第三节 化学反应速率
第2课时 外界条件对化学反应速率的影响
★【课前学案导学】
■精准定位——学习目标导航
1.掌握温度、浓度和催化剂对化学反应速率的影响；
2.了解外界条件（温度、浓度、压强和催化剂）影响反应速率的原因；
3.了解化学反应速率、浓度公式和阿伦尼乌斯公式的含义及应用。
■自主梳理—基础知识导航
一、化学反应速率
化学反应速率与_________________有关，因此所有能够改变内能、运动速率以及碰撞几率的外界条件，都可以用来改变、控制反应的速率。
二、浓度对反应速率的影响
其他条件相同时，增大反应物浓度反应速率_________，减小反应物浓度反应速率____________。
三、压强对反应速率的影响
对于气体来说，增大压强相当于增大浓度，反应速率_________，减小压强相当于减小浓度，反应速率_______。
四、温度与反应速率的影响
其他条件相同时，升高温度反应速率________，降低温度反应速率___________。
五、催化剂对反应速率的影响
催化剂可以___________化学反应所需要的活化能，也就等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，提高了反应速率。
六、改变化学反应速率的方法还有______________________________________________等。
★【课堂探究导学】
■合作探究-名师保驾护航
探究一：经验规律
1.经验规律（范托夫经验规则）
通常情况下，温度每升高10℃，化学反应速率将增大到原来的2～4倍
2.活化能(Ea)
阿仑尼乌斯公式
探究二：外界条件对化学反应速率的影响
1.不同的化学反应具有不同的反应速率，影响反应速率的主要因素是内因，即参加反应物质的性质。
2.外界条件对化学反应速率的影响
⑴浓度：对气体或溶液中发生的化学反应，在其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率，而与反应物总量无关。
⑵压强：对有气体参加的化学反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快，减小压强，反应速率减慢。
说明： ①若参加反应的物质为固体、液体或溶液，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对于气体反应体系：
A:恒温时增加压强，体积缩小，浓度增大，反应速率加快
B:恒容时，充入气体反应物，浓度增大，总压增大，反应速率加快
③像化学反应：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑生成物中有气体，反应物中没有气体，增大压强，速率不增大；减小压强，速率也不减小。
④与化学反应无关的气体对化学反应速率是否 ( http: / / www.21cnjy.com )有影响，要分情况而定。在一定温度下于密闭容器中进行的化学反应SO2(g)+2H2S(g)=3S(s)+2H2O(l)：
a.充入N2并保持容器的容 ( http: / / www.21cnjy.com )积不变时，虽然容器内气体的总压增大，但由于气体的容积不变，反应物气体的物质的量浓度不变，所以化学反应速率不变。
b．充入N2并保持容器内的总压不变时，必然是容器的容积增大。而气体容积的增大，一定引起反应物浓度的减小，所以化学反应速率减小。
⑤密闭容器的涵义 是指容器全封闭不漏气，容器内外之间没有物质传递。密闭容器不等于容器体积不变。
⑶温度：当其他条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度可以减小反应速率。
范托夫经验规律：一般地，温度每升高10℃，反应速率增大2～4倍。
⑷催化剂：决定化学反应速率的主要因素 ( http: / / www.21cnjy.com )是反应活化能的大小。催化剂改变反应速率的原因与浓度、温度对反应速率的影响是不同的。不论浓度还是温度都不能改变反应的活化能，而催化剂则能参与反应，改变反应历程，降低活化能，也就等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞频率，加快了反应速率。
『特别提醒』（1）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。
（2）催化剂不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率
（3）催化剂具有选择性，催化活性受温度影响较大
■典例剖析-名师释疑助航
例1.已知CO2＋C＝2CO是吸热反应 ( http: / / www.21cnjy.com )，反应速率为v1；N2＋3H2＝2NH3是放热反应，反应速率为v2。对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为（）
A.同时增大 B.同时减少 C.v1增大，v2减少 D. v1减少，v2增大
『答案』A
