第三章 化学反应速率

总章目标：

1：了解化学反应速度的概念及反应速度的实验测定

2：了解基元反应、复杂反应、反应级数、反应分子数的概念 3：掌握浓度、温度及催化剂对反应温度的影响

4：了解速率方程的实验测定和阿累尼乌斯公式的有关计算 5：初步了解活化能的概念及其于反应速度的关系。 各小节目标：

第一节：反应速率的定义

1:掌握表示化学反应速率的两个概念。

2：学会用平均速率和瞬时速率来表示化学反应速率。 1平均速率：r??○tc2?c1 2?t12瞬时速率:某一时刻的化学反应速率。 ○

第二节：反应速率与反应浓度的关系

1掌握反应级数的概念，学会建立简单的速率方程。 ○

2掌握速率常数k的概念及意义，可以由速率常数的单位来确定反应级数。 ○第三节：反应机理

1了解什么是基元反应。 ○

2学会从微观角度角度建立速率方程探讨反应机理。 ○

第四节：反应物浓度与时间的关系

1熟练掌握零级、一级、二级、三级反应中反应物浓度与时间的关系。 ○

2学会计算零级、一级反应的半衰期，了解二级、三级反应的半衰期。 ○

第五节：反应速率理论的简介

了解解释基元反应速率方程的碰撞理论和解释阿仑尼乌斯方程的过渡态理论。 第六节：温度对化学反应速率的影响

1

1掌握阿仑尼乌斯公式的三种表达方式及计算○1○

lnk??EaEa?lnA○?lgA， 3lnk??RT2.303RTk?Ae?EaRT2○

2熟悉温度对化学反应速率的影响。 ○

3学会计算不同温度下的速率常数的关系lg○

第七节：催化剂与催化反应简介

简单了解催化剂对化学反应速率的影响原理。

Ⅱ 习题

一 选择题

1.下列说法正确的是（ ）

A.反应速率常数的大小即反应速率的大小 B.反应级数和反应分子数是同义词 C.反应级数越大，反应速率越大

D.从反应的速率常数的单位可以推测该反应的反应级数

2.关于催化剂的下列说法中，正确的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)

A不能改变反应的△G , △H, △S, △U

B不能改变反应的△G，但能改变△H，△S, △U C不能改变反应的△G，△H，但能改变△S, △U D不能改变反应的△G，△H, △U，但能改变△S

3.对任意化学反应A+B2D，其含义是（ ）

A.表明它是二级反应 B.表明它是双分子反应 C.表明反应物与产物间的计量关系 D.表明它是基元反应

4.二级反应速度常数的量纲是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)

A. s-1 B. mol?dm-3 C . mol?dm-3 ? s-1 D . mol-1?dm3? s-1

5.某化学反应进行1h，反应完成50%，进行2h，反应完成100%，则此反应是（ ）

A.零级反应 B.一级反应 C.二级反应 D.三级反应

6.升高同等温度，反应速度增大幅度大的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)

A.活化能小的反应 B.双分子反应 C. 多分子反应 D .活化能大的反应

2

Eak2T?T?(12)。 k12.303RTT12

7.对于反应2D+E→2F，若反应机理为：D2G（快）G+EH（快）H+DF（慢）则反应的速度方程为（ ）

A.v=kCD2CE B.v=kCDCE C.v=kCD3/2CE D .v=kCD1/2CE

8.某一级反应的速率常数为9.5×10-2min-1，则此反应的半衰期为（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)

A.3.65 min B.7.29 min C.0.27 min D.0.55 min

9.反应W产物的速度常数为8L2mol-2s-1，若浓度消耗一半时的速度为8L2mol-2s-1，则起始浓度为（ ）

A.8mol/L B.4mol/L C.16mol/L D .2mol/L

10.温度升高导致反应速率明显增加的主要原因是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)

