⑴ 什么是化学反应速率,化学反应速率的数学表达式是怎样的它的单位是什么
化学反应速率就是化学反应进行的快慢程度(平均反应速率),用单位时间内反应物或生成物的物质的量来表示。在容积不变的反应容器中,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。
定义: v=△c/△t
单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)或mol/(L·h)
影响化学反应速率的因素:
主要因素:反应物本身的性质,
外界因素:温度,浓度,压强,催化剂,光,激光,反应物颗粒大小,反应物之间的接触面积和反应物状态。
⑵ 化学反应速率知识点
(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。
①单位:l/(Ls)或l/(Lin)
②B为溶液或气体,若B为固体或纯液体不计算速率。
③重要规律:速率比=方程式系数比
(2)影响化学反应速率的因素:
内因:由参加反应的物质的结构和性质决定的(主要因素)。
外因:①温度:升高温度,增大速率
②催化剂:一般加快反应速率(正催化剂)
③浓度:增加C反应物的浓度,增大速率(溶液或气体才有浓度可言)
④压强:增大压强,增大速率(适用于有气体参加的反应)
⑤其它因素:如光(射线)、固体的表面积(颗粒大小)、反应物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化学反应速率。
1、了解化学反应速率的定义及其定量表示方法。
2、了解温度对反应速率的影响与活化能有关。
3、知道焓变和熵变是与反应方向有关的两种因素。
4、了解化学反应的可逆性和化学平衡。
5、了解浓度,压强、温度和催化剂等对化学反应速率和平衡的影响规律化学反应速率和化学平衡理论的初步知识是中学化学的重要基本理论。
考查的知识点应主要是:
①有关反应速率的计算和比较;
②条件对反应速率影响的判断;
③确定某种情况是否是化学平衡状态的特征;
④平衡移动原理的应用;
⑤平衡常数(浓度平衡常数)的含义及其表达式;
⑥利用化学平衡常数计算反应物转化率或比较。
从题型看主要是选择题和填空题,其主要形式有:
⑴根据化学方程式确定各物质的反应速率;
⑵根据给定条件,确定反应中各物质的平均速率;
⑶理解化学平衡特征的含义,确定某种情况下化学反应是否达到平衡状态;
⑷应用有关原理解决模拟的实际生产问题;
(5)平衡移动原理在各类平衡中的应用;
⑹根据条件确定可逆反应中某一物质的转化率、平衡常数、消耗量、气体体积变化等。
从考题难度分析,历年高考题中,本单元的考题中基础题、中档题、难题都有出现。因为高考中有几年出现了这方面的难题,所以各种复习资料中高难度的练习题较多。从新课标的要求来看,这部分内容试题应较基础,复习时应多关注生产实际,注重基础知识的掌握。
一、化学反应速率及其影响因素
1、化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,通常用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的.增加来表示,是一段时间内的平均速率。固体或纯液体(不是溶液)的浓度可视为不变的常数,故一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。用不同物质表示同一反应的化学反应速率时,其数值可能不同(因此,必须指明具体物质)。但各种物质表示的速率比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
2、参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素,外界条件对化学反应速率也有影响。
(1)浓度对化学反应速率的影响只适用于气体反应或溶液中的反应;
(2)压强对化学反应速率的影响只适用于气体参加的反应;
(3)温度对化学反应速率的影响:实验测得,其他条件不变时,温度每升高10℃,化学反应速率通常增加原来的2—4倍,经验公式 ;
(4)使用催化剂,使原来难以进行的化学反应,分步进行(本身参与了反应,但反应前后化学性质不变),从而大幅度改变了化学反应速率。
(5)此外,光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。
3、浓度和压强的改变仅仅改变了单位体积内活化分子的数目,温度的改变和催化剂的存在却能改变单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数。
⑶ 化学反应速率三段式具体方法
一、化学反应速率
1、定义:化学反应速率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。
表达式:v = △c/△t
浓度常用单位:mol/L
时间常用单位:s 、 min、h
化学反应速率常用单位:mol/(L·s) mol·L-1·s-1或者mol/(L·min) mol·L-1·min-1
2、理解化学反应速率需要注意以下几点:
(1)、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,所以反应速率是正值。
(2)、浓度指溶液或气体的,固体、纯液体无浓度可言。(因为纯固体和液体的浓度是恒定不变的
(3)、中学阶段的化学反应速率是平均速率。
那怎么求化学反应速率呢?---三段
例题:在2L的密闭容器中,加入1molN2和3molH2,发生 N2+3H2 = 2NH3 ,在2s末时,测得容器中含有0.4mol的NH3,求该反应的化学反应速率。
三段式法求化学反应速率
三段式解决速率和平衡问题解题模式
①从上到下依次:起始量、变化量、某时刻量;②物理量可以是物质的量也可以是物质的量浓度,但必须一致,不可混用;③(物质的量或者物质的量浓度)变化量之比 = 计量系数比;④某时刻反应物量 = 起始量 - 变化量某时刻产物的量 = 起始量 + 变化量。
3、求算化学反应速率时应注意:
①一个化学反应涉及反应物生成物多种物质时,表示化学反应速率时必须指明用哪种物质做标准。
②用不同的物质表示同一反应的反应速率时,反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的计量数之比。
即对于反应: aA + bB = cC + dD
vA : vB : vC : vD = a : b : c : d
③ 同一反应的反应速率用不同的物质表示时,其数值可能不同,但所表示的意义是相同的。
④一般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢.