『解析』改变温度，反应速率均 ( http: / / www.21cnjy.com )发生改变，不论是正反应速率还是逆反应速率。温度升高正反应速率和逆反应速率均增大，如果是放热反应，则正反应速率增大的幅度小于逆反应速率增大的幅度，反之相反。
【变式训练1】 在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度进行如下反应，H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，已知加入1 mol H2和2 mol Br2，达到平衡后，生成X mol HBr，在相同条件下，若起始时加入的H2.Br2.HBr分别为a、b、c（均不为０）且保持平衡时，各组分含量不变，以下推断正确的是（）
①a、b、c应满足的关系是 4a＋c＝2b
②平衡时HBr为X mol
③a、b、c应满足的关系是 a＋b＝c
④平衡时HBr为
A.① B.①② C.①④ D.②③
【例2】高温下，某反应达平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是（）
A.该反应的焓变为正值 B.恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C.升高温度，逆反应速率减小 D.该反应化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2
『答案』A
『解析』从平衡常数的表达式可以看出，CO和H2O是反应产物，CO2和H2是反应物，温度升高，H2浓度减小，说明
升高温度有利于H2的转化，故正反应为吸热反应即焓变为正值。该反应为等体积反应压强不会改变平衡。升高温度，正逆反应速率均增大。
【变式训练2】反应H2(g ( http: / / www.21cnjy.com ))+I2(g) = 2HI(g)的平衡常数为K1；反应HI(g) = 1/ 2H2(g)+ 1/2I2(g)的平衡常数为K2，则K1、K2的关系为（平衡常数为同温度下的测定值）
A．K1= 2K2 B．K1= K22 C．K1 =1/K22 D．K1= 1/2K2
【例3】对于热化学方程式：SO3(g) SO2(g)＋O2(g)
ΔH＝98.3kJ·mol－1的描述如图所示，y表示SO2的质量分数，其中正确的是（ ）
『答案』D
『解析』升高温度，反应速率加快，缩短了到达平衡的时间，平衡向正反应方向移动，二氧化硫质量分数增加。
【变式训练3】在容积固定的密闭容器中存在反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0
某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作图：
下列判断一定错误的是（ ）
A.图１研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B.图２研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C.图２研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D.图３研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
变式训练解析及答案
【变式训练1】
答案：A
解析：将c mol HBr完全分解，则(a ( http: / / www.21cnjy.com )＋c/2) ：(b＋c/2)＝1 ：２，可得４a＋c＝2b。而该反应为等体积反应，只有当HBr为０时，H2.Br2物质的量之比符合初始比例，即1 ：２即可建立该等效平衡，故平衡时HBr的量不能确定。
【变式训练2】
答案：C
解析：即使反应物、产物相同，平衡常数还随着反应方程式的系数的改变而改变
【变式训练3】
答案：B
解析：催化剂的效率越高，化学反应速率越快，达 ( http: / / www.21cnjy.com )到平衡所需的时间越短，但催化剂不能使化学平衡发生移动，故A不正确，D正确。温度越高、压强越大，化学反应速率越快，达到平衡所需的时间越短，由于所给反应为气态物质系数减小的反应，压强增大，平衡右移，使α甲>α乙，又知反应为放热反应，温度升高时平衡向左移动，α甲<α乙，C正确，B错误。
■备选例题
例题．亚硫酸钠和碘酸钾在酸性溶液里反应的化学方程式是：
５Na2SO3＋2KIO3＋H2SO4＝5Na2SO4＋K2SO4＋I2＋H2O
(1) 其中氧化剂是 ，若反应中有5 mol电子转移，则生成的碘是 。该反应过程和机理较复杂，一般认为分以下几步：
①IO3—＋SO42—＝IO2－＋SO42－（慢）
②IO2－＋2SO42—＝I－＋2SO42－（快）
③5I－＋6H＋＝3I2＋3H2O（快）
④I2＋SO42—＋H2O＝２I－＋SO42－＋２H＋（快）
(2)根据上述条件推测，此反应总的反应速率由 步反应决定。
(3)若预先加入淀粉溶液，由题述看出必在离子 消耗完时，才会有使淀粉变蓝的现象产生。
【解析】分析化合价升降可得KIO3为氧化剂，
2KIO3 ～ I2 ～ 10e－
