4.第四章 化学反应速率-思考题解答2011
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化学反应的速率(讲义)一、知识点睛1. 化学反应速率 (1)意义用来描述化学反应进行__________的物理量。
(2)定义及表达式对于反应体系体积不变的化学反应a A+b B c C+d D :①某物质的化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度或生成物浓度的_________(取绝对值)来表示。
例如:A 物质的化学反应速率A A =c v t△()()△ ②某反应的化学反应速率各物质表示的化学反应速率之比等于该反应的化学方程式中各物质的_______之比。
为了统一,将反应的化学反应速率定义为v =1A ·c a t△()△=1B ·c b t △()△=1C ·c c t △()△=1D ·c d t △()△(3)单位___________、___________或mol •L -1•h -1。
2. 化学反应速率的影响因素 对任一个化学反应a A+b Bc C+d D ,化学反应速率v =k •c m (A )•c n (B )•c p (C )•c p (D ),k 为反应速率常数,其大小与浓度无关,但受_________、__________、固体表面性质等因素的影响。
通常,k 值越大,反应进行得_________。
(1)浓度对化学反应速率的影响通常情况下,______反应物的浓度可以提高化学反应速率,______反应物的浓度可以降低化学反应速率。
(2)压强对化学反应速率的影响①对于气体反应体系,在温度、体积一定的条件下, 压强与浓度成正比。
增大压强,浓度_______,化学反应速率_______; 减小压强,浓度_______,化学反应速率_______。
②对于只涉及液体和固体的反应体系,压强的改变对 化学反应速率几乎没有影响。
(3)温度对化学反应速率的影响通常情况下,_________温度可以提高化学反应速率,_________温度可以降低化学反应速率。
高中化学反应速率题型解析与答题技巧详解一、引言在高中化学中,反应速率是一个重要的概念,它描述了化学反应中物质转化的快慢程度。
对于学生来说,理解和掌握反应速率的计算方法和相关概念,是解答化学题目的关键。
本文将通过具体的题目举例,分析不同类型的反应速率题目,介绍解题技巧和考点,帮助高中学生和他们的父母更好地应对这类题目。
二、反应速率的计算1. 平均反应速率的计算平均反应速率是指在一段时间内反应物消耗或生成的物质的量与时间的比值。
计算公式为:平均反应速率 = 反应物消耗或生成的物质的量 / 反应时间。
例如,某反应的反应物A消耗了0.2mol,反应时间为10秒,则平均反应速率为0.2mol/10s=0.02mol/s。
2. 瞬时反应速率的计算瞬时反应速率是指在某一瞬间的反应速率,通常在反应初期或反应末期进行测量。
计算瞬时反应速率的方法是,根据反应物消耗或生成的物质的量与时间的变化率来计算。
例如,某反应的反应物A消耗了0.1mol,反应时间为5秒,反应物A 的浓度随时间的变化率为0.02mol/s,则该瞬时反应速率为0.02mol/s。
三、题型解析与答题技巧1. 计算平均反应速率题目:某反应的反应物A消耗了0.3mol,反应时间为15秒,计算该反应的平均反应速率。
解析:根据平均反应速率的计算公式,平均反应速率 = 反应物消耗或生成的物质的量 / 反应时间。
将题目中的数据代入公式,即可计算得到平均反应速率。
答案为0.3mol/15s=0.02mol/s。
答题技巧:在解答这类题目时,首先要明确题目给出的反应物消耗或生成的物质的量和反应时间。
然后,根据平均反应速率的计算公式进行计算。
注意单位的换算和保留有效数字。
2. 比较反应速率的大小题目:已知反应A的平均反应速率为0.02mol/s,反应B的平均反应速率为0.03mol/s,比较两个反应的速率大小。
解析:根据题目给出的数据,比较两个反应的平均反应速率。
可以发现,反应B的速率大于反应A的速率,即反应B的速率较快。
化学中化学反应速率题的解题技巧与关键知识点在学习化学的过程中,我们常常会遇到许多关于化学反应速率的题目。
