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第二章　化学反应速率与化学平衡
第一节　化学反应速率
1.各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比。
2.一般不用固体和纯液体来表示化学反应速率，固体和纯液体的浓度视为定值。
1.对于固体和纯液体反应物，其浓度可视为常数，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，反应速率增大。
2.升高温度，正、逆反应的反应速率都增大，但增大的程度不同；降低温度，正、逆反应的反应速率都减小，但减小的程度不同，其中吸热反应受温度影响大。
3.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。
化学反应速率的测定
1.测定原理
化学反应速率是可以通过实验进行测定的。根据化学反应速率表达式，实验中需要测定不同时刻反应物(或生成物)的浓度。实际上任何一种与物质浓度有关的可观测量都可以加以利用。
(1)直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。
(2)科学仪器测定：如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中，当反应物或产物本身有较明显的颜色时，可利用颜色深浅和显色物质浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
2.实验测定化学反应速率
实验装置
实验仪器 锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表
实验步骤 ①按如图所示安装装置，在锥形瓶内放入2 g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 1 mol·L－1 硫酸，测量并记录收集 10 mL H2所用的时间。
②如果用4 mol·L－1 硫酸代替1 mol·L－1硫酸重复上述实验，所用时间会增加还是减少？请通过实验证明，并解释原因。
数据记录 试剂 所用时间 反应速率
1 mol·L－1硫酸
4 mol·L－1硫酸
实验现象 锌与硫酸反应产生气泡；收集10 mL气体，②所用时间比①所用时间短
实验结论 4 mol·L－1的硫酸与锌反应比1 mol·L－1的硫酸与锌反应快
1.对于有气体生成的反应，可测定相同时间内收集气体的多少或测定收集等量气体所需时间的长短。
2.对于有固体参加的反应，可测定相同时间内消耗固体质量的多少。
3.对于有酸或碱参加的反应，可测定溶液中c(H＋)或c(OH－)的变化。
4.对于有颜色变化或有沉淀生成的反应，可测定溶液变色或变浑浊所需时间的长短。
6.反应物、生成物的能量与活化能的关系图
图中：(1)E1表示反应的活化能。(2)E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量。(3)E1－E2表示反应热，即ΔH＝E1－E2。
7.用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素
改变条件 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率
分子总数 活化分子数 活化分子百分数
增大浓度 增多 增多 不变 增加 增大
增大压强 增多 增多 不变 增加 增大
升高温度 不变 增多 增加 增加 增大
加催化剂 不变 增多 增加 增加 增大
1.催化剂能降低正、逆反应的活化能，但不能改变反应方向，也不能改变反应热的大小。
2.增大浓度、增大压强、升高温度和加催化剂都能增加单位体积内活化分子数，但只有升高温度和加催化剂能增加活化分子百分数。
“三段式”法在化学反应速率计算中的应用
5.恒温时，两种容器
恒温恒容 恒温恒压
C
化学反应中各物质浓度的计算模板——“三段式”
(1)写出有关反应的化学方程式。
(2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。
(3)根据已知条件列方程式计算。
B
同一反应中，用不同物质表示反应速率的快慢时，需转化为同一物质、相同单位后再进行数据大小的比较。化学反应速率之比等于化学计量数之比，则反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快。
有效碰撞理论对影响化学反应速率的外界因素的解释
1.化学反应速率与活化分子、有效碰撞的关系
活化分子的百分数越大，单位体积内活化分子数越多，单位时间内有效碰撞的次数越多，化学反应速率越快。如图所示：
编
号 0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液体积/mL 0.1 mol·L－1H2C2O4溶液体积/mL 水的体积/mL 反应温度/℃ 反应结束时间/min
Ⅰ 2 V1 0 20 2.1
Ⅱ 2 1 1 20 5.5
Ⅲ 2 V2 0 50 0.5
D
编
号 0.01 mol·L－1酸性KMnO4溶液体积/mL 0.1 mol·L－1H2C2O4溶液体积/mL 水的体积/mL 反应温度/℃ 反应结束时间/min
Ⅰ 2 V1 0 20 2.1
Ⅱ 2 1 1 20 5.5
Ⅲ 2 V2 0 50 0.5
当影响反应速率的因素有多个且对速率的影响一致时，是无法确定反应速率的变化到底是哪个因素导致的，因此必须控制变量。但是当两个因素对速率的影响相反，根据最终速率的变化情况，可以推理出占主导的因素对反应速率影响的结论。
化学反应速率图像
1.全程速率－时间图
(1)Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图所示。
AB段： Zn与盐酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大
BC段：随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小
(2)向H2C2O4溶液中加入酸性KMnO4溶液，随着反应的进行，反应速率随时间的变化如图所示。
反应的化
学方程式
AB段：反应产生的Mn2＋对该反应起催化作用
BC段：随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小
2.速率-温度图
3.速率-压强图
其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大，随着温度的降低而减小
其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大；其他条件一定，减小气态反应物的压强(增大容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小
下列表格中的各种情况，可以用下面对应选项中的图像曲线表示的是(　　)
选项 反应 甲 乙 反应速率
A 外形、大小相近的金属和水反应 Na K
B 4mL 0.01 mol·L－1的KMnO4溶液，分别和不同浓度的H2C2O4(草酸)溶液各2 mL反应 0.1 mol·L－1的H2C2O4溶液 0.2 mol·L－1的H2C2O4溶液
C 5 mL 0.1 mol·L－1 Na2S2O3溶液和5 mL 0.1 mol·L－1 硫酸反应 热水 冷水
D 5 mL 4％的过氧化氢溶液分解放出O2 无MnO2粉末 加MnO2粉末
C
　 由于K比Na活泼，故相同大小的K和Na分别与H2O反应，K与H2O的反应速率快，又由于Na、K与H2O的反应均为放热反应，随反应进行，放出大量热，反应速率逐渐加快，A错误；由于起始时乙中H2C2O4浓度大，故其反应速率比甲中快，B错误；由于甲反应是在热水中进行，温度高，故甲的反应速率高于乙，随反应进行，反应物浓度逐渐减小，故甲、乙中反应速率均逐渐减小，C正确；MnO2在H2O2分解过程中起催化作用，故乙中反应速率应大于甲中，D错误。

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