10
(0.5mol) 5mol
反应的总速率总是决定于总反应中最慢的一步。要使淀粉变蓝的现象产生，必然要求能够消耗I2的离子要完全被消耗。
■常用教学素材
“压”出来的变化
由于固体、液体的体积受压强影响较 ( http: / / www.21cnjy.com )小，当一个平衡体系中只有固体或液体时，可以认为改变压强平衡不移动。然而，这一结论仅适用于在一定范围内改变压强，如果压强的增大超过一定限度，则常常会出现一些奇妙而有趣的变化。
我们知道石墨和金刚石互为同素 ( http: / / www.21cnjy.com )异形体，它们的密度分别为2.22g.cm-3和3.51g.cm-3。根据化学平衡移动原理，增加压强应有利于金刚石的合成，科学家为此进行了长达数十年的探索。终于，在20世纪50年代，美国通用汽车公司利用高温（2000℃）、高压（20000atm）将石墨转化为了金刚石。此后，许多科学家对这种超高压的神奇作用产生了浓厚的兴趣。1989年，日本科研人员有别处心裁地将炸药和炭粉混合并用石蜡固化后装入钢制敞口容器，沉入一个直径8m，深约5m的混凝土制水槽内（防止炭被空气中的氧气氧化），点火起爆，最后将容器中的水取出静置，获得了直径为0.002μm ~ 0.003μm的金刚石粉末，巧妙地利用了爆炸瞬间产生的超高压（40万个大气压）。同样利用高温、高压，科学家还把常温常压下跟石墨一样很软很滑的六角结构的氮化硼（俗称白石墨）合成了立方结构的氮化硼，其硬度仅次于金刚石。这种人造的超硬材料被称为工业的牙齿，制成磨具、刀具用来加工石材、钢材，大大提高了加工效率。
氢能是一种高效无污染的 ( http: / / www.21cnjy.com )新能源，但其缺点是储存时所占的体积过大。科学家设想：既然氢与锂、钠、钾等同属ⅠA族元素，如果给氢分子加上高压，将氢分子压跨，每个氢原子的电子就可能和临近的原子核十分接近而成为所有的氢原子共同占有的自由电子，非金属氢转变成金属氢。而一旦得到稳定的金属氢，人们便获得一种高能量密度的无污染能源。美国华盛顿卡内基研究所的毛何匡和鲁塞尔.赫姆利根据这一分析，并通过艰苦努力，终于用250万个大气压在—196℃的条件下将气体“氢”压成了金属氢，不过，当压力解除后，金属氢又变成了普通氢气，科学家相信这一难题必将被攻克，孕育中的金属氢一定会成为人类最理想的高效能源材料。与此类似，科学家还将稀有气体Xe在低温高压下变成了绝缘固体后，又进一步将温度降至77K，压力升至132，Xe变成了具有金属导电性的金属氙。物质受到这种超高压的作用，除发生上述变化外还可能引起物质导电性的突变，如锗在常温常压下是半导体，当锗受到高压作用后会转变为白锡结构而具有超导性，这给科学家研究超导现象开创了新的领域。由此可见，在超高压作用下的物质不仅可能发生原子结构的变化，还有可能发生电性质的变化。
此外，高压研究的另一个重要的方面是 ( http: / / www.21cnjy.com )高压引起的物质相变。水在常温下是液体，但在高压下会变成固体，科学研究表明在小于200 GPa的高压范围内，水有8个高压相，即8种不同的冰。高压对物质的熔点也会产生影响，对固态熔化成液态体积增大的物质，增加压强，熔点升高。如水银的熔点在1atm下为—39℃，而在15000atm下为10 ℃。对熔融时体积缩小的物质，压强增大，熔点降低，如冰在1atm下熔点是0℃，实验证明，每增加134atm，冰的熔点降低1℃。目前，物质在高压条件下的变化研究已日渐成为人们关注的热点课题之一。
问题思考1 ？改变固体或纯液体的用量对化学反应速率有何影响？改变溶液的用量对化学反应速率有何影响？
问题思考2 ？为什么升高相同的温度时，不同化学反应的速率增加的倍数不同？
自主梳理参考答案
一、分子间的有效碰撞频率二、加快 减慢
三、增大 减慢 四、加快 减慢
五、降低 六、光辐射、放射性辐射、超声波、电弧、强磁场
问题思考参考答案
问题思考1: 对于固体或是纯液体物质，一般情况下其浓度可视为常数，因此改变固体或纯液体的用量对化学反应速率无影响。但固体物质的表面积的大小会影响化学反应速率，一般地，固体的颗粒越细，表面积就越大，反应速率就越快。改变溶液的用量时，由于浓度不变，因此对化学反应速率无影响。
问题思考2 : 由于不同化学反应的活化能（Ea）值不同，由阿伦尼乌斯经验公式得：Ea值越大，改变温度对化学反应速率的影响程度就越大，因此，当升高相同温度时，不同化学反应的速率增加的倍数就不同。第三节 化学反应速率
第1课时 化学反应的进行与化学反应速率
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■精准定位——学习目标导航
1.了解化学反应速率的概念和含义。
2.掌握化学反应速率的定量表示方法。
3.掌握化学反应速率的简单计算。
4.初步了解化学反应速率图像的意义。
■自主梳理—基础知识导航
一、化学反应速率
1.概念：________________________________。
2.意义：描述__________________物理量。
3.计算公式：________________________
