宁波工程学院 物理化学实验报告 专业班级化本092姓名周培实验日期2011年5月19日 同组姓名郑志浩,王镇指导老师王婷婷,刘旭峰 实验名称实验九、乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 一、实验目的 1、了解用电导法测定乙酸乙酯皂化反应的速率系数和活化能。 2、了解二级反应的特点,学会用图解法求二级反应的速率系数。 3、掌握电导率仪的使用方法。 二、实验原理 1、二级反应的动力学方程 A+B→产物 t=0a a t=t a-x a-x -dc A/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x)2 定积分得:k=x/[ta(a-x)]① 以x/(a-x)~t作图若所得为直线,证明是二级反应,并从直线的斜率求k。 如果知道不同温度下的速率常数k(T1)和k(T2),按阿仑乌斯方程计算出该反应的活化能Ea Ea=ln k(T1)/k(T2)*R[T1T2/(T2-T1)]② 2、乙酸乙酯皂化反应是二级反应,反应式: CH3COOC2H5+NaOH→CH3COONa+C2H5OH t=0a a00 t=t a-x a-x x x t=∞00a a 反应前后CH3COOC2H5和C2H5OH对电导率的影响不大,可忽略,故反应前只考虑NaOH的电大率κ,反应后只考虑CH3COONa的电导率κ。对稀溶液而言,强电解质的电导率κ与其浓度成正比,而且溶液的总电导率就等于组成该溶液的电解质电导率之和。 有一下关系: κ0=A1*aκ∞=A2*aκt=A1*(a-x)+A2*x 有三式得:x=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)]*a,将其代入①中 得k=[(κ0-κt)/(κ0-κ∞)ta] 重新排列得:κt=(κ0-κt)/kta+κ∞ 因此,以κt~(κ0-κt)/t作图为一直线即为二级反应,并从直线的斜率求出κ
[归纳·助学] 1.化学反应速率的简单计算 (1)根据公式计算: v (B) =Δc (B )Δt 。 (2)根据化学计量数计算: 在同一条件下的同一化学反应中,各物质的反应速率之比等于其化学方程式中相应物质的化学计量数之比。 2.影响化学反应速率的外界因素 增大反应物浓度,增大压强,升高反应温度,使用催化剂均能加快化学反应速率。 3.化学平衡状态 4.化学平衡常数 (1)数学表达式: 对于反应:m A(g)+n B(g) p C(g)+q D(g) K =c p (C )·c q (D )c m (A )·c n (B ) 。 (2)注意问题: ①固体、纯液体的浓度视为常数,不包含在化学平衡常数的表达式中; ②K 只受温度的影响,当温度不变时,K 值不变; ③化学平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关,对于同一个化学反应,当化学方程式的计量数发生变化时,平衡常数的数值也发生变化;当化学方程式逆向书写时,平衡常数为原平衡常数的倒数。 分析化学平衡的移动一定要从反应速率入手 1.改变条件??????? 速率不变:如容积不变时充入稀有气体速率改变????? 程度相同[v (正)=v (逆)]??????????使用催化剂或对气体体积前后无变化的反应改变压强平衡不移动程度不相同[v (正)≠v (逆)]??????????浓度压强温度平衡移动
2.平衡移 动原理????? 增大反应物浓度,平衡正向移动;增大产 物浓度,平衡逆向移动升高温度,平衡向吸热方向移动增大压强,平衡向体积减小的方向移动 化学平衡状态的判断 (1)利用化学平衡状态的本质[即v (正)=v (逆)]判断。要求速率必须是一正一逆(不能同时都是v 正或v 逆),且速率之比等于化学计量数之比。 (2)利用化学平衡状态的特点(即“三定”——反应物的转化率、混合体系中各物质的百分含量、混合体系中各物质的浓度均一定)判断。 (3)利用“变量”与“不变量”来判断。选定反应中“变量”,即随反应进行而变化的量,当变量不再变化时,反应已达平衡。如常见的变量有:气体的颜色;对于气体体积变化的反应来说,恒压反应时的体积、恒容反应时的压强;对于反应体系中全部为气体,且气体物质的量变化的反应来说,混合气体的平均相对分子质量;对于反应体系中不全部为气体的反应来说,恒容时混合气体的密度等。 化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度。 对于同类型的反应,K 值越大,表示反应进行的程度越大;K 值越小,表示反应进行的程度越小。 (2)判断反应进行的方向。 若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Q c ,则 Q c >K ,反应向逆反应方向进行; Q c =K ,反应处于平衡状态; Q c <K ,反应向正反应方向进行。 (3)判断反应的热效应。 ①若升高温度,K 值增大,则正反应为吸热反应; ②若升高温度,K 值减小,则正反应为放热反应。 (4)利用化学平衡常数计算平衡浓度、转化率、体积分数等。 化学反应速率与化学平衡图象 破解化学反应速度与化学平衡图象题的方法是将“图象—方程式—理论”三者联系起来解答,具体方法是“三看”、“两法”:
