第二章化學反應速率和化學平衡 第一節化學反應速率 節日焰火 爆炸 巖石的風化 慢慢銹蝕的銅鐘 不同的化學反應快慢是不一樣的 怎么樣來比較和描述不同反應的快慢呢 化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的一個物理量 化學反應速率通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示 濃度常用單位 mol L 時間常用單位 s min h 化學反應速率常用單位 mol L s 或mol L min 表達式 v c t 一 化學反應速率的表示 v n V t 注意 1 通常用單位時間內反應物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示 所以反應速率是正值 2 中學階段的化學反應速率是平均速率 3 濃度僅指溶液或氣體的 固體 純液體無濃度可言 例1 在2L的密閉容器中 加入1molN2和3molH2 發生N2 3H2 2NH3 在2s末時 測得容器中含有0 4mol的NH3 求該反應的化學反應速率 起始濃度 mol L 2s末濃度 mol L 觀察并回答 分別用三種物質表示的反應速率之間有什么關系 問題1 變化濃度 mol L 三步法 0 5 1 5 0 0 2 0 2 0 3 0 1 0 4 1 2 同一個反應 用不同的物質來表示反應速率 數值是不一樣的 所以應注明是由哪種物質表示的 同一反應中 各物質的速率之比等于他們在化學方程式中的化學計量數之比 如在N2 3H2 2NH3中 v N2 v H2 v NH3 1 3 2 結論1 常見題型例舉 1 用不同的物質來表示反應速率 例2 反應4NH3 5O2 4NO 6H2O在5L的密閉容器中進行 30s后 NO的物質的量增加了0 3mol 則此反應的平均速率可表示為 A v O2 0 01mol L sB v NO 0 008mol L sC v H2O 0 003mol L sD v NH3 0 002mol L s v NO 0 3mol 5L 30s 0 002mol L s D 2 比較反應速率的大小 例3 反應A 3B 2C 2D在四種不同情況下的反應速率分別為 VA 0 15mol L 1 s 1 VB 0 6mol L 1 s 1 Vc 0 4mol L 1 s 1 VD 0 45mol L 1 s 1則該反應在不同條件下速率快慢順序是 結論2 在同一反應中 反應速率的大小不能單純地看數值大小 應化為同一種物質的反應速率再進行比較 3 根據各物質的反應速率之比寫出化學方程式 例4 某溫度下 濃度都是1mol L的兩種氣體X2和Y2 在密閉容器中反應生成氣體Z 經過tmin后 測得物質的量濃度分別為 c X2 0 4mol L c Y2 0 8mol L c Z 0 4mol L 則該反應的反應方程式可表示為 3X2 Y2 2Z 3X2 Y2 2X3Y 習題 已知反應N2 3H22NH3 根據下圖判斷 1 A是 物質的量濃度變化情況 2 C是 物質的量濃度變化情況 3 2分鐘內N2的平均速率是多少 H2 NH3 0 5mol L min 二 化學反應速率的測量 2 化學反應進行的時候 反應物和生成物的濃度都在不斷地變化 由于反應體系中一種反應物濃度的變化 必然引起其他物質濃度發生相應的變化 因此 化學反應速率只要用反應體系中任何一種物質 反應物或生成物 的濃度變化來表示 一般以最容易測定的物質表示 3 在物質的諸多性質中 特別是在溶液中 當反應物或生成物本身有比較明顯的顏色時 人們常常利用顏色深淺和顯色物質濃度間的正比關系來跟蹤反應的過程和測量反應的速率 1 化學反應速率是通過實驗測定的 化學反應速率測定的基本思路 可用于化學反應速率測定的基本性質 可直接觀察的性質 如釋放出的氣體的體積和體系的壓強 依靠科學儀器才能測量的性質 如顏色的深淺 光的吸收 光的發射 導電能力 在溶液中 當反應物或生成物本身有比較明顯的顏色時 人們常常利用顏色深淺和顯色物質濃度間的正比關系來跟蹤反應的過程和測量反應的速率 按圖按裝兩套裝置 在錐形瓶里裝有2g鋅粒 顆粒大小相同 然后通過分液漏斗分別加入40mL1mol L和40mL4mol L硫酸 比較二者收集10ml氫氣所需的時間 操作 實驗中為何規定鋅粒顆粒大小相同 你還可以通過相同時間內收集到的氫氣量多少來比較二者反應速率 請你設計方案 討論 1 下列反應中2SO2 O22SO3起始濃度 mol L 0 40 202s后濃度 mol L 0 2求 V SO2 V O2 V SO3 2 在500mL的密閉容器中裝入1 5molH2 0 5molN2和0 05molNH3 若該反應的反應速率V H2 0 3mol L min 時 求3分鐘末時NH3的濃度 練習 3 把0 6molX氣體和0 4molY氣體混合于2L容器中 使它們發生如下反應 3X Y nZ 2W 2min末已生成0 2molW 若測知V z 0 1mol L min 則 上述反應中Z氣體的計量數n的值是 A 1B 2C 3D 4 上述反應在2min末時 已消耗的Y占原來的百分比是 A 20 B 25 C 33 D 50 D B 4 在4個不同的容器中 在不同的條件下進行合成氨反應 根據在相同時間內測定的結果判斷 生成氨的速率最快的是 A V H2 0 1mol L minB V N2 0 2mol L minC V NH3 0 15mol L minD V H2 0 3mol L min 注 此類題均換算為同一物質的速率為標準比較 B 5 一定溫度下 向一個容積為2L的事先裝入催化劑的真空密閉容器中通入1molN2和3molH2 3min末測此容器內壓強是起始時壓強的0 9倍 在此時間內用H2的量的變化來表示該反應的平均反應速率是 A 0 2mol L minB 0 6mol L minC 0 1mol L minD 0 1mol L min C 6 將固體NH4Br置于密閉容器中 在某溫度下 發生下列反應 NH4Br s NH3 g HBr g 2HBr g Br2 g H2 g 2min后 測知H2的濃度為0 5mol L HBr的濃度為4mol L 若上述反應速率用V NH3 表示 求V NH3 7 某溫度時 在2L容器中 X Y Z三