化学反应速率
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化学反应速率知识点总结一.化学反应速率是指表示化学反应进行的快慢。
通常以单位时间内反应物或生成物浓度的变化值(减少值或增加值)来表示,反应速度与反应物的性质和浓度、温度、压力、催化剂等都有关,如果反应在溶液中进行,也与溶剂的性质和用量有关。
其中压力关系较小(气体反应除外),催化剂影响较大。
可通过控制反应条件来控制反应速率以达到某些目的。
二.计算公式对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:v(正)≠v(逆)还可以用:v(A) / m=v(B) /n=v(C) /p=v(D) /q不同物质表示的同一化学反应的速率之比等于化学计量数之比。
本式用于确定化学计量数,比较反应的快慢,非常实用。
同一化学反应的速率,用不同物质浓度的变化来表示,数值不同,故在表示化学反应速率时必须指明物质。
三.影响因素内因化学键的强弱与化学反应速率的关系。
例如:在相同条件下,氟气与氢气在暗处就能发生爆炸(反应速率非常大);氯气与氢气在光照条件下会发生爆炸(反应速率大);溴气与氢气在加热条件下才能反应(反应速率较大);碘蒸气与氢气在较高温度时才能发生反应,同时生成的碘化氢又分解(反应速率较小)。
这与反应物X—X键及生成物H—X键的相对强度大小密切相关。
外因1.压强条件对于有气体参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,即体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增多,反应速率加快;反之则减小。
若体积不变,加压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就不变。
因为浓度不变,单位体积内活化分子数就不变。
但在体积不变的情况下,加入反应物,同样是加压,增加反应物浓度,速率也会增加。
若体积可变,恒压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就减小。
因为体积增大,反应物的物质的量不变,反应物的浓度减小,单位体积内活化分子数就减小。
2.温度条件只要升高温度,反应物分子获得能量,使一部分原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,故反应速率加大(主要原因)。
什么是化学反应速率化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的量,通常用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。
化学反应速率受到多种因素的影响,包括浓度、压强、温度和催化剂等。
理解这些影响因素有助于分析和优化化学反应过程。
化学反应速率的影响因素1.浓度:浓度对化学反应速率的影响呈指数关系。
当反应物浓度增加时,反应速率也会相应增加。
这是因为浓度的增加导致单位体积内活化分子的数量增加,从而增加有效碰撞的次数,进而提高反应速率。
2.压强:对于有气体参与的反应,压强的变化会影响反应速率。
当压强增加时,气体分子的浓度增加,从而增加反应速率。
然而,在某些情况下,压强对反应速率的影响可能不大,因为反应速率主要受限于反应物分子的扩散速率。
3.温度:温度对化学反应速率的影响非常显著。
一般来说,温度越高,反应速率越快。
这是因为温度的增加会增加反应物分子的动能,从而提高活化分子的百分数,增加有效碰撞的次数,加快反应速率。
4.催化剂:催化剂是一种可以降低反应活化能的物质,从而加速反应速率的物质。
催化剂通过提供一个新的反应路径,使反应在较低的活化能下进行。
这使得反应速率大大提高,从而缩短达到平衡所需的时间。
化学反应速率的应用1.优化工业生产过程:了解化学反应速率的影响因素有助于优化工业生产过程,提高产率和降低成本。
通过调整浓度、温度、催化剂等条件,可以实现更高效的反应过程。
2.控制污染:化学反应速率在环境保护领域也具有重要意义。
通过控制污染物的反应速率,可以减少污染物对环境和生态系统的危害。
3.生物学研究:化学反应速率在生物学领域也有广泛应用,例如研究酶催化反应、代谢过程等。
这些研究有助于揭示生物体内复杂的化学反应机制,为疾病的诊断和治疗提供理论依据。
4.能源转化:化学反应速率在能源领域也有重要应用,如研究燃料的燃烧过程、电池反应等。
