1-化学反应速率解析
22人教版高中化学新教材选择性必修1--第一节 化学反应速率
第一节化学反应速率课标要求素养要求课标解读1.知道化学反应平均速率的表示方法，了解测定化学反应速率的简单方法。
2.通过实验探究，了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。
3.知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。
4.能进行化学反应速率的简单计算，能通过实验探究分析不同组分浓度改变对化学反应速率的影响，能用一定的理论模型说明外界条件改变对化学反应速率的影响。
1.宏观辨识与微观探析：通过实验，从宏观上认识外界因素影响化学反应速率的规律，并能从活化分子的有效碰撞等微观的角度进行分析。
2.变化观念与平衡思想：了解化学反应速率的概念及其表示方法，形成不同的反应可用不同的方法来表示化学反应速率的变化观念。
3.证据推理与模型认知：根据化学反应速率的测定原理设计实验，学会化学反应速率的测定方法，通过对比，发展基于变量关系的证据推理素养。
4.科学探究与创新意识：通过定性与定量研究影响化学反应速率的因素，提高学生设计探究方案、进行实验探究的能力。
自主学习·必备知识知识点一化学反应速率1.化学反应速率的概念及其表示方法①快慢②减小③增加④浓度⑤时间⑥mol/(L⋅s)（或mol⋅L−1⋅s−1）判一判1.化学反应速率指的是某时刻的瞬时速率( ×)2.化学反应速率越大，化学反应的现象越明显( ×)3.同一化学反应中，不同物质表示的化学反应速率可能数值不同，但表示的意义（快慢）相同( √ )4.化学反应速率为0.6 mol⋅L−1⋅min−1是指1 min时某物质的浓度为0.6 mol⋅L−1( ×)2.化学反应速率的计算对比同一个化学反应，各物质的物质的量浓度变化之比等于对应物质的⑦化学计量数之比，各物质的速率之比等于对应物质的⑧化学计量数之比。
做一做在200 ℃时，将1.00 molCH4和4.20 molNO2充入2 L恒容密闭容器中发生反应：CH4(g)+4 NO2(g)⇌4 NO(g)+CO2(g)+2 H2O(g)，其中CH4的物质的量随时间的变化情况如下表，前40 min内用NO2表示的平均反应速率是多少？时间/min0 10 20 40 50n(CH4)/mol 1.00 0.70 0.50 0.20 0.20答案：由化学方程式中各物质的化学计量数的关系可知，v(NO2)=4v(CH4)=4×(1.00−0.20)mol=0.04 mol⋅L−1⋅min−1。
化学反应速率的表达式与单位
化学反应速率的表达式与单位化学反应速率是描述化学反应进行的快慢的物理量，通常用化学反应速率常数k表示。
化学反应速率的表达式与单位可以根据不同反应类型和反应级数进行推导和确定。
下面将详细介绍不同反应类型的反应速率的表达式和相应的单位。
一、零级反应速率表达式与单位零级反应速率是指反应速率与反应物浓度无关，也就是反应速率恒定的情况。
零级反应速率表达式可以用以下形式表示：rate = k其中，rate表示反应速率，k为反应速率常数。
零级反应的速率常数单位为单位时间内反应物浓度的减少量与时间的比值，如mol L^-1 s^-1。
二、一级反应速率表达式与单位一级反应速率是指反应物浓度的一阶关系对反应速率产生影响的情况。
一级反应速率表达式可以用以下形式表示：rate = k[A]其中，rate表示反应速率，k为反应速率常数，[A]表示反应物A的浓度。
一级反应速率常数的单位为单位时间内反应物浓度的减少量与反应物A浓度的比值，如mol L^-1 s^-1。
三、二级反应速率表达式与单位二级反应速率是指反应物浓度的二阶关系对反应速率产生影响的情况。
二级反应速率表达式可以用以下形式表示：rate = k[A]^2其中，rate表示反应速率，k为反应速率常数，[A]表示反应物A的浓度。
