江苏省连云港市赣榆县赣榆县海头高级中学2015高中化学 专题2 第1单元 化学反应速率检测题 苏教版选修4.doc
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1、化学反应速率新知预习一、化学反应是怎样进行的1.绝大多数化学反应都是分_步完成的,其中能够_步完成的反应称为基元反应。例如,氢气与氧气生成水的反应中的一步反应H+O2OH+O即为基元反应。基元反应构成的_称为反应历程(又称反应机理),基元反应的_称为总反应,由_基元反应组成的总反应称为复杂反应。因此,平常所写的化学方程式是_的化学方程式,它只能表示出_物和_物以及它们之间的_关系。当然,也有一些化学反应是一步完成的,总反应就是_反应,这类反应又称为_反应,如H+OH-=H2O。2.事实上,反应不同,_就不相同,同一反应在_的_也可能不同,_和_决定一个反应的反应历程,而_又造成了_。二、化学反
2、应速率1.化学反应速率可以用_时间内_的变化量或者_的变化量来表示,即v=,式中,t代表某段_;n代表该时间间隔内_或_的物质的量的变化量。2.对于反应体系为体积不变的化学反应,可以用单位时间内_浓度的变化量或_浓度的变化量来表示化学反应速率,即v=_。三、影响化学反应速率的因素1.影响一个化学反应的化学反应速率主要有内因和外因两个方面,内因指_,外因包括_、_、_、_等其他因素。2.浓度的影响在其他条件不变时,增加反应物的浓度可_化学反应速率,减小反应物的浓度可_化学反应速率。注意:改变_或_对化学反应速率无影响,但改变固体_会影响化学反应速率,因为当固体或纯液体参加反应时,反应速率只与_、
3、_有关。3.压强的影响在其他条件不变时,增大压强会_化学反应速率,减小压强会_化学反应速率。压强对化学反应速率的影响是通过改变_实现的,不改变浓度的压强对化学反应速率_影响。4.温度的影响在其他条件不变的条件下,升高温度_化学反应速率,降低温度_反应速率。一般说来,温度每升高10 ,化学反应速率增大到原来的_倍。5.催化剂的影响在其他条件不变时,使用催化剂能够_化学反应速率。由于催化剂的_及_在反应前后不变,反应历程中必定既包括有催化剂_的反应,又包括催化剂_的反应,可见,催化剂通过参加反应改变_,从而降低了_,提高了化学反应速率。知识回顾知识链接1.自由基(自由原子):有未成对电子的原子或原
4、子团。如反应H+O2OH+O中,微粒H、OH、O都称为自由原子或自由基。自由基的反应活性很强,寿命极短。2.基元反应:能够一步完成的反应称基元反应。如氢气与氧气生成水的反应中,H+O2OH+O就是基元反应。3.反应历程:基元反应构成的序列称反应历程(又称反应机理)。基元反应的总和称为总反应。背景链接1.物质的量浓度 以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量,叫溶质B的物质的量浓度。 溶液体积、溶质物质的量、溶质的物质的量浓度三者之间的关系为:cB= 使用该公式要注意单位:nB mol;VB L;cB molL-1 气体在一定容积的容器中,也可用物质的量浓度表示。2.催化剂 在
5、化学反应里,能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质,叫催化剂。 能加快化学反应速率的为正催化剂,减慢化学反应速率的为负催化剂,一般我们说催化剂是指正催化剂。 催化剂有两种机理:(1)催化剂在反应过程中参与反应,在反应完成之后被还原成原始的成分。例如:加热分解高锰酸钾的时候加入锰酸钾。高锰酸钾分解过程中,锰酸钾是参与反应的。最后以锰酸钾出现。反应前后催化剂形态变化,颗粒变粉末,粉末变颗粒等等。(2)催化剂不参加反应,如在铂铑合金网上,氮气和氢气反应生成氨气。铂铑合金网在反应过程中提供电子(或者类似作用,但是本身不发生反应),反应前后铂铑合金网形态也未发生变
6、化。互动课堂疏导引导知识点1:化学反应速率1.意义:表示化学反应进行快慢的量,常根据反应物减少或生成物产生的快慢来粗略比较反应速率的大小。2.表示方法: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数学表达式:v=3.注意事项(1)单位:mol(Lmin)-1或mol(Ls)-1(2)同一化学反应用不同的物质来表示速率,数值可能不同,但表示的意义相同。(3)同一化学反应速率用不同的物质浓度变化来表示,数值之比等于方程式化学计量数之比。(4)在化学计算中用到的速率,都是指某段时间内的平均速率;只有在有关反应速率的图象中用到瞬时速率。(5)对于纯液体或纯固体参加的化学反应,因其密度不变
7、,在反应中浓度也不改变,故不用纯固体、纯液体表示反应速率。(6)在可逆反应中,同时进行着两个反应,一个是正反应,一个是逆反应,两个方向的反应均有一个反应速率的问题。为了更清楚地分析正、逆反应速率,一般规定一个化学反应的速率用反应物的减少或生成物的增加来表示。例如:可逆反应:aA+bBcC+dD,其正反应速率v(正),用n(A)c(A)和n(B)c(B)的减少,或者用n(C)c(C)和n(D)c(D)的增加来表示。而逆反应速率v(逆),用n(C)c(C)和n(D)c(D)的减少,或者用n(A)c(A)和n(B)c(B)的增加来表示。因为对逆反应来说,C、D为反应物,A、B为生成物,并且正、逆反应