乙酸乙酯皂化反应速率系数测定 :腾 学号:2012011864 班级:化21 同组人:田雨禾 实验日期:2014年10月23日 提交报告日期:2014年10月30日 指导教师: 麻英 1 引言 1.1 实验目的 (1)学习测定化学反应动力学参数的一种物理化学分析方法——电导法。 (2)了解二级反应的特点,学习反应动力学参数的求解方法,加深理解反应动力学特征。 (3)进一步认识电导测定的应用,熟练掌握电导率仪的使用方法。 1.2 实验原理 反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应,其速率方程式可以表示为 22dc -=k c dt (1) 将(1)积分可得动力学方程: c t 22c 0dc - =k dt c ? ? (2) 20 11 -=k t c c (3) 式中: 为反应物的初始浓度;c 为t 时刻反应物的浓度; 为二级反应的反应速率常数。 将1/c 对t 作图应得到一条直线,直线的斜率即为 。 对于大多数反应,反应速率与温度的关系可以用阿累经验方程式来表示: a E ln k=lnA-RT (4) 式中: 乌斯活化能或反应活化能;A 指前因子;k 为速率常数。 实验中若测得两个不同温度下的速率常数,就很容易得到 21 T a 21T 12k E T -T ln = k R T T ?? ??? (5) 由(5)就可以求出活化能。
乙酸乙酯皂化反应是一个典型的二级反应, 325325CH COOC H +NaOH CH COONa+C H OH → t=0时, 0c 0c 0 0 t=t 时, 0c -x 0c -x x x t=∞时, 0 0 0x c → 0x c → 设在时间t 生成物的浓度为x ,则反应的动力学方程为 220dx =k (c -x)dt (6) 2001x k = t c (c -x) (7) 本实验使用电导法测量皂化反应进程中电导率随时间的变化。设 、 和 分别代表时间为0、t 和∞(反应完毕)时溶液的电导率,则在稀溶液中有: 010=A c κ 20=A c κ∞ t 102=A (c -x)+A x κ 式中A 1和A 2是与温度、溶剂和电解质的性质有关的比例常数,由上面的三式可得 0t 00-x= -c -κκκκ∞ (8) 将(8)式代入(7)式得:
高二年级化学选修四同步小题狂练 第二章第二节影响化学反应速率的因素 一、单选题 1.下列说法中有明显错误的是() A. 对有气体参加的化学反应,增大压强体系体积减小,可使单位体积内活化分子数 增加,因而反应速率增大 B. 升高温度,一般可使活化分子的百分数增大,因而反应速率增大 C. 活化分子之间发生的碰撞一定为有效碰撞 D. 加入适宜的催化剂,可使活化分子的百分数大大增加,从而成千上万倍地增大化 学反应的速率 2.化学反应的速率主要取决下列哪个因素() A. 催化剂 B. 温度 C. 压强 D. 物质的性质 3.通过下列有关实验研究影响化学反应速率的因素得出的相关结论,你认为不正确的 是() A. 在其它条件相同时,将等质量的锌块和锌粉与相同浓度的盐酸反应,锌粉反应快 B. 将质量相同、形状大小一样的铝条分别与稀硫酸和浓硫酸反应,浓硫酸产生氢气 快 C. 两支试管中分别加入双氧水,其中一支试管中再加入少量二氧化锰,同时加热, 产生氧气的快慢不同 D. 在稀硫酸和铁粉反应制取氢气时,加入适量醋酸钠晶体,可减慢反应速率 4.硫代硫酸钠(Na2S2O3)与稀硫酸发生如下反应:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+ S↓+H2O下列四种情况中最早出现浑浊的是() A. 10℃时0.1mol/L Na2S2O3和0.1mol/L H2SO4各 5 mL B. 20℃时0.1mol/L Na2S2O3和0.1mol/L H2SO4各 5 mL C. 10℃时0.1mol/L Na2S2O3和0.1mol/L H2SO4各5 mL,加水10mL D. 20℃时0.2mol/L Na2S2O3和0.1mol/LH2SO4各5 mL,加水10 mL 5.铁粉与足量1mol/L盐酸反应,为了加快反应速率且不影响产生氢气的量可以加入() ①2mol/L的硝酸溶液②少量CuSO4(s)③少量铜粉④少量 CH3COONa(s)⑤对溶液加热⑥向反应液中通入HCl气体⑦加入过量铁粉⑧将铁粉改为铁片.
