學習目标

1.變化觀念：了解化學反應速率的概念及其表示方法，形成不同的反應可用不同的方法來表 示化學反應速率的變化觀念。

2.證據推理：根據化學反應速率的測定原理設計實驗，學會化學反應速率的測定方法

3.從宏觀上認識外界因素影響化學反應速率的規律，并能從活化分子的有效碰撞等微觀的角 度進行分析解釋

知識導學

知識點 1 化學反應速率及其測定

1．化學反應速率的概念及其表示方法

2．化學反應速率的測定

(1)測定原理 利用與化學反應中任何一種化學物質的濃度相關的可觀測量進行測定。

(2)測定方法

①直接觀察測定：如釋放出氣體的體積和體系的壓強等。

②科學儀器測定：如反應體系顔色的變化。在溶液中，當反應物或生成物本身有較明顯的顔 色時，可利用顔色變化和顯色物質與濃度變化間的比例關系來跟蹤反應的過程和測量反應速 率。

例 1．在反應 N2＋3H2 2NH3中，經過一段時間後，NH3的濃度增加了 0.6 mol·L －1，在此 段時間内用 H2表示的平均反應速率為 0.45 mol·L －1·s－1，則此段時間是( )

A．1 s B．2 s C．44 s D．1.33

例 2．已知 4NH3(g)＋5O2(g)===4NO(g)＋6H2O(g)，若化學反應速率分别用 v(NH3)、v(O2)、 v(NO)、v(H2O)(單位：mol·L －1·s－1)表示，則下列關系正确的是( )

歸納總結

知識點 2 化學反應速率的計算和比較

1．化學反應速率的計算

(1)公式法：

特别提醒

①如果題目中給出的是物質的量，在計算速率時應先除以體積，轉化為濃度的變 化量。

②濃度的變化量Δc＝c(某時刻)－c(初始) 所以一般Δc(反應物)為負值，Δc(生成物)為正值， 而 v 是标量，隻有正值，所以在計算反應速率時，

(2)運用同一反應中“速率之比等于化學計量數之比”的規律進行計算。 對于一個化學反應：mA＋nB===pC＋qD

(3)“三段式”法 ①求解化學反應速率計算題的一般步驟：

a．寫出有關反應的化學方程式；

b．找出各物質的起始量、轉化量、某時刻量；轉化量之比等于化學計量數之比；

c．根據已知條件列方程計算。

再利用化學反應速率的定義式求算

②計算中注意以下量的關系。 對反應物：c(起始)－c(轉化)＝c(某時刻)； 對生成物：c(起始)＋c(轉化)＝c(某時刻)；

2．化學反應速率的比較方法

(1)定性比較 通過明顯的實驗現象，如反應的劇烈程度、産生氣泡或沉澱的快慢、固體消失或氣體充滿所 需時間的長短等來定性判斷化學反應的快慢。如 K 與水反應比 Na 與水反應劇烈，則反應速 率：K＞Na。

(2)定量比較

①“一看”：看化學反應速率的單位是否一緻，若不一緻，需轉化為同一單位。

②“二化”：将不同物質的化學反應速率轉化成同一物質的化學反應速率，或分别除以相應 物質的化學計量數，所得數值大的速率大。

③“三比較”：标準統一後比較數值大小，數值越大，反應速率越大

例 1．根據 c～t 圖像确定化學方程式及速率 T ℃時，在 0.5 L 的密閉容器中，反應過程中 A、B、C 的濃度變化如圖所示

(1)10 s 内 v(B)＝ 。

(2)該反應的化學方程式為 。

例 2．反應 A(g)＋3B(g) 2C(g)＋2D(g)在四種不同情況下的反應速率分别為 ①v(A)＝0.15 mol·L －1·min－1 ②v(B)＝0.01 mol·L －1·s－1 ③v(C)＝0.40 mol·L －1·min－1 ④v(D)＝0.45 mol·L －1·min－1 則該反應在不同情況下進行的快慢順序為

知識點 3 影響化學反應速率的因素

1．内因 在相同條件下，不同的化學反應的反應速率首先是由反應物的組成、結構和性質等因素決定 的

2．實驗探究

(1)實驗Ⅰ：定性探究影響化學反應速率的外界因素 實驗原理

實驗方案設計

(2)實驗Ⅱ：反應速率的定量測定和比較 實驗步驟

①取一套裝置(如圖所示)，加入 40 mL 1 mol·L －1的硫酸和鋅粒，測量收集 10 mL H2所需的時間。

②取另一套裝置，加入 40 mL 4 mol·L －1的硫酸和鋅粒，測量收集 10 mL H2所需的時間。 實驗現象 鋅與稀硫酸反應産生氣泡(寫現象)，收集 10 mL 氣體，②所用時間比①所用時間 短

