[内容综述]　　

　　化学反应速率的表达式

　　单位mol/L·s或min（或其它时间单位）

　　影响化学反应速率的因素

　　内因：反应物质的本性

　　外因：浓度、温度、压强、催化剂、其他

 

　　（一）对化学反应速率的理解

　　影响化学反应速率的因素是：反应物的本质、接触面积大小、反应物浓度、温度、催化剂。

　　化学反应可以通过被称做反应途径或反应历程的一系列简单步骤而发生。化学家常用碰撞理论来帮助阐明他们对反应过程的观察结果。根据碰撞理论，要发生反应，反应微粒必须发生碰撞，而且这些碰撞必须引起微粒间的相互作用。发生有效碰撞所需的最小能量是这个反应的活化能。如果碰撞具有足够的能量，而且碰撞分子的取向合适，就会形成一种可在短时间内存在的活化络合物。这是一种分子络合物，它的化学键正在断裂和形成。

　　把反应速率和反应物浓度联系起来的方程叫做反应的速率定律。

　　某反应的速率定律就是该反应途径中最慢步骤的速率定律。这个最慢步骤是该反应的定速步骤。反应的速率定律必须由实验测定。它不能根据总反应的配平的方程式写出。

　　（二）外界条件对化学反应速率的影响

　　1、温度对于可逆反应而言对正逆反应影响是一致的，只不过变化幅度不同。

　　例如：N₂O₄ 2NO₂ 升温对N₂O₄的分解速率及NO₂的结合速率均增大，但N₂O₄的分解速率比NO₂的结合速率增大的幅度大。

　　2、非可逆反应减少生成物对正反应的反应速率无影响

　　例如：碳酸钙与盐酸反应，减少氯化钙对生成二氧化碳的速率无影响

　　3、多个因素影响反应速率变化要看主要因素

　　例如：由图象可知氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。反应体系中硫酸所提供的氢离子浓度是由高到低，若氢气的生成速率由其决定速率的变化趋势也应由快到慢，反应前半程的原因只能是温度所致，锌与硫酸反应时放热，体系温度逐渐升高，温度对反应速率的影响占主导地位，一定时间后，硫酸的浓度下降占据主导地位，因而氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。

 

　　[要点讲解]

　　一、掌握化学反应方程式的系数与用各物质表达的化学反应速率的关系

　　例：1、已知：4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O，若反应速率分别用V_NH3、V_O2、V_NO、V_H2O[mol·L^-1·min^-1]表示，则关系正确的是

　　A、4V_NH3=5V_O2 B、5V_O2=6V_H2O C、3V_NH3=2 V_H2O D、4V_O2=5V_NO

　　分析：化学反应方程式的系数与用分别各物质表达的化学反应速率成正比。

　　答案；A、B

　　例：2、某温度时，浓度都是1mol·L^-1的两种气体，X₂、Y₂在密闭容器中反应生成气体Z，达到平衡时[X₂]为0.4 mol·L^-1、[Y₂]为0.8 mol·L^-1生成[Z]为 0.4 mol·L^-1。则该反应的反应式是

　　A、X₂+2Y₂=2XY₂ B、2 X₂+ Y₂=2 X₂Y C、3X₂+Y₂=2X₃Y D、X₂+3Y₂=2XY₃

　　分析：根据化学反应方程式的系数与用分别各物质表达的化学反应速率成正比的关系，只需分别计算出统一时间内用各物质表达的化学反应速率，然后进行比较。

　　答案：A、B

　　例3、在一定条件下，反应N₂＋3H₂=2NH₃，在2L密闭容器中进行，5min内氨的质量增加了1.7g，则反应速率为

　　A、V_H2＝0.03mol/(L·min) B、V_N2＝0.02mol/(L·min)

　　C、V_NH3＝0.17g/(L·min) D、V_NH3＝0.01mol/(L·min)

　　分析：根据题目可知V_NH3＝0.01mol/(L·min)，根据反应系数与化学反应速率的关系可求出V_H2＝0.03mol/(L·min) 。

　　答案：A、B

 

　　二、掌握影响反应速率变化的因素

　　例4、下列体系加压后，对化学反应速率没有影响的是

　　A、2SO₂＋O₂ =2SO₃ B、CO＋H₂O(气)= CO₂＋H₂

　　C、CO₂＋H₂O =H₂CO₃ D、OH－＋H＋＝H₂O

　　分析：压强对没有气体参加的反应无影响，B选项有气体参加反应加压后平衡不移动，但化学反应速率加大只不过增加的幅度相同。

　　答案：D

 

　　三、了解速率常数、反应级数和速率方程的有关知识

　　例5、制备光气的反应按下式进行：

　　CO+Cl₂==COCl₂

　　试验测得下列数据

 