理解和掌握解题技巧及关键知识点,对于正确解答这些问题至关重要。
本文将介绍化学反应速率题的解题技巧,并重点强调一些需要掌握的关键知识点。
一、了解化学反应速率的概念在解题之前,首先需要确切地了解化学反应速率的概念。
化学反应速率指的是反应物生成产物的速度,通常用反应物消失或产物生成的摩尔浓度的变化率来表示。
它可以用以下公式进行计算:速率= Δ[C] / Δt其中,Δ[C]表示反应物浓度或产物浓度的变化量,Δt表示时间的变化量。
二、确定速率常数和反应级数在解题过程中,我们需要根据给出的反应物浓度变化和时间变化的数据,确定速率常数和反应级数。
速率常数表示单位时间内反应物浓度变化的大小,可以用实验数据计算得出。
反应级数表示反应物浓度和速率之间的关系,可以通过观察实验数据来确定。
三、利用速率定律方程解题速率定律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。
在解题过程中,我们需要根据实验数据推导出速率定律方程,并利用该方程解题。
常见的速率定律方程包括零级反应、一级反应和二级反应。
1. 零级反应:零级反应的速率与反应物浓度无关,可以表示为:速率 = k其中,k为速率常数。
解题时,我们需要根据给定的实验数据,求出零级反应的速率常数k。
2. 一级反应:一级反应的速率与某一反应物浓度成正比,可以表示为:速率 = k[A]其中,k为速率常数,[A]为反应物A的浓度。
解题时,我们需要根据给定的实验数据,求出一级反应的速率常数k。
3. 二级反应:二级反应的速率与某一反应物浓度的平方成正比,可以表示为:速率 = k[A]²其中,k为速率常数,[A]为反应物A的浓度。
解题时,我们需要根据给定的实验数据,求出二级反应的速率常数k。
四、了解碰撞理论与速率方程碰撞理论是解释化学反应速率的重要理论之一。
根据碰撞理论,只有具有足够能量的分子碰撞才能发生化学反应。
化学中的化学反应速率题解析及技巧总结化学反应速率是指反应物转化为生成物的速度。
理解和解答化学反应速率题目是化学学习中的重要内容之一。
本文旨在对化学反应速率的概念、计算方法以及解题技巧进行解析和总结,帮助读者能够准确理解与应用相关概念、公式,并在考试中熟练解答相关题目。
一、化学反应速率的定义化学反应速率是指单位时间内反应物的消失量或生成物的出现量。
通常以物质的浓度变化率来表示,使用公式如下:速率= ΔC/Δt其中,ΔC代表反应物/生成物的浓度变化量,单位为摩尔/升;Δt代表时间变化量,单位为秒。
二、化学反应速率的计算方法1. 平均速率平均速率是指反应物或生成物在一段时间内的速率。
计算平均速率的公式为:平均速率 = (C2 - C1) / (t2 - t1)其中,C2和C1分别代表时间段末和时间段初的浓度,t2和t1分别代表时间段的末端和起点。
2. 瞬时速率瞬时速率是指在某一具体时刻的反应速率。
由于反应速率在不同的时间点可能不同,因此可以利用微分来表示瞬时速率,即使用微小的时间间隔进行极限运算。
例如:瞬时速率 = dC / dt其中,dC代表微小的浓度变化量,dt代表微小的时间变化量。
三、解题技巧总结1. 确定反应物和生成物在解答化学反应速率题目时,首先需要明确反应物和生成物的化学式,了解反应中发生的化学变化。
2. 确定反应物质的浓度变化量根据题目提供的信息,计算反应物质浓度的变化量。
在一些题目中,可能需要应用配平化学方程式的方法来确定反应物浓度的变化量。
3. 确定时间间隔确定问题中给定的时间间隔,这是计算反应速率所需的关键信息。
根据具体情况,确定起始时间和终止时间。
4. 运用适当的公式进行计算根据所给信息,选择合适的速率计算公式进行计算。
如果问题中涉及不同时间段的速率变化,则可以计算平均速率或使用微分计算瞬时速率。
5. 注意单位的转换在计算过程中,注意单位的转换是必要的。
确保所有参与计算的量达到一致的单位是解题的关键步骤之一。
化学反应速率测定实验报告思考题及答案
思考题:
1. 在实验中,如果我们加入较多的催化剂,对反应速率有何影响?为什么?
2. 在实验中,我们通常会控制温度、浓度和压力等因素来研究反应速率。
请解释一下这些因素如何影响反应速率。
3. 如果将实验室温度从摄氏20度降低到零下10度,反应速率会发生什么变化?为什么?
