專題04化學(xué)反應(yīng)速率

(教材深度精講)

【核心素養(yǎng)分析】

1.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。

2.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。

3.科學(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?jī)r(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)導(dǎo)圖】

【目標(biāo)導(dǎo)航】

本專題內(nèi)容是高考的重點(diǎn)考查內(nèi)容，分定性和定量?jī)蓚€(gè)方面。定性方面為化學(xué)反應(yīng)速率概念的分析及

外界條件改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率結(jié)果的判斷；定量方面為有關(guān)反應(yīng)速率的計(jì)算和比較；通常與理論綜合題結(jié)

合，以填空題的形式考查化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單計(jì)算，結(jié)合圖表、圖像、實(shí)驗(yàn)等探究化學(xué)反應(yīng)速率的影響因

素及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。難度一般中檔偏上，在填空題中的情境多側(cè)重與生產(chǎn)實(shí)際的聯(lián)系。預(yù)計(jì)今后，可能通

過表格、圖象、數(shù)據(jù)的分析，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算的考杳，以選擇題、填空題、圖象或圖表題形式考查

化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素。高考中也常運(yùn)用控制變量法進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素的考查。

【重難點(diǎn)精講】

一、化學(xué)反應(yīng)速率

1.概念：用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量

2.表示：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)某種量的變化量

3.同一反應(yīng)中各物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系

mA(g)+〃B(g)^=/?Y(g)+qZ(g)

(1)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于弘學(xué)討量教之比。

(2)v(A)Iv(B)：v(Y)Iv(Z)

4.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算

①常用單位：mol?L氣一?或molliniin?或mol?L

②適用范圍：表示氣體物質(zhì)或溶液中回空性物質(zhì)的速率，不表示固體或純液體物質(zhì)的速率

AV

（2）非常規(guī)公式：u==一（X代表小P、m、V等量）

△/

1

①常用單位：inobinin-LPa-minNkmin，

②適用范圍：任何物質(zhì)的反應(yīng)速率

（3）利用關(guān)系式計(jì)算

①應(yīng)用前提：同一化學(xué)反應(yīng)

②常用關(guān)系：速率比=化學(xué)計(jì)量數(shù)比=物質(zhì)的量濃度變化比=物質(zhì)的量變化比

5.化學(xué)反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)測(cè)定

1）定性描述：（根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）

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"少；

③用手觸摸試管，感受試管外壁溫度的高、低

2）定量描述：（根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，單位時(shí)間內(nèi)：）

①測(cè)定氣體的體積;

②測(cè)定物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化;

③測(cè)定物質(zhì)或離子的濃度變化；

④測(cè)定體系的溫度或測(cè)定反應(yīng)的熱量變化。

3）測(cè)量化學(xué)反應(yīng)速率的常見方法

⑴景氣法

（2）比色法

（3）電導(dǎo)法

（4）激光技術(shù)法

4）化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)量——實(shí)驗(yàn)

（1）反應(yīng)原理：Zn+H2so4=ZnSO4+H2T

（3）測(cè)量數(shù)據(jù)

①單位時(shí)間內(nèi)收集氫氣的體積；

②收集相同體枳氫氣所需要的時(shí)間

③用pH計(jì)測(cè)相同時(shí)間內(nèi)區(qū)L變化，即△c(H')。

④用傳感器測(cè)/億產(chǎn))變化。

⑤測(cè)相同時(shí)間內(nèi)△m(Zn)。

⑥相同時(shí)間內(nèi)恒容壓強(qiáng)變化；

⑦相同時(shí)間內(nèi)絕熱容器中溫度變億。

6.比較化學(xué)反應(yīng)速率大小

(1)比較前提：同一反應(yīng),同一物質(zhì),同一單位

(2)比較步驟：

①變換單位——將各化學(xué)反應(yīng)速率的單位統(tǒng)一。

②轉(zhuǎn)換物質(zhì)一將各化學(xué)反應(yīng)速率轉(zhuǎn)換成用同一物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率

③比較大小——各物質(zhì)的速率除以相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù),數(shù)大的速率快

【特別提醒】(1)化學(xué)反應(yīng)速率表示某段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率,不表示即時(shí)速率