第23卷 第3期大学化学2008年6月自学之友 一个与化学反应速率常数有关的问题 索福喜 陈魁 李俊 徐建强 (南京信息工程大学环境科学与工程学院 江苏南京210044) 摘要 对物理化学教科书和教学参考书中较为普遍存在的一个有关化学反应速率常数的问题进行了讨论。指出必须对反应的速率常数k 与某反应物的消耗速率常数(或某产物的生成速率常数)k i 加以严格区分,二者之间的关系是:k i =νi ?k 。 化学反应的速率常数是化学动力学研究中的一个重要参数。例如温度和催化剂对反应速率的影响是通过反应的速率常数来体现的;在对复合反应进行近似处理(例如稳定态处理)时,更要涉及各个基元步骤的反应速率常数。因此,准确理解和严格区分化学反应速率常数的相关概念是很有必要的。 我们知道,按目前国际上普遍采用的以反应进度随时间的变化率对反应速率进行定义,对任意反应a A +b B =g G +h H ,当在恒容条件下进行时,其反应速率可以表示为: r =-1a d[A ]d t =-1b d[B ]d t =1g d[G]d t =1h d[H ]d t 当上述反应为基元反应时,按照质量作用定律又有: r =k [A ]a [B ] b 式中k 称为反应速率常数。于是有: -1a d[A ]d t =k [A ]a [B ]b -1b d[B ]d t =k [A ]a [B ]b 1g d[G]d t =k [A ]a [B ]b 1h d[H ]d t =k [A ]a [B ]b 另外,在动力学问题研究中,为了方便,也常常采用某反应物的消耗速率(或某产物的生成速率)来表示反应的快慢。因而有: - d[A ]d t =ak [A ]a [B ]b =k A [A ]a [B ]b - d[B ]d t =bk [A ]a [B ]b =k B [A ]a [B ]b d[G]d t =gk [A ]a [B ]b =k G [A ]a [B ]b 46
乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 一、实验目的 1.学习电导法测定乙酸乙酯皂化反应速率常数的原理和方法以及活化能的测定方法; 2.了解二级反应的特点,学会用图解计算法求二级反应的速率常数; 3.熟悉电导仪的使用。 二、实验原理 (1)速率常数的测定 乙酸乙酯皂化反应时典型的二级反应,其反应式为: CH 3COOC 2H 5+NaOH = CH 3OONa +C 2H 5OH t=0 C 0 C 0 0 0 t=t Ct Ct C 0 - Ct C 0 -Ct t=∞ 0 0 C 0 C 0 速率方程式 2kc dt dc =- ,积分并整理得速率常数k 的表达式为: t 0t 0c c c c t 1k -?= 假定此反应在稀溶液中进行,且CH 3COONa 全部电离。则参加导电离子有Na + 、OH -、CH 3COO -,而Na +反应前后不变,OH -的迁移率远远大于CH 3COO -,随着反 应的进行, OH - 不断减小,CH 3COO -不断增加,所以体系的电导率不断下降,且体系电导率(κ) 的下降和产物CH 3COO -的浓度成正比。 令0κ、t κ和∞κ分别为0、t 和∞时刻的电导率,则: t=t 时,C 0 –Ct=K (0κ-t κ) K 为比例常数 t→∞时,C 0= K (0κ-∞κ) 联立以上式子,整理得:
∞+-?= κκκκt kc 1t 00t 可见,即已知起始浓度C 0,在恒温条件下,测得0κ和t κ,并以t κ对t t 0κκ-作图,可得一直线,则直线斜率0 kc 1 m = ,从而求得此温度下的反应速率常数k 。 (2)活化能的测定原理: )11(k k ln 2 1a 12T T R E -= 因此只要测出两个不同温度对应的速率常数,就可以算出反应的表观活化能。 三、仪器与试剂 电导率仪 1台 铂黑电极 1支 大试管 5支 恒温槽 1台 移液管 3支 氢氧化钠溶液(0.02mol/L ) 乙酸乙酯溶液(0.02mol/L ) 四、实验步骤 1.标定NaOH 溶液及乙酸乙酯溶液的配制 计算标定0.023/dm mol NaOH 溶液所需的草酸二份,放入锥形瓶中,用少量去离子水溶解之,标定溶液。计算出配制与NaOH 等浓度的乙酸乙酯溶液100mL 所需化学纯乙酸乙酯的质量,根据不同温度下乙酸乙酯的密度计算其体积(乙酸乙酯的取样是通过量取一定量的体积),于ml 100容量瓶中加入约3/2容积的去离子水,然后用1mL 移液管吸取所需的乙酸乙酯加入容量瓶中,加水至刻度,摇匀。 2.调节恒温水浴调节恒温水浴温度为30℃1.0±℃。 3.电导率0K 的测定 用mL 20移液管量取去离子水及标定过的NaOH 溶液各mL 20,在干燥的100mL 烧杯中混匀,用少量稀释后的NaOH 溶液淋洗电导电极及电极管3次,装入适量的此NaOH 溶液于电极管中,浸入电导电极并置于恒温水浴中恒温。将
化学反应速率及其影响因素