这些研究有助于提高能源利用效率,减少能源浪费,为可持续发展提供支持。
总之,化学反应速率是一个关键的科学概念,它影响着我们的生产、生活和环境。
反应速率公式化学一、化学反应速率的公式化学反应速率的公式为:△v(A)=△c(A)/△t单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)化学反应进行的快慢程度,用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。
二、化学反应速率的定义和特点1. 定义:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,通常用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。
单位:mol/(L·min)或mol/(L·s)。
2.特点:同一反应同一段时间内用不同物质表示化学反应速率时,数值可能不同,但意义一样。
同一段时间内用不同物质表示的反应速率比值等于各物质化学方程式中的化学计量数之比。
如反应mA+nB=pC+qD的v (A) ∶v (B) ∶v (C) ∶v (D)=m∶n∶p∶q比较反应速率快慢一般要以同一物质的速率值作为标准来比较。
三、化学反应速率的影响因素①内部因素(主要因素):参加反应物质的性质(化学反应的本质:反应物分子中的化学键断裂、生成物分子中的化学键形成过程(旧键断裂,新键生成)②外部因素:浓度:在其他条件不变时,增大反应物浓度,可以增大反应速率。
.压强:对气体来说,若其他条件不变,增大压强,就是增加单位体积的反应物的物质的量,即增加反应物的浓度,因而可以增大化学反应的速率。
温度:反应若是可逆反应,升高温度,正、逆反应速率都加快,降低温度,正、逆反应速率都减小。
催化剂:使用催化剂,能够降低反应所需的能量,这样会使更多的反应物的分子成为活化分子,大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数。
因而使反应速率加快。
其他因素:光、固体表面积、溶剂、电磁波、超声波、强磁场、高速研磨、原电池等。
化学反应速率的计算方法(1)定义式法:利用公式v==计算化学反应速率,也可以利用公式计算物质的量或物质的量浓度变化或时间等。
(2)关系式法:同一反应中,化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比=物质的量变化量之比=化学计量数之比。
另外,也可以利用该等量关系书写未知的化学方程式或找各物质的速率关系。
2.化学反应速率大小比较的两种方法(1)归一法:换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值。
如反应a A+b Bc C,要比较v(A)与v(B)的相对大小,即比较与的相对大小,若>,则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。
(1)在一体积为10 L的容器中,通入一定量的CO和H2O,在850 ℃时发生如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2 (g),CO和H2O浓度变化如图,则0~4 min的平均反应速率v(CO)=mol·L-1·min-1。
(2)对于某反应X(g)+3Y(g)2E(g)+2F(g),在甲、乙、丙、丁四种不同条件下,分别测得反应速率为甲,v(X)=0.3 mol·L-1·min-1;乙,v(Y)=1.2 mol·L-1·min-1;丙,v(E)=0.6 mol·L-1·min-1;丁,v(F)=0.9 mol·L-1·min-1。
则反应由快到慢的顺序是。
(1)改变物质状态:若第(2)问中F为固态,则E、F的化学反应速率相同吗?(2)改变速率单位:若E的化学反应速率由0.6 mol·L-1·min-1改为0.6 mol·L-1·s-1,则化学反应速率最快的还是丁吗?1.反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45 mol·L-1·min-1②v(B)=0.6 mol·L-1·s-1③v(C)=0.4 mol·L-1·s-1④v(D)=0.45 mol·L-1·s-1下列有关反应速率的比较正确的是()A.④<③=②<①B.④>③>②>①C.④>③=②>①D.①>②>③>④2.在容积不变的密闭容器中,A与B反应生成C,其化学反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。
