【本讲教育信息】
一. 教学内容：
第3节：化学反应的速率
二. 教学目的：
1. 理解掌握化学反应速率的概念、意义及简单运算
2. 掌握浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响结果和原因
3. 了解反应速率浓度公式和阿伦尼乌斯公式的含义及应用
三. 教学重点、难点：
化学反应速率的影响因素
四. 知识分析：
（一）化学反应速率
1. 定义：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反应进行快慢的物理量。
2. 表达式：v（i）＝△c（i）/ △t
3. 单位：mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1
4. 对某一具体化学反应，用不同物质表示的同一反应速率，数值之比等于方程式中系数之比。
如：aA＋bB＝dD＋eE，
v（A）：v（B）：v（D）：v（E）＝a：b：d：e。
5. 判断反应进行的快慢时，需做到两个统一，即：统一物质和单位。
（二）浓度对化学反应速率的影响
对于反应：H2O2＋2HI＝2H2O＋I2，实验测定其速率公式为v＝kc（H2O2）c（I2）；其中k为速率常数，表示单位浓度下的反应速率。
当其它条件不变时，增大反应物的浓度，可以提高化学反应速率；减小反应物的浓度，可以降低化学反应速率。此规律只适用于气体反应或溶液中的反应。对于纯固体或纯液体物质，一般情况下其浓度常视为常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。但固体物质的表面积的大小会影响化学反应速率。一般来讲，固体的颗粒越细，表面积就越大，反应速率就越高。例如：铝粉和铝条分别与盐酸反应时，铝粉的反应速率明显高于铝条，因此块状固体物质可以通过研细以增大表面积来提高反应速率。
说明：任何反应的速率公式只能由实验测定，不能根据方程式任意写。
（三）温度对化学反应速率的影响
1. 经验规律：当其它条件不变时，升高温度，反应速率常数增大，反应速率提高。反应速率常数与温度的关系由阿伦尼乌斯经验公式表示：k＝Ae-Ea/RT
其中，k为速率常数；e为自然对数的底；A为指前因子；Ea为活化能，单位是J.mol-1或KJ.mol-1；R为摩尔气体常量；T为热力学温度。显然，对一个反应来说，温度越高，速率常数越大，速率越大。
2. 活化能Ea：不同的反应有不同的活化能。反应活化能是活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量的差值。温度对反应速率的影响适用于任何反应，即不论反应物质的状态及反应的热效应如何，升高温度，反应速率都提高。无论放热反应还是吸热反应，虽然温度升高.反应速率都提高,但是提高的倍数是不同的：吸热反应提高的倍数多，放热反应提高的倍数少。
范特霍夫根据实验事实总结出一条近似规律：温度每升高10K，反应速率通常提高到原来的2-4倍，但是有些反应只有在一定温度范围内升温才能提高反应速率。
（四）压强对反应速率的影响
对于有气体参加的化学反应，若其它条件不变，压强的变化实质上是气体浓度的变化。因此增大压强，反应速率提高；减小压强，反应速率降低。如果参加反应的物质是固体、液体或者溶液，压强的改变对它们的浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。对于气体参加的可逆反应，增大压强，正反应速率和逆反应速率都提高；减小压强，正反应速率和逆反应速率都降低。
（五）催化剂对反应速率的影响
催化剂是指能提高反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变的物质。催化剂参与反应，改变反应历程，降低反应的活化能，从而提高化学反应速率。催化剂能同等倍数地改变正逆反应速率，但不能影响化学平衡的移动，即催化剂虽然能提高反应速率但不能改变化学反应的平衡常数，不能改变平衡转化率。催化剂具有选择性，即它只对某一反应或某类反应起催化作用。
【典型例题】
例1. 对于反应4NH3（g）＋5O2（g）
4NO（g）＋6H2O（g），下列用不同物质表示的反应速率，最快的是（ ）
A. v（NH3）＝0.2mol·L-1·s-1 B. v（O2）＝14.4mol·L-1·min-1
C. v（H2O）＝0.25mol·L-1·s-1 D. v（NO）＝9mol·L-1·min-1