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明士教育集团个性化教学辅导导学案 (2015秋季使用) 编写教师: 校对教师: 审核教师: 教学课题 化学反应速率和化学平衡 课时计划 第(1)次课 授课教师 学科 化学 授课日期和时段 上课学生 年级 高二 上课形式 阶段 基础( ) 提高(√ ) 强化( ) 教学目标 1.使学生了解化学反应速率的概念及表示方法 2.使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响 重点、难点 重点:浓度对化学反应速率的影响 难点:浓度对化学反应速率影响的原因 知识点一:化学反应速率 1、含义:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。 2、表示方法: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减少或生成物浓度的增加来表示 。 3、数学表达式: V = △C/ △t 4、单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)或mol/(L·h) 注意事项:1. 化学反应速率是标量,即只有大小而没有方向; 2. 一般地计算出来的化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,不同时刻的化学反应速率是不相同的; 3. 对于固体物质或气态反应中的液体物质,反应在其表面进行,它们的“浓度”是不变的,因此不用液体和固体表示化学反应速率; 4. 对于同一化学反应,用不同的物质表示其化学反应速率可能不相同,但其化学反应速率比等于化学方程式中化学计量数之比。例如在N 2+3H2 2NH3中 v (N 2)∶v (H 2)∶v (NH 3)=1∶3∶2。 要点诠释: 知识点二:影响化学反应速率的因素 (一)浓度对化学反应速率的影响规律(图示) “凡事预则立,不预则废”。科学地预习 Ⅰ、知识梳理 一、学习与应用
一级反应速率常数测量 一、 实验原理 1. 蔗糖水解反应是典型的一级,是一个准一级反应而已。 C 12H 22O 11+H 2O (酸催化)= C 6H 12O 6(葡萄糖)+C 6H 12O 6(果糖) 本是二级反应,由于水是大量的, 成为准一级反应。 -dc/dt =k 1c 积分: lnc = k 1t + B 或 lnc 0/c = k 1t 2. 旋光度α与浓度的关系。 20℃时,蔗糖的比旋光度〔α〕=66.6°;葡萄糖比旋光度〔α〕=52.5°; 果糖的比旋光度〔α〕=-91.9° 蔗糖水解反应,开始体系是右旋的角度大,随反应进行,旋光角度减少,变成左旋。旋光角度α与浓度关系式:α=〔α〕Lc L 是旋光管长度,〔α〕仅与温度有关,当温度,旋光管长度一定,α与浓度c 成正比。可写成 α=Kc 3 .用α表示的一级反应动力学方程: A ――→ B + D t=0 C 0 α0=K A C 0 (1) t=t CA C B =C 0-C A ; C D =C 0-C A αt =αA +αB +αD =K A C A +(K B +K D ) (C B +C D ) (2) t=∞ 0 C 0 ; C 0 α∞=(K B +K D )C 0 (3) (1)-(3): α0-α∞=(K A -K B -K D )C 0 C0=(α0-α∞)/(K A -K B -K D ) (2)-(3):α0-αt =(K A -K B -K D )C A C A =(α0-αt )/(K A -K B -K D ) 代入一级反应动力学方程: ∝-∝-==ααααt A c c t k 001ln ln 或 B t k c +-=1ln 得到 ')ln(1B t k t +-=-∝αα 二、仪器药品(略)
化学反应速率及其影响因素 Z 真题感悟 hen ti gan wu (课前) 1.(2017·江苏·10)H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(D) A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快 B.图乙表明,其他条件相同时,溶液pH越小,H2O2分解速率越快 C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快 D.图丙和图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大 [解析]本题考查反应条件对反应速率的影响。由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;OH-的浓度越大,pH越大,即0.1 mol·L -1NaOH对应的pH最大,曲线下降最快,即H2O2分解最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最快,0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2分解最慢,而1.0 mol·L-1 NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,Mn2+越多,H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。 2.(2016·全国Ⅲ)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO x,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。 在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度为323 K,NaClO2溶液浓度为5×10-3mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表。 _大于__ 是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是_NO溶解度较低或脱硝反应活化能较高__。 [解析]由实验结果可知,c(SO2-4)=8.35×10-4 mol·L-1>c(NO-3)=1.5×10-4 mol·L-1,
