第二章化學反應的方向、限度與速率第三節化學反應的速率知識點一化學反應速率

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欄目鏈接1．化學反應速率的概念。化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的物理量。2．化學反應速率的表示方法。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。符號為v，單位為mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1或mol·L－1·h－1。

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欄目鏈接3．化學反應速率的表達式。某一物質A的化學反應速率的表達式為：式中：Δc(A)——某物質A的濃度變化，常用單位為mol·L－1；Δt——時間，常用單位為s、min、h；v(A)——物質A的反應速率，常用單位是mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1等。

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欄目鏈接4．化學反應速率的計算規律。在同一化學反應中，若用不同物質的濃度變化來表示化學反應速率，它們之間的關系是速率之比等于反應方程式中相應的物質的化學計量數之比。如：對于化學反應aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，有下列恒等式：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。

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欄目鏈接5．有關化學反應速率的注意事項。(1)化學反應速率均為正值，沒有負值。(2)化學反應速率通常指的是某物質在某一段時間內化學反應的平均速率，而不是在某一時刻的瞬時速率。(3)由于在反應中純固體和純液體的濃度是恒定不變的，因此對于有純液體或固體參加的反應一般不用純液體或固體來表示化學反應速率。通常固體物質間的反應是通過增大該物質的接觸面積(如粉碎成細小顆粒、充分攪拌、振蕩等)來達到加快反應的目的。

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(4)對于同一化學反應，在相同的反應時間段內，用不同的物質來表示其反應速率，其數值可能不同，但這些不同的數值表示的都是同一個反應的速率。因此，表示化學反應的速率時，必須指明是用反應體系中的何種物質作標準。6．測定化學反應速率的物理方法。(1)量氣法：對于反應∶2H2O2===2H2O＋O2↑，可測量反應中唯一的氣體產物氧氣在溫度、壓強一定時的體積變化。

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(2)電導法：根據離子導電能力的差異，通過電導率的變化測定反應物中離子濃度變化，從而計算化學反應速率。例如：在乙酸乙酯皂化反應中：CH3COOC2H5＋OH－CH3COO－＋C2H5OH由于OH－的電導遠大于CH3COO－的電導，可以利用電導儀測量出溶液電導的變化，據此求得OH－濃度的變化，從而求得化學反應速率。

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(3)此外，激光技術也已廣泛應用于化學反應速率的測定。反應A(g)＋3B(g)

2C(g)＋2D(g)在四種不同情況下的反應速率，分別為：①v(A)＝0.015

mol·L－1·s－1②v(B)＝0.06

mol·L－1·s－1③v(C)＝0.04

mol·L－1·s－1④v(D)＝2.7

mol·L－1·s－1該反應的快慢順序為__________________(填序號)。

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欄目鏈接解析：在比較速率大小時，首先要注意單位是否一致，若不一致必須先換算成一致，vD＝2.7

mol·L－1·min－1＝0.045

mol·L－1·s－1。其次，根據所學知識，比較后做出判斷：解法一不同條件下的同一反應，反應速率與對應物質的系數之比的值越大，速率越快。故反應進行的快慢順序為④＞③＝②＞①。

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欄目鏈接解法二將不同物質表示的速率換算成為用同一物質表示的速率，再比較速率值的大小。若以物質A為標準，將其他物質表示的反應速率換算為用A物質表示的速率。則有：①v(A)＝0.015

mol·L－1·s－1答案：④＞③＝②＞①

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欄目鏈接?變式訓練1．反應N2＋3H2

2NH3剛開始時，N2的濃度為3

mol·L－1，H2的濃度為5

mol·L－1，3

min后測得NH3濃度為0.6

mol·L－1，則此時間內，下列反應速率表示正確的是(D)A．v(NH3)＝0.02

mol·L－1·min－1B．v(H2)＝1.0

mol·L－1·min－1C．v(H2)＝1.67

mol·L－1·min－1D．v(H2)＝0.3

mol·L－1·min－1

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欄目鏈接解析：v(NH3)＝＝0.2

mol·L－1·min－1。由v(NH3)∶v(H2)∶v(N2)＝2∶3∶1可知D項正確。知識點二濃度對化學反應速率的影響

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欄目鏈接1．規律總結。通常增大反應物的濃度可以提高化學反應速率，化學反應速率與反應物濃度存在一定的定量關系。2．實驗探究。(1)實驗內容：在298

