第18講化學(xué)反應(yīng)速率1.了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念和定量表示方法。2.了解反應(yīng)活化能的概念，了解催化劑的重要作用。3.理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)反應(yīng)速率的影響，能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。4.了解化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用?！竞诵乃仞B(yǎng)分析】變化觀念與平衡思想：能認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是變化的，知道化學(xué)反應(yīng)速率與外界條件有關(guān)，并遵循一定規(guī)律；能多角度。動(dòng)態(tài)地分析化學(xué)反應(yīng)速率，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理解決實(shí)際問題。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：建立觀點(diǎn)、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系，知道可以通過分析、推理等方法認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率的本質(zhì)特征及其相互關(guān)系，建立模型。能運(yùn)用模型解釋化學(xué)現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律?？茖W(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：能發(fā)現(xiàn)和提出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速的有探究價(jià)值的問題；通過控制變量來探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界條件。知識(shí)點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率的概念及計(jì)算1．化學(xué)反應(yīng)速率2．化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算的萬能方法——三段式法對(duì)于反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始時(shí)A的濃度為amol·L－1，B的濃度為bmol·L－1，反應(yīng)進(jìn)行至t1s時(shí)，A消耗了xmol·L－1，則化學(xué)反應(yīng)速率可計(jì)算如下：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/(mol·L－1)ab00轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)t1/(mol·L－1)a－xb－eq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)則：v(A)＝eq\f(x,t1)mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(nx,mt1)mol·L－1·s－1，v(C)＝eq\f(px,mt1)mol·L－1·s－1，v(D)＝eq\f(qx,mt1)mol·L－1·s－1。3．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系對(duì)于已知反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化學(xué)反應(yīng)速率可用不同的反應(yīng)物或生成物來表示，當(dāng)單位相同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。如一定溫度下，在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6mol·L－1·s－1，則v(B)＝0.2mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4mol·L－1·s－1。4．化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較(1)歸一法將同一反應(yīng)中的不同物質(zhì)的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位、同一種物質(zhì)的反應(yīng)速率，再進(jìn)行速率的大小比較。(2)比值法將各物質(zhì)表示的反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化成同一單位后，再除以對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，然后對(duì)求出的數(shù)值進(jìn)行大小排序，數(shù)值大的反應(yīng)速率快。如反應(yīng)mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若eq\f(vA,m)＞eq\f(vB,n)，則反應(yīng)速率A＞B。知識(shí)點(diǎn)二影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素1．影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)內(nèi)因反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為Mg>Al。(2)外因(只改變一個(gè)條件，其他條件不變)【特別提醒】①改變固體或純液體的量對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無影響。②濃度、溫度、壓強(qiáng)發(fā)生變化或加入催化劑時(shí)，正、逆反應(yīng)速率均增大或減小，如升高溫度，不論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率均加快。(3)反應(yīng)體系條件改變對(duì)反應(yīng)速率的影響①恒溫時(shí)：體積縮小eq\o(――→,\s\up7(引起))壓強(qiáng)增大eq\o(――→,\s\up7(引起))濃度增大eq\o(――→,\s\up7(引起))反應(yīng)速率增大。②恒溫恒容時(shí)：a．充入氣體反應(yīng)物eq\o(――→,\s\up7(引起))總壓強(qiáng)增大eq\o(――→,\s\up7(引起))濃度增大eq\o(――→,\s\up7(引起))反應(yīng)速率增大。