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第3节 化学反应的速率

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高中化学审核员

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     总结:影响化学反应速率的因素
 1 、内因:反应物本身的性质——决定因素
 2 、外因——影响因素

浓度(气体、溶液)     反应物浓度越大,反应速率越快
    温  度      升高温度,反应速率加快
    催化剂       催化剂能改变反应速率(一般加快)
 压强(气体)       压强越大,反应速率越快
 固体的表面积       增大固体的表面积,反应速率加快

 其他因素:反应物状态、光照、原电池、电磁波、
 超声波、溶剂等
[练习2]在10℃时某化学反应速率为0.1mol·L-1·S      -1,
若温度每升高10℃,反应速率增加为原来的2倍,
为了把该反应速率提高到1.6mol·L-1·S      -1则该反应
需在什么温度下进行(    C    )。
  A.  30℃  B.  40℃   C.  50℃  D.  60℃
             思考与交流:P49
 1、温度越低,食物变质腐败的速率越慢。
2、固体药品研得越细,反应物之间接触面积就越
大,化学反应速率加快。

3、固体物质溶于水后,使反应物离子之间充分接触,
从而提高了化学反应速率。

       +   2+
4、Zn+2H =Zn +  H2↑,气泡变稀少了,是因为随着反应
的进行,C(H+)减小了,反应速率减慢。如果添加适当浓度的
硫酸溶液时,由于溶液中C(H+)增大,因而反应速率加快,产
生气泡增多。
               实例讨论4
 结论:适当地增大在其他条件不变的情况下,压强,能够提高反应速率
 对于有气体参加的反应:
             铁触媒      500ºC
   N压强越大,化学反应速率越快。+3H            2NH
     2    2  20MPa----50MPa           3
    压强越小,化学反应速率越慢。
                    7      7
[合成氨,通常在强调]压强只对于有气体参加的反应速率有影响2×10 ~ 5×10 Pa的压强下进行,而对固。
体或液体的反应速率基本没有影响。

 补充:恒容时,充入反应物气体,反应速率加快。
      恒容时,充入“稀有气体”,反应速率不变。(虽总压
 增大,但各反应物气体的分压不变,反应速率不变)
      恒压时,充入“稀有气体”,反应速率减慢。(会引起
 体积增大,反应物浓度减小,速率减慢)
第二章   化学反应速率
化学反应有快有慢,说说下列化学反应的快慢:
 炸药爆炸
 离子反应
 烟花燃放
食品腐败

 铁器生锈

 溶洞形成

 煤炭形成
研究反应的快慢

⊙定性描述
 很快、较快、较慢、很慢

⊙定量描述

物理学中描述物体运动的快慢用“速度”来
表示

化学反应进行的快慢用“化学反应速率”来

表示                               7
  一、化学反应速率
 1、 概念:
    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(均取正值)来表示。
                   △C(A)     △n(A)
 2、公式:V(A)=               =   V
                     △t       △t
△C------ 物质的量浓度变化值
△t------反应所经历的时间
v(A)---A 物质的化学反应速率
            mol/(L·s)、mol/(L·min)
 3 、单位:    或 mol·L-1·S -1 、 mol·L-1·min-1
例1

在 N2 +  3H2    2NH3反应中,从开始
至2秒,氨的浓度由0变为0. 6 mol/L,
则以氨气表示的化学反应速率是多少?
解:
          △c (NH3)  (0. 6 – 0 )mol/L
 v (NH3) =        =
            △t           2s
                   = 0.3mol/(L·s)
 注意:①反应速率要指明具体物质!
 ②化学反应速率指一段时间内的平均速率,而不是
 瞬时速率  !
例2

在2L密闭容器中,      N2 +  3H2    2NH3,
经过2秒,氨的物质的量增加1.2 mol,则氨
气的化学反应速率是多少?
解:              1.2mol
     △c (NH3)=        = 0.6mol/L
                 2L

          △c (NH3)    0.6mol/L
  v (NH3) =       =
            △t           2s
                   = 0.3mol/(L·s)
  例3:在N2   + 3H2 = 2NH3中,2min内

  N2的浓度由0.4mol/L降到0.2mol/L;

  H2的浓度由0.7 mol/L降到0.1mol/L;

  NH3的浓度则增加了      0.4mol/L,

  求V(N2)、V(H2)、V(NH3) ,并求出它们的比值。
                        △c (A)
  解:分别代入公式       v (A) =
                         △t
       v(N2) =0.1mol/(L·min)

       v(H2) =0.3mol/(L·min)

       v(NH3)=0.2mol/(L·min)