第一节 化学反应速率一.化学反应速率1. 概念:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量,通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。
2. 表达式:v =Δc Δt;v 表示平均速率,常用的单位是mol/(L·min)或mol/(L·s)。
3. 表示化学反应速率的注意事项(1)在同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其数值可能相同也可能不相同,但它们表示的意义却是完全相同的。
因此,表示化学反应速率时,必须指明用哪种物质作标准。
(2)由于在反应中纯液体和固体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
(3)在同一个化学反应中,无论选用反应物还是生成物来表示化学反应速率,其值均为正值。
(4)化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率,而不是瞬时反应速率。
例1: 判断下列描述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。
( )(2)化学反应速率为0.8 mol/(L·s)是指1 s 时某物质的浓度为0.8 mol/L 。
( )(3)化学反应速率的数值越大,反应进行得越快。
( )(4)根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行的快慢。
( )(5)对于化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。
( )答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×即时练习:1.下列关于化学反应速率的说法,不正确的是( C )A .化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B .单位时间内某物质的浓度变化越大,则该物质反应就越快C .化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示D .化学反应速率常用单位有“mol/(L·s)”和“mol/(L·min)”2. 用纯净的CaCO 3与1 mol·L -1 100 mL 稀盐酸反应制取CO 2。
第3节 化学反应的速率 第1课时 化学反应速率[知 识 梳 理]一、化学反应速率 1.定义用来描述化学反应过程进行的快慢程度的物理量。
2.表示方法(1)可用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。
(2)在容积不变的反应容器中,通常用单位时间内某物质浓度的改变量来表示。
3.表达式及其单位 (1)表达式v =ΔcΔt。
(2)单位:mol·L -1·min -1[或mol/(L·min)]、mol·L -1·s -1[或mol/(L·s)]。
二、化学反应速率的测定 1.测定原理利用化学反应中与某一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。
2.测定方法(1)利用能够直接观察的某些性质测定如通过测量释放出一定体积的气体的时间来测定反应速率。
或测定一定时间内气体压强的变化来测定反应速率。
(2)利用科学仪器测量出的性质进行测定,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。
(3)在溶液中,当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时,常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
提升一、化学反应速率的计算方法 【名师点拨】化学反应速率的计算方法(1)利用反应速率的定义式v =ΔcΔt求算。
(2)利用化学反应中各物质的速率之比等于化学计量数之比的规律求算。
(3)利用三段式进行计算①求解化学反应速率计算题的一般步骤: a .写出有关反应的化学方程式;b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量;c.根据已知条件列方程计算。