单位：mol·L-1·min-1 mol·L-1·s-1
4.应用中应注意的问题：
①它是平均速率
②不能用固体或纯液体表示反应速率（因为它们的浓度是一个常数）
③对于aA + bB = dD + eE有：
v(A)：v(B)：v(D)：v(E)=______________________
④用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。
5.对于反应aA + bB = dD + eE，其化学反应速率为：
υ= = = =
二、反应速率常数k
1.表示_____________________
2.通常反应速率常数越大，反应进行得__________
3.与________无关，但受_____________________等因素的影响
4.反应速率常数有单位。在不同的速率表达式中，反应速率常数的单位可能不同，单位不同的速率常数没有可比性。
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探究一：化学反应速率的特点
1.在某一个化学反应中无论是用反应物还是用生成物表示化学反应速率，其值均为正值，无负值。
2.化学反应速率表示的均是某一段时间内的化学反应的平均速率，而不是某一时刻的化学反应的瞬时速率。
3.对于固体和纯液体，它们的物质的量浓度视为常数，所以通常不用固体或是纯液体表示化学反应速率。
4.对于任何一个化学反应aA + bB = cC+ dD ，用不同的物质表示的化学反应速率的数值大小可能不同，但表示的含义是一样的，而且不同的物质表示的化学反应速率数值之比等于各物质系数之比，即：v（A）：v（B）：v（C）：v（D）=a：b：c：d。
5.一个确定的化学反应涉及反应物、生成物多种物质，因而定量表示一个化学反应速率时，必须指明是用哪一个反应物或生成物来表示。
6.比较反应的快慢，应取同一参照物进行对比，方法是把不同物质表示的化学反应速率通过物质系数转化成同一物质的化学反应速率后再进行比较。
『特别提醒』①它是平均速率
②不能用固体或纯液体表示反应速率（因为它们的浓度是一个常数）
探究二：化学反应速率的计算
解题方法：
（1）根据化学反应速率的数学表达式：；
（2）采用“三段式”法，即结合化学方程式找出“起始浓度”、“转化浓度”和“某时刻浓度”三者之间的关系，进而结合进行计算；
（3）根据化学方程式的系数进行换算。
『特别提醒』（1）在应用进行计算时，一定要看清楚该反应体系的体积是否变化；若是反应体系的体积不变的化学反应，则可应用计算；若是反应体系的体积变化的化学反应，则不能应用此式进行计算。
（2）在比较化学反应速率时还可以用比较比值 ( http: / / www.21cnjy.com )法：先求出不同的物质表示的速率，用各种物质表示的速率除以化学方程式中各自的系数，然后比较大小，其比值大者反应速率大。
■典例剖析-名师释疑助航
例1.1830年，法国化学品制造商库尔曼就 ( http: / / www.21cnjy.com )提出，氨能跟氧气在铂催化下反应生成硝酸和水，其中第一步反应为：４NH3＋５O2＝４NO＋６H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(H2O)[mol L－1 min－1]表示，则正确的关系是（D）
A.４v(NH3)/5＝v(O2) B.5v(O2)/6＝v(H2O)
C.2v(NH3)/3＝v(H2O) D.4v(O2)/5＝v(NO)
『答案』D
『解析』本题根据各物质的反应速率之比等于它们的系数比，所以简单的判断就是该物质的系数与本身的系数成反比的，而不是相乘。
【变式训练1】N2O5是硝 ( http: / / www.21cnjy.com )酸的酸酐，某温度下可发生如下反应：2N2O5＝4NO2+O2 开始进行时，c(N2O5)＝0.0408 mol L－1。经１分钟后，c(N2O5)＝0.030 mol L－1。则该反应的速率为（ ）
A.v(N2O5)＝1.810－4 mol L－1 s－1 B.v(N2O5)＝1.0810－2 mol L－1 s－1
C.v(NO2)＝1.810－4 mol L－1 s－1 D.v(O2)＝1.810－4 mol L－1 s－1
【例2】对于反应A2+3B22AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是（ ）
A.v(A2)＝0.4 mol L－1 min－1 B.v(B2)＝0.8 mol L－1 min－1
C.v(AB3)＝0.6 mol L－1 min－1 D.v(A2)＝0.01mol L－1 s－1
『答案』D
『解析』处理的时候，应该将四个选项转化成同一种物质，而且单位也要化成一样，所以B选项可以化为v(A2)＝，C选项可以化为v(A２)＝，D选项可以化为v(A２)＝
【变式训练2】在下列过程中，需要加快化学反应速率的是（ ）
A.钢的腐蚀 B.食物腐烂 C.工业炼钢 D.塑料老化