二级反应速率常数的单位为单位时间内反应物浓度的减少量与反应物A浓度的平方的比值，如mol^-1 L^-1 s^-1。
四、多级反应速率表达式与单位对于高阶反应，速率表达式可以有更复杂的形式，取决于反应物浓度的变化关系。
以三级反应为例，反应速率表达式可以用以下形式表示：rate = k[A]^2[B]其中，rate表示反应速率，k为反应速率常数，[A]和[B]分别表示反应物A和B的浓度。
多级反应速率常数的单位为单位时间内反应物浓度的减少量与反应物浓度的乘积的比值，如mol^-2 L^-2 s^-1。
总结：化学反应速率的表达式与单位根据反应类型和反应级数的不同而有所差异。
化学反应的速率方程解析方法
化学反应的速率方程解析方法在化学反应中，速率方程是描述反应速率与反应物浓度之间关系的数学表达式。
通过解析速率方程，我们可以了解反应速率受哪些因素的影响，进而优化反应条件或设计新的反应路线。
本文将介绍常见的化学反应速率方程解析方法，以及其应用。
一、初始速率法解析速率方程初始速率法是一种经典的解析速率方程方法。
它基于以下原则：在反应初期，反应物浓度的变化很小，仅由于反应消耗而引起。
根据速率方程的定义，反应速率与反应物浓度之间存在着线性关系。
因此，我们可以通过实验测量反应在不同浓度下的初始速率，并绘制反应速率与反应物浓度的图像。
根据图像的斜率可以得到速率方程的表达式。
二、积分法解析速率方程积分法是解析速率方程的另一种常用方法。
它基于反应物浓度随时间变化的积分关系，利用积分结果推导速率方程。
在反应过程中，反应物浓度的变化可以由微分方程描述。
通过对微分方程进行积分操作，将浓度与时间的关系求解出来，并与实验数据进行对比。
最终得到符合实验结果的速率方程。
三、动力学模型解析速率方程动力学模型是一种更为复杂但更准确的速率方程解析方法。
它通过建立反应机理和反应物的分子碰撞频率、能量转化等因素之间的关系，推导出反应速率方程。
在建立动力学模型时，我们需要考虑反应物之间的相互作用、反应中间体的生成与消耗等因素，并通过实验数据进行参数拟合和调整，使模型能够准确预测反应的速率。
动力学模型的建立对于复杂反应体系尤为重要。
四、实验与理论相结合解析速率方程实验与理论相结合是解析速率方程的综合方法。
实验数据可以提供反应速率与反应物浓度之间的定性关系，而理论模型可以提供反应速率与反应物浓度之间的定量关系。
通过将这两种方法相结合，可以得到更准确的速率方程。
实验中，我们可以逐步改变反应物浓度，观察速率的变化，并依据已有理论模型进行拟合和验证。
综上所述，化学反应的速率方程解析方法包括初始速率法、积分法、动力学模型和实验与理论相结合方法。
每种方法都有其适用的场景和优势。
大一化学反应速率知识点
大一化学反应速率知识点反应速率是指在化学反应中，反应物消耗或生成产物的速度。
了解和掌握反应速率的知识，对于我们准确理解反应过程和进行实验研究都非常重要。
本文将介绍大一化学中的一些常见反应速率知识点。
1. 反应速率的定义反应速率是指单位时间内反应物消耗或产物生成的量。
通常，反应速率可以用化学方程式中反应物和产物的物质量关系来描述，也可用反应物浓度或产物浓度的变化来表示。
2. 反应速率与化学平衡在反应过程中，反应物逐渐转化为产物，反应速率开始较高，随着反应进行，速率逐渐减小，最终趋于一个恒定的数值。
当反应速率与反应逆向速率相等时，反应达到化学平衡。
3. 影响反应速率的因素反应速率受多种因素影响，下面介绍几个重要的因素：a. 温度：温度升高会使分子运动速度增加，碰撞频率和能量也会增加，反应速率随之增加。
b. 浓度: 浓度越高，反应物分子间的碰撞频率越高，反应速率也越快。
c. 催化剂: 催化剂可以提高化学反应的速率，通过增加反应物的有效碰撞频率或改变反应的反应机理来实现。
d. 表面积: 固体反应物颗粒的细小程度越高，表面积越大，与其他反应物接触的机会越多，反应速率也越快。