例如,对于反应:m A+n B===p C+q D。
A的浓度为a mol·L-1,B的浓度为b mol·L-1。
反应进行至t1 s时,A消耗了x mol·L-1,则反应速率可计算如下:则v(A)=xt1-t0mol·L-1·s-1,v(B)=nxm(t1-t0)mol·L-1·s-1。
化学反应速率方程式计算化学反应的速率是指单位时间内反应物浓度改变的大小,通常由反应物浓度随时间的变化率来表示。
对于一个简单的化学反应A+B→C,反应速率可以用以下方程式来计算:v = k[A]^m[B]^n其中,v代表反应速率,k为速率常数,[A]和[B]分别代表反应物A和B的浓度,m和n分别为反应物A和B的反应级数。
反应速率方程式的计算可以帮助我们确定反应的速率以及其与反应物浓度之间的关系。
下面以一个具体的化学反应为例,来介绍如何计算反应速率方程式。
假设我们有一个反应A+2B→2C,这个反应的速率可以表示为:v = k[A]^m[B]^n首先,需要确定反应的反应级数。
通过实验观察或理论推测,可以确定反应级数。
假设反应物A的反应级数为m,反应物B的反应级数为n。
接着,我们需要进行一系列实验,通过测定不同时间点下反应物浓度的变化来确定反应速率。
首先,制备一系列反应混合物,每个反应混合物中反应物A和B的浓度不同。
然后,在不同时间点取样,并测定样品中反应物A和B的浓度。
可以使用分光光度法、电化学方法或其他适用的测量技术。
将实验数据带入反应速率方程式中,计算得到反应速率。
例如,对于一个实验数据点,反应物A的浓度为[A],反应物B的浓度为[B],反应速率为v。
将这些数据代入反应速率方程式中,得到一个方程:v = k[A]^m[B]^n通过这个实验,在不同浓度下得到多个数据点,可以得到多个方程。
接下来需要进行数据处理和曲线拟合。
可以使用线性回归方法,将多个方程进行线性化处理,得到线性方程。
例如,对于上述方程v = k[A]^m[B]^n,可以进行取对数的操作,得到一个线性方程:ln(v) = ln(k) + mln([A]) + nln([B])通过线性回归方法,可以得到ln(v)与ln([A])和ln([B])之间的关系。
从中可以确定反应级数,并计算出速率常数。
最后,根据所得到的反应级数和速率常数,可以编写出反应速率方程式。
化学反应的速率和速率常数一、化学反应速率1.定义:化学反应速率是指在单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加。
2.表示方法:通常用反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量除以时间来表示,单位为mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1。
3.影响因素:a)反应物浓度:反应物浓度越大,反应速率越快。
b)温度:温度越高,反应速率越快。
c)催化剂:催化剂能降低反应的活化能,从而加快反应速率。
d)固体表面积:固体表面积越大,反应速率越快。
e)压力:对于有气体参与的反应,压力越大,反应速率越快。
二、速率常数1.定义:速率常数是衡量反应速率快慢的常数,用k表示。
2.表达式:速率常数k等于反应物浓度的幂次方乘积与生成物浓度的幂次方乘积的比值的指数部分。
3.影响因素:a)温度:速率常数随温度的升高而增大。
b)反应物浓度:速率常数与反应物浓度的幂次方有关,具体关系取决于反应级数。
c)催化剂:催化剂能改变速率常数,但不改变反应的平衡位置。
三、反应速率与速率常数的关系1.零级反应:反应速率与反应物浓度无关,速率常数k为常数。
2.一级反应:反应速率与反应物浓度成正比,速率常数k与反应物的浓度有关。
3.二级反应:反应速率与反应物浓度的平方成正比,速率常数k与反应物的浓度的平方有关。
4.更高级反应:反应速率与反应物浓度的幂次方成正比,速率常数k与反应物的浓度的幂次方有关。
四、速率常数的计算1.阿伦尼乌斯方程:k = A * e^(-Ea/RT),其中A为前因子,Ea为活化能,R为气体常数,T为温度。
2.幂次方定律:对于一级反应,k = k0 * exp(-α * t),其中k0为初始速率常数,α为反应速率常数的比例常数,t为时间。
化学反应的速率和速率常数是描述化学反应快慢的重要参数。
了解反应速率和速率常数的影响因素,能够帮助我们更好地控制和优化化学反应过程。
掌握不同级数反应的速率方程和速率常数的计算方法,对于研究和应用化学反应具有重要意义。
化学中的化学反应速率(化学知识点)化学反应速率是指单位时间内反应物消失或产物生成的速率。