【例3】把下列四种X溶液分别加入四个盛 ( http: / / www.21cnjy.com )有10 mL 2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时X与盐酸缓和地进行反应。其中反应速率最大的是（ ）
A.20 mL 3 mol/L的X溶液 B.20 mL ２mol/L的X溶液
C.10 mL 4 mol/L的X溶液 D.10 mL 2 mol/L的X溶液
『答案』A
『解析』本题就是求出稀释后的浓度， ( http: / / www.21cnjy.com )然后依据浓度越大反应越快，一些学生可能直接比较每个选项中X溶液浓度的大小，从而导致错误。而应该先求出物质的量然后再除以体积50 mL即可得到各自稀释后的浓度。
【变式训练3】反应2SO2+O22SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4 mol/L，在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04 mol/(L s)，则这段时间为（ ）
A.0.1 s B.2.5 s C.5s D.10s
变式训练解析及答案
【变式训练1】
答案：A
解析：本题的关键点就是单位的转化以及抓住各物质的反应速率之比等于它们的系数比，首先v(N2O5)＝0.0408 mol L－1/60s＝1.810－4 mol L－1 s－1，故A正确，如果用NO2和O2来表达的话应该为v(NO2)＝2 v(N2O5)，v(O2)＝ v(N2O5)。
【变式训练2】
答案：C
解析：本题很简单，主要通过生活常识判断哪些对我们更有利。
【变式训练3】
答案：C
解析：由O2表示的反应速率为0.04 mol/(L s)，可求出v(SO3)＝２v(O2)＝0.08mol/(L s)，所以t＝＝５s。
■备选例题
1. 将a g块状碳酸钙跟足量盐酸 ( http: / / www.21cnjy.com )反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如图的实线所示，在相同的条件下，将b g(a>b)粉末碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线（图中虚线所示）正确的是（ ）
答案：C
解析：盐酸为足量，所以碳酸钙越多，损失的质量 ( http: / / www.21cnjy.com )必然也越大，a>b，故实线应该比虚线高，但对于粉末状和块状来说的话，粉末状具有更大的表面积，接触更充分，反应应该快，所以，虚线达到平衡所需要的时间比实线短。
2．在日常生活中，人们有意无意地控制着某些化学反应的速率，请从加快和减慢反应速率两个方向各举两例（侧重从影响化学反应速率的条件分析）。
答案：略
解析：加快反应速率的；高压锅蒸煮食物、燃烧煤时将煤块粉碎为煤粉。
减慢反应速率的：食物放入冰箱中减缓食物变质、钢铁表面涂上油防止生锈。
■常用教学素材
活化能
化学反应速率知识是学习化学平衡的基础，学生掌握了化学反应速率知识后，能更好的理解外界条件的改变对化学平衡的影响。
为什么改变反应物的浓度 ( http: / / www.21cnjy.com )或改变反应物的温度时，就会改变反应的速率呢？ 化学反应的过程，是反应物分子中化学键断裂，生成物分子中化学键的形成的过程。因此反应物的分子必须互相碰撞，才有可能使化学键断裂而发生化学反应。在一定温度下，反应物的分子具有一定的平均能量，有的分子的能量比平均能量高，有的比平均能量低，对某一反应而言，必须具有比平均能量高的分子发生碰撞时才能使化学键断裂而发生化学反应，这种能发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞，这种分子叫做活化分子。在其它条件下不变时，对某一反应而言，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。因此，活化分子的浓度与反应物的浓度成正比。 当反应物浓度增大时，活化分子的浓度也增大，即单位体积内活化分子为数增多，因此单位时间内的有效碰撞次数相应增多，反应速率增大。在浓度一定时，升高温度，反应物的分子的能量增加，必然有一部分原来能量较低的分子变成了活化分子，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，有效碰撞次数增多了，因而增大了反应的速率。
问题思考 ？对于可逆反应aA（g） + bB（g） = cC（g） + dD（g），当时，该反应是否处于平衡状态？
自主梳理参考答案
一、1、对于反应体系体积不变的化学反应，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增大来表示化学反应速率
2、化学反应快慢的
3、v(A)= EQ \f(△c(A),△t) 4、③a：b：d：e
二、1、单位浓度下的化学反应速率2、越快3、浓度 温度、催化剂、固体表面性质
问题思考参考答案
问题思考: 由于v（A）正：v（B）正均表示同一正反应方向的速率，在相同方向上，任意时刻的速率比均等于物质的系数比，故无法判断可逆反应是否处于平衡状态。