4. 反应速率的表达式反应速率可以用不同的方式来表达，最常见的是考虑反应物的质量或浓度变化：a. 对于反应物A和B，反应速率可用以下表达式表示：速率 = -∆[A]/∆t = -∆[B]/∆tb. 对于反应物浓度变化的表示：速率 = -∆[A]/∆t = -1/a * ∆[A]/∆t = -1/b * ∆[B]/∆t其中a和b分别代表反应物A和B的化学计量系数。
5. 反应速率与反应级数反应级数是指反应速率与各个反应物的浓度之间的关系。
根据反应物的浓度对反应速率的影响，反应级数可分为零级反应、一级反应、二级反应等。
具体的反应级数与反应物的浓度变化关系，请根据具体的反应方程式和实验数据进行求解。
总结：大一化学反应速率知识点包括反应速率的定义、反应速率与化学平衡的关系、影响反应速率的因素以及反应速率的表达式等内容。
化学反应的速率方程式的推导和解析
化学反应的速率方程式的推导和解析化学反应的速率方程式是描述反应速率与反应物浓度之间的关系的方程式。
在化学实验中，我们通常会通过测量反应物消耗量或产物生成量的变化来确定反应速率，然后建立相应的速率方程式。
本文将介绍化学反应速率的基本概念，以及如何通过实验数据来推导和解析速率方程式。
一、化学反应速率的定义反应速率是表示反应进程快慢的重要物理量，一般用单位时间内反应物消耗量或产物生成量来表示。
反应速率的计算公式如下：r = △C/△t其中，r表示反应速率，△C表示反应物浓度的变化量，△t表示时间的变化量。
反应速率的单位通常为mol/(L·s)或者g/(L·s)。
二、简单反应速率方程式的推导对于一个简单的化学反应（即反应物只有一个），其速率方程式可以表示为：r = k[A]^m其中，k为反应速率常数，m为反应物A的反应级数。
实验数据的处理方式通常为，将第一次实验得到的速率方程式代入第二次实验得到的反应浓度数据中，根据实验结果求解反应速率常数k 和反应级数m。
具体的计算方法如下：将第一次实验中得到的速率方程式代入第二次实验的数据中，可以得到以下公式：k[A]1^m = r1k[A]2^m = r2将两式相除，得到：[A]1^m/[A]2^m = r1/r2由此可以推导出反应级数m的表达式：m = log[r1/r2] / log[A1/A2]再将反应级数m代入第一次实验得到的速率方程式中，即可求解反应速率常数k。
三、复合反应速率方程式的推导对于一个复合的化学反应（即反应物包括多个种类），其速率方程式可以表示为：r = k[A]^m[B]^n其中，k为反应速率常数，m为反应物A的反应级数，n为反应物B的反应级数。
实验数据的处理方式类似于简单反应速率方程式，但需要进行一些调整。
具体的计算方法如下：将第一次实验中得到的速率方程式代入第二次实验的数据中，可以得到以下公式：k[A]1^m[B]1^n = r1k[A]2^m[B]2^n = r2将两式相除，得到：[A]1^m[B]1^n/[A]2^m[B]2^n = r1/r2由此可以推导出反应级数m和n的表达式：m = (log[r1/r2] - n*log[B1/B2]) / log[A1/A2]n = (log[r1/r2] - m*log[A1/A2]) / log[B1/B2]再将反应级数m和n代入第一次实验得到的速率方程式中，即可求解反应速率常数k。
高二化学选修四第二章-第一节-化学反应速率
其次章 化学反应速率和化学平衡第一节 化学反应速率目标要求 1.知道化学反应速率的定量表示方法，知道v ＝ΔcΔt 的含义。
2.知道一个反应中化学反应速率可以用不同物质表示。
3.理解反应m A ＋n BY ＋q Z 中，v (A)∶v (B)∶v (Y)∶v (Z)＝m ∶n ∶p ∶q 的含义并能运用此关系进行简洁的计算。
4.知道化学反应速率试验测定的基本原理和方法。
一、化学反应速率1．化学反应速率的含义化学反应速率用单位时间内反应物或生成物浓度的改变来表示。
在容积不变的反应器中，通常是用单位时间内反应物浓度的削减或生成物浓度的增加来表示。