反应速率的快慢对于化学反应的研究和应用具有重要的意义。
本文将介绍化学反应速率的定义、影响因素以及如何测定反应速率。
一、化学反应速率的定义化学反应速率是指在一定条件下,反应物消失或产物生成的速率。
一般情况下,反应速率可以通过反应物消失的速率来描述,以此来衡量反应进行的快慢。
化学反应速率可以用如下公式来表示:速率= ΔC/Δt其中,ΔC表示反应物浓度的变化量,Δt表示时间的变化量。
速率的单位可以是摩尔/升·秒(mol/L·s)、分子/升·秒(molecules/L·s)等。
二、影响化学反应速率的因素化学反应速率受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面。
1.反应物浓度:当反应物浓度增加时,反应物之间的碰撞频率增加,从而增加了反应的可能性,使得反应速率加快。
2.温度:提高温度会增加反应物的动能,使反应物之间的碰撞更加频繁且具有更高的能量。
因此,温度升高会加快反应速率。
3.催化剂:催化剂可以降低反应的活化能,使反应物更容易发生反应。
催化剂的存在可以提高反应速率,而不参与反应本身。
4.表面积:反应物的表面积越大,反应物颗粒之间的碰撞频率就越高,反应速率也会增加。
5.反应物的物理状态:气相反应相较于固相反应和液相反应具有更高的反应速率,因为气态分子之间的自由运动能带来更频繁的碰撞。
三、测定反应速率的方法测定反应速率是研究反应动力学的重要手段,常用的方法有以下几种。
1.逐点法:在反应过程中,定时取样,通过测定不同时间点上反应物消失或产物生成的量来计算反应速率。
2.连续监测法:利用分光光度计、电导计等仪器对反应过程进行实时监测,获得反应物浓度的变化曲线,从而计算反应速率。
3.消失溶液平行测定法:将相同溶液分装到多个容器中,分别对不同容器中的反应液进行逐点法测定并计算平均速率,以提高测定结果的准确性。
化学反应速率反应速率的计算公式化学反应速率是指单位时间内反应物消耗或产物生成的量。
它是描述反应进行速度快慢的重要指标,对于理解和控制化学反应具有重要意义。
本文将介绍化学反应速率的计算公式及相关概念。
1. 反应速率的定义反应速率指的是单位时间内反应物浓度变化或产物浓度变化的量。
对于一般的化学反应A+B→C,反应速率可以用反应物消耗速率或产物生成速率来描述。
反应物消耗速率可以表示为:v = -Δ[A]/Δt = -1/a × Δ[A]/Δt其中,v表示反应速率,Δ[A]表示反应物A的浓度变化量,Δt表示时间变化量,a表示反应物A的系数。
同理,产物生成速率可以表示为:v = Δ[C]/Δt = 1/c × Δ[C]/Δt其中,Δ[C]表示产物C的浓度变化量,c表示产物C的系数。
2. 反应速率计算公式通常情况下,反应速率与反应物浓度或产物浓度的关系可以通过实验数据得到。
对于简单的一级反应(A→B)或零级反应(A→B+C),反应速率与反应物浓度之间存在线性关系。
反应速率计算公式如下:一级反应速率:v = k[A]零级反应速率:v = k[A]^0 = k其中,k为反应速率常数,[A]表示反应物浓度。
对于更复杂的反应,反应速率与反应物浓度之间的关系可能是非线性的,可以通过实验获得相应的反应速率计算公式。
其中,反应速率常数k表示了反应的速率常数,取决于反应物性质、温度等因素。
3. 速率方程和速率常数除了反应速率计算公式之外,还存在速率方程的表示形式。
速率方程是描述反应速率与反应物浓度之间关系的数学表达式。
例如,对于二级反应A + B → C,速率方程可以表示为:v = k[A][B]其中,k为速率常数,[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度。
速率方程可以通过实验数据确定。
速率常数k表示了反应的速率,值越大表示反应进行越快,与温度相关。
通常情况下,速率常数随温度升高而增大。
根据阿累尼乌斯方程,速率常数k与温度T之间的关系可以表示为:k = A * exp(-Ea/RT)其中,A为指前因子,Ea表示反应的活化能,R为气体常数,T为温度(单位为开尔文)。
化学反应速率公式化学反应速率是描述反应进行快慢的物理量,它表示在单位时间内反应物消耗或产物生成的量。
常用的化学反应速率公式可以根据反应物质的摩尔数、反应物浓度或者反应物分子的碰撞频率来表示。
一、摩尔数的化学反应速率公式对于简单的化学反应,可以根据反应物质的摩尔数变化来描述化学反应速率。
设反应物A的初始摩尔数为n0,反应时间t内其摩尔数发生变化Δn,那么化学反应速率公式可以表示为:R = Δn / Δt其中,Δn是反应物A摩尔数的变化量,Δt是反应时间的变化量。