答案:
1. 加入较多的催化剂可以增加反应速率。
催化剂能够降低反应的活化能,提供新的反应路径,从而加速反应进行。
加入更多的催化剂意味着提供了更多的活化能降低的位点,使更多的反应物能够通过更容易的反应路径参与反应,从而增加反应速率。
2. 温度、浓度和压力等因素都可以影响反应速率:
- 温度:温度升高会增加反应物分子的平均动能和碰撞频率,从而增加反应的速率。
- 浓度:增加反应物的浓度会增加反应物分子之间的碰撞频率,从而增加反应速率。
- 压力:对于气相反应,增加压力会增加气体分子的浓度,从而增加反应的碰撞频率,从而增加反应速率。
3. 如果将实验室温度从摄氏20度降低到零下10度,反应速率会减慢。
温度降低会导致反应物分子的平均动能和碰撞频率减小,使得反应发生的机会变少,从而减慢反应速率。
根据阿伦尼乌斯方程,降低10度的温度大约会使反应速率减慢两倍。
化学反应速率及其影响因素精品习题一、选择题(每小题4分,每小题有1-2个正确选项)1.在恒温恒容条件下,能使A(g)++D(g)正反应速率增大的措施是( )A.减小C或D的浓度B.增大D的浓度C.减小B的浓度D.增大A或B的浓度2.升高温度时,化学反应速率加快,是由于( )A.分子运动速率加快,使反应物分子间的碰撞机会增多B.反应物分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,化学反应速率加快C.该化学反应的过程是吸热的D.该化学反应的过程是放热的3.向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按正反应速率由大到小顺序排列正确的是( ) 甲:在500℃时,SO2和O2各10mol反应乙:在500℃时,用V2O5作催化剂,10molsO2和5mol O2起反应丙:在450℃时,8molsO2和5mol O2反应丁:在500℃时,8molsO2和5mol O2反应A.甲、乙、丙、丁B.乙、甲、丙、丁C.乙、甲、丁、丙D.丁、丙、乙、甲4.设C+CO2===2CO,正反应是吸热反应,反应速率为v1;N2+3H2===2NH3,正反应是放热反应,反应速率为v2。
对于上述反应,当温度升高时,v1和v2的变化情况为( )A.同时增大B.同时减小C.v1增大,v2减小D.v1减小,v2增大5.将a g 块状碳酸钙跟足量盐酸反应,反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图实线所示,在相同的条件下,b g(a >b )粉末状碳酸钙与同浓度的盐酸反应,则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是 ()6.已知:Na 2S 2O 3+H 2SO 4===Na 2SO 4+SO 2↑+S↓+H 2O ,下列各组实验中,反应速率最快的是( )2+I 2。
若c (HI)由0.1m ol·L -1降到0.07mol·L -1时,需要15s ,那么c (HI)由0.07mol·L -1降到0.05mol·L -1时,所需反应的时间为( )A.5s B.10sC.大于10s D.小于10s8.在2L密闭容器中充有2molsO2和一定量的O2,发生下列反应2SO2+O2===2SO3,假设反应过程中温度恒定,当反应进行到4min时,测得SO2为0.4mol,若反应进行到2min时,密闭容器中SO2的物质的量为( )A.1.6mol B.1.2molC.大于1.6mol D.小于1.2mol9.把下列四种X的溶液,分别加入盛有10mL 2mol·L-1盐酸的烧杯中,并均加水稀释到50mL,此时X和盐酸缓和地进行反应,其中反应速率最大的是( )A.20mL 2mol·L-1B.10mL 5mol·L-1C.20mL 3mol·L-1D.10mL 3mol·L-110.将相同质量的铜片分别与过量的浓硝酸、稀硝酸反应,下列叙述正确的是( )A.反应速率:两者相同B.消耗硝酸的物质的量:前者多,后者少C.反应生成气体的颜色:前者浅,后者深D.反应中转移的电子总数:前者多,后者少11.同在室温下,同种规格的铝片分别与下列物质混合,化学反应速率最大的是( )A.0.1mol·L-1的盐酸15mLB.0.2mol·L-1的盐酸12mLC.0.15mol·L-1的硫酸溶液8mLD.18mol·L-1的浓硫酸15mL12.0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL,与10mL 水混合,反应速率为v1mol/(L·s);0.2mol/LNa2S2O3溶液和0.2mol/LH2SO4溶液各5mL,与20mL水混合,反应速率为v2mol/(L·s)。
化学反应速率及影响因素知识要点一化学反应速率1.表示方法: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。
