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第2章　化学反应的方向、限度与速率
第3节　化学反应的速率
1.化学反应速率是一段时间内的平均速率而不是瞬时速率，且均取正值。
2.同一化学反应，可以用不同物质(不包括固体和纯液体)表示速率，因此在表示时要指明物质，即要在化学反应速率v后用“(物质)”标明。
3.在同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率的数值不一定相同，但它们表示的意义完全相同，即表示整个化学反应进行的快慢。
影响化学反应速率的因素
1.内因
在相同条件下，不同的化学反应的反应速率首先是由反应物自身的组成、结构和性质等因素决定的。
2.外因
(1)浓度
规律：对于气体反应和溶液中的反应，当其他条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小。
(2)温度
规律：当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。
c.恒温恒压时充入惰性气体(不参与反应) 容器容积增大 气体反应物浓度减小 反应速率减小
(4)催化剂：正催化剂加快反应速率；负催化剂减慢反应速率；催化剂一般指正催化剂。
1.固体和纯液体的浓度可视为常数，故改变其物质的量，对反应速率无影响，可通过改变它们的接触面积影响反应速率。
2.改变压强只对参与反应的气体物质产生影响，而对于固体或纯液体，可以认为改变压强对它们的反应速率没有影响。
3.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。
4.同一催化剂能同等程度地改变化学反应的正、逆反应速率。
5.很多催化剂会受到温度的影响，温度升高，催化剂活性会升高，但温度太高又会使催化剂活性减弱甚至失去活性。
6.反应物主要是通过接触催化剂来加快反应速率，催化剂表面若被非反应物覆盖则会减弱其催化作用。
7.一般情况下，外因对反应速率的影响效果大小：催化剂＞温度＞浓度、压强。
4.有效碰撞
概念：能够发生化学反应的碰撞。
条件：具有足够的能量和合适的取向。
与反应速率的关系：有效碰撞的频率越高，则反应速率越快。
5.活化能和活化分子
(1)活化分子：能够发生有效碰撞的分子。
　　对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。
(2)活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫作反应的活化能。
6.反应物、生成物的能量与活化能的关系图
1.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。
2.催化剂能改变正、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。
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
增大浓度、增大压强、升高温度、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、加催化剂能增加活化分子百分数。
(2025·福建三明一中高二月考节选)反应4CO＋2NO2 N2＋4CO2，在不同条件下的化学反应速率如下：
①v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1
②v(NO2)＝0.01 mol·L－1·s－1
③v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1
④v(CO2)＝1.1 mol·L－1·s－1
上述表示的化学反应速率由快到慢的顺序为　　　　　　(填序号)。
④③①②
由归一法，将②③④均转化为用CO表示的化学反应速率，则②v(CO)＝2v(NO2)＝2×0.01 mol·L－1·s－1＝0.02 mol·L－1·s－1＝1.2 mol·L－1·min－1；③v(CO)＝4v(N2)＝4×0.4 mol·L－1·min－1＝1.6 mol·L－1·min－1；④v(CO)＝v(CO2)＝1.1 mol·L－1·s－1＝66 mol·L－1·min－1；故化学反应速率由快到慢的顺序为④③①②。
1.同一反应中，用不同物质表示化学反应速率的快慢时，需转化为同一物质、相同单位后再进行数据大小的比较。
2.化学反应速率之比等于系数之比，则反应速率与系数的比值越大，反应速率越快。
控制变量法在化学反应速率中的应用
为研究某溶液中溶质R的分解速率的影响因素，分别用三份不同初始浓度的R溶液在不同温度下进行实验，c(R)随时间变化的曲线如图。下列说法错误的是(　　)
A.25℃时，10～30 min内，R的分解平均速率
为0.03 mol·L－1·min－1
B.对比30℃和10℃的曲线，在同一时刻，能说
明R的分解速率随温度升高而增大
C.对比30℃和25℃曲线，在0～50 min内，能说明
R的分解平均速率随温度升高而增大
D.对比30℃和10℃曲线，在50 min时，R的分解率相等
B
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由哪个因素导致的，因此必须控制变量。但是当两个因素对速率的影响相反时，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的影响结论。
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。
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
其他条件一定时，化学反应速率随着温度的升高而增大，随着温度的降低而减小
3.速率—压强图
其他条件一定时，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；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
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 H2SO4溶液反应 热水浴 冷水浴
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Na、K与H2O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，但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，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；由于甲是在热水浴中反应，温度高，故甲的反应速率大于乙，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，故乙的反应速率应大于甲，D错误。
选项 反应 甲 乙
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 H2SO4溶液反应 热水浴 冷水浴
D 5 mL 4％的过氧化氢溶液分解放出O2 无MnO2粉末 加MnO2粉末

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