化学平衡难点突破：1化学反应速率及相关计算（含解析）.doc

化学反应速率及相关计算 ‎【知识精讲】‎ ‎1．反应速率：化学反应速率单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，ν(B)= ，单位为mol/(L·s)或mol/(L·min)‎ ‎（1）化学反应速率并不是均匀进行的，采用这样的方法计算出来的反应速率，是在给定时间范围内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。 ‎ ‎（2）反应速率均取正值。‎ ‎（3）对于同一化学反应，选用不同的物质作标准计算，有不同的速率数值，但却表示的是同一化学反应的速率。所以必须在速率v的右下角注明参照物的名称。否这个速率的数值没有确定的含义。‎ ‎（4）以不同参照物计算出来的反应速率数值比，等于化学方程式中各物质的系数比。‎ ‎2．影响化学反应速率的因素：‎ ‎.（1）不同的化学反应具有不同的反应速率，影响反应速率的主要因素是内因，即参加反应物质的性化学反应过程的实质：①反应物分子之间发生碰撞是化学反应发生的先决条件。②能发生反应的碰撞叫有效碰撞。③能发生有效碰撞的能量较高的分子叫活化分子。④只有活化分子之间采取合适的取向的碰撞才是有效碰撞。‎ ‎（2）在同一反应中，影响反应速率的因素是外因，即外界条件，主要有温度、浓度、压强、催化剂等。（还有像反应颗粒（固体）的大小、光、波等对化学反应速率也有影响）浓度、压强、温度、催化剂的变化与活化分子的分数、有效碰撞次数及反应速率的关系。‎ 条件变化 反应体系内变化 注意点 浓度增大 单位体积内分子总数增加，反应速率增大 活化分子百分数不变，由于单位体积内分子总数增多， 引起单位体积内活化分子总数增多 压强增大 单位体积内气体分子总数增加，反应速率增大 无气体物质参加或生成的反应，压强变化不影响反应速率。可逆反应中，增大压强正、逆反应速率都加快，且气体体积减小的反应方向反应速率加快的幅度更大；减小压强正、逆反应速率都减慢，且气体体积减小的反应方向反应速率减慢的幅度更大 温度升高 分子的平均能量升高，使反应速率增大 温度每升高‎10℃‎，反应速率通常增大到原来的2～4倍。可逆反应中，升高温度正、逆反应速率都增大，且吸热反应方向的反应速率加快的幅度更大；降低温度正、逆反应速率都减小，且吸热反应方向的反应速率减小的幅度更大。‎ 使用正催化剂 改变了反应历程，反应易于发生，使反应速率增大 催化剂降低了活化能，使一部分原先的非活化分子变为活化分子，提高了活化分子的百分数。催化剂对反应速率的影响很大，是工业生产中改变反应速率的主要手段。正逆反应速率都增大，且正逆反应速率以相同的幅度增大 ‎3.化学反应速率与图像：‎ ‎（1） 识图。一看轴，即横、纵坐标所表示的化学含义(自变量x和因变量y表示的意义)，寻找x、y轴之间的关系，因为这是理解题意和进行正确思维的前提；二看点，即曲线中的特殊点(顶点、始点、终点、拐点、交叉点)；三看线，即曲线的走势(走向变化趋势是上升、下降、波动、正态、偏态等变化)。‎ ‎（2） 析图。分析图中为什么会出现这些特殊点，曲线为什么有这样的变化趋势和走向，以及曲线变化的因果关系。通过联想，把化学反应原理与图像中曲线的变化与相关点建立联系。（3） 用图。将相关的化学知识与图像中曲线紧密结合，在头脑中构建新的曲线——知识体系。然后运用新的曲线——知识体系揭示问题的实质，解决实际问题。‎ ‎【经典例析】‎ 例1. 硫酸酸化的草酸(H‎2C2O4，二元弱酸)溶液能将KMnO4溶液中的MnO4—转化为Mn2+而使溶液褪色，为研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：‎ ‎(1) 常温下，控制KMnO4溶液初始浓度相同，调节不同的初始pH和草酸溶液用量做对比实验，完成以下实验设计表。‎ 编号 温度 初始pH ‎0.1 mol·L-1草酸溶液体积/mL ‎0.01mol·L-1KMnO4溶液体积/mL 蒸馏水 体积/mL 待测数据(反应混合液褪色时间/s)‎ ‎1‎ 常温 ‎1‎ ‎20‎ ‎50‎ ‎30‎ t1‎ ‎2‎ 常温 ‎2‎ ‎20‎ ‎50‎ ‎30‎ t2‎ ‎3‎ 常温 ‎2‎ ‎40‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　 ‎ t3‎ ‎①该反应的离子方程式为　 。‎ ‎②对比实验2和3要研究改变反应物浓度对化学反应速率的影响，请完成表格中横线。‎ ‎③若t1a　加入催化剂；反应速率加快，但平衡不移动　升高温度；反应速率加快，平衡向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变，但起始总压强增大)‎ 解析：(3) ①开始时n0=0.4mol，总压强为160kPa，平衡时总压强为120kPa，则=，n=0.4mol×=0.3mol，‎ ‎　　　　　　　AX3(g)　+　　X2(g)　　AX5(g)‎ 起始/mol： 0.2　　　 0.2　　　　 0‎ 平衡/mol： 0.2-x　　 0.2-x　　 x ‎(0.2-x)+(0.2-x)+x=0.3，解得x=0.1，v(AX5)==1.7×10-4mol·L-1·min-1。‎ ‎②由图像知，达到平衡所需时间：a>c>b，所以反应速率v(AX5)由大到小的顺序为b>c>a；与实验a相比，实验b先达到平衡，化学反应速率快，但平衡不移动，说明实验b加入了催化剂；与实验a相比，实验c平衡向逆反应方向移动，且反应速率加快，说明实验c改变的条件是升高温度。‎ ‎5.汽车尾气中含有NO、CO和碳颗粒等有害物质，已成为某些大城市空气的主要污染源。‎ ‎(1)汽车燃料中一般不含氮元素，汽缸中生成NO的原因为(用化学方程式表示为可逆反应)　　　　　　　；汽车启动后，汽缸内温度越高，单位时间内NO排放量越大，试分析其原因　 。‎ ‎(2)治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法是将其转化为无害物质，反应原理为 2CO(g)+2NO (g)2CO2(g)+N2 (g)　ΔH