2.数学表达式及单位v=ΔcΔt,单位为mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1。
3.规律同一反应在同一时间内,用不同物质来表示的反应速率可能_不同_,但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的_化学计量数_之比。
※注意:1.化学反应速率一般指平均速率而非是瞬时速率。
2.固体或纯液体的浓度视为定值,因此不用固体或纯液体表示反应速率。
【例题精讲】例1.反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)在5L密闭容器中进行,30秒后,NO的物质的量增加了0.3 mol,则此反应的平均速率v(x)(表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率为()A.υ(O2)= 0.0l mol·L-1·s-1B.υ(NO)=0.002 mol·L-1·min-1C.υ(H2O)=0.003 mol·L-1·s-1D.υ(NH3)=0.001 mol·L-1·s-1 例2.在2A+B3C+4D反应中,表示该反应速率最快的是()A.υ(A)=0.5 mol·L-1·s-1B.υ(B)=0.3 mol·L-1·s-1C.υ(C)=0.8 mol·L-1·s-1D.υ(D)=1 mol·L-1·s-1 例3.在2升的密闭容器中,发生以下反应:2A(g)+ B(g) 2C(g)+D(g) 。
若最初加入的A和B都是4 mol,在前10秒钟A的平均反应速度为0.12 mol·L-1·s-1,则10秒钟时,容器中B的物质的量是()A.1.6 mol B.2.8 mol C.2.4 mol D.1.2 mol例4.对于化学反应3W(g)+2X(g)4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是()A.υ(W)=3υ(Z)B.2υ(X)=3υ(Z)C.2υ(X)=υ(Y)D.3υ(W)=2υ(X)例5.可逆反应2SO2+O22SO3,如果SO2的起始浓度为2mol·L-1,2 min后SO2的浓度为1.8mol·L-1,则用SO2的浓度变化表示的反应速度为()A.1 mol·L-1·min-1B.0.9mol·L-1·min-1C.0.2mol·L -1·min-1D.0.1 mol·L-1·min-1【习题过关】1.可逆反应2SO2+O22SO3,如果υ(SO2)=0.05 mol/(L·min),用一定的SO2和O2在容积固定的密闭容器内发生反应,则2 min 后SO3的浓度为( )。
化学中的化学反应速率解题技巧分享化学反应速率是指在化学反应中,反应物转化为生成物的速度。
它是研究化学反应动力学的重要参数之一,对于理解反应机理和优化反应条件具有重要意义。
在化学学习中,解题是不可避免的一环。
本文将分享一些解题技巧,帮助读者更好地理解和应用化学反应速率的概念。
一、速率的定义和计算在化学反应中,速率可以用反应物浓度随时间变化的斜率来表示。
例如,对于简单的一级反应A → 产物B,反应速率可以表示为:速率 = -Δ[A]/Δt = Δ[B]/Δt其中,Δ[A]和Δ[B]分别是反应物A和产物B的浓度变化量,Δt是时间的变化量。
通过实验观察反应物浓度的变化,可以计算出反应速率并进行后续的分析。
二、速率与反应物浓度的关系在理解反应速率的概念时,重要的一点是速率与反应物浓度的关系。
在一些简单的情况下,反应速率与反应物浓度之间存在一定的关系。
例如,对于一级反应A → 产物B,速率与A的浓度成正比。
这可以通过实验数据拟合得到速率方程式为:v = k[A],其中k为反应速率常数。
三、速率与温度的关系温度是影响化学反应速率的重要因素之一。
随着温度的升高,反应速率会增加。
这可以通过活化能理论解释,高温会提供更多的能量,促进反应物之间的碰撞,加快反应速率。
在实际解题中,我们可以使用Arrhenius方程来定量描述温度对速率的影响:k = A * exp(-Ea/RT)其中,k为反应速率常数,A为指前因子,Ea为活化能,R为理想气体常量,T为温度。
通过变化温度,测定不同条件下的反应速率,可以利用Arrhenius方程确定活化能和指前因子的数值。
四、速率与反应物浓度的指数关系在某些化学反应中,速率与反应物浓度之间存在较高阶的关系。
这可以通过实验数据拟合得到速率方程式,并确定反应阶数。
例如,对于二级反应2A → 产物B,在实验中可以发现速率与[A]的平方成正比,速率方程为:v = k[A]^2。
通过观察反应物浓度的变化及其对速率的影响,可以推导出反应的阶数,从而确定速率方程。
