选修四化学反应速率预习提纲
一、化学反应速率
1、定义:用单位时间内 浓度的减少或 的浓度增加来表示。
2.表达式:
3.单位: 或
【注意事项】
(1)化学反应速率是平均速率,而不是瞬时速率。
(2)无论浓度的变化是增加还是减少,一般都取 值,所以化学反应速率一般为 值。
(3).对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值 同,但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。
(4)在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的 之比。对于在一个容器中的一般反应 aA + bB == cC + dD来说有:VA :VB :VC :VD =△CA :△CB :△CC :△CD =△nA :△nB :△nC :△nD =a :b :c :d
(5)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 物质来比较。
【典例分析】
例1.将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L容器中混合并在一定条件下发生如下反应: 2A(g)+B(g)2C(g),若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1,现有下列几种说法:①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1③2 s时物质A的转化率为70%④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1。其中正确的是
A.①③ B.①④ C.②③ D.③④
解析:由题知2 s时C的浓度为0.6 mol·L-1,根据化学方程式中化学计量数比,可算出B的变化浓度为0.3 mol·L-1,进而确定B的浓度是(1 mol·L-1-0.3 mol·L-1)= 0.7 mol·L-1;A的变化浓度为0.6 mol·L-1,从而求A的转化率为30%;用C表示的反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1,可推知用A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L-1·s-1,用B表示的反应的平均速率为0.15 mol·L-1·s-1。对照各选项,符合题意的是B。答案:B
例2.在一定条件下,在密闭容器中进行的反应aX(g)+bY(g)cZ(g)+dW(g),5 min后达到平衡,X减少n mol·L-1,Y减少 mol·L-1,Z增加 mol·L-1。在其他条件不变时,将容器体积增大,W的百分含量不发生变化。则化学方程式中各物质的化学计量数之比a∶b∶c∶d应为
A.1∶3∶1∶2 B.3∶1∶2∶2 C.3∶1∶2∶1 D.1∶3∶2∶2
解析:根据化学反应中,化学反应速率之比等于化学计量数之比,有a∶b∶c=n mol·L-1∶n/3 mol·L-1∶2n/3 mol·L-1=3∶1∶2。由于其他条件不变时,体积增大,W的百分含量不变,故该反应应为气体总体积不变的反应,所以当a、b、c分别取3、1、2时,d的值应为2。即a∶b∶c∶d=3∶1∶2∶2。答案:B
例3.反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为:①v(A)=0.15mol/(L s); ②v(B)=0.6mol/(L s);③v(C)=0.4mol/(L s);④v(D)=0.45mol/(L s)该反应进行的快慢顺序为 。
解析:比较反应速率大小时,不仅要看反应速率数值的大小,还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小进行比较。在同一个反应中,用不同的物质来表示速率时,其数值可以是不同的,但表示这个反应速率的含义是相同的。若以物质A为标准,将其他物质表示的反应速率换算为用物质A表示的速率,则有:v(A):v(B)=1:3,则②表示的v(A)=0.2mol/(L s);v(A):v(C)=1:2,则③表示的v(A)=0.2mol/(L s);v(A):v(D)=1:2,则④表示的v(A)=0.225mol/(L s);故反应进行的快慢顺序为:④>③=②>①。
答案:④>③=②>①
【归纳总结】
(1)反应速率概念中单位时间内的变化值只能是 变化值,不是物质的量的变化值,因此在有关计算时,要同时注意反应物的体积、反应的时间和反应物物质的量的变化。
(2)把化学反应速率的概念和化学方程式的意义联系起来,明确以下相等的比例关系:用各物质表示的该化学反应在一定时间内的 =化学反应方程式中各物质前的化学计量数之比,在具体计算中要灵活运用上述关系式。
【典例分析】
例4.某温度时,在2升容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化线如下图所示:
由图中数据分析,该反应的化学方程式为 ,反应开始至2分钟,Z的平均反应速度为 。
解析:由题图可以看出X、Y的物质的量随着反应的进行而逐渐减小,Z的物质的量随着反应的进行“从无到有”,因此X、Y为反应物,Z为生成物。由于反应中各物质的物质的量变化值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比,因此要确定化学方程式中各物质的化学计量数,只要求出X、Y、Z三种物质在2min内变化量的比值即可,Δn(X)=1.0mol-0.7mol=0.3mol,Δn(Y)=1.0mol-0.9mol=0.1mol,Δn(Z)=0.2mol-0=0.2mol,所以X、Y、Z三种物质的化学计量数之比:0.3mol:0.1mol:0.2mol=3:1:2。再由题图知,反应后各物质均有剩余,说明该反应是可逆反应,故上述反应的化学方程式为3X+Y2Z。v(Z)=(0.2mol/2L)/2min=0.05mol/(L·min)
答案:3X+Y2Z;0.05mol/(L·min)
例5.已知反应A+3B2C+D在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速度为mol/(L·min),则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为
A.0.5mol/(L·min) B.1 mol/(L·min) C.2 mol/(L·min) D.3 mol/(L·min)
解析:应用“同一反应中,各物质反应速率之比等于化学计量数之比”这一规律可得: v(C)=2v(A)=2×1 mol/(L·min)=2 mol/(L·min)。答案:C
例6.反应4NH3(g)+5O2(g)===4NO(g)+6H2O(g)在2 L的密闭容器中进行,1 min后,NH3减少了0.12 mol,则平均每秒钟浓度变化正确的是
A.NO:0.001 mol·L-1 B.H2O:0.002 mol·L-1
C.NH3:0.002 mol·L-1 D.O2:0.00125 mol·L-1
解析:NH3平均每秒钟的浓度变化,即v(NH3)=0.001 mol·L-1·s-1。其余根据同一反应用不同物质表示的反应速率之比等于方程式化学计量数之比可得出。答案:AD
二、化学反应的本质
1.化学反应的本质:旧的化学键 和新的化学键 的过程,或原子的重新排列和组合。2.化学反应的过程:化学反应要想发生必须是______碰撞,要想发生有效碰撞,分子必须是_______分子和碰撞时具有_______的取向,活化分子的能量是指分子的能量要高于________
3.活化分子的特点:在其他条件不变时,对于一个反应,活化分子在反应物分子中所占的百分数是_______,因此,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____比,也就是和反应物的浓度成____比。
例7.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
解析:加热、发生原电池反应、增大固体反应物的表面积,都能加快反应速率;浓硫酸能使铁发生钝化,阻止了进一步的反应。答案:B
三、影响反应速率的因素
1.内因:反应物的性质是决定因素。
2.外因:重要因素
(1)浓度对化学反应速率的影响:草酸与酸性高锰酸钾反应的化学方程式:______ 。结论及规律:(纯液体,固体除外)浓度增大→单位体积内分子总数______→单位体积内的活化分子总数______→有效碰撞______→化学反应速率______;浓度减小→单位体积内分子总数______→单位体积内的活化分子总数______→有效碰撞______→化学反应速率______。 注意:①纯液体,固体的多少对反应速率没有影响。②对于一个反应如果增大反应物浓度,则正反应速率_______,如果减小反应物的浓度则正反应速率_______,对于一个反应如果增大生成物浓度,则逆反应速率_______,如果减小生成物的浓度则逆反应速率_______ 。
(2)压强对反应速率的影响:压强增大→气体的体积_____→浓度_____→反应速率____;压强减小→气体的体积______→浓度______→反应速率______。注意:①压强对与固体和液体没有影响;②压强的改变必须引起反应物或生成物 变化时才改变反应速率;③对于容器体积不变的容器,充入不参与反应的体积,总压强虽然增加,但反应物和生成物的浓度不变,对反应 影响;④对于容器体积可变时,在恒温下,压强增大→气体体积 →物质的浓度 →反应速率 (PV=nRT);⑤对于容器体积可变时,在恒压下,充入不参与反应的气体→容器的体积 →参与反应物质的浓度 →反应速率 。
(3)温度对反应速率的影响:硫代硫酸钠与稀硫酸反应的化学方程式:______ 。碘化钾在酸性条件下被空气中氧气氧化的离子方程式:______ 。结论及规律:温度升高→分子能量______→活化分子总数______→有效碰撞______→化学反应速率_____;温度降低→分子能量______→活化分子总数______→有效碰撞______→化学反应速率___。注意:①对于一个反应,如果升高温度,则正反应速率______,逆反应速率________;对于一个反应,如果降低温度,则正反应速率______,逆反应速率_______。②温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的2-4倍。
