一、化学反应速率在联招化学中的定位
全国联招化学中,化学反应速率通常结合化学平衡一起考查,题型包括选择题、填空和计算题。考点集中在速率计算、影响因素的定性判断与碰撞理论解释,分值约6-8分。
反应速率与化学平衡是同一个反应的两个侧面。速率研究“快慢”,平衡研究“限度”。联招常把“速率变化曲线”与“平衡移动方向”放在同一道图像题中,要求考生区分二者。
二、速率的定义与计算口径
化学反应速率用单位时间内反应物浓度减少或生成物浓度增加的量表示:v=Δc/Δt,单位mol/(L·s)或mol/(L·min)。
三个数据口径:
- 速率是平均速率不是瞬时速率:题目给出的通常是某一段时间内浓度的平均变化率
- 同一反应用不同物质表示,速率值可能不同:必须除以化学计量数后比较才能反映真实快慢
- 气体反应速率与固体表面积有关:固体和纯液体的浓度视为常数,不用浓度变化表示速率
示例:反应2A+B⇌3C,若v(A)=0.2mol/(L·s),则v(C)=0.3mol/(L·s),因为v(A):v(C)=2:3。比较不同条件下速率大小,必须统一到同一物质再比较。
三、影响速率的四大因素:本质上都是碰撞频率与有效碰撞
反应发生的微观前提是有效碰撞:分子必须碰撞且具备足够能量,且取向合适。任何能提高有效碰撞频率或降低活化能的因素都会加快反应速率。
| 因素 | 如何改变 | 对速率的影响 |
|---|---|---|
| 浓度 | 增大反应物浓度 | 单位体积内活化分子数增多,碰撞频率增大,反应加快 |
| 压强(气体) | 增大压强即缩小体积 | 相当于增大反应物浓度,碰撞频率增大,反应加快 |
| 温度 | 升高温度 | 分子能量增大,活化分子百分数增大,有效碰撞增多,反应显著加快 |
| 催化剂 | 加入正催化剂 | 降低活化能,活化分子百分数增大,同等条件下反应大大加快 |
注意压强影响只适用于有气体参与的反应。若反应物是纯液体或固体,加压几乎不影响速率。
四、碰撞理论与活化能
活化能是反应发生所需的最低能量与反应物平均能量之差。活化能越高,反应越慢;催化剂能降低反应活化能。
联招常考“催化剂对正逆反应速率的影响”:催化剂能同等程度降低正逆反应的活化能,因此正逆反应速率同时加快,但平衡不移动。这个结论与“催化剂不改变平衡组成”的性质一致。
温度升高对吸热反应与放热反应的速率影响方向相同:都加快。但速率增大的倍数不同,对吸热反应增大得更多,所以升温平衡向吸热方向移动。图像题中,升温后一正一逆曲线变化的幅度不等,通过比较幅度可以判断反应的吸放热。
五、速率图像题:四个判读要点
联招速率图像题常见两种类型:一是时间-浓度曲线,二是速率-时间曲线。
时间-浓度曲线判读方法:
- 看哪条曲线下降:反应物浓度随时间减少,生成物浓度增加
- 看谁先到达平衡:曲线先平缓的是先达到平衡
- 看平衡浓度:水平线的纵坐标即为平衡浓度
速率-时间曲线判读方法:
- 改变条件瞬间,若v正和v逆都突变,则是温度、压强、催化剂引起
- 若一个速率突变、另一个渐变,则是浓度的改变
- 若两者同等程度突变,则是催化剂或两侧系数相等的压强改变
- 加催化剂时v正、v逆同时增大且倍数相同
这些判据直接对应选择题中的“改变什么条件”选项,掌握后可快速排除。
六、常见误区与复习建议
反应速率题的常见误区:
- 把平衡移动方向当作速率变化方向:例如增大反应物浓度,v正瞬间增大、v逆慢慢增大,但平衡正向移动并不代表v逆不变
- 用生成物变化计算速率时漏除以化学计量数:同一时间不同物质的速率之比必须等于化学计量数之比
- 认为催化剂能改变转化率:催化剂只是缩短达到平衡的时间,无法改变平衡转化率
复习建议:把“浓度、压强、温度、催化剂”四种条件改变时的v-t图各画一遍,标出瞬间变化与渐变的方向。真题中速率图像题重复考查样式固定,建议把所有真题图像题剪贴整理,逐一写出“先判断变化类型,再比较突变幅度”的完整推理过程。
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