分析化学第四章《滴定分析法概论》思考问题1、什么是滴定分析法?答:滴定分析法,又叫容量分析法,将已知准确浓度的标准溶液,滴加到被测溶液中(或者将被测溶液滴加到标准溶液中),直到所加的标准溶液与被测物质按化学计量关系定量反应为止,然后测量标准溶液消耗的体积,根据标准溶液的浓度和所消耗的体积,算出待测物质的含量。
这种定量分析的方法称为滴定分析法,它是一种简便、快速和应用广泛的定量分析方法,在常量分析中有较高的准确度。
1.1、滴定分析的特点:1. 加入标准溶液物质的量与被测物质的量恰好是化学计量关系;2. 此法适于组分含量在1%以上各种物质的测定;3. 该法快速、准确、仪器设备简单、操作简便;4.用途广泛。
1.2、什么时候进行一滴半滴操作:加入半滴的操作是将酸式滴定管的旋塞稍稍转动或碱式滴定管的乳胶管稍微松动,使半滴悬于管口,将锥形瓶内壁与管口接触,使液滴流出,并用洗瓶以纯水冲下。
1.3、分析实验中仪器的注意事项:移液管(一直二靠三斜四停)、酸(碱)式滴定管1、使用时先检查是否漏液。
2、用滴定管取滴液体时必须洗涤、润洗。
3、读数前要将管内的气泡赶尽、尖嘴内充满液体4、读数需有两次,第一次读数时必须先调整液面在0刻度或0刻度以下。
5、读数时,视线、刻度、液面的凹面最低点在同一水平线上。
6、量取或滴定液体的体积==第二次的读数-第一次读数。
2、什么是标准溶液、滴定剂?答:标准溶液是指含有某一特定浓度的参数的溶液,比如Cl或Fe的标准溶液。
当用标准溶液代替样品进行测试时,得到的结果应该与已知标准溶液的浓度相符。
如果得到相符的结果,则说明测试操作正确。
2.1、标准溶液的用途:标准溶液还可用来校准仪器,比如色度计和分光光度计,以及pH计和pH/ISE 计等电化学仪器。
不同浓度的标准溶液可以用来绘制校准曲线,从而可以用得到的校准曲线反查测试样品的浓度,这个在学校学习的时候,经常会用到用标准溶液校准仪器,并和样品溶液一起进行测试物性2.2、容量瓶操作有哪些步骤:计算、称量(量取)、溶解、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀\装瓶3、滴定分析法是根据什么进行分类的?分类结果怎样?答:根据标准溶液和待测组分间的反应类型的不同,分为四类1. 酸碱滴定法——以质子传递反应为基础的一种滴定分析方法,可用于测定酸、碱和两性物质。
高中化学化学反应速率题解析化学反应速率是化学反应进行的快慢程度的度量。
在高中化学中,研究化学反应速率是一个重要的内容,也是考试中常见的题型。
本文将通过具体的例子,分析和说明高中化学反应速率题的考点和解题技巧,帮助高中学生和他们的父母更好地理解和应对这类题目。
一、反应速率的定义和计算在化学反应中,反应速率是指单位时间内反应物消失的量或产物生成的量。
计算反应速率的公式为: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。
在题目中,通常会给出反应物的初始浓度和时间的变化范围,要求计算出反应速率。
例如,题目给出了一反应的反应物A的初始浓度为0.1mol/L,反应时间从0秒到60秒,反应物A的浓度分别为0.08mol/L、0.06mol/L、0.04mol/L和0.02mol/L,要求计算反应速率。
解题思路是,根据给出的反应物浓度和时间的变化范围,计算出反应物浓度的变化量,再除以时间的变化量,即可得到反应速率。
ΔC = 0.1mol/L - 0.02mol/L = 0.08mol/LΔt = 60秒 - 0秒 = 60秒速率= ΔC/Δt = 0.08mol/L / 60秒 = 0.00133mol/(L·s)二、反应速率与反应物浓度的关系在化学反应中,反应速率与反应物浓度之间存在着一定的关系。
一般来说,反应速率与反应物浓度成正比。
当反应物浓度增加时,反应速率也会增加;当反应物浓度减少时,反应速率也会减少。
例如,题目给出了一反应的反应物A的初始浓度为0.1mol/L,反应速率为0.00133mol/(L·s),要求计算当反应物A的浓度为0.05mol/L时,反应速率是多少。
解题思路是,根据反应速率与反应物浓度成正比的关系,利用比例关系计算出反应速率。
反应速率1 / 反应速率2 = 反应物浓度1 / 反应物浓度2反应速率2 = 反应速率1 × (反应物浓度2 / 反应物浓度1)反应速率2 = 0.00133mol/(L·s) × (0.05mol/L / 0.1mol/L) = 0.000665mol/(L·s)三、反应速率与温度的关系除了反应物浓度,温度也是影响化学反应速率的重要因素。
化学反应速率【学习目标】1、了解研究化学反应速率的重要意义;2、能够运用化学反应速率的定义式进行简单计算;3、知道化学反应速率的概念及定量表示方法。
【重、难点】化学反应速率的计算【学习过程】一、化学反应速率1.表示方法:用内反应物浓度的或生成物浓度的表示。
2.计算式:3.单位:或4.注意:(1)在同一化学反应里,用不同物质表示的化学反应速率不一定,但表示的意义,故在反应时应指明用哪种物质来表示。