實驗結果

實驗結論 4 mol·L －1硫酸與鋅反應比 1 mol·L －1硫酸與鋅反應的速率快。

注意事項

①鋅的顆粒(即表面積)大小基本相同；

②40 mL 的稀硫酸要迅速加入；

③裝置氣 密性良好，且計時要迅速準确；

④氣體收集可以用排水量氣裝置(如圖所示)代替。

實驗讨論 除本實驗測定反應速率的方法外，可行的方案還有(至少填兩種)：

①測定一定時間内産生的 H2的體積；

②測定一段時間内 H ＋的濃度變化；

③測定一段時間内鋅粒的質量變化。

3．外因

(1)在一般情況下，當其他條件相同時，增大反應物濃度，化學反應速率增大；降低反應物 濃度，化學反應速率減小。升高溫度，化學反應速率增大；降低溫度，化學反應速率減小。 催化劑可以改變化學反應速率。

(2)大量實驗證明，溫度每升高 10_℃，化學反應速率通常增大為原來的 2～4 倍。這表明溫 度對反應速率的影響非常顯著。

(3)壓強對化學反應速率的影響

①研究對象——氣體模型的理解 對于氣體來說，在一定溫度下，一定質量的氣體所占的體積與壓強成反比。如圖所示：

由圖可知：其他條件不變時，增大壓強，氣體體積縮小，濃度增大。

②影響規律 對于有氣體參加的化學反應，在相同溫度下，增大壓強(減小容器容積)，反應速率增大；減 小壓強(增大容器容積)，反應速率減小。

(4)其他影響化學反應速率的因素：如光輻照、放射線輻照、超聲波、電弧、強磁場、高速 研磨等。總之，向反應體系輸入能量，都有可能改變化學反應速率

例 1．相同溫度條件下，将下列 4 種不同濃度的 NaHCO3溶液，分别加入到 4 個盛有 20 mL 0.06 mol·L －1鹽酸的燒杯中，并加水稀釋至 50 mL，NaHCO3 溶液與鹽酸反應産生 CO2的速 率由大到小的的順序是__________________________________________。

①20 mL,0.03 mol·L －1

②20 mL,0.02 mol·L －1

③10 mL,0.04 mol·L －1

④10 mL,0.02 mol·L －1

例 3．某探究小組用 HNO3與大理石反應過程中質量減小的方法，研究影響反應速率的因素， 所用 HNO3的濃度分别為 1.00 mol·L －1、2.00 mol·L －1，大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規格， 實驗溫度為 298 K、308 K

請完成以下實驗設計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編号：

知識點 4 活化能

1．有效碰撞理論

(1)基元反應：大多數的化學反應往往經過多個反應步驟才能實現。其中每一步反應都稱為 基元反應。如 2HI===H2＋I2的 2 個基元反應為 2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2。

(2)反應機理：先後進行的基元反應反映了化學反應的反應曆程，反應曆程又稱反應機理。 (3)基元反應發生的先決條件 基元反應發生的先決條件是反應物的分子必須發生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能發 生化學反應。

(4)有效碰撞

(5)活化能和活化分子

①活化分子：能夠發生有效碰撞的分子。 對于某一化學反應來說，在一定條件下，反應物分子中活化分子的百分數是一定的。

②活化能：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差，叫做反應的活化能。

(6)反應物、生成物的能量與活化能的關系圖

2．基元反應發生經曆的過程

3．有效碰撞理論對影響化學反應速率因素的解釋

(1)濃度：反應物濃度增大→單位體積内活化分子數增多→單位時間内有效碰撞的次數增加 →反應速率增大；反之，反應速率減小。

(2)壓強：增大壓強→氣體體積縮小→反應物濃度增大→單位體積内活化分子數增多→單位 時間内有效碰撞的次數增加→反應速率增大；反之，反應速率減小。 即壓強對化學反應速率的影響，可轉化成濃度對化學反應速率的影響。

(3)溫度：微觀解釋：升高溫度→活化分子的百分數增大→單位時間内有效碰撞的次數增加 →反應速率增大；反之，反應速率減小

(4)催化劑：使用催化劑→改變了反應的曆程(如下圖)，反應的活化能降低→活化分子的百分 數增大→單位時間内有效碰撞的幾率增加→反應速率加快。

例 1．已知反應：2NO(g)＋Br2(g) 2NOBr(g) ΔH＝－a kJ·mol－1(a＞0)，其反應機理如下 ①NO(g)＋Br2(g) NOBr2(g) 快 ②NO(g)＋NOBr2(g) 2NOBr(g) 慢 下列有關該反應的說法正确的是( )

A．該反應的速率主要取決于①的快慢

B．NOBr2是該反應的催化劑

C．正反應的活化能比逆反應的活化能小 a kJ·mol－1

D．增大 Br2(g)濃度能增大活化分子百分數，加快反應速率

例 2．設 C＋CO2 2CO(吸熱反應)的反應速率為 v1，N2＋3H2 2NH3(放熱反應)的反 應速率為 v2，若對以上兩個反應均升高溫度，v1、v2會________(填“減小”“增大”或“不 變”)，從有效碰撞理論角度分析原因：________。

例 3．在有氣體參與的反應中，①增大反應物濃度、②升高溫度、③增大壓強(壓縮體積)、 ④加入催化劑，若以上四種方法均可使反應速率增大，完成下列問題(填序号)：

(1)降低反應活化能的是________。

(2)增加活化分子百分比的是________。

(3)未改變活化分子百分比，增加單位體積内分子總數的是________。

(4)增加單位體積内活化分子數的是________。

歸納總結

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