8、速率均遵循“速率之比等于化学计量数之比”这一规律,即v(正)不一定等于v(逆),但都具有v(A)v(B)v(C)v(D)=abcd。知识点2:浓度对化学反应速率的影响探究1.规律(1)在其他外界条件相同的条件下,增大反应物浓度,反应速率增大,减小反应物浓度,反应速率减小。(2)对于纯固体或纯液体,其浓度可视为常数,因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。固体物质的反应速率与接触面积有关,固体颗粒越细,表面积越大,反应速率越快,故块状固体可以通过研细来增大表面积,来加快反应速率。(3)若为可逆反应,增大反应物浓度,正反应速率增大,在瞬间内,生成物浓度可认为不变,逆反应速率不变。但随着反应的进行,
9、反应物浓度减小,生成物的浓度逐渐增大,故v(正)逐渐减小,v(逆)逐渐增大,直到两者相等。(4)对于某反应来讲,其他条件不变时,单位体积内活化分子数目与单位体积内反应物分子总数成正比,即和反应物浓度成正比。2.浓度对反应速率影响的解释 在其他条件不变时,对某一反应来说,活化分子在反应物分子中所占的分子百分数是一定的,因此,在单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比,也就是和反应物的浓度成正比。当反应物浓度增大时,单位体积内分子数增多,活化分子数也相应地增多。譬如原来每单位体积内有100个反应物分子,其中有5个活化分子,如果每单位体积内反应物分子数增加到200个,其中心有10个
10、活化分子,那么单位时间内的有效碰撞次数也相应增多,化学反应速率就增大。因此,增大反应物的浓度可以增加化学反应速率。知识点3:压强对反应速率的影响探究1.规律 对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成反比。也就是说,在相同温度下,压强越大,一定质量气体的体积就越小,单位体积内气体的分子数越多。对于气体反应来说,增大压强(减小容器容积)相当于增大反应物的浓度,反应速率加快;减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物的浓度,反应速率减慢。 说明:(1)若参加反应的物质为固体或液体(溶液),由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变。(2)对于有气体参加的可逆反应,增
11、大压强,正反应速率、逆反应速率都增大;减小压强,正反应速率、逆反应速率都减小。(3)对于有气体参加的反应而言,改变压强,对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变所致。所以讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因,这种改变对反应体系的浓度产生何种影响,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:恒温时:增大压强体积缩小浓度增大反应速率加快。恒容时:a.充入气体反应物浓度增大总压增大速率加快;b.恒容时:充入“惰气”总压增大,但各分压不变,即各物质浓度不变,反应速率不变。恒压时,充入“惰气”体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。2.压强对化学反应速率影响的解释
12、 对于有气体参加的反应来说,当温度一定时,活化分子在反应物分子中所占的百分数一定,但增大压强,即缩小体积时,增大了单位体积内的活化分子数,活化分子碰撞几率大,所以加快了化学反应速率。知识点4:温度、催化剂对反应速率的影响1.温度对反应速率影响的探究(1)规律其他条件相同时,升高温度反应速率加快,降低温度反应速率减慢。(2)温度对反应速率影响规律的解释 在浓度一定时,升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量较低的分子变成活化分子,从而增大了反应物分子中活化分子的百分数,使有效碰撞次数增多,因而使反应速率增大。此外,由于温度升高,会使分子的运动速率加快,这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数
13、增加,反应速率也会相应加快,但前者是反应加快的主要原因。 注意:温度对反应速率的影响规律,对吸热反应、放热反应都适用,且不受反应物状态的限制。许多实验表明:温度每升高10 ,反应速率通常增大到原来的2倍到4倍。若温度为t1 时化学反应速率为v1,温度升至t2 时化学反应速率为v2,则温度对反应速率影响的经验公式为=(24) 。2.催化剂对反应速率影响的探究(1)规律使用催化剂是改变反应速率常用的有效方法之一。(2)催化剂对反应速率影响探究 由于催化剂可降低化学反应所需要的活化能,也就提高了有效碰撞的频率。除此之外,对于在给定条件下反应物之间能同时发生多个反应的情况,理想的催化剂还具大幅度提高主