⑤某一段时间内的反应速率,是平均速率,而不是指瞬时速率.
⑥化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示。
⑷ 化学反应速率表示方法
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。
平均反应速率
化学反应速率定义为单位时间内反应物或生成物浓度的变化量的正值。称为平均反应速率,用 表示。对于生成物,随着反应的进行,生成物的浓度增加, ;对于反应物,随着反应的进行,反应物的浓度减少, 。
例如,对于反应
平均反应速率 可以描述为单位时间内反应物A或B浓度的减少量的负值,或者生成物C或D的增加值,即。浓度常用mol/L为单位,时间单位有s、min、h等,视反应快慢不同,反应速率的单位可用mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1。
上述反应体系中,虽然反应数值不同,但有确定的数值关系: 等。这样一个反应体系内用不同物质浓度表示的反应速率有不同的数值,易造成混乱,使用不方便。
为了反应只有一个反应速率v,现行国际单位制建议 值除以反应式中的计量系
这样就得到一个反应体系的速率v都有一致的确定值。
在容积不变的反应容器里,反应速率v等于单位体积内反应进度(ε=Δn/ν(B))对时间的变化率。
瞬时反应速率
平均反应速率,其大小也与指定时间以及时间间隔有关。随着反应的进行,开始时反应物的浓度较大,单位时间内反应的进行,开始时反应物的浓度较大,单位时间反应浓度减小得较快,反应产物浓度增加也较快,也就是反应较快;在反应后期,反应物的浓度变小,单位时间内反应物减小得较慢,反应产物浓度增加也较慢,也就是反应速率较慢。
在实际工作中,通常测量反应的瞬时反应速率,是c(t)-t曲线某时刻t时该曲线的斜率即为该反应在时刻t时的反应速率。
⑸ 化学反应速率定义
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。
影响因素
影响化学反应速率的因素分为内外因:
1、内因:反应物本身的性质。
2、外界因素:温度,浓度,压强,催化剂,光,激光,反应物颗粒大小,反应物之间的接触面积和反应物状态。另外,x射线,γ射线,固体物质的表面积与反应物的接触面积,反应物的浓度也会影响化学反应速率。
一、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。
二、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)。当然,由于温度升高,使分子运动速率加快,单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快(次要原因)。
3.催化剂
使用正催化剂能够降低反应所需的能量,使更多的反应物分子成为活化分子,大大提高了单位体积内反应物分子的百分数,从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之。催化剂只能改变化学反应速率,却改不了化学反应平衡。
4.条件浓度
当其它条件一致下,增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目,从而增加有效碰撞,反应速率增加,但活化分子百分数是不变的。化学反应的过程,就是反应物分子中的原子,重新组合成生成物分子的过程。反应物分子中的原子,要想重新组合成生成物的分子,必须先获得自由,即:反应物分子中的化学键必须断裂。化学键的断裂是通过分子(或离子)间的相互碰撞来实现的,并非每次碰撞都能是化学键断裂,即并非每次碰撞都能发生化学反应,能够发生化学反应的碰撞是很少的。
活化分子比普通分子具有更高的能量,才有可能撞断化学键,发生化学反应。当然,活化分子的碰撞,只是有可能发生化学反应。而并不是一定发生化学反应,还必须有合适的取向。在其它条件不变时,对某一反应来说,活化分子在反应物中所占的百分数是一定的,即单位体积内活化分子的数目和单位体积内反应物分子的总数成正比,即活化分子的数目和反应物的浓度成正比。
⑹ 化学反应动力学
5.2.1.1 化学反应速率与化学反应动力学方程
化学反应动力学方程主要以速率方程的形式表达。
化学反应一般的化学计量表达式可表示为:
地球化学原理与应用
式中:vi为化学计量系数;Yi为参加反应的物质。vi对产物为正值,对反应物为负值,其反应速度定义为:
地球化学原理与应用
式中:ξ为反应进程度,定义为:
ξ(t)={[Yi]-[Yi]0}/vi
当离开平衡状态时,总反应速度为:
地球化学原理与应用