其数学表达式为v ＝ΔcΔt。
(1)式中v 表示反应速率；c 表示各反应物或生成物浓度，Δc 表示其浓度的改变(取其肯定值)；t 表示时间，Δt 表示时间改变。
(2)单位：mol·L －1·s －1或mol·L －1·min －1或mol·L －1·h －1等。
2．化学反应速率与化学计量数之间的关系对随意一个反应，用符号来代替详细的化学物质，反应方程式表示为m A ＋n B===p Y ＋q Z 用不同物质表示的反应速率其关系是v (A)∶v (B)∶v (Y)∶v (Z)＝m ∶n ∶p ∶q 。
二、化学反应速率的测定 1．测定原理利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质进行测定。
2．测定方法 (1)依据颜色改变在溶液中，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间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
(2)依据释放出气体的体积2 g 锌粒分别与40 mL 1 mol·L －1的H 2SO 4和40 mL 4 mol·L －1的H 2SO 4反应，当收集到同样多的H 2时，后者所用的时间较短，说明4 mol·L －1的H 2SO 4与锌反应比1 mol·L －1的H 2SO 4与锌反应的速率快。
高考化学反应速率知识点与难点解析
高考化学反应速率知识点与难点解析在高考化学中，化学反应速率是一个重要的知识点，也是同学们学习过程中的难点之一。
理解和掌握化学反应速率的相关概念、影响因素以及计算方法，对于解决化学问题和提高化学成绩具有重要意义。
一、化学反应速率的基本概念化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
通常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。
其数学表达式为：v ＝Δc ／Δt ，其中 v 表示反应速率，Δc 表示浓度的变化量，Δt 表示时间的变化量。
需要注意的是，化学反应速率是平均速率，不是瞬时速率。
而且，对于同一个化学反应，用不同的物质来表示反应速率时，其数值可能不同，但它们之间的比值等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
例如，对于反应 2A ＋ B ＝ 3C ，如果用 A 表示的反应速率为 2 mol/（L·s)，用 B 表示的反应速率为 1 mol/（L·s)，那么 2:1 就等于方程式中 A 和 B 的化学计量数之比 2:1。
二、影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素主要包括内因和外因。
内因是指反应物本身的性质，这是决定化学反应速率的根本因素。
不同的物质，其反应活性不同，反应速率也就不同。
外因则包括浓度、温度、压强、催化剂等。
1、浓度在其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率加快；减小反应物的浓度，反应速率减慢。
这是因为浓度增大，单位体积内活化分子的数目增多，有效碰撞的几率增大，从而使反应速率加快。
例如，在碳与氧气的反应中，氧气浓度越大，燃烧越剧烈。
2、温度升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。
一般来说，温度每升高 10℃，反应速率通常增大到原来的 2 4 倍。
这是因为升高温度，分子的运动速度加快，活化分子的百分数增加，有效碰撞的几率增大，从而使反应速率加快。
比如，食物在夏天比在冬天更容易变质，就是因为夏天温度高，化学反应速率快。
3、压强对于有气体参加的反应，增大压强（减小容器体积），反应速率加快；减小压强（增大容器体积），反应速率减慢。