(4)催化剂对化学反应速率的影响:过氧化氢分解的化学方程式:______ 。结论及规律:催化剂参加化学反应,降低反应的 ,活化分子数 ,反应速率 。注意:①催化剂同时 增大正逆反应速率;②催化剂有正催化剂和负催化剂,一般催化剂是指正催化剂。
(5)其它外界条件对化学反应速率的影响:光,电磁波,超声波,反应物颗粒的大小,溶剂的性质。
例8.设C+CO22CO(正反应为吸热反应),反应速率为V1;N2+3H22NH3(正反应为放热反应),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.同时减小 C.V1增大,V2减小 D.V1减小,V2增大
解析:当温度升高时,无论正反应是吸热还是放热,化学反应速率都将增大,只不过增大的程度一个小一些,一个大些。本题易误解为:升高温度,C+CO22CO(正反应为吸热反应)反应速率减小,原因是“正反应为吸热反应”。答案:A
例9.反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+ 4H2(g),在一可变容积的密闭容器中进行,下来条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A.增加铁的量B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变,充入N2使体系压强增大D.压强不变,充入N2使容器体积增大
解析:A中Fe为固体,增多其用量对反应速率无影响,因为固体的浓度为定值;B中将体积缩小,压强增大,水蒸气和氢气的浓度增大,反应速率加快;C中恒容充入N2,N2不参与反应,H2和水蒸气的浓度不变,因此对反应速率无影响;D中压强不变充入N2,体积增大,N2和水蒸气的浓度减小,故反应速率减慢。答案:AC
例10.NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,它们能缓慢地起反应,生成N2和CO2,对此反应的下列叙述中正确的是( )
A.使用催化剂不能加快反应速率 B.降低压强能加快反应速率
C.升高温度能加快反应速率 D.改变压强对化学反应速率无影响
解析:根据外界条件对反应速率影响的分析:使用催化剂一般能加快反应速率;对气体反应来说,压强的改变对反应速率有影响,增大压强会加快反应速率,减小压强会减慢反应速率;升高温度会加快反应速率,降低温度会减慢反应速率,据此可判断A、B、D说法错误,选项C说法正确。答案:C
例11.下列说法正确的是( )
A.增大压强,活化分子数增加,化学反应速率一定增大
B.升高温度,活化分子百分数增加,化学反应速率一定增大
C.活化分子间所发生的分子间的碰撞为有效碰撞
D.加入反应物,使活化分子百分数增加,化学反应速率增大
解析:增大压强和加入反应物,只能增大单位体积内活化分子数,故A、D错;有效碰撞是能够发生化学反应的碰撞,故C也错。答案:B
例12.某温度下,反应H2(g)+I2(g)2HI(g);△H<0,在带有活塞的密闭容器中达到平衡,下列说法中正确的是( )
A.体积不变,升温正反应速率减小
B.温度、压强均不变,充入HI气体,开始时正反应速率增大
C.温度不变,压缩气体的体积,平衡不移动,颜色加深
D.体积、温度不变,充入氮气后,容器内压强增大,正逆反应速率都增大
解析:A项:升温,正逆反应速率均增大;B项:减小压强(体积增大),v正减小;C项:减小体积,该可逆反应的平衡不移动,但体积减小浓度增大颜色加深;D项:恒温、恒容充入N2反应混合物中各成分浓度不变,正、逆反应速率不变。答案:C
【强化练习】
1.决定化学反应速率的主要因素是( )
A.反应物的浓度 B.反应温度 C.使用催化剂 D.反应物的性质
2.在2A+B 3C+4D反应中,表示该反应速率最快的是( )
A.v(A)=0.5 mol·L-1·s-1 B.v(B)=0.3 mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.8 mol·L-1·s-1 D.v(D)=1 mol·L-1·s-1
3.甲、乙两个容器内都在进行A→B的反应,甲中每分钟减少4 mol A,乙中每分钟减少2 mol A,则两容器中的反应速率( )
A.甲快 B.乙快 C.相等 D.无法确定
4.用3克块状大理石与30毫升3摩/升盐酸反应制取CO2气体,若要增大反应速率,可采取的措施是( )
①再加入30毫升3摩/升盐酸②改用30毫升6摩/升盐酸③改用3克粉末状大理石④适当升高温度
A.①②④ B.②③④ C.①③④ D. ①②③
5.某温度下,浓度都是1 mol·L-1的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体 Z,经过t min后,测得物质的浓度分别为:c(X2)=0.4 mol·L-1,c(Y2)=0.8 mol·L-1,c(Z)=0.4 mol·L-1,则该反应的反应式可表示为( )