A .分子碰撞几率增加 B.反应物压力增大 C .活化分子数增加 D .活化能降低

11.有反应X＋Y＝Z。两种无色物质X和Y生成有色物质Z，对X和Y的不同初始浓度，产生一定颜色深度所需时间如下表所示： ［X］mol?L―1 ［Y］mol?L―1 时间（s） 0.05 0.05 44 0.05 0.10 22 0.10 0.05 44 下面哪一个速度方程式与表中结果相符( ) A.V=k[y]1/2 B.V=k[y] C. V=k[x] D. V=k[x][y]

12.某化学反应进行30min反应完成50％，进行60min完成100％，则此反应是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)

A.三级反应 B.二级反应 C.一级反应 D.零级反应

13.升高温度可以增加反应速度，主要是因为( )

A.增加了反应物的平均能量 B.增加了活化分子百分数

C.降低了活化能 D.促使平衡向吸热反应方向移动

14.在给定条件下，可逆反应达到平衡时( )

A.各反应物和生成物浓度相等

B.各反应物和生成物的浓度分别为定值

C.各反应物浓度系数次方乘积小于各生成物浓度系数次方乘积 D.各生成物浓度系数次方乘积小于各反应物浓度系数次方乘积

15.当反应A2 + B2===2AB的速率方程为V=k[A2][B2]时，则反应( ) (《无机化学例题与习题》吉大版)

3

A.一定是基元反应 B.一定是非基元反应

C.不能肯定是否是基元反应 D.反应为一级反应

16.当速率常数的单位为mol-1?dm3? s-1时，反应级数为（ ） A.一级 B.二级 C.零级 D.三级

17.下列叙述中正确的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)

A.化学反应动力学是研究反应的快慢和限度的 B.反应速率常数大小即是反应速率的大小 C.反应级数越大，反应速率越大

D.活化能的大小不一定总能表示一个反应的快慢，但可以表示反应速率常数受温度影响的大小

18.在某温度下平衡A+B===G+F的H0<0，升高温度平衡逆向移动的原因是（ ）

A.v（正）减小，v（逆）增大 B. k（正）减小，k（逆）增大 C. v（正）和v（逆）都增大

D. v（正）增加的倍数小于v（逆）增加的倍数 19.催化剂是通过改变反应进行的历程来加速反应速率，这一历程影响（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)

A.增大碰撞频率 B.降低活化能 C.减小速率常数 D.增大平衡常数值

20.反应A+B产物为简单反应，则其反应速度常数的单位是（ ） A.L ?mol-1? s-1 B. L2 ?mol-2? min-1 C. L ?mol-1? min-1 D. L2 ?mol-2? s-1

二 填空题

1.某反应在温度由20℃升至30℃时，反应速率恰好增加1倍，则该反应的活化能为 KJ/mol。(《无机化学例题与习题》吉大版)

2.反应H2（g）+I2（g）=2HI（g）的速率方程为v=k[H2][I2]，根据该速率方程，能否说它肯定是基元反应 ，能否说它肯定是双分子反应 。

3.反应2NO2=2NO+O2的速率方程式可表示为：v（NO2）=kC（NO2）2，或者表示为v

/2/

（O2）=kC（O2），速度常数K和K的关系 。

4.在常温常压下，HCL（g）的生成热为-92.3KJ/mol，生成反应的活化能为113KJ/mol，则其逆反应的活化能为 KJ/mol。(《无机化学例题与习题》吉大版)

5.已知：

4

基元反应 正反应的活化能（KJ/mol） 逆反应的活化能（KJ/mol） A 70 20 B 16 35 C 40 45 D 20 80 E 20 30 在相同温度时：

（1）正反应时吸热反应的是 （2）放热最多的反应是

（3）正反应速度常数最大的反应是 （4）反应可逆性最大的反应是

（5）正反应的速度常数K随温度变化最大的是

6.某温度下反应2NO（g）+O2（g）==2NO2（g）的速率常数k=8.8×10-2 dm6? mol-2? s-1，已知反应对O2 来说是一级反应，则对NO为 级，速率方程为 ；当反应物浓度都是0.05 mol? dm-3时，反应的速率是 。(《无机化学例题与习题》吉大版)

7.反应A+BC的速率方程为v=k[A][B]1/2，其反应速率的单位是 ，速率常数的单位是 。（注：浓度用mol? dm-3，时间用s）(《无机化学例题与习题》吉大版)