化学化学反应速率解析
化学化学反应速率解析化学反应速率解析化学反应速率是化学反应中最基本的性质之一，它描述了反应物消耗和生成物产生的速度。
了解反应速率对于研究化学反应机理、优化反应条件以及控制反应过程至关重要。
本文将从反应速率的定义、影响因素以及解析方法等方面进行探讨。
一、反应速率的定义反应速率是指单位时间内反应物消耗或生成物产生的量。
通常用物质浓度的变化来表示反应速率。
对于一般的化学反应aA + bB → cC + dD，反应速率可以用下式表示：v = -1/a(d[A]/dt) = -1/b(d[B]/dt) = 1/c(d[C]/dt) = 1/d(d[D]/dt)其中，v表示反应速率，[A]、[B]、[C]、[D]分别表示反应物A、B和生成物C、D的浓度，t表示时间。
二、影响反应速率的因素反应速率受到多种因素的影响，包括温度、浓度、催化剂、表面积等。
以下将对这些因素进行分析。
1. 温度温度是影响反应速率的关键因素之一。
根据阿伦尼乌斯方程，当温度升高1摄氏度时，反应速率大约增加2倍。
这是因为温度升高会增加反应物的分子动能，使得反应物分子更容易克服活化能，从而增加反应速率。
2. 浓度反应物浓度的增加会提高反应速率。
这是因为反应物浓度的增加会增加反应物分子之间的碰撞频率，从而增加有效碰撞的几率。
在反应物浓度足够高的情况下，反应速率将达到一定的极限值。
3. 催化剂催化剂是一种能够改变反应速率的物质，它通过提供新的反应路径或降低活化能来加速反应速率。
催化剂通常在反应过程中不被消耗，因此可以反复使用。
4. 表面积反应物的表面积对于固体相反应速率具有重要影响。
当反应物颗粒变得更小或表面积更大时，反应物分子与其他分子的碰撞几率增加，从而提高反应速率。
三、反应速率的解析方法为了研究和解析反应速率，科学家们提出了多种方法和理论。
以下将介绍几种常用的方法。
1. 初始速率法初始速率法是一种通过测量反应开始时的速率来确定反应速率的方法。
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决策变量
技术目标
经济目标
反应器选型和 尺寸计算
转化率 选择性 设备费 原料费
反应器操作方 式选择
反应器工艺和 操作条件选择
能耗
操作弹性
操作费
安全性
反应工程的尺度
可持续发展 环境 保护 资源 消耗
工程学(Engineering)的任务需要定量计算. 虽然化工厂中反应器的投资占总投资比例较小 但要求的计算精度却很高,因为它是决定 总投资,总能耗的关键
N2 + 3H2
原料净化
依据催化剂的要求 N2中脱H2O,脱CO2
2NH3
分离
依据反应产品 组成来设计
反应器
H2 中脱S,脱O2
动力车间 Utility
反应器的计算精度 >. 换热面积计算精度
1901 英 Davis«化学工程手册»提出单元操作概念
1913 德 1920 美 1922 德 哈伯－博施法高压合成氨技术产业化 MIT成立第一个化工系W.K.刘易斯任系主任 Winkler 炉流化床煤气化炉
l, Lnc.,1999
朱开宏. 工业反应过程分析导论. 中国石化出版社. 2003
第一章
化学反应工程
化学反应速率
Chemical Reaction Engineering
有化学反应的过程工业： 除传统的化学工业外， 广义地还包括电子，冶金，医药，环保，能源等行业. 物料的化学组分变化是在 化学反应器 内进行的. 在工业反应器内实施(分子水平的)化学反应时出现的种 种工程问题,均属反应工程问题 为把实验室发现的化学反应可靠地移植到工业生产中去, 需确定其反应参数,并按予期的生产能力设计反应器的 形状,大小和操作方式 1. 己有反应器的优化操作或改造,放大 2. 依生产任务,设计新的反应器
化学反应工程学基础
参考书目
Levenspiel.O.. Chemical Reaction Engineering,2nd..