(2)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示,其化学反应速率都取值,化学反应速率可表示某一时间段内的速率,而非速率(填平均或瞬时)。
(3)在同一化学反应中,不同的物质表示同一化学反应的速率,各物质的速率之比等于化学方程式中的之比。
(4)固体或气体反应中的液体物质,反应在其表面进行,它们的“浓度”是变的,因此一般用固体、纯液体表示化学反应速率。
(5)比较同一反应在不同条件下的反应速率大小,要。
二、测量化学反应速率的方法按图安装两套装置,在锥形瓶内各盛有2g锌粒(颗粒大小基本相同),通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol/L和40 mL 4 mol/L的硫酸,比较二者收集10 mL H2所用的时间。
某实验小组的实验结果如下,请【巩固提升】1.在四个不同的容器中,在不同的条件下进行合成氨反应。
根据在相同时间内测定的结果判断,生成氨的速率最快的是( )A.v (H2)=0.1 mol·L-1·min-1B.v (N2)=0.2 mol·L-1·min-1C.v (NH3)=0.15 mol·L-1·min-1D.v (H2)=0.003 mol·L-1·s-12.反应4A(s)+5B(g)=4C(g)+6D(g)在5L的密闭容器中进行,半分钟后,C的物质的量增加了0.3mol。
下列论述正确的是( )A.v (A)=0.002 mol·L-1·s-1 B.容器中含D的物质的量至少为0.45molC.n(B):n(C):n(D)一定是5:4:6 D.容器中B的物质的量一定增加了0.375mol 3.在密闭容器中进行可逆反应,A与B反应生成C,其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)(mol·L-1·s-1)表示,且v(A)、v(B)、v(C)之间有如下所示的关系:v(B)=3v(A);3v(C)=2v(B)。
化学反应速率实验思考题化学反应速率是化学反应过程中起重要作用的关键变量。
随着研究该主题的深入,它在研究中的重要性越来越受到重视,因为它关系到化学反应过程中放射能、吸收了热量等方面。
反应速率可以通过量化试验实验得到,进而研究其背后影响因素,从而确定反应过程的本质机理。
一般来说,反应速率的变化受到温度、压强、反应物浓度和添加剂等因素的影响,但它们般也是互相关联的。
温度对反应速率有明显的影响,它是反应中最主要的因素之一。
在反应物浓度相同的条件下,升高温度一般可以增加反应速率,反应速率的变化趋势与温度的变化趋势类似,即随温度的升高,反应速率呈增加的趋势,反之,反应速率也会随温度的降低而降低。
然而,要说明温度影响反应速率的本质,则要从化学文章的角度出发。
其中,要说明的主要原理是“活化能”的概念,即“活化能”是反应物分子间发生反应必须克服的能量。
反应温度升高,活化能变小,反应速率增快;反之,反应温度降低,活化能增大,反应速率降低。
反应压强在一定温度下也会对反应速率产生微小的影响,一般来说,当反应(反应压强的作用)压力较高时,反应速率总是更快;反之,当反应压强较低时,反应速率会相对较慢。
其原因是溶质所在容器对其内部溶质有压强作用,增加压强会抵消溶质内部粒子间的斥力,抑制气体分子在容器内移动,从而减少反应物间的杂散碰撞,从而反应速率减慢;而减小压强,气体分子就能容易在容器内移动,而反应物之间的杂散碰撞就增多,从而使反应速率增快。
反应物浓度则是反应速率的重要影响因素之一。
一般认为,反应物浓度越高,反应速率也越高。
反应物浓度的增高可以增加反应物之间的碰撞频率,增加反应物的相对浓度,使反应物吸收的能量更多,因此更容易发生反应,反应速率自然就会增快;而反应物浓度的降低则可使反应物之间的碰撞次数减少,原料吸收能量也会随之减少,反应物更不容易发生反应,反应速率自然就会降低。
添加剂是影响反应速率的重要条件之一,它可以在反应中发挥一定作用。
第四章 化学反应速率 思考题试答 2011.10.06.1.区别以下概念:(1) 反应级数和反应分子数 (2) 元反应和复合反应(3) 活化分子和活化能 (4) 反应速率方程和反应速率常数答:(1) 反应级数:反应速率方程中反应物浓度相的指数之和。
反应分子数:元反应中参加反应的微粒(分子、原子、离子、自由基等)的数目。
反应级数和反应分子数是不同的概念。
反应级数是指速率方程中浓度项的幂指数之和,其数值可能是整数、分数或零;反应分子数是对元反应而言的,其数值只可能是1、2、3。
(2) 元反应:反应物的微粒(分子、原子、离子或自由基)间直接碰撞而一步实现的化学反应。
复合反应:要经过若干个步骤,即若干个元反应才能完成的反应。
元反应的反应速率与反应物浓度之间的定量关系可用质量作用定律表示,可以根据化学方程式直接写出;复合反应的反应速率则要根据组成该反应的控速步骤导出,不能直接按化学反应方程式写出。