    V (N2) ︰V (H2) ︰ V (NH3) =1︰ 3 ︰ 2
注意③各物质的速率之比等于方程式中化学
计量数之比(系数之比)=浓度变化值之比=
物质的量变化值之比
  在2L的密闭容器中充入SO2和O2,发生反
  应:2SO2+O2     2SO3(g) ,

 经过1min,SO2的物质的量减少了4mol,

  求v (SO2)、 v (O2)、 v (SO3)?
               .
  v(SO2)=2mol/(L min)
              .
  v(O2)=1mol/(L min)
               .
  v(SO3)=2mol/(L min)
运用结论:各物质的速率之比等于方程
式中化学计量数之比(系数之比)
 小结:使用化学反应速率时应注意:

 ①化学反应速率是标量,只有大小没有方向,取正值。

  ②表示一段时间内的平均速率,不是瞬时速率。
  ③表示化学反应速率时,必须指明具体是哪种物质。
  ④不同的物质的化学反应速率之比等于方程式中相应物
  质的化学计量数之比(系数之比)。
       mA (g) +  nB (g)     =   pC (g) +  qD (g)
    则:V(A)∶V(B)∶V(C)∶V(D)=m∶n∶p∶q
⑤固体和纯液体的浓度视为常数(保持不变),因此,
它们的化学反应速率也视为常数。即不用固体和纯液体
表示化学反应速率,只用气体或溶液来表示反应速率。
题型一、计算化学反应速率。

 已知反应A+3B=2C+D
 A的化学反应的速率为1mol/(L·min),则
 同一时间内C的化学反应速率为

A、0.5mol/(L·min)         
B、1mol/(L·min)
C、2mol/(L·min)           
D、3mol/(L·min)
[练习1]反应A(g) + 3B(g)=2C(g)在2L密闭容器
中反应,30 s内C的物质的量增加了0.6mol,
有关反应速率正确的是(         A    )
A、 V (A) = 0.005mol/(L·s)  V (C)=0.01mol/(L·S)
B、V (A) = 0.001mol/(L·s)V (A)=0.005mol/(L·S)
C、V (B) =0.002mol/(L·s) V (B)=0.015mol/(L·S)
D、V (C) = 0.002mol/(L·s)
题型二、判断化学反应速率的快慢。

反应A+3B=4C+2D,在不同条件下反应,其平
均反应速率v(X) 如下,其中反应速率最快的是
A、v(A)=1.2mol/(L·s)
                    v(A)=0.8mol/(L·s)
B、v(B)=2.4mol/(L·s)
                    v(A)=0.9mol/(L·s)
C、v(C)=3.6mol/(L·s)
                    v(A)=0.4mol/(L·s)
D、v(D)=0.8mol/(L·s)
   注意:转化为同种物质的速率,然后再比较。
   同时注意,单位要统一。
 练习2、在2X + Y = 3Z + 4W的反应中,
反应速率最小的是(  D      )。
A.V(X) =0.5mol / (L.min)   V(Y) =0.25mol / (L.min)
B. V(Y) =0.3mol / (L.min)  

C.V(Z) =1.2mol / (L.min)   V(Y) =0.4mol / (L.min)

D. V(W) = 0.6mol / (L.min) V(Y) =0.15mol / (L.min)
 题型3、根据速率求化学方程式
在一定条件下,mA+nB=pC的反应中,
 各物质的化学反应速率为
 V(A)=amol·L-1·s-1,
 V(B)=a/2mol·L-1·s-1, 
 V(C)=amol·L-1·s-1,
 则该反应的化学方程式是        2A+B=2C。
  例.根据下图填空:


(1)反应物是_____;A  B 生成物是_____C 。
(2)2min内A、B、C三者的反应速率是多少?
  V(A) =3mol/(L·min)
  V(B) =2mol/(L·min)
  V(C) =3mol/(L·min)
该反应的化学方程式是____________3A  +  2B =  3C   
题型4、求浓度的变化、物质的量的变化

浓度的变化            △ C   = ひ·  △t

求物质的量的变化           △ n  = ひ·   △t· V

[练习3] 将4molA和4molB加入到2L密闭容器中发

生反应3A+B=2C, 在最初10s内A的平均速率是

0.12mol·/(L·s),则在10s时容器中有_______mol3.2  B
1. 在2 L密闭容器中装有4 mol SO2和2 mol O2,在一
  定条件下开始反应。2 min末测得容器中有1.6 mol 
  SO2,请计算:2 min末SO3的浓度
                                        解
        解:
               2SO2 + O2          2SO3  题
起始浓度mol/L:       2          1               0 “
变化浓度mol/L:       1.2  0.6    1.2        三
                                        部
2min后浓度mol/L:    0.8            
                      0.4    1.2        曲”