8.催化剂改变了 ，降低了 ，从而增加了 ，使反应速率加快。(《无机化学例题与习题》吉大版)

9.若A2B的活化能为Ea，则2BA的活化能为Ea′。加催化剂后Ea和Ea′ ；加不同的催化剂则Ea的数值变化 ；提高反应温度，Ea和Ea′值 ；改变起始浓度后，Ea 。(《无机化学例题与习题》吉大版)

10.加入催化剂可以改变反应速率，而化学平衡常数 ，原因是 。

三 问答题(《无机化学习题》武大版)

1.什么是化学反应的平均速率，瞬时速率？两种反应速率之间有何区别与联系？

2.简述反应速率的碰撞理论的理论要点。

3.简述反应速率的过渡状态理论的理论要点。

4.如何正确理解各种反应速率理论中活化能的意义？

5

5.下面说法你认为正确与否？说明理由。

（1） 反应的级数与反应的分子数是同义词。

（2） 在反应历程中，定速步骤是反应速率最慢的一步。 （3） 反应速率常数的大小就是反应速率的大小。

（4） 从反应速率常数的单位可以判断该反应的级数。

四 计算题

1. 一氧化碳与氯气在高温下作用得到光气（COCl2），实验测得反应的速率方程为：

d[COCl2]== k[CO][Cl2]3dt有人建议其反应机理为： Cl2

2

2Cl

Cl + CO COCl + Cl2

COCl

COCl2 + Cl

（1） 试说明这一机理与速率方程相符合；

指出反应速率方程式中的k与反应机理中的速率常数（k1，k?1，k2，k?2）间的关系。(《无机化学例题与习题》吉大版)

2.某反应Ea=82KJ/mol，速度常数k=1.2×10-2Lmol-1s-1（300K时），求400K的k。

3.下列反应C2H5Br（g）C2H4（g）+HBr（g）在650K时速度常数是2.0×10-5s-1；在670K时的速度常数是7.0×10-5s-1，求反应的活化能。

4.某化学反应在400K时完成50%需1.5min，在430K时完成50%需0.5min，求该反应的活化能。

5. 反应C2H6 → C2H4 + H2，开始阶段反应级数近似为 级，910K时速率常数为1.13dm1.5?mol ?s 。试计算C2H6（g）压强为1.33×104Pa时的起始分解速率v（以 [C2H6]的变化表示）。(《无机化学例题与习题》吉大版)

6.某反应B产物，当[B]=0.200 mol? dm-3时，反应速度是0.0050 mol? dm-3?s-1。如果：（1）反应对B是零级；（2）反应对B是一级；（3）反应对B是二级。反应速率常数各是多少？

7. 反应 2 NO（g） + 2 H2（g） → N2（g） + 2 H2O其速率方程式对NO（g）是二次、对H2（g）是一次方程。(《无机化学例题与习题》吉大版)

6

（1） 写出N2生成的速率方程式；

—

（2） 如果浓度以mol·dm3表示，反应速率常数k的单位是多少？

（3） 写出NO浓度减小的速率方程式，这里的速率常数k和（1）中的k的值是否相

同，两个k值之间的关系是怎样的？

8.N2O5分解的反应，400K时，K=1.4 s-1，450K时，K=43s-1，求该反应的活化能。

9.反应2A+BA2B是基元反应，当某温度时若两反应物的浓度为0.01 mol? dm-3，则初始反应速率为2.5×10-3 mol? dm-3?s-1。若A的浓度为0.015 mol? dm-3，B的浓度为0.030 mol? dm-3，那么初始反应速率为若干？

10.反应2NO+2H2N2+2H2O的反应机理为：(《无机化学例题与习题》吉大版)

（1）NO+ NON2O2（快） （2）N2O2+ H2N2O+H2O（慢） （3）N2O+H2 N2+H2O（快） 试确定总反应速率方程。

参考答案

一 选择题

1 .D 2 .A 3 . C 4 .D 5 .A 6 .D 7 .C 8 .B 9 .D 10 .C

11.B分析：表中1、2项比较：［X］不变时［Y］增大一倍，反应速率增加1倍，所以对［Y］是1次方。而比较1、3项：［Y］不变时，增加［X］，速度不变，因此［X］的次方数为0，反应速度与［X］无关。