K時，測H2O2＋2HI===2H2O＋I2在不同濃度時的化學反應速率，結果如下表所示：

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欄目鏈接(2)實驗結論：在HI濃度一定時，化學反應速率與c(H2O2)成正比；在H2O2濃度一定時，化學反應速率與c(HI)成正比；因此化學反應速率的數學表達式為：v＝k·c(H2O2)·c(HI)

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欄目鏈接3．反應速率常數(k)。(1)含義：表示單位濃度下的化學反應速率。(2)意義：通常反應速率常數越大，反應進行得越快。(3)影響因素：反應速率常數(k)與濃度無關，但受溫度、催化劑、固體表面性質等因素的影響。一般來說，k隨溫度變化很明顯，溫度升高，k值通常增大。

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欄目鏈接4．k與反應物濃度的關系。分析以下三個反應的速率方程知：H2＋Cl2===2HCl

v＝kc(H2)·c(Cl2)H2＋I2

===2HI

v＝kc(H2)·c(I2)CO＋NO2===CO2＋NO

v＝kc(NO2)總反應的化學反應速率與參加反應的物質的濃度的關系式是實驗測定的結果，不能隨意根據化學方程式直接寫出。在很多反應中，這種關系式中濃度的方次與化學反應方程式中的系數并無確定關系。

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欄目鏈接5．壓強對化學反應速率的影響。對于氣態物質，在溫度、體積一定時，壓強與濃度成正比。因此上述關系式中的濃度可以用分壓表示。而對于只涉及液體和固體的反應，壓強的改變對化學反應速率幾乎沒有影響。對于氣體反應體系，有以下幾種情況：(1)恒溫時：增大壓強體積縮小濃度增大反應速率加快。

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(2)恒溫恒容時：①充入反應物濃度增大總壓強增大反應速率加快。②充入“惰性氣體”總壓增大，但反應體系中各組分分壓不變，即各組分的濃度不變，反應速率不變。(3)恒溫恒壓時：充入“惰性氣體”體積增大各反應物濃度減小反應速率減慢。

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欄目鏈接例2下列不同條件下的化學反應A＋B===C＋D，反應速率由大到小的順序正確的一組是(

)①常溫下20

mL溶液含A和B各0.001

mol

②常溫下100

mL溶液含A和B各0.01

mol③常溫下10

mL溶液含A和B各0.000

5

mol的溶液再加入蒸餾水30

mL

④常溫下100

mL溶液含A

0.01

mol和B

0.005

mol

A．①②③④

B．④③②①C．②④①③

D．②①④③

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欄目鏈接解析：根據題意可知，其他條件相同，只有A、B的濃度不同，根據濃度對反應速率的影響，濃度越大，反應速率越快。將題目給出的A、B不同的量轉化為物質的量濃度進行比較。①中A、B物質的量濃度均為0.05

mol·L－1；②中A、B物質的量濃度均為0.1

mol·L－1；③中A、B物質的量濃度均為0.012

5

mol·L－1；④中A物質的量濃度為0.1

mol·L－1，B物質的量濃度為0.05

mol·L－1；即濃度的大小順序為②＞④＞①＞③，其速率順序與之相同，故C選項符合題意。答案：C

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欄目鏈接?變式訓練2．在一定溫度下，A、B能在溶液中發生反應生成C和D：A＋B===C＋D。則：①將0.2