(3) 活化分子:能够发生有效碰撞的分子。
活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子的平均能量之差。
反应的活化能越小,活化分子就越多;反之,活化能越大,活化分子就越少。
(4) 反应速率方程:表明反应物浓度与反应速率之间定量关系的数学表达式反应速率常数:反应速率方程中的常数k 。
k 等于反应物都处于单位浓度时的反应速率。
2.为什么反应速率通常随时间的增加而减慢?答:因为反应物的浓度在不断减少。
根据v =k A Bm n c c ⋅,c A 和c B 的减少将导致v 变慢。
3.反应物分子发生碰撞时,要符合什么条件才能发生有效碰撞?答:两个条件:① 反应物分子要有足够高的能量;② 碰撞的方位要合适。
4.气态反应物的分压变化对反应速率有什么影响?答:气态反应物的分压变化对反应速率的影响和浓度对反应速率的影响有完全相同的形式。
对气态反应物而言,有pV =nRT ,即c =n V =p RT 。
定温下,v =k A Bmn c c ⋅=k m A p RT ⎛⎞⎜⎟⎝⎠n B p RT ⎛⎞⎜⎟⎝⎠=k ′m A p n B p 只不过速率系数不同而已。
5.用金属锌与稀H 2SO 4溶液制取氢气时,在反应开始后的一段时间内反应速率加快,后来速率又减慢。
试从浓度、温度(联系反应放热)等因素来解释这个现象。
答:一方面,由于反应物的浓度在不断减少,根据v =k A Bm n c c ⋅,c A 和c B 的减少将导致v 变慢。
另一方面,该反应是放热反应。
随着反应进程的深入,体系的温度将越来越高。
根据ln ()()21K T K T =()r m 1212H T T RT T Δ− ,升温对该反应的正向不利,也就是平衡将向左移动。
这两个因素导致反应速率减慢。
6.速率系数有何意义?若时间的单位为s ,浓度单位为mol ⋅L -1,分别写出零级反应、一级反应和二级反应的速率系数的单位。
答:反应速率方程v =k A Bm n c c ⋅中的常数k 即为速率系数。
k 等于反应物都处于单位浓度时的反应速率。
k 的大小与反应物浓度无关,但受温度和催化剂的影响。
在其它条件相同时,通常k 越大,反应速率也越快。
零级反应k 的单位为mol .L -1.s -1;一级反应k 的单位为s -1;二级反应k 的单位为L .mol -1.s -1。
7.反应级数与反应分子数的概念有何不同?“一级反应都是单分子反应”,“双分子反应都是二级反应”等说法是否正确?举例说明。
答:反应级数与反应分子数的概念不同在于:反应级数是指速率方程中浓度项的幂指数之和,其数值可能是整数、分数或零;反应分子数是对元反应而言的,其数值只可能是1、2、3。
“一级反应都是单分子反应”、“双分子反应都是二级反应”等说法不一定正确,除非他们都是元反应。
例如:五氧化二氮的分解反应:2N 2O 5=4NO 2+O 2 是一级反应,但却是双分子的:v =k25N O c 臭氧转化为氧气的反应:2O 3=3O 2 是双分子的,但却是零级反应:v =k8.若温度T 时某化学反应的摩尔焓变r mH Δ =100kJ ⋅mol -1,则其正反应的活化能E a 是大于、等于还是小于100kJ ⋅mol -1,或是不确定?如果r m H Δ =-100kJ ⋅mol -1,则E a 的数值又将如何?答:根据r m H Δ =E a -,单单知道a E ˊr m H Δ 不能确定E a 的数值,所以以上两种情况都是“不确定”。
9.催化剂的主要特点是什么?它为什么能改变化学反应速率?又为什么不能改变化学平衡? 答:催化剂的主要特点有:(1) 它能改变反应速率而自身在反应前后化学性质保持不变;(2) 它之所以能改变反应速率,是通过改变反应历程来实现的;(3) 它同时加快正反应速率和逆反应速率,缩短反应到达平衡的时间,但不能改变平衡常数,也不能使平衡移动。
因为它没有改变反应的始终态,而在始终态确定的情况下,有定值,即 也有定值;r m G Δ K (4) 它具有选择性,即一种催化剂在一定条件下只能对某一反应或某一类反应具有催化作用,而对其它反应没有催化作用。
10.反应A(aq)+B(aq) → Z(aq),其速率方程为v =k ⋅c A ⋅c B 。
若反应在c B 比c A 大很多的条件下进行,其速率方程又是怎样?答:若c B 比c A 大很多,此时物质A 对反应速率v 的影响很小,可以忽略,即 v ≈ k c .B 。
二级反应可近似地按一级反应来处理。
11.试述影响反应速率的因素,并以活化能、活化分子和活化分子分数等概念说明之。
答:影响反应速率的因素有浓度、温度和催化剂。
浓度对反应速率的影响为:反应物浓度越大,反应速率越快。
可以理解为:在定温下,活化分子的百分数是固定值。
增大反应物浓度,活化分子的绝对数目增加,有效碰撞频率加快,从而提高反应速率;温度对反应速率的影响为:温度越高,反应速率越快。