初浓度（mol× L^-1）

 

	CO	Cl2	初速度mol×l×s
1	0.100	0.100	1.2×10-2
2	0.100	0.050	4.26×10-3
3	0.050	0.100	6.0×10-3
4	0.050	0.050	2.13×10-3

 

　　求反应的速率常数、反应级数和速率方程。

　　[分析]设速率方程为v=kCm（CO）× Cn（Cl₂）。m、n的求算可分别保持CO、Cl₂的浓度不变，在通过的对应浓度和速率而求得。求得m、n后带入具体数据即可的k，速率方程的具体表达式也就求得了。

　　解：（1）求反应级数

　　反应速率方程为v=kCm（CO）× Cn（Cl₂）。首先保持CO的浓度不变，而使Cl₂的浓度改变，用实验1、2的数据列出

　　v1=kCm（CO）× C（Cl₂） ①

　　v2=kCm（CO）× C（Cl₂） ②

　　①式÷②式并通过对数运算解得 n=1.5

　　同理解得 m=1

　　故反应级数为2.5。

　　（2）求反应速率常数将1～4组数据中的如何一组代入v=kC（CO）× C1.5（Cl₂）

　　解得 k=3.8(Lmol)1.5s^-1

　　（3）求速率方程

　　该反应的速率方程为：v=kC（CO）× C1.5（Cl₂）

　　例6、338K时N₂O5气相分解的速率常数为0.29min^-1，活化能为103.3kj.mol^-1求353K时的速率常数k及半衰期t1/2。

　　分析：由阿累尼乌斯公式lnk1/k2=Ea/R（1/T1^-1/T2）可求得353K时的速率常数k。另外，由速率常数的单位为min^-1，可知该反应为一级反应，代入一级反应的半衰期公式t1/2=0.693/k可求得353K温度下的半衰期。

　　解：(1) 求353K时的速率常数

　　T1=338K、T2=353K、k1=0.292min^-1、Ea=103.3kj.mol^-1

　　根据公式代入实验值，解得 k2=1.392min^-1

　　（2）求反应半衰期t1/2

　　根据公式t1/2=0.693/k代入k2=1.392min^-1，解得 t1/2=0.4978min

　　通过上述题目可知化学实验设计中要注意条件控制，意识到当所能影响观察的条件都在控制之下的观察才是最有效的，在未来的实验设计过程能思维严谨，在未来的高考中以及实践活动中处理问题的能力得以提高。

 

　　[能力训练]

　　1、4NH₃+5O₂ 4NO+6H₂O

　　反应在5L的密闭容器中进行，半分钟后，NO物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率为

　　A、VO₂=0.01mol/L×s B、VNO=0.008 mol/L×s

　　C、V_H2O=0.003 mol/L×s D、VNH₃=0.002 mol/L×s

　　2、把0.6molX气体和0.4molY气体混合2L于容器中使它们发生如下反应，

　　3X（气）+Y（气）nZ（气）+2W（气）

　　5min末已生成0.2molW，若测知以Z浓度变化来表示的反应平均速率为0.01mol/L× min，则

　　（1）上述反应中Z气体的反应方程式系数n的值是

　　A、1 B、2 C、3 D、4

　　（2）上述反应在5分钟末时,已消耗的Y值占原来的分数是

　　A、20% B、25% C、33% D、50%

　　3、A和B反应生成C，假定反应由A、B开始，它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行2min后A的浓度为0.8mol/L，B的浓度为0.6mol/L，C的浓度为0.6mol/L。则2min内反应的平均速率VA=_________，VB=__________，VC=___________。该反应的化学反应方程式为____________________________________________________

　　4、工业上制取Na₂S₂O₃，用Na₂SO₃和硫粉在水溶液中加热反应而得到。但在混合前，一般先用少许乙醇浸润，其原因是什么？

　　5、分解反应的速率常数和温度的关系见下表。按下表计算此分解反应的活化能是多少？

T/K	K/s-1
318	4．98×10－4
328	1．60×10－3
338	4．87×10－3

 

　　【答案及提示】

　　1、C、D

　　2、（1）A （2） B

　　3、VA=0.1mol× L^-1× min^-1，VB=0.2mol× L^-1× min^-1，VC=0.3mol× L^-1× min^-1；

　　化学反应方程式为A＋2B＝3C。

　　4、硫不溶于水，很难与Na₂SO₃溶液接触而反应，当用乙醇浸润后，因乙醇易溶于水，增加了硫粉与水的接触面积，从而提高了反应速率。增加了Na₂S₂O₃的日产量。

　　5、101．2kjmol^-1