A.X2+2Y2 2XY2 B.2X2+Y2 X2Y
C.3X2+Y2 2X3Y D.X2+3Y2 2XY3
6.在一定条件下,反应N2+3H22NH3,在2L密闭容器中进行,5min内氨的质量增加了1.7g,则反应速率为( )
A.V(H2)=0.03mol/L·min B.V(N2)=0.02mol/L·min
C.V(NH3)=0.17mol/L·min D.V(NH3)=0.01mol/L·min
7.下列四个数据都表示合成氨的反应速率,其中速率代表同一反应中的是( )
①V(N2)=0.3mol/L·min②V(NH3)=0.9mol/L·min③V(H2)=0.6mol/L·min④V(H2)=0.0225mol/L·s
A.①② B.①③ C.③④ D.②④
8.把下列4种X的溶液分别加入4个盛有10mL 2mol/L盐酸的烧杯中,均加水稀到50mL,此时X和盐酸和缓地进行反应。其中反应速率最大的是( )
A.20mL 3mol/L X 的溶液 B.20mL 2mol/L X 的溶液
C.10ml 4mol/L X 的溶液 D.10mL 2mol/L X 的溶液
9.在一定条件下,将A2和B2两种气体通入1L密闭容器中,反应按下式进行:xA2+yB2 2C(气),两秒种后反应速率如下V(A2)=0.4mol/(L·s),,V(B2)=1.2 mol/(L·s) ,VC= 0.8mol/(L·s) 则该x和y的值分别为( )
A.2和3 B.3和2 C.3和1 D.1和3
10.一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量, 可向盐酸中加入适量的( )
A..NaOH固体 B.H2O C.NH4Cl固体 D.CH3COONa固体
11.对于一定条件下进行的化学反应,2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)改变下列条件,可以提高反应物中的活化分子百分数的是( )
A.升高温度 B.增大压强 C.使用催化剂 D.增大反应物浓度
12.反应:NO+CO2N02+CO在密闭容器中进行,下列哪些条件加快该反应速率( )
A.缩小体积使压强增大 B.体积不变充入CO2使压强增大
C.体积不变充入He气使压强增大 D.压强不变充入N2使体积增大
13.对于反应:2SO2+O2 2SO3,当其他条件不变时,只改变一个反应条 件,将生成SO3的反应速率的变化填入空格里(填写“增大”“减小”“不变”)
编 号 改变的条件 生成SO3的速率
① 升高温度
② 降低温度
③ 增大O2的浓度
④ 使用V2O5作催化剂
⑤ 压缩体积
14.取a mol A和b mol B置于V L容器中,发生可逆反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),1 min后,测得容器内A的浓度为x mol·L-1,这时B的浓度为: _____ ;C的浓度为:________。在这段时间内反应速率若以物质A的浓度变化来表示,应为_______。
15.将等物质的量的A和B,混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应 :3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),经过4min时,测得D的浓度为0.5 mol/Lc(A)∶c(B)=3∶5,C的反应速率是0.1 mol·L-1·min-1,A在4 min末的浓度是 _______ ,B的平均反应速率是 ________ ,x的值是 。
16.在密闭容器里,通入x mol H2和y mol I2(g),改变下列条件,反应速率将 如何改变 (填“增大”“减小”或“不变”)
(1)升高温度 ;(2)加入催化剂 ;(3)充入更多的H2 ;(4)扩大容器的体积 ;(5)容器容积不变,通入氖气 。
参考答案:
一、化学反应速率
1、反应物,生成物
2、v =Δc /Δt
3、mol/L.min,mol/(L·s)
【注意事项】
(2)正,正(3)不(4)化学计量数(5)同一
【归纳总结】
(1)浓度(2)平均反应速率之比
二、化学反应的本质
(1)断裂,形成(2)反应物分子之间能够发生有效,活化,一定,分子的平均能量(3)一定,正,正
三、影响反应速率的因素
(1)(方程式见教材),增大,增大,增多,增大;减小,减小,减少,减小。增大,减小,增大,减小
(2)减小,增大,加快;增大,减小,减小。浓度,无,减小,增大,增大,增大,减小,减小。
(3)(方程式见教材),增大,增大,次数增多,加快;降低,减少,次数减少,减慢。加快,加快,减慢,减慢
(4)活化能,增多,加快,同倍。
【强化练习】
1.D 2.B3.D 4.B5.C6.D7.D8.A 9.D10.BD11.AC12. AB
13.①增大②减小③增大④增大⑤增大
14.;; mol/L·min
15.0.75 mol/L;0.0625 mol/L·min;2
16.⑴增大⑵增大⑶增大⑷减小⑸不变