化学反应速率R的单位一般为摩尔/秒或者摩尔/升·秒。
二、浓度的化学反应速率公式在某些情况下,无法直接测量反应物质的摩尔数的变化,可以通过反应物质浓度的变化来描述化学反应速率。
设反应物A的浓度为[A],反应物B的浓度为[B],反应物C的浓度为[C],那么可以使用以下公式描述化学反应速率:R = k[A]^m[B]^n[C]^p其中,k为反应速率常数,m、n、p分别为反应物质A、B、C的反应级数。
反应速率常数k的值与反应物质的物理性质、温度等因素有关,一般需要通过实验来确定。
三、碰撞频率的化学反应速率公式对于分子碰撞反应,可以使用碰撞频率来描述化学反应速率。
碰撞频率表示单位时间内发生有效碰撞的次数。
设反应物A和B的摩尔数分别为nA和nB,反应中发生有效碰撞的碰撞数为ZAB,那么化学反应速率可以表示为:R = ZAB / Δt其中,Δt为反应时间的变化量。
碰撞频率的计算需要考虑分子之间的速度、方向等因素,一般需要通过理论计算或者实验测定来确定。
综上所述,化学反应速率可以通过摩尔数变化、浓度变化或者碰撞频率来进行描述。
不同的反应体系和反应条件下,适用的速率公式可能有所不同。
在实际应用中,根据具体情况选择合适的速率公式进行计算和描述,有助于更好地理解和探究化学反应的动力学过程。
化学反应的速率1、化学反应的速率(1)概念:化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。
计算公式:v(B)=()c B t ∆∆=()n B V t ∆∙∆①单位:mol/(L ·s)或mol/(L ·min)②B 为溶液或气体,若B 为固体或纯液体不计算速率。
③以上所表示的是平均速率,而不是瞬时速率。
④重要规律:(i )速率比=方程式系数比 (ii )变化量比=方程式系数比化学反应速率:2、影响化学反应速率的因素:(1)内因:参加反应的物质的自身性质是影响化学反应速率的决定因素。
如:①相同大小的铁片和镁片与同浓度的盐酸反应,镁片的反应速率要比铁片快得多。
(原因:金属镁的活泼性强于金属铁)②反应Cl2 + H2 = 2HCl (快)和反应N2 +3H2 = 2NH3(慢)(原因:氯气的活泼性强于氮气,根本原因是分子内化学键的不同)③和金属钠反应的速率CH3COOH> H2O > CH3CH2OH(原因:H 原子的活泼性不同)(2)外因:同一反应在不同条件下,反应的速率不同,浓度(溶液或气体)、温度(固体,液体或气体)、催化剂(正催化剂)等外界条件对化学反应的速率有影响①浓度对化学反应速率的影响:其它条件不变的情况下,增大反应物的浓度,可以加快反应的速率。
实例:a 、相同大小的铁片和不同浓度的盐酸反应。
b 、硫粉在空气中燃烧和在氧气中燃烧。
化学反应速率表示方法 定性比较法 定量表示法 含义 通过比较反应物消失的快慢或生成物出现的快慢来定性比较不同反应的化学反应速率。
用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 特点 只能粗略的定性比较化学反应的快慢 可以通过定量计算比较精确的表示化学反应的快慢。
实例 (1)相同大小的铁片和镁片和同浓度的盐酸反应 (2)两块相同大小的铁片和足量的不同浓度的盐酸反应。
(3)两块相同大小的铁片和浓度相同但温度不同的盐酸反应。
第2章化学反应速率3课时教学目标及基本要求1. 熟悉化学反应速率的表示方法。
2. 理解影响化学反应速率的因素(浓度、温度、催化剂),熟悉质量作用定律的内容。
3. 熟悉基元反应、反应级数的概念。
4. 了解阿仑尼乌斯公式及其应用。
教学重点1. 化学反应速率的表示方法2. 质量作用定律及阿仑尼乌斯公式教学难点1. 质量作用定律及应用2. 阿仑尼乌斯公式教学方式(手段)及教学过程应注意的问题教学方式:多媒体结合适当必要的版书教学中应注意的问题:1. 使学生明确基元反应与非基元反应的区别2. 使学生正确应用质量作用定律写出基元反应的速率方程3. 强调阿仑尼乌斯公式的适用范围主要教学内容2.1 化学反应速率及其表示方法不同化学反应的反应速度千差万别,如:炸药的爆炸,水溶液中酸碱反应,感光反应等瞬间即可完成;而有机合成,室温下塑料或橡胶老化则速率较慢,如何定量的表示一个化学反应的速度呢?经国际纯粹及应用化学联合会(IUPAC)推荐,我国采用反应进度表示反应速度。
——反应进度随时间的变化率。
(1)定义:化学反应速率指参加反应的物质在单位时间引起浓度的变化率。