由上可知     2min末 c(SO3)=1.2mol/L

  注:   V(A)︰V(B)︰V(C)︰V(D)
        =a︰b︰c︰d
        =△C(A): △C(B): △C(C): △C(D)
        = △n(A): △n(B): △n(C): △n(D)
例2、在2 L容积不变的容器中,发生           N2+3H2     2NH3
的反应。现通入0.4 mol N2    和 0.8 mol H2 , 2 min 后生成了
0.12 mol NH3 ,求 :2min后H2 、N2的浓度


     解:             N2 +  3H2     2NH3

 起始浓度mol/L:        0.2          0.4                   0
 变化的浓度mol/L:       0.03  0.09      0.06
 2min后的浓度mol/L:    0.17  0.31      0.06


  2min后,C(N2) =0.17 mol/L            

          C(H2)=0.31mol/L
                      △n(A)
           △C(A)
  υ (A)=           =   V
             △t        △t
 结论:各物质的速率之比等于方程式中系数之比

 现实生活中,总是希望有利的化学反应越快
 越好,有害的化学反应越慢越好。

下列过程中,需要加快化学反应速率的是(               C )

 A.钢铁腐蚀    B.食物腐坏    C.炼钢   D.塑料老化

   怎样才能加快化学反应速率呢?
          影响化学反应速率的因素

  例:在相同条件下,下列金属(金属颗粒大小
 相当)与足量同浓度的盐酸反应,反应速率最快
 的是(   D  )

       A、铁    B、镁    C、铝    D、钠

结论:影响化学反应速率的内因:反应物本身的性质
  (性质越活泼,反应速率越快)
      想一想?

新鲜的水果和食物保存在冰箱里能存放得更久,这
和什么有关?
Mg与冷水反应很慢,与热水反应较快。             温度


用氯酸钾制氧气时,使用MnO2反应更快,为什么?
                             催化剂
硫在纯氧中燃烧比在空气中燃烧更剧烈,
谁在影响这反应的快慢?                   浓度

                              7
合成氨   N2+3H2    2NH3 通常在2×10   ~ 
5×107 Pa的压强下进行,为什么        ?    压强
 实验2-5
温度对化学反应速率的影响

     催化剂
 2H2O2           2H2O + O2↑

             FeCl3溶液


 冷水                         热水


             5% H2O2
      温度对化学反应速率的影响
         现象              结论

热水中   产生气泡很快      在其它条件相同时,
                  升高温度则速率加快;
冷水中   产生气泡很慢      降低温度则速率减慢。

 实验测得,温度每升高10度,化学反应速率
 通常增大为原来的2~4倍。
 实验2-6
催化剂对化学反应速率的影响

      催化剂
                                FeCl3溶液
 2H2O2           2H2O + O2↑

                  MnO2粉末


              5% H2O2
催化剂对化学反应速率的影响

            现象           结论
 加入
      很快产生大量气泡        在其它条件
MnO
    2                 相同时,使用
 加入
      很快产生大量气泡        催化剂能加
FeCl
    3                 快化学反应
不加其
      较慢、产生少量气泡
它试剂                   的速率。
2、催化剂对化学反应速率的影响
规律:催化剂能改变化学反应的速率。
有的催化剂能加快化学反应的速率,
叫正催化剂;
有的催化剂能减慢化学反应的速率,
叫负催化剂。
一般,如果没有特殊说明,凡说催化剂都
是指正催化剂。
 • 催化剂中毒:当催化剂接触少量杂质时,它
   的催化性能会下降甚至遭破坏,这种现象叫
   催化剂中毒。

         自学P49    神奇的催化剂

1、80%~85%的化工生产过程都要使用催化剂。
2、使用催化剂的目的是加快反应速率,提高生产效率。
3、催化剂的化学性质和质量在反应前后不变。
4、催化剂有高度的选择性(专一性)。
5、酶(蛋白质)是生物催化剂           ,具有催化效率高、专
一性强、作用条件温和等特点。
               实例讨论3
      反应物浓度越大反应速率越快
 [思考]常温下,将相同大小的镁条分别投入6mol/L、
 1mol/L的盐酸中,哪种情况反应速率快些?
在其它条件不变的情况下:

 增大反应物的浓度,化学反应速率加快;

 减小反应物的浓度,化学反应速率减慢。

 注意:浓度的影响,只适用于有气体、溶液中的反
 应。(而固体、纯液体的浓度不变,视为常数,改
 变固体、纯液体的量不影响化学反应速率。)
气体压强与反应速率的关系


其他条件不变时,压强越大,气体浓度越大

 对于有气体参加的反应:其它条件相同时,
 压强越大,化学反应速率越快。
 压强越小,化学反应速率越慢。
 [强调]压强只对有气体参加的反应速率有影响               ,而
 对固体或液体的反应速率基本没有影响。
2SO2+O2    2SO3