解析：将B.D.C三个选项所表达的速率都换算成用NH3的速率表示，且单位都统一成mol·L-1·s-1 。B.C.D表示的速率分别为v（NH3）＝0.192mol·L-1·s-1 ，v（NH3）＝
0.167mol·L-1·s-1 ，v（NH3）＝0.15mol·L-1·s-1 。
答案：A
点评：比较同一反应的速率时，应做到“物质和单位都统一”。
例2. 对于某一可逆反应，使用催化剂的作用在于（ ）
A. 提高反应物的平衡转化率 B. 同等程度改变正、逆反应速率
C. 增大正反应速率，减小逆反应速率 D. 改变平衡混合物的组成
解析：根据催化剂的作用原理可知：催化剂不能改变平衡转化率，不能影响化学平衡的移动。能同等倍数地改变正逆反应速率。值得注意的是，催化剂不是只提高正反应速率，而是同时、同等程度的提高正，逆反应速率。
答案：B
点评：本题考查催化剂的作用，注意正确理解其对“正、逆反应的等效性”。
例3. 化学反应速率公式是由实验测定的。例如H2＋Cl2＝2HCl的速率公式可表示为：v＝kcm（H2）vn（Cl2）,式中k为反应速率常数，m和n的数值可以用下表的数据推算出：
c（H2）mol/L
c（Cl2）mol/L
v/mol/L·s
1.0
1.0
1.0k
2.0
1.0
2.0k
2.0
4.0
4.0k
由此推知，m和n的正确的值为（ ）
A. m＝1 n＝1 B. m＝1/2 n＝1/2 C. m＝1/2 n＝1 D. m＝1 n＝1/2
解析：解答本题要根据题给信息：v＝kcm（H2）vn（Cl2），选择表中某一反应物浓度相同时的速率关系，利用数学知识推导计算：
若选择c（Cl2）＝1.0mol/L的两种情况，代入数据则有；
1.0k＝k·1.0m·1.0n ①
2.0k＝k·2.0m·1.0n ②
由①/②可得：1/2＝（1/2）m m＝1
若选择c（H2）＝2.0mol/L的两种情况，代入数据则有；
2.0k＝k·2.0m·1.0n ③
4.0k＝k·2.0m·4.0n ④
由③/④可得：1/2＝（1/4）n n＝1/2
答案：D
点评：对速率公式的应用首先要明确公式中各部分的含义，其次要注意借助相关数学知识解答。
例4. 下列条件一定能使反应速率加快的是（ ）
①增加反应物的物质的量 ②升高温度 ③缩小反应容器的体积 ④同时增加反应物和生成物 ⑤加入MnO2
A. 全部 B. ①②⑤ C. ② D. ②③
解析：改变反应速率的条件很多，但如果增加固体或液体物质的用量，不会增加其浓度，故此种情况不能加快反应速率；而缩小反应容器的体积，对有气体参加的反应才能加快速率；而升高温度能增大任何反应的速率常数，故能加快反应速率。
答案：C
点评：本题考查影响反应速率的因素，要掌握影响实质。
【模拟试题】
一. 选择题
1. 在恒温，恒容条件下，使 X（g）＋Y（g）
Z（g）＋Q（s）,正反应速率增大的措施是（ ）
A. 减小Z的浓度 B. 增大Q的物质的量
C. 减小Y的浓度 D. 增大X或Y的浓度
2. 以下关于化学反应速率的论述中，正确的是（ ）
A. 化学反应速率可以用某时刻产物的物质的量来表示
B. 在同一反应中，用反应物或者产物表示的化学反应速率数值是相同的
C. 化学反应速率是指反应进行时间内反应物浓度的减少或产物浓度的增加
D. 可以用单位时间内H＋的物质的量浓度的变化来表示NaOH 和H2SO4 的反应速率
3. 反应4NH3（g）＋5O2（g）
4NO（g）＋6H2O（g），在2L的密闭容器中进行，1min后，NH3 减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是（ ）
A. NO：0.001 mol·L-1·s- B. H2O：0.002 mol·L-1·s-1
C. NH3：0.002 mol·L-1·s-1 D. O2：0.00125 mol·L-1·s-1
4. 在一定条件下，可逆反应N2（g）＋3H2（g）
2NH3（g），△H＜0达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是（ ）
A. 加入催化剂，v（正）. v（逆）都增大，而且变化的倍数相等
B. 增大压强，v（正）. v（逆）都增大，且v（正）增大的倍数大于v（逆）增大的倍数
C. 降低温度，v（正）. v（逆）都减小，且v（正）减小的倍数大于v（逆）减小的倍数
D. 加入氩气，v（正）. v（逆）都增大，且v（正）增大的倍数大于v（逆）增大的倍数
5. 把镁条投入盛有稀盐酸的容器中，产生氢气的速率与下列因素有关的是（ ）