(2)表示方法:反应速率的数学表达式:ξ =对于一般的化学反应:Aa + Bb = gG + dD所以:对于有限量的变化:ξ = υB-1若反应体系的体积为V ,且不随时间而变化,则化学反应速率:ν = = = υB-1( 生成物取+ ,反应物取-)对于有限量的变化:ν = υB-1ν 的SI 单位:mol·dm-3 ·s-1表示B物质的浓度随时间的变化率,这样定义的ν 与物质的选择无关,对同一化学反应不管选用哪一种反应物或产物来表示反应速度,都得到相同的数值。
例:N2 + 3H2 = 2NH3(合成氨反应)起始浓度1.0 3.0 02s后浓度0.8 2.4 0.4以上结果表明,无论以反应体系中哪种物质的浓度变化来表示反应速率,其值都是相同的。
2.2 影响化学反应速率的因素不同的化学反应,反应速率不同,同一反应在不同的条件下进行时反应速率也不相同,影响速率的因素除反应物的本质,浓度,温度外还有催化剂,反应物的聚集状态,反应介质和光照等。
2.2.1 浓度与化学反应速率的关系反应类型基元反应:反应物分子直接碰撞而发生的化学反应称为基元反应,它是一步完成的反应,故又称简单反应。
如O2 + H(g) =HO(g) + O(g)非基元反应:由两个或两个以上的基元反应构成的化学反应,称为复合反应。
如反应2NO + O2=2NO2有人认为它是由下列两个基元反应构成的,因此是复合反应2NO + O2=N2O2(快)N2O2 + O2=2NO2(慢)众所周知,燃料或钢铁在纯O2中氧化反应比在空气中反应更剧烈。
即反应物O2的C 增大,ν 增大,那么,化学反应ν 与反应物C 之间究竞存在着怎样的关系呢?•基元反应的速率与浓度的关系质量作用定律:对于基元反应,反应速率与反应物浓度乘积成正比。
任一基元反应:aA+bB → gG+dD方程:ν =k C A a C B b此式称为化学反应速率方程式,又称质量作用定律表达式。
反应速率常数k 值是取决于反应物的本质、温度和催化剂等,但与浓度无关,这就是说,不同的反应在同一温度下,k 不同;同一反应在不同T 或有无催化剂的不同条件下,k 亦不同。
且速率常数的单位视反应级数而定。
k 的单位:(浓度)1-n ·(时间)-1当C A = C B =1mol·dm-3时,则ν =k ,称反应比速率。
在同一温度下,可用速率常数的大小比较不同反应的速率的大小。
•非基元反应的速率与浓度的关系非基元反应的速率方程式中,浓度的方次和反应物的系数不一定相符,不能由化学反应方程式直接写出,而要由实验确定。
任一化学反应aA + bB+ … =gG+dD+ …其反应速率方程式可写为下式ν = k C Aα C Bβ若是基元反应,则α = a β =b若是复合反应,则不一定α = a β =b例:2NO+2H2N2 +2H2 O机理:(1)2NO+H2N2 +H2 O2 ( 慢)(2)H2 O2 +H22H2 O( 快)方程:ν = kC2(NO)·C(H2)例:实验测得反应A(g) + B(g) = C(g) 在500K 时的反应速率,数据如下:实验标号C A/mol·dm-3C B/mol·dm-3反应初速率ν1 0.10 0.10 0.05ν2 0.10 0.20 0.12ν3 0.20 0.20 0.40分析:1.2号C A一定C B增加到2 倍ν 也增加到2 倍2.3号C B一定C A增加到2 倍ν 增加到4 倍得速率方程:ν = kC A2 · C B由于反应级数表明了浓度对反应ν 的影响程度,因此研究不同级数的反应中反应物C 、t 及k 三者间的关系有着重要的意义。
大多数反应为一级反应。
如放射性元素的蜕变,一些热分解反应及分子重排多属一级反应,其C 、t 、k 关系如何,下面分析之。
②反应级数(n)ν = k C Aα C Bβα 称为A的分级数,β称为B的分级数,分别表示A、B的浓度对反应速率影响的程度。
总反应级数:n = α + β +…对于复合反应α 、β….. 和n 的数值完全是由实验测定的,它们的值可以是零、正整数、分数或负数。
由于反应级数表明了浓度对反应ν 的影响程度,因此研究不同级数的反应中反应物C 、t 及k 三者间的关系有着重要的意义。
大多数反应为一级反应。
如放射性元素的蜕变,一些热分解反应及分子重排多属一级反应。
例:2Na+2H2O=2NaOH+H2速率方程为:ν = k 反应级数:n=0CHCl3 (g)+Cl2(g) → CCl4 (g)+HCl(g)速率方程:ν =反应级数:n = 1+ = 级由此可见,要正确写出速率方程,必须找出浓度与速率的关系。
对于非基元反应,可由实验测定或反应机理推导。