mol·L－1

A溶液和0.2

mol·L－1

B溶液各20

mL混合；②將0.5

mol·L－1

A溶液和0.5

mol·L－1

B溶液各50

mL混合；③將1

mol·L－1

A溶液和1

mol·L－1

B溶液各10

mL混合，同時倒入30

mL蒸餾水；④將1

mol·L－1

A溶液20

mL和1.2

mol·L－1

B溶液60

mL混合。反應開始時，反應速率由大到小的順序是________。

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欄目鏈接解析：本題需先把每種情況下混合溶液中A、B的起始濃度求出來，然后根據其濃度大小來比較化學反應速率的大小。混合后各物質的起始濃度(mol·L－1)如下表所示：混合后濃度最大的是④，其次是②，最小的是①，所以反應開始時，反應速率由大到小的順序為④>②>③>①。答案：④＞②＞③＞①知識點三溫度對化學反應速率的影響

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欄目鏈接1．范托夫的近似經驗規律。溫度每升高10

K，反應速率增加2～4倍。利用這個規律可以對一些反應的化學反應速率做粗略的估計，但這個規律的適用范圍有限。2．升高溫度雖然增大反應速率常數，但對不同的反應的影響程度是不一樣的，即升高相同的溫度，對不同的反應其反應速率常數增大的倍數是不同的。

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欄目鏈接例3以下是某研究小組探究影響化學反應快慢的一些因素的相關數據(常溫通常指20℃)。

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欄目鏈接(1)通過實驗①和②對比可知，化學反應快慢與__________________有關。(2)通過對比實驗________和__________可知，化學反應快慢與溫度的關系是________。(3)由上述實驗可知，實驗室用過氧化氫制取氧氣的最合適的條件是________。解析：(1)從表中分析可知：①②是過氧化氫濃度不同而其它各種量均相同，可知這一過程是考查反應物的濃度與反應速度的關系，反應物濃度越大，反應速率越快；

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欄目鏈接(2)③④則是溫度不同其它條件相同，是對溫度影響化學反應速度的探究，從結果看溫度高時反應所用的時間較短，即反應的速度較快，溫度低時反應的速度慢；(3)實驗室用過氧化氫制取氧氣要求反應簡便易操作，所以采用不加熱而加催化劑的方法進行較合適，從易于收集的角度知，反應的速度不能太快也不能太慢，所以最合適的條件是20℃時5%過氧化氫溶液中加入少量二氧化錳。答案：(1)過氧化氫濃度(2)③④溫度越高反應速度越快，溫度越低反應速度越慢(3)20℃時5%過氧化氫溶液中加入少量二氧化錳

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欄目鏈接?變式訓練3．已知Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2＋H2O。甲同學通過測定該反應發生時溶液變渾濁的時間，研究外界條件對化學反應速率的影響，設計實驗如下(所取溶液體積均為10

mL)：

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欄目鏈接當其他條件不變時：(1)設計實驗①和②的目的是_____________________________________________________。(2)探究溫度對化學反應速率的影響，應選擇______(填實驗編號)。上表中______(填實驗編號)組實驗最先出現渾濁。解析：實驗①、②的溫度相等，c(Na2S2O3)相等，但c(H2SO4)不等，故實驗①、②是探究濃度對化學反應速率的影響；實驗①、④中c(H2SO4)和c(Na2S2O3)均相等，但溫度不等，故實驗①、④是探究溫度對化學反應速率的影響，實驗③溫度較高，濃度較大，故反應速率最快。答案：(1)探究濃度對化學反應速率的影響(2)①④③知識點四催化對反應速率的影響

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欄目鏈接1．規律總結。催化劑能夠改變化學反應速率。其中，能加快化學反應速率的催化劑叫正催化劑，能減慢化學反應速率的催化劑叫負催化劑。在實際應用中，如不特別說明，凡是說催化劑都是指正催化劑。2．實驗探究。下表列出一些反應在使用催化劑前后的活化能的數據以及化學反應速率常數之比。