显然化学反应速度方程是非线性的。其中Rf和Rr分别正、逆反应速度,[Yi]的指数叫做该反应对物质i的反应级数,vi=1称为一级反应,vi=2称为二级反应,其余类推。
对于一级反应速度方程为:
地球化学原理与应用
对于简单可逆一级反应A=B,速度方程为:
地球化学原理与应用
对于不可逆二级反应,速度方程为:
地球化学原理与应用
对于简单可逆二级反应,速度方程可有下列5种形式:
地球化学原理与应用
5.2.1.2 化学反应速度理论与化学反应速率常数
地球化学反应速率的获得一般有3个方面的途径:一是实验测定,其指导思想是唯象方法,即力图将一个体系的反应速率与体系的可观测的宏观物理量(如成分、温度、压力、体积和时间等)联系起来,用宏观参数表达其速度常数,根据体系的不同,可分别采取初始速率法、唯象速率的积分-弧立法、弛豫法、多级反应方法等;二是通过分子结构理论,由单相的性质推导出多相反应的速率及其机制,即在原子和分子的级别上,了解反应进行的本质;三是精细矿物学工作,获得矿物的精细结构、缺陷、内部分带及有序无序的分配等方面的性质,以推导出矿物晶体生长及物质扩散的速率及机制。第一个和第三个途径分别属于实验地球化学和实验矿物学的范畴,不在此讨论。这里主要涉及与速率理论有关的第二方面的内容。
反应速度理论主要有“碰撞理论”和“过渡态理论”。
(1)碰撞理论
碰撞理论是在分子运动论基础上,接受了阿累尼乌斯关于“活化分子组”和“活化能”的概念而发展起来的。以简单反应A+B→C为例,认为A和B分子的碰撞接触是发生化学反应的前提,而且只有那些能量较高的活化分子组的碰撞即所谓“有效碰撞”,并能满足一定空间配置几何条件时反应才能发生。
反应物分子的碰撞以ZAB代表A和B两种分子在单位时间、单位体积内的碰撞数,并称为碰撞频率;nA和nB分别代表每毫升中A和B的分子数;dAB代表A和B分子半径之和;V代表分子平均相对速度;M代表分子量,MA与MB分别代表分子A与分子B的分子量,则据分子运动论求得:
地球化学原理与应用
式中:ZAB为当CA=CB=1mol/L时,每升每秒内A和B发生碰撞的摩尔组数。
有效碰撞频率是指活化能指数
地球化学原理与应用
因此有:
地球化学原理与应用
从而反应速率为:
地球化学原理与应用
它与质量作用定律应用于简单反应A+B→C所得速率方程V=kCACB相比较得:
地球化学原理与应用
(2)过渡态理论
过渡态理论,又称为活化络合物理论。它认为在一个反应中,先形成一种过渡态物质不稳定的活化络合物,这种活化络合物一方面能迅速地与反应物达到热力学平衡,另一方面可分解为产物,化学反应的速度就是单位时间、单位体积内活化络合物分解的量。
反应式可写成:
A+BC=A…B…C→AB+C (5.25)
式中:A,B,C各代表一个原子,…代表不稳定结合。由A与BC反应生成AB+C的反应速率主要由A+BC反应形成活化络合物A…B…C的速率决定,其反应速度为:
地球化学原理与应用
式中:NA和NB为A和B的分子数;qA和qB分别为A和B络合物的配分函数;
地球化学原理与应用
若以平均穿透系数
地球化学原理与应用
这就是艾林方程,它表明利用反应物及活化络合物的结构数据就可计算出反应的速度常数K(T)。
过渡态理论可以运用于气相、液相和复相反应,目前地球化学中的反应动力学理论主要建立在过渡态理论上。
⑺ 化学反应的速率
化学反应的速率
一. 化学反应速率
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.计算公式v =Δc /Δt
注意:①一般来说,随着化学反应的进行,浓度等外界条件在不断改变,因此在某一段时间内,化学反应的速率也在不断变化。我们通过上述方法计算得到的速率值是指某一段时间内的平均速率。在中学阶段只研究平均速率。
②一般不用固体物质或纯液体表示反应速率,因为固体物质或纯液体的浓度为定值。
3.特点
(1) .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.
(2)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
(3)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
二. 化学反应速率的测定
化学反应的速率是通过实验来测定的。包括能够直接观察的某些性质,如释放出气体的体积和体系的压强;也包括必须依靠仪器来测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中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的速率。