①盐酸浓度 ②温度 ③镁带的表面积 ④适宜的催化剂
A. ①② B. ③④ C. ①②③④ D. ①②③
6. 用铁片与稀硫酸反应制取氢气，下列措施不能使氢气的生成速率加大的是（ ）
A. 加热 B. 不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸
C. 滴加少量的CuSO4溶液 D. 不用铁片改用铁粉
7. 已知反应X＋3Y2
Z＋Q，在某段时间内以X的浓度变化表示的化学反应速度为1mol.L-1.min-1，则此段时间内以Z的浓度变化表示的化学反应速率为（ ）
A. 0.5 mol·L-1·min-1 B. 1 mol·L-1·min-1
C. 2 mol·L-1·min-1 D. 3 mol·L-1·min-1
8. 下列关于化学反应速率公式v＝k·ca（A）·cb（B）的叙述中，正确的是（ ）
A. 对于所有化学反应，k 是数值和单位都不变的常数
B. a、b就是化学方程式中A和B的系数
C. 对于某个特定的化学反应，k 与所有外界条件都无关
D. 化学反应速率公式v＝k·ca（A）·cb（B）需要通过实验数值来确定，不能直接由化学方程式推得
9. 根据k＝Ae-Ea/RT的含义判断，下列叙述中错误的是（ ）
A. 温度和催化剂对反应速率的影响，都是通过影响速率常数来完成的
B. 活化能越大，温度对化学反应速率的影响程度就越大
C. 对于某个特定化学反应，温度越高，k 越大
D. 加入催化剂会改变基元反应的活化能，对于某个特定的化学反应，活化能越高，k越大
10. 反应3Fe（s）＋4H2O（g）＝Fe3O4（g）＋4H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（ ）
A. 增加Fe的量 B. 保持体积不变，充入N2使压强不变
C. 将容器的体积缩小一半 D. 压强不变，充入N2使容器的体积增大
二. 填空题：
1. 反应 A＋3B＝2C＋2D 在4种不同情况下的反应速率分别为：
①v（A）＝0.15 mol·L-1·s-1 ②v（B）＝0.6 mol·L-1·s-1
③v（C）＝0.4 mol·L-1·s-1 ④v（D）＝0.45 mol·L-1·s-1
该反应进行快慢的顺序为_______________________________.
2. 对于服从阿伦尼乌斯方程的化学反应，温度越高，反应速率越高，因此升高温度有利于生成更多的产物。这种说法是_________（填“正确”或“错误”）的，理由是____________。
3. 对可逆反应A
Y，在一定温度下反应达平衡时，正、逆反应速率常数相等，这种说法是 _________（填“正确”或“错误”）的，理由是 __________________。
4. 在同温同压下，把等量的纯NO2充入起始体积相同的两个极易导热的材料制成的容器A、B中，A为体积不变的定容容器，B为有活塞可随内部压强变化而改变体积维持定压的容器，建立如下平衡关系：2NO2（g）
N2O4（g），△H＜0。
（1）反应刚开始，A.B中生成N2O4的速率关系应该是_____________________。
[填“v（A）＞v（B）”或“v（A）＜v（B）”或“v（A）＝v（B）”]
（2）反应过程中，A.B中生成的N2O4的速率关系应该是_________________。
[填“v（A）＞v（B）”或“v（A）＜v（B）”或“v（A）＝v（B）”]
（3）当两容器都达到平衡时，A中的NO2与B中的NO2的转化率____________。
[填“A＞B”或“A＜B”或“A＝B”或“无法确定”]
三. 计算题
在30℃时反应A＝B＋C有如下数据：
A的浓度/mol/L
0.170
0.340
0.680
反应速率/mol·L-1·h-1
0.0500
0.100
0.200
试求：（1）写出该反应速率方程
（2）计算反应速率常数
（3）计算30℃，A的浓度为0.5mol/L时的反应速率
【试题答案】
一. 1. D 2. D 3. AD 4. CD 5. C 6. B 7. C 8. D 9. D 10. AB
二. 1. ④＞③＝②＞①
2. 错误；若为可逆反应，温度升高则逆反应速率也提高。
3. 错误；可逆反应达平衡时，正、逆反应速率相等，而不是正、逆反应速率常数相等。
4. （1）v（A）＝v（B） （2）v（A）＜v（B） （3）A＜B
三.（1）v＝kc（A）
（2）k＝0.294h-1
（3）0.147mol·L-1·h-1