b．充入“惰性氣體”eq\o(――→,\s\up7(引起))總壓強(qiáng)增大，但各氣體分壓不變―→各物質(zhì)的濃度不變―→反應(yīng)速率不變。③恒溫恒壓時(shí)：充入“惰性氣體”eq\o(――→,\s\up7(引起))體積增大eq\o(――→,\s\up7(引起))各反應(yīng)物濃度減小eq\o(――→,\s\up7(引起))反應(yīng)速率減小。總之，壓強(qiáng)改變而對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生的影響是因?yàn)閴簭?qiáng)改變會(huì)引起濃度變化，從而對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。2．理論解釋——有效碰撞理論(1)活化分子、活化能、有效碰撞①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。②活化能：如圖圖中：E1為正反應(yīng)的活化能，E2為逆反應(yīng)的活化能，使用催化劑時(shí)的活化能為_E3__，反應(yīng)熱為E1－E2。③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系知識(shí)點(diǎn)三速率－時(shí)間(v-t)圖像由圖像變化分析外界條件對(duì)其影響，已知反應(yīng)為mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)ΔH＝QkJ·mol－1。1．“漸變”類v-t圖像圖像分析結(jié)論t1時(shí)v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)物的濃度t1時(shí)v′正突然減小，v′逆逐漸減??；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)物的濃度t1時(shí)v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，增大生成物的濃度t1時(shí)v′逆突然減小，v′正逐漸減小；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，減小生成物的濃度2．“斷點(diǎn)”類v-t圖像圖像分析結(jié)論t1時(shí)v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行t1時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＞p＋q(正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng))t1時(shí)其他條件不變，升高溫度且Q＞0(吸熱反應(yīng))t1時(shí)v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行t1時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＜p＋q(正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng))t1時(shí)其他條件不變，升高溫度且Q＜0(放熱反應(yīng))t1時(shí)v′正、v′逆均突然減小，且v′正＞v′逆；平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＜p＋q(正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng))t1時(shí)其他條件不變，降低溫度且Q＜0(放熱反應(yīng))t1時(shí)v′逆、v′正均突然減小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＞p＋q(正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng))t1時(shí)其他條件不變，降低溫度且Q＞0(吸熱反應(yīng))3．“平臺(tái)”類v-t圖像圖像分析結(jié)論t1時(shí)v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變使用催化劑t1時(shí)其他條件不變?cè)龃蠓磻?yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＝p＋q(反應(yīng)前后氣體體積無變化)t1時(shí)v′正、v′逆均突然減小且v′正＝v′逆，平衡不移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＝p＋q(反應(yīng)前后氣體體積無變化)高頻考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率【例1】(2022·北京卷)捕獲和轉(zhuǎn)化可減少排放并實(shí)現(xiàn)資源利用，原理如圖1所示。反應(yīng)①完成之后，以為載氣，以恒定組成的混合氣，以恒定流速通入反應(yīng)器，單位時(shí)間流出氣體各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時(shí)間變化如圖2所示。反應(yīng)過程中始終未檢測(cè)到，在催化劑上有積碳。下列說法不正確的是A.反應(yīng)①為；反應(yīng)②為B.，比多，且生成速率不變，可能有副反應(yīng)C.時(shí)刻，副反應(yīng)生成的速率大于反應(yīng)②生成速率D.之后，生成的速率為0，是因?yàn)榉磻?yīng)②不再發(fā)生【變式探究】（2022·浙江卷）在恒溫恒容條件下，發(fā)生反應(yīng)A(s)+2B(g)3X(g)，c(B)隨時(shí)間的變化如圖中曲線甲所示。下列說法不正確的是A.從a、c兩點(diǎn)坐標(biāo)可求得從a到c時(shí)間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率B.從b點(diǎn)切線的斜率可求得該化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)開始時(shí)的瞬時(shí)速率C.不同時(shí)刻都存在關(guān)系：2v(B)=3v(X)D.維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變，向反應(yīng)體系中加入催化劑，c(B)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖中曲線乙所示【變式探究】（2021·廣東卷）反應(yīng)X=2Z經(jīng)歷兩步：①X→Y；②Y→2Z。反應(yīng)體系中X、Y、Z的濃度c隨時(shí)間t的變化曲線如圖所示。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)為c(X)隨t的變化曲線B．