①体积不变时,充入SO2或O2以增大压强,则该反应速
率会________加快
                                       不变
②体积不变时,充入N2以增大压强,则反应速率_____
                                 减慢
③充入N2但保持压强不变,则反应速率_______
 补充:恒容时,充入反应物气体(反应物浓度增大),
 反应速率加快。
      恒容时,充入不是反应物的“稀有气体”(反
 应物浓度不变),反应速率不变。
      恒压时,充入不是反应物的“稀有气体”,反
 应速率减慢。(会引起体积增大,反应物浓度减小,
 速率减慢)
【知识拓展】:影响化学反应速率的其它因素。

 1、做实验时,通常要将两种块状或颗粒状的固体研细,
  并混匀后再进行反应。道理何在?
         固体表面积
 2、人们常把固体试剂溶于水配成溶液后再进行化学实
  验。道理何在?
         反应物状态改变,接触面积改变
 3、Fe、Cu、盐酸组成原电池时,Fe溶解的速率更快。
         原电池原理
            △C(A)        △n(A)
 υ(A)=               =
              △t           V
                          △t
结论:各物质的速率之比等于方程式中系数之比
    总结:影响化学反应速率的因素
1  、内因:反应物本身的性质——决定因素
2  、外因——影响因素
   温  度      升高温度,反应速率加快
   催化剂       催化剂能改变反应速率(一般加快)
    浓度       反应物浓度越大,反应速率越快
压强(气体)       压强越大,反应速率越快
其他因素:反应物状态、光照、原电池、电磁波、
超声波、溶剂等
   思考

采用哪些方法可以增加Fe与盐酸
反应的化学反应速率?
 ①升高温度
 ②增大HCl的浓度
 ③将铁片磨成铁粉
 ④加入适当的催化剂

 ⑤加入少量CuSO4溶液,形成原电池。
温度每升高10度,化学反应速率通常增大为
原来的2~4倍。

[练习1] 对于反应M+N=P,如果温度每升高10℃,
 反应速率增加为原来的3倍。在10℃时完成反应
 需要54min,将温度提高到40℃完成反应需要的
 时间为多少?
              2 min 
     增大反应物浓度,化学反应速率加快。
     (气体或溶液)


 练习   反应       2                2   在可变容
[   2]   C(s)+H O(g)            CO(g)+H (g)  
积的密闭容器中进行。当改变下列条件时,能加快化学反

应速率的是(   BD       )。
A.增加碳的量
B.增大水蒸气的浓度
C.减少氢气的浓度
D.增大一氧化碳的浓度
随堂训练
 3、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快的是(            B )  
 A、加热;
 B、不用稀硫酸,改用98%的浓硫酸;

 C、滴加少量CuSO4溶液;
 D、不用铁片,改用铁粉。
4、下列四种盐酸溶液,均能跟锌片反应,其
 中最初反应速率最快的是(         B  ) 
A、10℃  20mL 3mol/L的盐酸溶液
B、20℃  10mL 4mol/L的盐酸溶液
C、20℃  20mL 2mol/L的盐酸溶液
D、20℃  30mL 2mol/L的盐酸溶液
 5.10mL 2mol/L的盐酸与一小块大理石的化学反应

   CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O,下列措施不能改
   变化学反应速率的是(          D  )
   A. 将大理石粉碎        B. 加入10mL 5mol/L的盐酸
   C. 加入10mL 1mol/L的盐酸     D. 加入NaCl固体

6、能产生氢气,且产生氢气的速率最快的是( B   )                                              
  A、锌与6mol/L的硝酸          B、锌与6mol/L的盐酸
  C、锌与18mol/L的浓硫酸        D、锌与2mol/L的稀硫酸
  练习7     把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里,
          产生H2的速率如图所示,回答下列问题
(1)在下列因素中,影响反应速
率的因素是       ①②③

 ①盐酸的浓度      ②镁条的表面积
 ③溶液的温度      ④Cl-  的浓度

(2)试分析ab段图象变化的原因
反应放热,体系温度升高,速率加快
(3)试分析bc段图象变化的原因
   溶液中H+浓度降低,速率减慢
                 思考题:
 将稀盐酸与过量的块状碳酸钙反应,生成二氧化碳的体积与
 时间的关系如下列各图a线所示。在相同条件下,分别做如下
 改变:①将碳酸钙制成粉末           ②加入一些水     ③加入少量NaOH
 固体   ④加入少量浓盐酸.得出二氧化碳的体积与时间的关系
 如b线所示。


请选择正确的图象填到相应的空中。
①对应的图象为        D    ;②对应的图象为        C     ;
③对应的图象为        B    ;④对应的图象为        A     。
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