(2)化學(xué)反應(yīng)速率只有正值,沒有負(fù)值

(3)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度等量逐漸減小，反應(yīng)速率越來越慢。

(4)蛔速率還可以表示為正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，如N2+3H2==2NH3反應(yīng)中，N?、H?的消耗速率

和N%的生成速率為正反應(yīng)速率，N?、出的生成速率和NHa的渲耗速率為逆反應(yīng)速率。

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.實(shí)驗(yàn)探究——定性與定量研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素p26

【實(shí)驗(yàn)探究I】

影響因?qū)嶒?yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論

素

取兩支試管，各加入5mL0.lmol/LNa2s2O3溶液，溶液中反應(yīng)物的濃

力「入().5mol/LH2s。4

然后向一支試管中加入5mL0.1mol/LH2sO4溶液，度越大，反應(yīng)速率

濃度溶液的試管中出現(xiàn)渾

向另一支試管中加入5mL0.5moi/LH2sCh溶液,記越快；反之反應(yīng)速

濁所用的時(shí)間短

錄出現(xiàn)渾濁的時(shí)間率越慢

取兩支試管，各加5mL0.1mol/LNa2s2O3溶液,另

放入熱水的試管中出

取兩支試管各加入5mL0.1mol/LH2s04溶液,將四溶液的溫度越高，

現(xiàn)渾濁所用的時(shí)間

支試管分成兩組(各有?支盛有Na2s2O3溶液和反應(yīng)速率越快；溶

溫度短，放入冷水的試管

H2s04溶液的試管)，一組放入冷水中，另一組放入液的溫度越低，反

中出現(xiàn)渾濁所用的時(shí)

熱水中，經(jīng)過一段時(shí)間后，分別混合并振蕩，記錄應(yīng)速率越慢

間長(zhǎng)

出現(xiàn)渾濁的時(shí)間

②恒壓容器通無關(guān)氣體，體積變大,濃度減小,速率減慢

三、活化能

1.基元反應(yīng)

（1）含義：大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的，其中的每一步反應(yīng)叫基元反應(yīng)。

（2）特點(diǎn)；大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是由幾個(gè)基元反應(yīng)組成的。

2.反應(yīng)歷程（反應(yīng)機(jī)理）：多個(gè)基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)崖列。

3.有效碰撞理論與活化能

（1）相關(guān)概念

r----1能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物分子的

有效碰撞一

碰捶

I活化分子I一能量較高，能夠發(fā)生有效屋撞的分子

,I活化分子的平均能子與所有反應(yīng)物

尚通一分子的平均能量的差

（2）圖示

①&表示正反應(yīng)的活化能，區(qū)表示逆反應(yīng)的活化能

②（回一項(xiàng)）表示反應(yīng)熱

4.反應(yīng)歷程中的速率

（1）決速反應(yīng)：活化能最大的反應(yīng)或速率最慢的反應(yīng)

（2）決速濃度：量慢反應(yīng)中反應(yīng)物的濃度決定總反應(yīng)的反應(yīng)速率

5.活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系

（1）關(guān)系：活化分子的百分?jǐn)?shù)越大，單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)越空，化學(xué)反應(yīng)速率越快°

（2）解釋

內(nèi)因----------------------->反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

I

，催化砧一

I顛1僮花分子百分版

外因《

I(HD—―*叵位體枳內(nèi)W化分子￡|

「一俞

罡學(xué)反應(yīng)速率］

解釋說明：①影響化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)因——反應(yīng)物的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，決定了反應(yīng)的活化能的大?。?/p>

②使用催化劑降低了反應(yīng)的活化能，增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，進(jìn)而單位體積內(nèi)活化分子數(shù)蹭大，從而增

大反應(yīng)速率；

③升高反應(yīng)體系的溫度，吸收能量，增大了活化分子百分?jǐn)?shù)，進(jìn)而單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增大，從而增

大反應(yīng)速率：

④增大反應(yīng)物的濃度，單位體積內(nèi)分子總數(shù)增大，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增大，

從而增大反應(yīng)速率；

⑤增大氣體壓強(qiáng)，減小反應(yīng)體系的體積，單位體積內(nèi)分子總數(shù)增大，活化分子百分?jǐn)?shù)不變，單位體積內(nèi)