t1時(shí)，c(X)＝c(Y)＝c(Z)C．t2時(shí)，Y的消耗速率大于生成速率D．t3后，c(Z)＝2c0－c(Y)高頻考點(diǎn)二影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素【例2】（2022·廣東卷）在相同條件下研究催化劑I、Ⅱ?qū)Ψ磻?yīng)的影響，各物質(zhì)濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的部分變化曲線如圖，則A.無催化劑時(shí)，反應(yīng)不能進(jìn)行B.與催化劑Ⅰ相比，Ⅱ使反應(yīng)活化能更低C.a曲線表示使用催化劑Ⅱ時(shí)X的濃度隨t的變化D.使用催化劑Ⅰ時(shí)，內(nèi)，【變式探究】（2021·浙江卷）取50mL過氧化氫水溶液，在少量I-存在下分解：2H2O2=2H2O+O2↑。在一定溫度下，測(cè)得O2的放出量，轉(zhuǎn)換成H2O2濃度(c)如下表：t/min020406080c/(mol·L-1)0.800.400.200.100.050下列說法不正確的是A．反應(yīng)20min時(shí)，測(cè)得O2體積為224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)B．20~40min，消耗H2O2的平均速率為0.010mol·L-1·min-1C．第30min時(shí)的瞬時(shí)速率小于第50min時(shí)的瞬時(shí)速率D．H2O2分解酶或Fe2O3代替I-也可以催化H2O2分解【變式探究】（2021·河北卷）室溫下，某溶液初始時(shí)僅溶有M和N且濃度相等，同時(shí)發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：①M(fèi)＋N=X＋Y；②M＋N=X＋Z。反應(yīng)①的速率可表示為v1＝k1c2(M)，反應(yīng)②的速率可表示為v2＝k2c2(M)(k1、k2為速率常數(shù))。反應(yīng)體系中組分M、Z的濃度隨時(shí)間變化情況如圖。下列說法錯(cuò)誤的是()A．0～30min時(shí)間段內(nèi)，Y的平均反應(yīng)速率為6.67×10－3mol·L－1·min－1B．反應(yīng)開始后，體系中Y和Z的濃度之比保持不變C．如果反應(yīng)能進(jìn)行到底，反應(yīng)結(jié)束時(shí)62.5%的M轉(zhuǎn)化為ZD．反應(yīng)①的活化能比反應(yīng)②的活化能大【變式探究】(2020·山東等級(jí)考)1，3-丁二烯與HBr發(fā)生加成反應(yīng)分兩步：第一步H＋進(jìn)攻1，3-丁二烯生成碳正離子(eq\a\vs4\al())；第二步Br－進(jìn)攻碳正離子完成1，2-加成或1，4-加成。反應(yīng)進(jìn)程中的能量變化如圖所示。已知在0℃和40℃時(shí)，1，2-加成產(chǎn)物與1，4-加成產(chǎn)物的比例分別為70∶30和15∶85。下列說法正確的是()A．1，2-加成產(chǎn)物比1，4-加成產(chǎn)物穩(wěn)定B．與0℃相比，40℃時(shí)1，3-丁二烯的轉(zhuǎn)化率增大C．從0℃升至40℃，1，2-加成正反應(yīng)速率增大，1，4-加成正反應(yīng)速率減小D．從0℃升至40℃，1，2-加成正反應(yīng)速率的增大程度小于其逆反應(yīng)速率的增大程度高頻考點(diǎn)三速率常數(shù)及其應(yīng)用【例3】(2022·河北卷)恒溫恒容條件下，向密閉容器中加入一定量X，發(fā)生反應(yīng)的方程式為①；②。反應(yīng)①的速率，反應(yīng)②的速率，式中為速率常數(shù)。圖甲為該體系中X、Y、Z濃度隨時(shí)間變化的曲線，圖乙為反應(yīng)①和②的曲線。下列說法錯(cuò)誤的是A.隨的減小，反應(yīng)①、②的速率均降低B.體系中C.欲提高Y的產(chǎn)率，需提高反應(yīng)溫度且控制反應(yīng)時(shí)間D.溫度低于時(shí)，總反應(yīng)速率由反應(yīng)②決定【變式探究】[2020·全國卷Ⅱ，28(2)]高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4eq\o(→,\s\up7(高溫))C2H6＋H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為：r＝k×，其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。①設(shè)反應(yīng)開始時(shí)的反應(yīng)速率為r1，甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2，則r2＝________r1。②對(duì)于處于初期階段的該反應(yīng)，下列說法正確的是________。A．增加甲烷濃度，r增大B．增加H2濃度，r增大C．乙烷的生成速率逐漸增大D．降低反應(yīng)溫度，k減小【方法技巧】1．速率常數(shù)含義速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1mol·L－1時(shí)的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下，可用速率常數(shù)大小來比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率?；瘜W(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(或濃度的次方)成正比，而速率常數(shù)是其比例常數(shù)，在恒溫條件下，速率常數(shù)不隨反應(yīng)物濃度的變化而改變。因此，可以應(yīng)用速率方程求出該溫度下任意濃度時(shí)的反應(yīng)速率。2．速率方程一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積成正比。對(duì)于反應(yīng)：aA＋bB===gG＋hH則v＝kca(A)·cb(B)(其中k為速率常數(shù))。如：①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)3．速率常數(shù)的影響因素溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響是顯著的，速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應(yīng)，溫度不同，速率常數(shù)將有不同的值，但濃度不影響速率常數(shù)?！咀兪教骄俊?2018·全國卷Ⅲ)三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。對(duì)于反應(yīng)2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間