课时二、影响速率的因素 提问:化学反应是进行的快好还是进行得慢好? 教学过程: 一、有效碰撞的理论 1、化学反应发生的必要条件是: 2、化学反应发生的充要条件是: 3、什么是活化分子?什么是活化能? 4、单位体积活化分子数与化学反应速率的关系? 二、影响化学反应速率最主要的因素是: 三、影响化学反应速率的外在条件: 1、浓度对化学反应速率的影响 规律:其它条件不变时,浓度越大 原因分析: 注意:对于纯固体或纯液体,增大反应物的量, 2、压强对反应速率的影响 (1)结论:其它条件不变时,有气体参加的反应,增大压强减小压强, (2)原因分析: 3、温度对化学反应速率的影响 (1)规律:其它条件不变时,升高温度降低温度(2)原因分析: (3)经验规律 4、催化剂 (1)规律:其它条件不变时,使用催化剂 (2)原因分析:
5、固体物质 强化训练: 1.决定化学反应的速率的大小的根本原因是()A.温度与压强 B.反应物的浓度 C.参加反应的各物质的性质 D.催化剂的加入 2.在溶液中发生的反应,对反应速率不发生影响的因素是() A.温度 B.压强 C.浓度 D.催化剂 3.把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中,不影响氢气产生速率的因素是()A.盐酸的浓度 B.铝条的表面积 C.溶液的温度 D.加少量Na2SO4 4.下列因素一定会使化学反应速率加快的是:①增加反应物的物质的量②升高温度③缩小容器体积 ④加入生成物(5)形成原电池() A.①②④ B.②③○5 C.①②③ D.只有②○5 5.一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示:下列描述正确的是() A、反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol/(L·s) B、反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol/L C、反应开始到10s时,Y的转化率为79.0% D、反应的化学方程式为:X(g)+ Y(g) Z(g) 6.下列措施对增大反应速率明显有效的是() A.Na与水反应时增大水的用量 B.Fe与稀硫酸反应制取H2时,改用浓硫酸 C.在K2SO4与BaCl2两溶液反应时,增大压强 D.Al在氧气中燃烧生成A12O3,将Al片改成Al粉 7.100mL6mol/LH2SO4跟过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速度,但又不影响生成氢气的总量.可向反应物中加入适量的() A.碳酸钠(固体) B.水 C.硫酸钾溶液 D.浓硫酸 8.在反应:C+CO22CO中,可使反应速率增大的措施是() ①增大压强②升高温度③通入CO2④增加碳的量⑤降低压强 A.①②③④ B.②③④⑤ C.①②③ D.②③④ 9、将 4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:
第六章习题 一、选择题 1、某反应速率常数单位是mol·l-1·s-1,该反应级数为() A、3级 B、2级 C、1级 D、0级 2、某反应物反应了3/4所需时间是反应了1/2所需时间的2倍,则该反应级数为() A、0级 B、1级 C、2级 D、3级 3、某反应在指定温度下,速率常数是k=4.62×10-2min-1,反应物的初始浓度为 0.1mol·l-1,则该反应的半衰期为() A、15min B、30min C、150min D、不能求解 4、已知某反应的级数是一级,则可确定该反应一定是() A、简单反应 B、单分子反应 C、复杂反应 D、上述都不对 5、任何化学反应的半衰期与初始浓度c0、速率常数k的关系是() A、与k、c0均有关 B、与c0有关,与k无关 C、与k有关 D、与c0无关,与k有关 6、某反应进行时,反应物浓度与时间成线性关系,则此反应的半衰期与反应物初始浓度的关系是() A、成正比 B、成反比 C、平方成反比 D、无关 7、某复杂反应表观速率常数k与各基元反应速率常数间关系为 k=k2(k1/2k4)1/2 则表观活化能E a与各基元反应活化能E i之间关系是() A、E a=E2+1/2(E1-2E4) B、E a=E2+1/2(E1-E4) C、E a=E2+ (E1-2E4)1/2 D、E a=E2×1/2(E1/ 2E4) 8、半衰期为10天的某放射性元素净重8克,40天后其净重为() A、4克 B、2克 C、1克 D、0.5克 9、氢和氧的反应发展为爆炸是因为() A、大量的引发剂引发 B、直链传递的速率增加 C、自由基被消除 D、生成双自由基,形成支链 10、一个反应的活化能为83.68kJ·mol-1,在室温27℃时,温度每增加1K,反应速率常数增加的百分数() A、4% B、90% C、11% D、50% 11、在T、V恒定的条件下,基元反应A(g)+B(g)→D(g),若初始浓度c A,0 >>c B,0,即在反应过程中物质A大量过剩,其反应掉的物质的量浓度与c A,0相比较,完全可以忽略不计。则此反应的级数n=() A、1 B、2 C、3 D、0
