改变条件，使实验Ⅰ中的v1降低，但不改变n1的值，试写出两种可行的方法。

　　方法①________________。

　　方法②________________。

　　3．某实验小组以H2O2分解为例，研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。

在常温下按照如下方案完成实验。

实验编号

反应物

催化剂

①

10mL2%H2O2溶液

无

②

10mL5%H2O2溶液

无

③

10mL5%H2O2溶液

1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液

④

10mL5%H2O2溶液+少量HCl溶液

1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液

⑤

10mL5%H2O2溶液+少量NaOH溶液

1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液

（1）催化剂能加快化学反应速率的原因是________________。

（2）常温下5%H2O2溶液的pH为6，H2O2的电离方程式为________________。

　　（3）实验①和②的目的是____________。

实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。

资料显示，通常条件下H2O2稳定，不易分解。

为了达到实验目的，你对原实验方案的改进是____________。

　　（4）实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化的关系如右图。

分析右图能够

得出的实验结论是：

________________。

　　4．某同学在用稀硫酸与锌粒制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。

请回答下列问题：

（1）上述实验中发生反应的化学方程式有___________；

（2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是___________；

　　（3）实验室中现有Na2SO4、MgSO4、Ag2SO4、K2SO4等4中溶液，可与实验中CuSO4溶液起相似作用的是_______；

　　（4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措施有_____________________________（答两种）；

　　（5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。

将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。

实验混合溶液

4mol·L－1H2SO4／mL

饱和CuSO4溶液／mL

0.5

2.5

H2O／mL

V10

　　①请完成此实验设计，其中：

V1=________，V6=________，V9=________；

　　②反应一段时间后，实验A中的金属呈______色，实验E中的金属呈______色；

　　③该同学最后得出的结论为：

当加入少量CuSO4溶液时，生成氢气的速率会大大提高。

但当加入的CuSO4溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。

请分析氢气生成速率下降的主要原因___________。

答案与解析

【答案与解析】　　一、选择题

　　1．

　　【答案】C　　

　　【解析】A选项中H2O为气态反应物，增加H2O（g）的量反应速率增大；B选项将容器的容积缩小一半，压强增大，反应速率加快；C选项中充入N2使体系压强增大，但容器的容积未变，参加反应的各种气体浓度未变，故反应速率不变；D选项中保持恒压，充入N2使容器容积增大，参加反应的各种气体浓度减小，反应速率减小。

　　2．

　　【答案】C　　

　　【解析】N2　　+　　3H2　　

　　2NH3

　　起始（mol/L）　　1　　　　1　　　　　　　0

　　转化（mol/L）　　x　　　　3x　　　　　　2x

　　t时（mol/L）　　1－x　　1－3x　　　　2x

　　则　　

　　x=0.1，即N2转化的物质的量浓度为0.1mol/L，

，

　　Δt=3min

　　【答案】A

　　【解析】

　　A．通入大量O2，即增加O2的浓度，反应速率加快；

　　B．增大容器容积即减压，反应速率减慢；

　　C．移去部分SO3即降低O2的浓度，反应速率减慢

　　D．降低体系温度反应速率减慢

　　【答案】B

　　【解析】铁片与98％浓硫酸常温下钝化，加热时不能产生氢气；滴加少量CuSO4溶液能形成原电池，反应速率加快。

　　【答案】BC。

　　【解析】加入水，氢离子浓度减小但氢离子物质的量不变，故可使生成氢气速率减慢，但生成氢气的量不变；加氯化钾溶液相当于加水，因氯化钾不起作用。

　　6．

　　【答案】AC　　

　　【解析】其他条件一定时，溶液的浓度越大，化学反应速率越快；固体表面积越大，化学反应速率越快；温度越高，化学反应速率越快。

所以④、③的速率大于①和②，且②的速率大于①，而④和③温度、表面积各不同，所以它们的速率不能确定。

　　【答案】C　　

　　【解析】

　　2HBr（g）＝Br2（g）+H2（g），c（H2）=0.5mol·L-1,

　　知该反应消耗的c（HBr）=1mol·L-1，

　　总的生成的c（HBr）=4mol·L-1+1mol·L-1=5mol·L-1。

NH4Br（s）＝NH3（g）+HBr（g），

　　则生成的c（NH3）=c（HBr）总=5mol·L-1,

　　得出，v（NH3）=△c（NH3）/t=5mol·L-1/2min=2.5mol·L-1·min-1，

　　所以，答案为C　

　　【答案】A

　　【解析】根据题目的含义可以列出：

　　2X（g）＋Y（g）

　　Z（g）

　　起始（mol·L－1）0.1　　　　0.1　　　　　　0

　　转化（mol·L－1）0.06　　0.03　　　　0.03

　　平衡（mol·L－1）0.04　　0.07　　　　0.03

　　所以v=

=0.001mol/（L·S），故A选项正确；若将容器的体积变为20L，各物质的浓度均减半，根据平衡移动原理此平衡应向逆反应方向移动，所以Z的平衡浓度比原来的

要小，故B选项错误；由于此反应的正反应是气体体积减小的反应，因此增大压强此平衡向右移动，反应物X和Y的转化率均增大，故C选项错误；X的体积分数增大，说明平衡向逆反应方向移动，而升高温度平衡应向吸热反应方向移动，因此此反应的正反应应为放热反应，即△H＜0，所以D选项错误。

　　9．

　　【答案】A　　

　　【解析】升高温度，单位体积分子总数不变，活化分子数增加，活化分子百分数增加，有效碰撞次数增加，反应速率加快，A对；增大压强，单位体积活化分子数增加，但单位体积活化分子百分数不变，B错；增大反应物浓度，单位体积活化分子数增多，但单位体积活化分子百分数不变，C错；催化剂可降低反应活化能，使单位体积活化分子百分数增加，D错。

　　二、填空题

　　1．

　　【答案】

（1）0.013　　

（2）1.0　　催化剂　　

　　（3）＞　　＞（4）吸热　　温度升高时，平衡向右移动

　　【解析】

（2）、由于第二种情况和第一种情况在相同环境下达到的平衡状态相同，所以两者的起始浓度一定相同，所以第二种情况下，c2=1mol/L。

　　（3）、反应物浓度增大，平衡势必向右移动，但是移动后达到新平衡新平衡的各组份浓度都要比加入以前要大就是比旧平衡的各组份浓度要大，最后A的浓度是0.6mol/L，0.6mol/L＞0.5mol/L，和第一组相比可知起始的C3>1mol/L。

　　C3的值如果是1.0mol/L，则第三种情况平衡时浓度也应该为0.5mol/L，但是现在

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