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欄目鏈接理論解釋：使用催化劑降低反應所需的能量更多的分子成為活化分子大大增加單位體積內的活化分子百分數成千上萬倍地增大化學反應速率。3．催化劑的含義及對反應速率的影響。(1)催化劑是能改變化學反應速率而在反應前后本身的質量和化學性質不變的物質。(2)催化劑在整個化學反應的歷程中(由于質量和化學性質不變)，必定包括有催化劑參與的反應，也包括有催化劑生成的反應。

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(3)催化劑不改變化學反應平衡常數，不能改變平衡轉化率，不能使化學平衡移動。但其能大大加快化學反應速率，從而縮短達到平衡所用時間。(4)催化劑具有選擇性。酶催化劑還具有催化效率高、專一、反應條件溫和等特點。(5)使用催化劑的意義：采用升溫、加壓等往往對設備有很高的要求，增大反應物濃度又造成轉化率不高。因此，研制高效催化劑來提高相關反應的化學速率具有重大的意義。

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欄目鏈接溫馨提示①在化學工業中往往會提到催化劑中毒這一現象，它是指催化劑與雜物相接觸后其活性大大降低。②除了濃度、壓強、溫度、催化劑等能改變化學反應速率外，反應物顆粒的大小、溶劑的性質、光、超聲波、磁場等也會對化學反應速率產生影響。

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欄目鏈接某中學化學小組查閱資料發現金屬氧化物A也能催化氯酸鉀的分解，且A和二氧化錳的最佳催化溫度均在500℃左右，于是對A和二氧化錳的催化性能進行了定量對照實驗。實驗時均以收集500

mL氧氣為準(其他可能影響實驗的因素均已忽略)。用MnO2作催化劑

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欄目鏈接請回答：上述實驗中的待測數據是________。完成此研究后，他們準備發表一篇研究報告，請你替他們擬一個報告的題目：________________________________________________________________________________________________。

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欄目鏈接解析：催化劑是參與化學反應但反應前后的質量和性質保持不變的物質。對A和二氧化錳的催化性能進行比較，必須進行定量對照實驗，測定相同條件下收集500

mL氧氣的時間為多少，計算出反應速率，從而得出兩者的催化性能。答案：時間A與二氧化錳催化效果的對照研究

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欄目鏈接?變式訓練4．2010年諾貝爾化學獎授予理查德·海克等三位科學家，以表彰他們在“鈀催化交叉偶聯”方面的研究。下面關于催化劑的說法正確的是(D)A．催化劑只改變反應的正反應速率B．催化劑通過升高反應的活化能來加快反應速率C．催化劑能夠改變反應的反應熱D．催化劑不能改變反應物的轉化率

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欄目鏈接解析：催化劑能同等程度地改變正逆反應速率，故A項錯誤；催化劑在化學反應中降低反應的活化能，故B項錯誤；反應熱只與反應的始末狀態有關，與催化劑不能改變反應熱，故C項錯誤；催化劑不能改變反應的平衡狀態，則不能改變反應物的轉化率，故D項正確。知識點五外界條件對可逆的化學反應速率的影響

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欄目鏈接1．外界條件變化對v正和v逆的影響。(1)升高溫度，v正和v逆都加快，吸熱反應增加的倍數大于放熱反應增加的倍數；降低溫度，v正和v逆都減慢，吸熱反應減少的倍數大于放熱反應減小的倍數。

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欄目鏈接(2)壓強改變，反應速率不一定發生變化。改變容器的體積(增大或減小)使壓強改變，反應速率發生變化；加壓對有氣體參加的化學反應，v正和v逆都加快，氣體體積之和大的一側增加的倍數大于氣體體積之和小的一側增加的倍數；降低壓強，v正和v逆都減慢，氣體體積之和大的一側減少的倍數大于氣體體積之和小的一側減小的倍數。

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欄目鏈接(3)在溫度一定時，充入與反應無關的氣體(如惰性氣體)，若保持體積不變，由于反應氣體濃度不變，故對反應速率無影響；若保持壓強不變，則