明士教育集团个性化教学辅导导学案 (2015秋季使用) 编写教师: 校对教师: 审核教师: 教学课题 化学反应速率和化学平衡 课时计划 第(1)次课 授课教师 学科 化学 授课日期和时段 上课学生 年级 高二 上课形式 阶段 基础( ) 提高(√ ) 强化( ) 教学目标 1.使学生了解化学反应速率的概念及表示方法 2.使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响 重点、难点 重点:浓度对化学反应速率的影响 难点:浓度对化学反应速率影响的原因 知识点一:化学反应速率 1、含义:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。 2、表示方法: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减少或生成物浓度的增加来表示 。 3、数学表达式: V = △C/ △t 4、单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)或mol/(L·h) 注意事项:1. 化学反应速率是标量,即只有大小而没有方向; 2. 一般地计算出来的化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,不同时刻的化学反应速率是不相同的; 3. 对于固体物质或气态反应中的液体物质,反应在其表面进行,它们的“浓度”是不变的,因此不用液体和 固体表示化学反应速率; “凡事预则立,不预则废”。科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对 Ⅰ、知识梳理 认真阅读、理解教材,带着自己预习的疑惑认真听课学习,复习与本次课程相关的重点知识与公式及规律,认真听老师讲解本次课程基本知识要点。请大家做好课堂笔记。 一、学习与应用
4. 对于同一化学反应,用不同的物质表示其化学反应速率可能不相同,但其化学反应速率比等于化学方程式 中化学计量数之比。例如在N 2+3H 2 2NH 3中 v (N 2)∶v (H 2)∶v (NH 3)=1∶3∶2。 要点诠释: 知识点二:影响化学反应速率的因素 (一)浓度对化学反应速率的影响规律(图示) (二)压强对化学反应速率的影响 说明:压强对化学反应速率的影响的几种情况 改变压强,对化学反应速率的影响的根本原因是引起浓度改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因。 (1)对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强时,反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此对化学反应速率无影响。 (2)对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况:
五、实验记录和处理 1、将实验数据记录于下表一中。 室温:24℃ 大气压:100.42KPa k0(25℃)=2.510 k∞(25℃)=0.896 k0 2、以k t对(k0-k t)/t作图,根据直线斜率求速率常数值。拟合直线见图一、图二。
k t (k 0-k t )/t 图一25℃下k t ~(k 0-k t )/t 拟合直线 注:拟合度R 2=0.99089,说明直线拟合的很好,可以用于计算。 k t (k 0-k t )/t 图二35℃下k t ~(k 0-k t )/t 拟合直线
注:拟合度R 2=0.9694,说明直线拟合地较好,可以用于计算。 (1)由图一知,直线斜率为15.70158 NaOH (分析纯):0.0832g 定容体积:100mL NaOH 浓度:0.0208mol/L 稀释后NaOH 浓度:0.0104mol/L ,即a=0.0104mol/L 。 根据推导公式: k t = ∞+-?k t k k t 0ak 1 所以,25℃时反应速率常数k=6.1238L/(mol ·min) 查阅书籍:25℃时的反应速率常数标准值为:6.4254L/(mol ·min) 因此实验测量的相对误差为:4.69% (2)由图二知,直线斜率为8.23511, a=0.0104mol/L 。 根据推导, k t = ∞+-?k t k k t 0ak 1 所以,35℃时反应速率常数k=11.6761L/(mol ·min) 查阅书籍,35℃时的反应速率常数标准值为:11.9411L/(mol ·min) 因此实验测量的相对误差为:2.2% 3、计算反应活化能。 根据Arrhenius 公式: lnk 2/k 1=E(T 2-T 1)/(RT 1T 2) 所需物理量的相关数值见表二: 表二求活化能所需物理量的相关数值 将数值代入公式,求得:E=49.29kJ/mol 将反应速率常数标准值代入公式,求得反应活化能的标准值:E=47.34kJ/mol 因此实验测量的相对误差为:4.12%
课题第二节影响化学反应速率的因素教案 教学目标 1.知识与技能 (1)理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。 (2)使学生能初步运用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。 2.过程与方法 (1)掌握运用浓度、压强、温度和催化剂等条件比较反应速率大小的方法; (2)通过识别有关化学反应速度与压强、温度或浓度等的图像,提高识图析图能力,培养从图像中挖掘化学信息的能力。 3、情感、态度与价值观 (1)通过实验培养学生严谨的科学态度,知道科学研究的一般方法。 (2)通过目前催化剂研究的遗憾,激发学生投身科学的激情。 教学重点和难点: 重点:浓度对化学反应速率的影响。 教学难点:用活化分子理论解释外界条件对化学反应速率的影响。 教学方法: 实验探究、归纳总结、教师讲述 教学手段: 多媒体、小黑板。 教学时数:一课时。 教学过程: 板块1——创设情境,引出影响化学反应速率的因素 [导入]有些反应速率很快,如盐酸与氢氧化钠的中和反应,而有些反应速率很慢,如石油的形成。可见,不同物质化学反应速率相差很大。 [设置问题情境]比较下列各组化学反应的速率,并分析引起速率不同的可能原因: 1、在通常情况下,Na与水的反应和Mg与水的反应哪个剧烈(反应速率快)?为什么? 2、将等物质的量的碳酸钠与碳酸氢钠放入等体积等浓度的盐酸中,产生CO2的速率哪 个较快?为什么? 3、石油的形成要多少年?炸药的爆炸呢? 4、夏天米饭变质冬天米饭变质
