第3節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的速率

課時1第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率1.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認(rèn)識基元反應(yīng)；2.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念及其定量表示方法；3.根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的測定原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)會化學(xué)反應(yīng)速率的測定方法。聯(lián)想·質(zhì)疑聯(lián)想·質(zhì)疑常溫常壓下，2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)化學(xué)平衡常數(shù)(K)數(shù)量級高達(dá)1083表明該條件下，該反應(yīng)正向進(jìn)行的趨勢極大。

化學(xué)反應(yīng)速率的大小由什么決定？為什么許多化學(xué)反應(yīng)需要滿足一定的條件才能夠發(fā)生?一、化學(xué)反應(yīng)是有歷程的2H2(g)+O2(g)2H2O(l)交流·研討交流·研討點(diǎn)燃催化劑總反應(yīng)反應(yīng)歷程(反應(yīng)機(jī)理)每一步反應(yīng)稱為基元反應(yīng)微粒H·、·OH和O·存在未成對電子，它們稱為自由基（H·和O·也稱為自由原子）。自由基的反應(yīng)活性很強(qiáng)，壽命極短。反應(yīng)歷程(反應(yīng)機(jī)理)快若在常溫常壓且無催化劑的條件下，體系中沒有引發(fā)反應(yīng)的H·，反應(yīng)很難進(jìn)行！0.3s內(nèi)可以產(chǎn)生1015個H·決定反應(yīng)順利進(jìn)行的關(guān)鍵！大多數(shù)的總反應(yīng)是由幾個基元反應(yīng)組成的，也稱復(fù)雜反應(yīng)。也有一些化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物一步直接轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)物的，其總反應(yīng)就是基元反應(yīng)，這類反應(yīng)又稱為簡單反應(yīng)，如：H++OH－===H2O即使是同一反應(yīng)，在不同的條件下反應(yīng)歷程也可能不同。反應(yīng)物結(jié)構(gòu)反應(yīng)條件反應(yīng)歷程化學(xué)反應(yīng)速率飛秒化學(xué)

化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)上就是舊化學(xué)鍵的伸長、斷裂和新化學(xué)鍵的生成過程,是反應(yīng)物獲得能量形成過渡態(tài),再生成反應(yīng)產(chǎn)物的過程。其中每一個過程所用時間大都在皮秒和飛秒量級。

哈邁德·澤維爾首先使用飛秒超快“攝像機(jī)”一超短脈沖激光技術(shù)對化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行研究，為化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)過程“拍照”，使人們能像觀看“慢動作”那樣觀察處在化學(xué)反應(yīng)過程中的原子和分子的轉(zhuǎn)變。二、化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法活動·探究活動·探究化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法【實(shí)驗(yàn)】向打磨后的鎂條中加入2mol/L稀鹽酸鎂條消失的快慢產(chǎn)生氣泡的快慢H+濃度減小的快慢消耗鎂條的質(zhì)量產(chǎn)生氣體的體積Mg2+濃度增加的快慢如果分別用單位時間內(nèi)鹽酸濃度的減小、MgCl2溶液濃度的增大來表示該化學(xué)反應(yīng)的速率，需要哪些數(shù)據(jù)？二者在數(shù)值上相等嗎？為什么？需要準(zhǔn)確量取鹽酸的體積和反應(yīng)后溶液的體積（或忽略反應(yīng)前后溶液體積的變化），并利用關(guān)系式Mg~2HCl~MgCl2計(jì)算出反應(yīng)后HCl或MgCl2的物質(zhì)的量因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)中n（HCl）：n（MgCl2）=2：1，所以分別用單位時間內(nèi)c(HCl)的減小、c(MgCl2)的增大表示的反應(yīng)速率，在數(shù)值上不相等。思考與交流1.表示方法：對于反應(yīng)體系體積不變的化學(xué)反應(yīng),可以用單位時間內(nèi)某物質(zhì)濃度(或質(zhì)量、物質(zhì)的量等)的改變量(取絕對值)來表示該物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率。二、化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法v(A)=

mol/(L·s)

