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化學反應速率
第二章 化學反應速率與化學平衡
1.復習鞏固化學反應速率的概念及其表示方法
2.根據(jù)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，通過對比的方法，發(fā)展基于變量關系的證據(jù)推理素養(yǎng)。
3.掌握有關化學反應速率的計算方法
溶洞的形成需幾萬年時間
鐵橋生銹長年累月
炸彈爆炸瞬間完成
水果腐敗變質(zhì)需數(shù)天
化學反應有快有慢
一、化學反應速率
1.意義
是用來衡量化學反應進行的快慢的物理量。
2.表示方法
用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增大來表示。
3.計算公式
v(B) = =
Δc —— 某一反應物或生成物濃度的變化量，單位： mol·L-1或mol/L；
Δt —— 表示反應時間的變化，單位：s，min，h；
V —— 化學反應速率，單位：mol/(L·s)，mol·L-1·min-1或mol/(L·min)等。
(3)同一反應用不同物質(zhì)來表示速率，同一個反應，用不同物質(zhì)表示該反應的速率時，其數(shù)值不一定相同，但意義相同。計算時必須指明具體物質(zhì)v(A)
(4)一般不用純固體或純液體表示反應速率(其濃度視為常數(shù))；常用于氣體或溶液。
(1)由公式v＝ 計算得到的速率是指平均速率，不是瞬時速率。
(2)同一化學反應: aA＋bB = cC＋dD，有V(A)︰V(B)︰V(C)︰V(D)＝a︰b︰c︰d
即：化學反應速率之比==化學計量數(shù)之比(系數(shù)之比）==物質(zhì)的量變化之比==物質(zhì)的量濃度變化之比
化學反應速率的注意事項
(5)Δc表示指定物質(zhì)反應前后的濃度變化量，均取正值;
4.化學反應的速率的計算方法
起始濃度 mol/L a b 0 0
濃度變化 mol/L mx nx px qx
t 時刻濃度 mol/L a-mx b-nx px qx
mA(g)＋nB(g) === pC(g) ＋ qD(g)
“三段式”法
(可用物質(zhì)的量，也可用物質(zhì)的量濃度）
①v(B) = =
②A的轉(zhuǎn)化率：α(A) =
變化量之比等于化學計量數(shù)之比
書寫方程式、列數(shù)據(jù)、計算
在2 L的密閉容器中，加入1 mol N2和3 mol H2，發(fā)生 N2+3H2 2NH3 ，在2 s末時，測得容器中含有0.4 mol的NH3，求該反應的化學反應速率。
起始濃度(mol/L)
2 s末濃度(mol/L)
變化濃度(mol/L)
三段法
0.5
1.5
0
0.2
0.2
0.3
0.1
0.4
1.2
（NH3)=
c(NH3)
t
＝ =0.10 mol/(L·s)
0.2 mol/L
2s
5.化學反應的速率的比較方法
①定性比較
通過觀察實驗現(xiàn)象，如反應的劇烈程度、產(chǎn)生氣泡或沉淀的快慢、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。
②定量比較
同一化學反應速率用不同物質(zhì)表示時數(shù)值可能不同，比較化學反應速率的快慢不能只看數(shù)值大小，還要進行一定的轉(zhuǎn)化。
【歸一法】先統(tǒng)一單位，換算成同一物質(zhì)表示的反應速率，再比較數(shù)值的大小。
【比值法】比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值，比值越大化學反應速率越大。
1 mol·L-1·s-1 = mol·L-1·min-1
60
反應 A(g) + 3B(g) = 2C(g) + 2D (g)
在四種不同情況下的反應速率為：
①v(A)=45mol·L-1 · min-1 ②v(B)=6mol·L-1·s-1
③v(C)=4mol·L-1·s-1 ④v(D)=4.5mol·L-1·s-1
則該反應速率的快慢順序為_____________________
④>③=②>①
反應 A(g) + 3B(g) === 2C(g) + 2D (g) 在四種不同情況下的反應速率為：①v(A)=0.15mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1則該反應在不同條件下速率的快慢順序為:
④>③=②>①
②v(B)=0.6mol·L-1·s-1
③v(C)=0.4mol·L-1·s-1
④v(D)=0.45mol·L-1·s-1