John Wiley & Sons, Inc., 1972 Froment G.F.,K.B.Bischoff. Chemical Reactor Analysis and Design. John Wiley, 1979 陈甘棠. 化学反应工程. 化学工业出版社1981 李绍芬. 化学与催化反应工程. 化学工业出版社.1986 H.Scott Fogler, Elements of Chemical Reaction Engineering3nd,
组分 i 的消长率
i
同一温度T,同一体积V下改变浓度Ci 测得 dni 改变温度T后,重覆上述 改变浓度的实验,求得
/ dt f (Ci )
(Ci=ni/V)
dni / dt f (T , Ci )
反应比速率 (简称反应速)
1 dni / dt 均相反应应) 体积比速率 ri V 1 dni / dt 质量比速率 ri W (非均相反应) 1 dni / dt 面积比速率 ri S
化学计量学 Stoichiometry
化学反应式只表示反应物与生成物之间的定量关系 即化学计量关系 N 2 3H 2 2 NH 3
A1 3 A2 2 A3
A
i i
2 A3 A1 3 A2 0
i
0,
i 1,2,3, , n
n
---组分数
---计量系数. 正值代表产物,负值代表原料
n
ij
Ai 0
全部写出耒如下式
11 A1 21 A2 n1 An 0 12 A1 22 A2 n 2 An 0
1m A1 2 m A2 nm An 0
写成数学式为
11 12
21 22
与核反应堆比
反应工程的结构
反应工程 多相流动,混合 催化过程
物料衡算与 热量衡算 工程設计及优化，安全
流动模型
反应模型 及速率式 传递现象 宏观动力学 Aspen
Mathmatic
催化反应器
反应器的选择与设计
主要指标: 原料转化率,产品收率, 能耗,稳定性(可控性) 相态数及种类(气、液、固）： 混合程度,停留时间分布 ; 传热与传质； 接触形式（并流、逆流、错流）； 反应热处理：温度控制及热移入、移出速率； 催化剂失活：再生设计,移入移出速率；
1m 2 m
n1 n1 nm
计量系数矩阵
ij
A1 A2 An
=
0 0 0
化学反应速度范围
10
-4
10
-2
10
0
10
2
10
4
10
6
10
8
10
10
1012
Mol/s.m
3
mol/m2s
发 酵
生 理 活 动
多 孔 催 化
煤 燃 烧
喷 气 发 动 机
火 箭 发 动 机
双均 分 相 子 反 应
单一反应:
v1B1 + v2B2 = v3B3 + v4B4 反应度 ξ
dni / dt i (d / dt) dni / dt 反应式的反应度变率为 d / dt
反应器内发生的过程涉及多种学科,并有复杂的交互作用 化学------ 热力学, 动力学, 计量学, 催化化学 流体力学 传质和传热学 控制与自动化 只有清楚地了解,分析了各项物理化学过程的机理, 经过合理的简化后,才能形式数学模型 机理模型
黑箱或
经验模型
最后才是应用必要的数学工具表達出所要的结果
在反应器设计中往往 采用介于经验和机理 之间的是半经验模型,
有n个组分的体系中,只有一个化学反应式. 称简单反应体系 有n个化学组分的体系中,进行着多个化学反应式,称复杂反应体系
若体系有 1,2,3.----,i ,----n 共n 个化学组分.
1,2,3.----,j ,----m 共m 个化学反应式.
其第 j 个反应式可表示为
i 1 i j 为第 i 组分在第 j 个化学反应式中的计量系数
1931 丁苯橡胶、氯丁橡胶投产 1940 美国FCC炼油开发成功，成为石油化工的起点 1957欧洲第一届反应工程会议，提出反应工程学概念 1960 Bird <传递现象>,提出动量,质量,热量传输规律 21世纪
化工设计，放大广泛采用精确计算工具 -- “ Aspen”
反应器由“逐级经验放大”→“数模放大” 的转变至今仍很