第20讲化学反应速率目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1考查化学反应速率概念的理解高频考点2考查化学反应速率的计算高频考点3考查化学反应速率大小的比较高频考点4考查外界因素对化学反应速率的影响高频考点5考查控制变量法探究反应速率的影响因素高频考点6考查利用“断点”突破化学反应速率图像(v­t图)高频考点7考查速率常数及其应用正文第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆知识点一化学反应速率的概念及计算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＝eq\f(Δc,Δt)，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。3.化学反应速率与化学计量数的关系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。如在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d【特别提醒】(1)一般不用固体或纯液体物质表示化学反应速率。(2)由v＝eq\f(Δc,Δt)计算得到的是一段时间内的平均速率，用不同物质表示时，其数值可能不同，但意义相同。(3)化学反应速率一般指反应的平均速率而不是瞬时速率，且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值。知识点二影响化学反应速率的因素1.内因：反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg＞Al。2.外因【特别提醒】(1)压强对反应速率的影响是通过改变浓度来实现的，浓度不变，速率不变。(2)温度改变，化学反应速率一定改变。(3)不特别指明，催化剂一般是加快化学反应速率。(4)固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。3.理论解释——有效碰撞理论(1)活化分子、活化能、有效碰撞①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。②活化能：如图图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1－E2。(注：E2为逆反应的活化能)③有效碰撞：活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系【特别提醒】(1)由于固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其用量反应速率不变。但当固体颗粒变小时，其表面积增大将导致反应速率增大。(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变反应物浓度实现的，所以分析压强的改变对反应速率的影响时，要从反应物浓度是否发生改变的角度来分析。若改变总压强而各物质的浓度不改变，则反应速率不变。(3)改变温度，使用催化剂，反应速率一定发生变化，其他外界因素的改变，反应速率则不一定发生变化。(4)其他条件一定，升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热反应，反应速率都要增大，只不过正、逆反应速率增加的程度不同。(5)稀有气体对有气体参与的反应速率的影响①恒温恒压②恒温恒容知识点三化学反应速率的计算1．化学反应速率计算的4个方法(1)定义式法：v＝eq\f(Δc,Δt)。(2)比例关系法：化学反应速率之比等于化学计量数之比。(3)三段式法：列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。(4)依据图像求反应速率的步骤第一步：找出横、纵坐标对应的物质的量；第二步：将图中的变化量转化成相应的浓度变化量；第三步：根据公式v＝eq\f(Δc,Δt)进行计算。2．化学反应速率计算的万能方法——三段式法对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，起始时A的浓度为amol·L－1，B的浓度为bmol·L－1，反应进行至t1s时，A消耗了xmol·L－1，则化学反应速率可计算如下： mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/(mol·L－1)ab00转化/(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)t1/(mol·L－1)a－xb－eq\f(nx,m)eq\f(px,m)eq\f(qx,m)则：v(A)＝eq\f(x,t1)mol·L－1·s－1，v(B)＝eq\f(nx,mt1)mol·L－1·s－1，v(C)＝eq\f(px,mt1)mol·L－1·s－1，v(D)＝eq\f(qx,mt1)mol·L－1·s－1。3．化学反应速率与化学计量数的关系对于已知反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。如一定温度下，在密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)。已知v(A)＝0.6mol·L－1·s－1，则v(B)＝0.2mol·L－1·s－1，v(C)＝0.4mol·L－1·s－1。4．化学反应速率的大小比较(1)归一法：将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。(2)比值法：将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。如反应mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)，若eq\f(vA,m)＞eq\f(vB,n)，则反应速率A＞B。(3)由图像比较反应速率大小的方法：根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越短，对应的反应的温度、浓度或压强就越大，则对应的反应速率越大。知识点四速率－时间(v­t)图像1.图像类型由图像变化分析外界条件对其影响，已知反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH＝QkJ·mol－1。（1）“渐变”类v­t图像图像分析结论t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度（2）“断点”类v­t图像图像分析结论t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，升高温度且Q＞0(吸热反应)t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，升高温度且Q＜0(放热反应)t1时v′正、v′逆均突然减小，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，降低温度且Q＜0(放热反应)t1时v′逆、v′正均突然减小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，降低温度且Q＞0(吸热反应)（3）“平台”类v­t图像图像分析结论t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动t1时其他条件不变使用催化剂t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化)t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化)2.常见v-t图像分析方法(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化,还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑;若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。(2)对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间,正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律,加以筛选、验证、排除。(3)改变条件判断v(正)、v(逆)的相对大小时,可以从平衡移动方向讨论,若平衡正移,v(正)>v(逆),若平衡逆移,v(正)知识点五速率常数和速率方程1．基元反应（1）定义：基元反应是指在反应中一步直接转化为产物的反应，又称为简单反应。（2）基元反应过渡状态理论基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到生成物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。AB＋C―→[A…B…C]―→A＋BC反应物 过渡态 生成物过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能[活化能(能垒)越高，此步基元反应速率越慢]。例如，一溴甲烷与NaOH溶液反应的过程可以表示为CH3Br＋OH－―→[Br…CH3…OH]―→Br－＋CH3OH（3）活化能与反应机理使用催化剂，可以改变活化能，改变反应机理，在反应机理中每一步反应的活化能不同，且均比总反应的活化能低，故一般使用催化剂可以降低反应活化能，加快反应速率，如图所示：E1为总反应的活化能，E2、E3为使用催化剂反应机理中各步的活化能。2．速率方程一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。对于反应：aA＋bB===gG＋hH则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如：①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)3．速率常数含义速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。4．速率常数的影响因素温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。5．速率常数与化学平衡常数之间的关系一定温度下，可逆反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，达到平衡状态时，v正＝k正ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，由于平衡时v正＝v逆，则k正ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)，所以eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cg（G）·ch（H）,ca（A）·cb（B）)＝K。知识点六化学反应速率的测定1.定性描述:（根据实验现象）①观察产生气泡的快、慢；②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少；③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高、低2.定量描述：（根据实验测量，单位时间内：）①测定气体的体积;②测定物质的物质的量的变化;③测定物质或离子的浓度变化;④测定体系的温度或测定反应的热量变化。3.测量化学反应速率的常见方法（1）量气法（2）比色法（3）电导法（4）激光技术法4.化学反应速率的测量——实验（1）反应原理：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑（2）实验装置（3）测量数据①单位时间内收集氢气的体积；②收集相同体积氢气所需要的时间③有pH计测相同时间内pH变化，即△c(H＋)。④用传感器测△c(Zn2＋)变化。⑤测相同时间内△m(Zn)。⑥相同时间内恒容压强变化；⑦相同时间内绝热容器中温度变化。第三部分：典型例题剖析高频考点1考查化学反应速率概念