【小结】决定 不同化学反应的速率反应物本身的性质(内因) 影响 同一化学反应的速率外界条件(外因) [板书] 一、决定化学反应速率的因素:反应物本身的性质(主要) 二、外界条件对化学反应速率的影响: [设置问题情境]:参考信息1: 化学反应的本质就是反应物分子中旧的化学键的断裂和生成物中新化学键的生成。参考信息2: 气体反应中,任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。 在101kPa和500℃时,0.001mol/L的HI气体,每升气体中,分子碰撞达每秒3.5×1028次之多。 如果每次碰撞都能发生化学反应,HI的分解反应瞬间就能完成,而事实并不是这样。 即反应物的分子的每次碰撞不一定都能发生化学反应。 [过渡]:反应物分子要具有什么条件才能发生有效碰撞? [讲述]以篮球队员投篮为例: 力量不够向不取好好球!有效碰撞 ①、有足够的能量使旧键断裂②、碰撞时要有合理的取向 [提问]化学反应的历程? 学生:普通分子→活化分子→有效碰撞→新物质和能量 活化分子:具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子
化学反应速率的影响因素 1.下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( ) A.Cu能与浓硝酸反应,但不能与浓盐酸反应B.Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快C.N2与O2在常温、常压下不反应,放电时可反应D.Fe与浓盐酸反应比与稀盐酸反应快2.在有气体参与的反应中,能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增大的方法是①增大反应物的浓度②升高温度③增大压强④移去生成物⑤加入催化剂 A.①②③B.①②③⑤C.②⑤D.①②③④⑤ 3.对反应A+B AB来说,常温下按以下情况进行反应: ①20 mL溶液中含A、B各0.01 mol②50 mL溶液中含A、B各0.05 mol ③0.1 mol·L-1的A、B溶液各10 mL④0.5 mol·L-1的A、B溶液各50 mL 四者反应速率的大小关系是( ) A.②>①>④>③ B.④>③>②>① C.①>②>④>③ D.①>②>③>④ 4.实验室用锌粒与2 mol/L硫酸制取氢气,下列措施不能增大反应速率的是( ) A.用锌粉代替锌粒B.改用3 mol/L硫酸 C.改用热的2 mol/L硫酸D.向浓硫酸中加入等体积水 5.把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中,不影响氢气产生速率的因素是( ) A盐酸的浓度B.铝条的表面积 C.溶液的温度D.加少量固体NaCl 6.100 mL浓度为2 mol·L-1的硫酸与过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成氢气 的总量,可采用的方法是( ) A.加入6 mol·L-1的硫酸B.加热 C.加入蒸馏水D.加入硫酸钠溶液 7.锌和足量的稀HCl反应时,加入少量CuSO4固体,下列叙述正确的是( ) A.反应速率减慢,产生H2的量不变B.反应速率加快,产生H2的量不变 C.反应速率不变,产生H2的量增加D.反应速率加快,产生H2的量减少 8.对于可逆反应2A+3B2CΔH<0,下列条件的改变一定可以加快正反应速率的是( ) A.增大压强 B.升高温度 C.增加A的量 D.加入二氧化锰作催化剂 9.为探究Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果,甲、乙两组同学分别设计了如图1、图2所
工程学院物理化学实验报告— 实验名称乙酸乙酯皂化反应速率常数的测定 一、实验目的 1.了解用电导法测立乙酸乙酯皂化反应速率常数和活化能: 2.了解二级反应的特点,学会用图解法求二级反应的速率常数; 3.掌握电导率仪的使用方法。 二、实验原理 1.二级反应动力学方程 A 4? B->产物 t=0 a a t=t a-x a-x -dc A/dt=-d(a-x)/dt=dx/dt=k(a-x) (2.9.1) 定积分得:kt=x/a(a-x) (2.9.2) 以x/(a-x)对t作图,若所得为一直线,证明是二级反应,由斜率即可求出反应速率常数k值如果知道不同温度下的速率常数k(T】)和k(T2),按阿仑尼乌斯方程计算岀该反应的活化能Ea?Ea=ln( k(T2)/k(TJ) xRTi T2/ (T2-T J)(2.93) 2.乙酸乙酯皂化反应是二级反应,反应式为: CH3COOC2H5+NaOH T CH3COONa+ C2H5OH t=0a a00 t=t a-x a-x X X (Toe00a a iq)=Ara K QO=A2 * a K l=Ai(a-x)+A2x 由上三式得:x=(Ku-K()a/ (KO-K?)>代入式(2.9.2),得 K=(KO-Kl) /ta(Ki-Kx) (2.9.4) 重新排列得:Z N KO-K O/kat g (2.9.5) 因此,以z对(KO-K.) /t作图为一直线即为二级反应,由斜率即可求岀反应速率常数k值: 由两个不同温度下测得的速率常数k(「)和k(T2),按式(2.93)计算出该反应的活化能Ea.