v(A)=0.2mol·L-1·s-1
v(A)=0.2mol·L-1·s-1
v(A)=0.225mol·L-1·s-1
①v(A)=0.15mol·L-1·min-1
方法一：歸一法
v(A)=0.0025mol·L-1·s-1
【歸一法】：
先統(tǒng)一單位
再統(tǒng)一同一物質(zhì)
再比較數(shù)值的大小
v(A)
1
①
=0.0025mol·L-1·s-1
v(B)
3
②
=0.2mol·L-1·s-1
v(C)
2
③
=0.2mol·L-1·s-1
v(D)
2
④
=0.225mol·L-1·s-1
方法二：比值法
mA + nB === pC + qD
反應 A(g) + 3B(g) === 2C(g) + 2D (g) 在四種不同情況下的反應速率為：①v(A)=0.15mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1則該反應在不同條件下速率的快慢順序為:
【比值法】比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值，比值越大化學反應速率越大。
6.由n(或c)～t圖像確定化學方程式的方法
①看趨勢，定位置
觀察圖像，n(或c)隨時間逐漸減小的物質(zhì)為反應物，反之為生成物。
②看變化量，定系數(shù)
由圖像計算各物質(zhì)在相同時間內(nèi)的濃度(或物質(zhì)的量)的變化量，從而確定各物質(zhì)的化學計量數(shù)。
③看是否共存，定符號
根據(jù)圖像觀察各物質(zhì)是否最終共存(即是否有物質(zhì)反應完)，從而判斷該反應是否為可逆反應，確定在方程式中用“=”還是“ ”。
根據(jù)下圖回答：
（1）反應物是__________；
（2）2min內(nèi)A的平均速率是____________；
（3）寫出化學方程式________________。
2.5mol/(L·s)
5A + 4B 4C
A、B
一定溫度下，在2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是(　 　)
A．反應開始到10 s時，用Z表示的反應速率為0.158 mol·L-1·s-1
B．反應開始到10 s時，X的物質(zhì)的量濃度減少了0.79 mol·L－1
C．反應開始到10 s時，Y的轉(zhuǎn)化率為79.0%
D．反應的化學方程式為：X(g)＋Y(g) Z(g)
C
7.化學反應速率的定量測定
υ＝
Δc
Δt
（1）測定原理：測定反應中不同時刻任何與物質(zhì)的 有關的可觀測量。
濃度
（2）測定方法：通過測量一定時間內(nèi)________________或 ________________ 或 ___________、________、_________等。
釋放出氣體的體積
體系的壓強變化
顏色的深淺
光的吸收
導電能力
【實驗操作】
（1）按下圖所示安裝裝置，檢查裝置氣密性。在錐形瓶內(nèi)放入2g鋅粒，通過分液漏斗加入40 mL 1 mol/L的稀硫酸，測量收集10 mL H2所用的時間。
（2）用4 mol/L的稀硫酸代替1 mol/L的稀硫酸重復上述實驗。
加入試劑 收集10mLH2
的時間/s
1mol/L H2SO4
4mol/L H2SO4
97
171
【實驗數(shù)據(jù)】
關閉分液漏斗的活塞后，將注射器活塞向外拉出一定距離，一段時間后松開活塞，若能回到原位，則氣密性良好。
（1）鋅粒顆粒大?。ū砻娣e）基本相同（控制變量，避免表面積的干擾）。
（2）40 mL的稀硫酸溶液要迅速加入。
（3）裝置氣密性要好，且計時要迅速、準確。
【注意事項】
從實驗現(xiàn)象和實驗測量兩方面如何判斷化學反應進行的快慢？
①觀察產(chǎn)生氣泡的快、慢；
②觀察試管中剩余鋅粒的質(zhì)量的多、少；
③用手觸摸試管，感受試管外壁溫度的高、低
定性描述
①測定收集一定體積的H2時所用的時間；
②測定一段時間內(nèi)溶液中H＋濃度的變化；
③測定一段時間內(nèi)鋅粒質(zhì)量的變化。
④測定一定時間內(nèi)收集的H2的體積。
定量描述
化學反應速率
思考與討論
1、有同學經(jīng)認真分析發(fā)現(xiàn)本實驗設計存在一處明顯的不足之處，你能找到嗎？
漏斗中稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氣體，也會將瓶中的空氣排出，使所測氣體的體積偏大。
2、如何改進問題1中的不足之處？