14、要产物在最终产物中比率的作用。 说明:使用催化剂可以改变反应速率。“改变”包括加快或减慢,把能加快反应速率的催化剂叫正催化剂,减慢反应速率的催化剂叫负催化剂,如果没有特别说明均指正催化剂。催化剂有选择性,不同的反应有不同的催化剂,具有一定的活化温度,催化剂不同,活化温度不同。催化剂不能改变反应,不能改变生成物的量,也不能使本来不会发生的反应变为可能。如果为可逆反应,催化剂可同等程度地改变正、逆反应的速率。知识点5:外界条件对可逆反应中正逆反应速率的影响 对于可逆反应来说,由反应物生成生成物方向的反应速率叫正反应速率;同时还进行着生成物之间相互反应生成反应物的逆反应,由生成物生成反应物的反应速率
15、叫逆反应速率。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的是正反应速率;用单位时间内反应物浓度的增大或生成物浓度的减小来表示的是逆反应速率。如:N2+3H22NH3(正反应放热)各种外界条件对以上反应的v(正)、v(逆)的影响分别是:1.增大反应物(N2或H2)浓度,v(正)增大,v(逆)随之增大;增大生成物(NH3)浓度,v(逆)增大,v(正)随之增大;减小反应物(N2或H2)浓度,v正减小,v(逆)随之减小;减小生成物(NH3)浓度,v(逆)减小,v(正)随之减小。2.升高温度,v(正)和v(逆)均增大,放热反应方向的速率v(正)不如吸热反应方向速率v(逆)增大的倍数大;同理,降
16、低温度,放热方向的v(正)减慢的倍数小,吸热方向的v(逆)减慢的倍数大。3.增大压强,v(正)和v(逆)均增大,但v(正)(气体分子数由多到少方向)增大得多,v(逆)(气体分子数由少到多方向)增大得少;减小压强,v(正)和v(逆)均减小,且v(逆)(气体分子数由少到多的方向)减小得少,v(正)(气体分子数由多到少的方向)减小得多。 对于反应前后气体分子数相同的气体反应,加压时,v(正)和v(逆)同等倍数地增大,减压时,v(压)和v(逆)同等倍数地减小。4.催化剂对可逆反应速率的影响是同等倍数地增大或减小v(正)和v(逆)。 对于一个可逆反应,当v(正)=v(逆)时,反应向正反应方向进行,即反应
17、的总速率v=v(正)-v(逆);当v(逆)v(正)时,反应向逆反应方向进行,即反应的总速率v=v(逆)-v(正)。知识点6:化学反应速率图象探究1.化学反应:2H2S(g)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(1)其他条件一定,增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大,如图1。(2)其他条件一定,减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积),反应速率随着压强的减小而减小,如图2。(3)温度、气体容器的容积都一定,随着时间的增加,SO2、H2S物质的量逐渐减小,气体的压强逐渐减小,反应速率逐渐减小,如图3。(4)分别在较低温度T1和较高温度T2下反应,气态反应物的压
18、强都是逐渐增大(缩小容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大,如图4。2.化学反应:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O(1)其他条件一定,反应速率随着c(HCl)的增大而增大,如图5。(2)其他条件一定,反应速率随着温度的升高而增大,如图6。(3)随着反应时间的延长,c(HCl)逐渐减小,化学反应速率逐渐减小,如图7。 图5 图6 图7活学巧用1.下列说法正确的是( )A.化学反应速率是对可逆反应而言的,非可逆反应不谈化学反应速率B.在可逆反应里,正反应的化学反应速率是正值,逆反应的化学反应速率是负值C.在同一化学反应里,其化学反应速率可以用反应物浓度的改
19、变来表示,也可以用生成物浓度的改变来表示,其数值可能相同,也可能不相同D.化学反应速率的单位可以是g(Ls)-1,也可以是kg(Ls)-1,甚至可以用t(Ls)-1等来表示解析:化学反应速率适合所有的反应,并非专指可逆反应,所以A不正确。单位时间(t)是正值,反应物浓度的减小或生成物浓度的增大(cb)也是正值,那么其比即vb也必为正值,所以B不正确。由化学反应速率的概念及反应速率与计量数的关系可知C正确。由化学反应速率的概念公式vB=,可以看出vB的单位中不会出现“kg”“g”“t”等质量单位,D不正确。答案:C2.已知4NH3+5O2=4NO+6H2O,若反应速率分别用v(NH3)、v(O2
20、)、v(H2O)、v(NO)(molL-1min-1)来表示,则正确关系是( )A.v(NH3)=v(O2) B.v(O2)=v(H2O)C.v(NH3)=v(H2O) D.v(O2)=v(NO)解析:同一反应用不同的物质来表示反应速率时,速率之比等于方程式的化学计量数之比。A中v(NH3)=v(O2),化学计量数关系不对,故不正确。对于v(NH3)v(O2)v(NO)v(H2O)=4546比例式的应用,关键是具体列出其比例。答案:D3.智利硝石矿层中含有碘酸钠,可用亚硫酸氢钠与其反应来制备单质碘。(1)试配平该反应的化学方程式,并用短线标出电子转移方向及总数。NaIO3+NaHSO3NaHS
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