(3)一级反应的速率方程方程:ν=- =kC A…… (1)微分式由(1)式积分得:- = kln = kt lnC0-lnC= ktlnC= - kt + lnC0积分式半衰期:C= 时所需时间即为半衰期。
半衰期是放射性元素的特征常数;如235 U 的半衰期为8 × 10 8 a (年)、223 Fr (钫)的半衰期为22min 、14 C 的半衰期为5720a 。
某些放射性同位数的衰变可作为估算考古学发现物,古代化石,矿物,陨石以及地球年龄的基础。
如40 K 和238 U 常用于陨石及矿物年龄的估算,14 C 用于确定考古学发现物和化石的年龄。
则lnC0 /( )=k 半衰期:=ln =特征:1)k 的单位:时间-12)lnc~t 为直线关系3)与C0无关例2.1 过氧化氢是一种重要氧化剂,在医药上(3%H2O2)用作消毒杀菌剂,在工业上用于漂白毛、丝、羽毛等。
纯H2O2是一种火箭燃料的高能氧化剂,但它很不稳定,极易分解。
H2O2分解反应是一级反应,反应速率常数为0.0410min-1。
2H2O2(l)→ H2O(l)+O2 (g)1)若从0.500mol · dm-3 H2O2溶液开始,10分钟后,浓度是多少?2)H2O2在溶液中分解一半需要多长时间?解:(1)将有关数据代入下式lnc/[c]= -kt+ ln c0 /[c ]得:lnc= 0.041min-1′ 10min +ln0.500mol · dm-3 /mol · dm-3=0.410解得c=0.332 mol · dm-3(2)t1/2 =0.693/k=0.693/0.0410 min-1 =16.9min2.2.2 温度与化学反应速率的关系升高温度,可加快反应的速度,这一事实已早为人知,如氢气和氧气化合成水的反应在常温下很慢,但升高温度到873K 时,反应剧烈发生,甚至发生爆炸,人们总结大量实验结果发现,温度每升高10 度,则反应速度增加2~4 倍的规律。
1889年阿氏总结了大量实验事实,得出了反应ν 与T 的定量关系。
(1)阿仑尼乌斯公式k=A ( 指数式)式中:k ——速率常数;E a——反应的活化能,SI 为J·mol-1;R ——摩尔气体常数;A ——指前因子。
对于给定反应,恒定温度条件下,E a、A 可视为一定值。
对数式:lnk = lnA -= + β( β =lnA)由上式可以看出:1)在相同温度下,活化能E a越小,其k值就越大,反应速率也就越快;反之亦然。
2)对同一反应来说,温度越高,k值就越大,反应速率也越快;反之,温度越低,k值就越小,反应速率也越慢。
例:在催化剂作用下,丁二烯在汽油溶剂中的液相聚合反应为一级反应,已知323K时速率常数k=3.3 × 10-2 min-1,求使丁二烯的转化率为80%需多长时间?解:nC4H6( C4H6 ) nt= 0 C0 0t=t C0-C0C0( 转化率)= = kC0 (1 -)=k(1 -) =ln =kt (ln = kt 代入即可)t= =48min定性讨论:1)同一反应T 升高,k 增大,速率增大;2)k 与Ea 有关。
在温度恒定时,Ea 增大,k 减小,速率也减小。
因此,阿氏公式不仅说明了反应速率与温度的关系,而且还说明了Ea 对速率的影响及Ea 和T 两者与速率的关系。
(2)温度的影响与反应速率变化的关系设T1→ T2则k1→ k2则lnk1 = +lnA (1)lnk2 = +lnA (2)(2)-(1) 得:ln = ——阿氏变形式比较:ln = ——等压方程式例1 :CO(CH2 COOH)2(戊酮- 3 - 二酸)分解T1 =283K k1 =1.080 × 10 -4 S-1T2 =333K k2 =5.484 × 10 -2 S-1求:Ea= ?解:根据阿仑尼乌斯:ln == Ea=97906J·mol-1例2 、在301K 时,鲜牛奶约 4 小时变酸,但在278K 的冰箱内,鲜牛奶可保持48h 才变酸,设在该条件下牛奶变酸的反应速率与变酸时间成反比,试估算在该条件下牛奶变酸反应的Ea ,若温度从288K 升高到298K ,则牛奶变酸反应速率将反生怎样的变化?解:(1)Ea 的估算:由阿氏公式:ln = ln =由于变酸反应ν 与变酸t 成反比,则:已知T1 =278K 时,t1 =48h ;T2 =301K ,t2 =4h= = =12hln12=Ea=75kJ·mol-1(2) 反应速度随T 升高而发生的变化T1 =288 T2 =298 则== =1.051∴=2.9(3)反应速率随温度变化的五种类型阿氏公式虽适用范围广,但也只适用于简单反应和某些复杂反应。