活化分子數(shù)增大，從而增大反應(yīng)速率；

⑥增大固體的表面積，增大單體時(shí)間和單體體積內(nèi)的有效碰撞次數(shù)，從而增大反應(yīng)速率。

(3)催化劑對(duì)反應(yīng)的影響

①傕化劑參與反應(yīng)，降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率

②傕化劑不能改變反應(yīng)熱，可以隆低反應(yīng)所需的溫度，減小反應(yīng)的能耗

③總反應(yīng)的活化能大壬催化反應(yīng)過程中各分反應(yīng)的活化能

④傕化劑具有選擇性：相同反應(yīng)物用不同催化劑生成物不同

A.BJ?CNR傕化劑Yn

四、速率時(shí)間圖像

1.圖像類型

由圖像變化分析外界條件對(duì)其影響，已知反應(yīng)為加A（g）+〃B（g）=〃C（g）+gD（g）△〃=QkJ.mo「。

（1）“漸變”類v-t圖像

圖像分析結(jié)論

,t\時(shí)ML突然增大，必i逐漸增大；vr。時(shí)其他條件不變，增大

*

止》/逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)反應(yīng)物的濃度

0“t

力時(shí)/正突然減小，4'逆逐漸減?。弧啡藭r(shí)其他條件不變，減小

逆〉/正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)反應(yīng)物的濃度

?！?

藻h時(shí)M逆突然增大，ME逐漸增大;y。時(shí)其他條件不變，增大

逆＞人:，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)生成物的濃度

Oh1

,t\時(shí)M逆突然減小，M正逐漸減?。粻頷時(shí)其他條件不變，減小

正〉/逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)生成物的濃度

?！皌

（2）“斷點(diǎn)”類V-/圖像

圖像分析結(jié)論

n時(shí)其他條件不變,增大反應(yīng)體系

的壓強(qiáng)且加+〃Np+c/（正反應(yīng)為體積

h時(shí)/正、大均突然增大，旦

減小的反應(yīng)）

]%》/也：平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行

A時(shí)其他條件不變，升高溫度且

△心0（吸熱反應(yīng)）

n時(shí)其他條件不變,增大反應(yīng)體系

的壓強(qiáng)且+正反應(yīng)為體積

八時(shí)y'正、/逆均突然增大，且

小馀增大的反應(yīng)）

1正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行

J<11h時(shí)其他條件不變，升高溫度且

△30（放熱反應(yīng)）

八時(shí)其他條件不變,減小反應(yīng)體系

的壓強(qiáng)且，〃+〃夕+。（正反應(yīng)為體積

]l時(shí)ME、/逆均突然減小,且

增大的反應(yīng)）

___r>平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行

/I時(shí)其他條件不變，降低溫度且

△昨（）（放熱反應(yīng)）

/1時(shí)其他條件不變,減小反應(yīng)體系

的壓強(qiáng)且加+〃*+〃（正反應(yīng)為體積

]力時(shí)必、/正均突然減小，且

減小的反應(yīng)）

___r>/逆正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行

Z1時(shí)其他條件不變，降低溫度且

△壯（）（吸熱反應(yīng)）

（3）“平臺(tái)”類u“圖像

圖像分析結(jié)論

h時(shí)其他條件不變使用催化劑

噓=嗅h時(shí)"正、以均突然增大且HEn時(shí)其他條件不變?cè)龃蠓磻?yīng)體

=/逆，平衡不移動(dòng)系的壓強(qiáng)且加（反應(yīng)前后

]ii

氣體體積無變化）

八時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)體

t\時(shí)ME、Mia均突然減小且

噓=/系的壓強(qiáng)且m+〃=p+以反應(yīng)前后

=/地，平衡不移動(dòng)

1()ii5氣體體積無變化）

2.常見w圖像分析方法

（1）看圖像中正、逆反應(yīng)速率的變化趨勢(shì)，看二者是同等程度的變化，還是不同程度的變化。同等程度的變化一

般從壓強(qiáng)（反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)）和催化劑角度考慮;若是不同程度的變化，可從溫度、濃度、壓強(qiáng)（反

應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng)）角度考慮。

（2）對(duì)于反應(yīng)速率變化程度不相等的反應(yīng)，要注意觀察改變某個(gè)條件瞬間，正、逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系及變化趨

勢(shì)。同時(shí)要聯(lián)系外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，加以篩選、驗(yàn)證、排除。