12.D

13.B 分析：活化分子百分数直接影响了反应速度。

14.B分析：达平衡时K不变（但各物质浓度通常不相等）

15.C 16.B 17. D 18.D 19.B 20.C

二 填空题

1.51; (moldm-3)-1/2s-1 2.不能；不能 3. k=2k/

4. 205.3 5. (1) A (2)D (3)B (4) C (5)A

7

6.二，v=[NO]2[O2]，1.1×10-5 mol? dm-3? s-1

7. mol? dm-3，mol-1/2? dm3/2? s-1

8.反应历程，反应所需的活化能，活化分子百分数

9.同等程度降低，不同，基本不变，不变

10.不变； rHm0=Ea（正）—Ea（逆），只与始终态有关，而lnK0=/RT+rSm0/R。

三 问答题

1. 答

rHm0

2. 答

3. 答

4. 答

8

5. 答

四 计算题

1.解：

2. 解： 根据lg

K2Ea(T2?T1)= K12.303RT1T2lgK2=

Ea(T2?T1)+lgK1

2.303RT2T182?103?(400?300)=+lg（1.2×10-2） 2.303?8.314?400?300=3.57-1.92

9

=1.65

K2=44.72Lmol-1s-1

3.解：根据阿仑尼乌斯公式：lgK=

?Ea+lgA

2.303?R?650?EalgK650=+lgA

2.303R?650?EalgK670=+lgA

2.303R?670EaEalgK650+=lgK670+

2.303R?6502.303R?670Ea=2.303R{

K650?670}lg670

670?650K650650?670}lg7.0×10-5/2.0×10-5

670?650 =2.303×8.31×{

=2.27×105J/mol

4.解：设反应开始时反应物浓度为cmol/L，且反应过程中体积不变，则在T1=400K和T2=430K时反应的平均速度为：

(0.50?1.00)cc=（molL-1min-1） v1=

1.503(0.50?1.00)cc=（molL-1min-1） v2=

0.503设在T1和T2时反应的速度机理不变，则反应的速度方程式不变， 因此有v∝k，

∴k2/k1=c/（c/3）=3

∴Ea=

2.303RT1T2K2.303?8.314?430?400lg2=lg3

430?400T2?T1K1=5.23×104J/mol

=52.3KJ/mol 5.解：

6.解：（1）v=k[B] 0 k=v=0.0050（mol? dm-3? s-1）

（2）v=k[B] k=v/[B]=0.0050/0.200=0.025（s-1）

（3）v=k[B]2 k=v/[B]2=0.0050/（0.200）2=0.13（ dm 3?mol-1? s-1）

7. 解：

10

8. 解：已知T1=400K，K1=1.4 s-1，T2=450K，K2=43s-1。

由Ea=

2.303RT1T2Klg2

T2?T1K1=（lg43/1.4）×2.30×8.31×（400×450）/（450-400）

=102.5×103 J? mol-1=102.5 KJ? mol-1

9.解：由于反应2A+B→A2B是基元反应，所以 v=kc2（A）?c（B） 依题意，c（A）=c（B）=0.01 mol? dm-3 v=2.5×10-3 mol? dm-3? s-1

带入上式可得 k=2.5×103 dm 6?mol-2? s-1

当c（A）=0.015 mol? dm-3，c（B）=0.030 mol? dm-3时，

2

v=（2.5×103×0.015×0.030）mol? dm-3? s-1 = 1.69×10-2 mol? dm-3? s-1

10.解：反应机理中各步反应都是基元反应，总反应的速率由速率最慢的那一步基元反应决定。所以总反应的速率方程为 v=k2[N2O2][H2] ① N2O2是反应（1）的产物，该步反应为快反应，立即达平衡，则K1=[ N2O2]/[ NO]2 ，即[ N2O2]= K1[ NO]2 带入①得 v=k2K1[ NO]2[H2]=k[ NO]2[H2]

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