導管作用：①使分液溫斗內(nèi)氣體壓強與錐形瓶內(nèi)氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時液體能順利滴下。
②滴入錐形瓶的液體體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消除由于加入液體引起的氫氣體積誤差。
用導管將分液漏斗上部與錐形瓶連通
鋅粒
硫酸
拓展提升
測量化學反應速率的常見方法
1、量氣法
2、比色法
3、電導法
4、激光技術(shù)法
電導率儀
pH計
濁度儀
分光光度計
選擇可觀測、
易操作的變量
氣體
離子濃度
電導率
pH
顏色
渾濁度
顏色
體積
壓強
拓展提升
測量氣體體積的裝置
測定放出一定體積的氣體的時間以測定反應速率
測定一定時間內(nèi)氣體體積/壓強的變化以測定反應速率
拓展提升
中學常用測量氣體體積的實驗裝置
下
壓
上
移
讀數(shù)注意事項：
（1）恢復到室溫狀態(tài)
（2）調(diào)節(jié)量氣管高度，使量氣
管與水準管兩端液面相平
（3）視線與量氣管凹液面最低
處相平
液面相平的方法：要上下移動量筒，使
量筒內(nèi)的液面與廣口瓶中的液面相平。
液面相平的方法：要上或下移動右邊的玻璃管，使左右兩管中的液面相平。
1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。對于反應CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，用下列方法來測定反應速率是否正確
(1)測定收集一定體積的CO2時所用的時間 ； (　　)
(2)測定一段時間內(nèi)溶液中c(H＋)的變化； (　　)
(3)測定一定質(zhì)量的CaCO3完全溶解所需時間； (　　)
(4)測定一定時間內(nèi)產(chǎn)生CO2氣體的體積； (　　)
√
√
√
√
2.下圖A裝置是稀硫酸與碳酸鈉的反應裝置，通過如圖裝置測量產(chǎn)生CO2氣體的體積可測定該反應的化學反應速率，B中溶液最好采用
　　　　 (填序號)使測量誤差較小。
a.飽和碳酸鈉溶液
b.飽和碳酸氫鈉溶液
c.飽和氫氧化鈉溶液
d.飽和硫酸銅溶液

b
3.化學反應速率是通過實驗測定的，下列化學反應速率的測量中，測量依據(jù)不可行的是(　　)
選項 化學反應 測量依據(jù)(單位時間內(nèi))
A CO(g) ＋H2O(g)=CO2(g) ＋H2(g) 壓強變化
B Zn(s)＋H2SO4(aq)= ZnSO4(aq)＋H2(g) 氫氣體積
C 2NO2(g) N2O4(g) 顏色深淺
D Ca(OH)2(aq)＋Na2CO3(aq)=CaCO3(s)＋2NaOH(aq) 沉淀質(zhì)量
A
4.在某恒容密閉容器中投入X、Y、W、Q四種物質(zhì)，經(jīng)一段時間后測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量如下表所示：
X Y W Q
10 min 1.0 mol 3.0 mol 1.0 mol 2.0 mol
20 min 0.5 mol 1.5 mol 2.0 mol 1.0 mol
上述容器中發(fā)生的化學反應方程式可能是(　　)
A．X＋2Y=2W＋2Q B．3X＋Y＋2W=2Q
C．X＋3Y＋2Q=2W D．X＋2Y＋3Q=2W
C
5. 已知：反應aA(g)＋bB(g) cC(g)，某溫度下，在2 L的密閉容器中投入一定量的A、B，兩種氣體的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。
(1)從反應開始到12 s時，用A表示的反應速率為 。
(2)經(jīng)測定前4 s內(nèi)v(C)＝0.05 mol·L－1·s－1，則該反應的化學方程式為
。
(3)若上述反應分別在甲、乙、丙三個相同的密閉容器中
進行經(jīng)同一段時間后，測得三個容器中的反應速率分別為
甲：v(A)＝0.3 mol·L－1·s－1；
乙：v(B)＝0.12 mol·L－1·s－1；
丙：v(C)＝9.6 mol·L－1·min－1；
則甲、乙、丙三個容器中反應速率由快到慢的順序為 。
0.05mol·L－1·s－1
3A(g)＋B(g) 2C(g)
乙>甲>丙
定性描述：化學反應特征現(xiàn)象出現(xiàn)的快、慢
定量描述：
實驗測定：控制單一變量，
找與濃度相關可測量、易操作變量
化學反應速率
Δc
Δt
υ ＝
Δn
VΔt
＝
如何表征化學反應速率
“三段式法”及大小比較的解題方法

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