可以理解为:在浓度固定的情况下,提高温度,活化分子的百分数增多,活化分子的绝对数目也增加,有效碰撞频率加快,同样提高反应速率;催化剂对反应速率的影响为:加入正催化剂,反应速率越快。
可以理解为:在浓度固定的情况下,加入正催化剂,降低了活化能,活化分子的百分数增多,活化分子的绝对数目也增加,有效碰撞频率加快,从而提高反应速率。
12.总结一级反应、二级反应和零级反应的基本特征。
答:一级反应具有如下特征:(1) 速率系数的 SI 单位为 s -1。
(2) ln{ c A } 对 { t } 做图得到一条直线,直线的斜率为 -{ k A } ,截距为ln{c A,0}。
(3) 反应的半衰期与速率系数成反比,与反应物的起始浓度无关。
二级反应具有如下特征:(1) 速率系数的SI 单位为 m 3⋅mol -1⋅s -1。
(2) 1/{ c A } 对{t }做图得到一条直线,直线的斜率为{k A },截距为1/{ c A,0 }。
(3) 反应的半衰期与速率系数和反应物的起始浓度的乘积成反比。
零级反应具有如下特征:(1) 速率系数的 SI 单位为mol ⋅m -3⋅s -1(2) {c A } 对 {t } 做图得到一条直线,直线的斜率为-{k A },截距为{c A,0}。
(3) 反应的半衰期与反应物的起始浓度成正比,与速率系数成反比。
13.总结Arrhenius 方程式的基本形式与应用。
答:Arrhenius 方程式的基本形式为:ln{k }=-a E RT+ln{A } 其应用为:(1)已知反应在T 1 时的速率系数为 k (T 1),求温度为T 2 时的速率系数k (T 2): ln 21()()k T k T =1212()a E T T RT T − (2)利用上式,也可以在已知T 1 时的速率系数k (T 1)和T 2 时的速率系数k (T 2)求E a 。
14.试述碰撞理论与活化配合物理论的基本特点。
答:碰撞理论认为:化学反应的实质是原子的重新组合,在组合过程中,必须破坏反应物分子中的化学键,才能形成产物分子中的化学键。
而旧化学键的断裂和新化学键的形成,是通过反应物分子间的相互碰撞来实现的。
在反应物分子的无数次碰撞中,只有极少数的碰撞才能发生化学反应。
这种能够发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。
能够发生有效碰撞的分子称为活化分子,它比普通分子具有更高的能量。
在一定温度下,反应的活化能越大,活化分子的分子分数越小,活化分子越少,有效碰撞次数就越少,因此化学反应速率越慢;反应的活化能越小,活化分子的分子分数越大,活化分子越多,有效碰撞次数就越多,化学反应速率越快。
过渡状态理论认为:化学反应并不是通过反应物分子的简单碰撞完成的,而是反应物分子要经过一个中间过渡状态,形成活化配合物反应物与活化配合物之间很快达到化学平衡,化学反应的反应速率由活化配合物的分解速率决定。
15.试述催化剂与催化作用的特征。
答:能够改变化学反应速率,而其本身的质量和化学性质在反应前后保持不变的物质称为催化剂。
催化剂改变化学反应速率的作用称为催化作用。
催化剂具有以下几个基本特征:(1) 催化剂对反应速率的影响,是通过改变反应历程实现的。
(2) 催化剂不能改变反应的标准平衡常数和平衡状态。
(3) 催化剂能同等程度地加快正反应速率和逆反应速率,缩短反应到达化学平衡所需的时间。
(4) 催化剂具有选择性,一种催化剂在一定条件下只对某一种反应或某一类化学反应具有催化作用,而对其他反应没有催化作用。
(5) 催化剂不能改变化学反应的方向。
16.酶催化的基本特征是什么?答:酶与一般非生物催化剂相比较,具有以下几个主要特点:(1) 高度的选择性:酶对所作用的底物(反应物)有高度的选择性,一种酶通常只能催化一种特定的反应。
(2) 高度的催化活性:酶的催化活性非常高,对于同一反应来说,酶的催化能力比一般非生物催化剂可高出 106 ~1013倍。
(3) 温和的催化条件:酶在常温常压下即可发挥催化作用,温度过高会引起酶变性,失去催化活化。
(4) 特殊的pH:酶只能在一定的pH范围内发挥催化作用,如果pH偏离这个范围,酶的活性就会降低,甚至完全丧失。
17.下列叙述是否正确?并加以解释。
(1) 所有反应的反应速率都随时间的变化而变化;(2) 可以从速率系数k的单位来推测反应级数和反应分子数(3) 正反应的活化能一定大于逆反应的活化能(4) 按过渡状态理论,正反应和逆反应具有相同的活化配合物。
答:(1) 错。
反应速率随时间的推移而变化的,就是变速反应(加速或减速),还有一类是反应速率不随时间的推移而变化的,称为匀速反应;(2) 错。
虽然可以从速率系数k的单位来推测反应级数,但不能推测反应分子数;(3) 错。
正反应的活化能大,还是逆反应的活化能大,依赖于该反应是放热的还是吸热的;(4) 对。