（3）改變條件判斷可正）、v（逆）的相對(duì)大小時(shí)，可以從平衡移動(dòng)方向討論，若平衡正移M正）”（逆），若平衡逆

移M正）（逆）。

五、探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

1.方法：控制變量法

2.溶液反應(yīng)：加水調(diào)節(jié)溶液的總體積不變,以保證某種成分的濃度不變

3.實(shí)例：探究Y溶液濃度對(duì)■反應(yīng)速率的影響

實(shí)驗(yàn)(混合溶液)123456

4mol/LX溶液/mL606060606060

飽和Y溶液/mL01.05.0102040

H20/mL40393530200

六、速率方程

I.基元反應(yīng)

(1)定義：基元反應(yīng)是指在反應(yīng)中一步直接轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的反應(yīng)，又稱為簡(jiǎn)單反應(yīng)。

(2)基元反應(yīng)過渡狀態(tài)理論

基元反應(yīng)過渡狀態(tài)理論認(rèn)為，基元反應(yīng)在從反應(yīng)物到生成物的變化過程中要經(jīng)歷一個(gè)中間狀態(tài)，這個(gè)

狀態(tài)稱為過渡態(tài)。

AB+C―>[A...B...C]―>A+BC

反應(yīng)物過渡態(tài)生成物

過渡態(tài)是處在反應(yīng)過程中具有最高能量的一種分子構(gòu)型，過渡態(tài)能量與反應(yīng)物的平均能量的差值相當(dāng)于活

化能[活化能(能壘)越高，此步基元反應(yīng)速率越慢]。例如，一浜甲烷與NaOH溶液反應(yīng)的過程可以表示為

CH3Br+OH-――+CH30H

(3)活化能與反應(yīng)機(jī)理

使用催化劑，可以改變活化能，改變反應(yīng)機(jī)理，在反應(yīng)機(jī)理中每一步反應(yīng)的活化能不同，旦均比總反

應(yīng)的活化能低，故一般使用催化劑可以降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率，如圖所示：

臼為總反應(yīng)的活化能，&、&為使用催化劑反應(yīng)機(jī)理中各步的活化能。

2.速率方程

(1)定義：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)的箱的乘積成正比。

對(duì)于基元反應(yīng)：，A+〃B===gG+力H

則，/=M(A)d(B)(其中k為速率常數(shù))。

如：①SO2c+CLv=kc(SO2Cl2)

2

②2NO?，?2NO+O2v=kc(N()2)

22

③2H2+2NO.'N2+2H2Ov=kc(H2)-c(NO)

(2)意義：表示反應(yīng)物濃度與反應(yīng)速率的定量關(guān)系

(3)測(cè)定方法：基元反應(yīng)的a、B可直接寫出,非基元反應(yīng)的a、B必須通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定,無法直接寫出。

1/2

@H2+C12=2HC1,v=k[C(H2)][C(CI2)]

15-1

②N2(g)+3H2(g)(g),v=kc(N2)-c(H2)-c(NH0

(4)反應(yīng)速率常數(shù)

①定義：速率常數(shù)伏)是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1mo卜L'時(shí)的反應(yīng)速率。

②符號(hào)：反應(yīng)速率方程中的比例系數(shù)左

③意義：通常女越大，反應(yīng)進(jìn)行得越快，反應(yīng)的活化能越小，

A.反應(yīng)不同,k值不同。

B.同一反應(yīng)，溫度不同我值不同。

C.同一反應(yīng)，溫度一定時(shí)，有無催化劑「也是不同的。

④影響因素：溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)，與濃度無關(guān)。

【典題精練】

考點(diǎn)1考查化學(xué)反應(yīng)速率概念的理解

A.02min用A表示的反應(yīng)速率是0.4mol/(L?min)

B.02min用B表示的反應(yīng)速率是0.3mol/(L?min)

C.2min末時(shí)用C表示的反應(yīng)速率是0.2mol/(Lmin)

D.分別用B、C、D表示的反應(yīng)速率比值為2：3：6

考點(diǎn)2考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算

考點(diǎn)3考查化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較

A.④>?=②>①B.①>②二③>@C.①亞迎,④D.④:①

考點(diǎn)4考查外界因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

例4.(2