單位：mol·L-1·s-1mol/(L·min)

mol·L-1·min-1不用固體或純液體表示【例1】一定條件下，在容積為2L的密閉容器中，加入4molSO2和2molO2，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)；在2s時測得c(SO2)=0.8mol/L。求:(1)用SO2濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率。v(SO2)=

=4mol2L－0.8mol/L2s=0.6mol/(L˙s)(2)求用O2、SO3的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)濃度變化量mol/L化學(xué)反應(yīng)速率mol/(L˙s)1.20.61.20.60.30.6a∶b∶c∶d2.用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之間的關(guān)系

在同一化學(xué)反應(yīng)中,用各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前的系數(shù)之比。如對于化學(xué)反應(yīng)：

aA(g)＋bB(g)

c

C(g)＋dD(g)v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=v(A)

v(B)

v(C)

v(D)a

b

c

d＝＝＝為統(tǒng)一起見，將化學(xué)反應(yīng)速率定義為：[思考]同一反應(yīng)同一時間段用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率不同,表示反應(yīng)速率的意義是否相同?相同化學(xué)反應(yīng)速率的物理測定法

測定化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)鍵是測定某一時間間隔內(nèi)反應(yīng)體系中某物質(zhì)濃度的變化。物質(zhì)的某些物理性質(zhì)(如壓強(qiáng)、體積、吸光度、電導(dǎo)率等)與其物質(zhì)的量或濃度存在函數(shù)關(guān)系,因此人們常用物理方法,通過準(zhǔn)確而快速地測定反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物濃度的變化來確定化學(xué)反應(yīng)速率。常用于測定化學(xué)反應(yīng)速率的物理方法有量氣法、比色法、電導(dǎo)法。

量氣法

對于反應(yīng)2H2O2===2H2O+O2↑可測量反應(yīng)中

唯一的氣體產(chǎn)物——氧氣在溫度、壓強(qiáng)一定時的體積變化。比色法

物質(zhì)對特定波長的光的吸收性能不同，因此可以通過吸光度來測定參與反應(yīng)的某一物質(zhì)的濃度。電導(dǎo)法根據(jù)離子導(dǎo)電能力的差異，可以通過電導(dǎo)率的變化測定反應(yīng)物中離子濃度的變化，進(jìn)而計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。此外，激光技術(shù)也已應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)速率的測定。【練一練】1.判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。(1)單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的變化表示正反應(yīng)速率,生成物濃度的變化量表示逆反應(yīng)速率。(

)(2)化學(xué)反應(yīng)速率為0.8mol·L-1·s-1是指1s時某物質(zhì)的濃度為0.8mol·L-1。(

)(3)同一化學(xué)反應(yīng),相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,其數(shù)值可能不同,但表示的意義相同。(

)(4)同一化學(xué)反應(yīng),相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,數(shù)值越大,表示化學(xué)反應(yīng)速率越快。(

)2.某一反應(yīng)物的濃度是1.0mol·L-1,經(jīng)過20s后,它的濃度變成了0.2mol·L-1。在這20s內(nèi)用該物質(zhì)濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為(

)A.0.04

B.0.04mol·L-1·s-1C.0.08mol·L-1·s-1 D.0.04mol·L-13.在N2+3H22NH3的反應(yīng)中,經(jīng)過一段時間后,NH3的濃度增加了0.6mol·L-1,在此段時間內(nèi)用H2表示的平均反應(yīng)速率為0.45mol·L-1·s-1,則此段時間是(

)A.1s B.2sC.44s D.1.33sBB4.在不同條件下,分別測得反應(yīng)2SO2+O22SO3的化學(xué)反應(yīng)速率如下,其中表示該反應(yīng)進(jìn)行得最快的是(

)A.v(SO2)=4mol·L-1·min-1

B.v(O2)=3mol·L-1·min-1C.v(SO2)=0.1mol·L-1·s-1

D.v(O2)=0.1mol·L-1·s-1D5.某溫度時,在VL密閉容器中,A、B、C三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