三、仪器和试剂 1.仪器:数字电导率仪1台,恒温水槽1套,叉形电导管2只,移液管(10ml,胖肚)3根; 2.药品:乙酸乙酯标准溶液(0.0212 mol-dnr3), NaOH标准溶液(0.0212 mol dml。 四、实验步 1.调节恒温槽 调肖温度为25°C,同时电导率仪提前打开预热。 2.Ko的测定 分别取10ml蒸餾水和10ml NaOH标准溶液,加到洁净干燥的叉形管中充分混匀,然后将其置于 25°C恒温槽中,恒温5min,并接上电导率仪,测其电导率值心。 3.z的测定 在另一支叉形管的直支管中加10ml CH3COOC2H5标准溶液,侧支管中加10ml NaOH标准溶液,放入25°C恒温5min后,将其混合均匀并立即记时,同时用该溶液冲洗电极三次,开始测 量其电导率值(由于反应为吸热反应,开始时会有所降低,因此一般从第6min开始读数)当反 应进彳亍6min, 9min, 12min, 15min, 20min, 25min, 30min, 35min, 40min时各测电导率一次,记录电 导率M及时间t。 反应结束后,倾去反应液,洗净电导池及电极,将钳黑电极浸入蒸慵水中。 4.调节恒温槽温度为35°C,重复上述步骤测左其心和M ,但在测圮时是按照进行4min, 6min, 8min. 10min, 12min, 15min> 18min, 21 min, 24 min, 27min, 30min 时测其电导率。 五、数据记录与处理 室温:24.9C 大气压力:100.46 kPa 初始浓度:C CH3COOC2H5=0.0212 mol? dm' C Naon=0.0212mol dnr3 ,
第二章化学反应速率与化学平衡 第二节影响化学反应速率的因素 知识点一、有效碰撞理论 1.有效碰撞 2.活化分子与活化能 活化分 子 能够发生有效碰撞的 分子 活化分子能量高,碰撞时,破坏分子部原子之间的“结合 力”,重新组合成生成物分子 活化能活化分子比普通分子 高出的能量 ①活化能越小,普通分子就 越容易变成活化分子.即普 通分子+活化能活 化分子. ②只表示一般分子成为活化 分子的难易程度,但对这个 化学反应前后的能量变化并 不产生任何影响,即对反应 热数值没影响 E1指反应的活化能,E2-E1是 反应热。 活化分子的百分数越大,单位体积___________越多,单位时间___________越多, 化学反应速率___________。活化分子数有效碰撞的次数越快 知识点二、影响化学反应速率的因素 1、主要影响因素:因——物质本身的性质
2、次要影响因素:外因 (1)浓度 ①影响规律:其他条件不变时??? ? ? 增大反应物浓度,反应速率 减小反应物浓度,反应速率 增大 减小 ②微观解释:其他条件不变时,增大反应物浓度→单位体积活化分子数增多→有效碰撞 几率增加→化学反应速率增大。 反之,减小反应物浓度,化学反应速率减小。 ③注意事项: 对化学反应速率的影响因素是指物质的量浓度,而不是指物质的量或反应物的总量。 对于纯液体或固体物质,可认为其浓度为“常数”,它们的量的改变不会影响化学反应速率。 但固体物质的反应速率与接触面积有关,颗粒越细,表面积越大,反应速率越大。 例1、把下列四种X 溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol/L 盐酸的烧杯中,均加水稀释到50 mL.此时,X 和盐酸缓慢地进行反应,其中反应最快的是 ( ) A .10℃ 20 mL 3 mol/L 的X 溶液 B .20℃ 30 mL 2 mol/L 的X 溶液 C .10℃ 10 mL 4 mol/L 的X 溶液 D .10℃ 10 mL 2 mol/L 的X 溶液 [解析] 分析本题,在其他条件不变的情况下,比较速率大小,先比较浓度的大小.此时,浓度必须是混合后的浓度,由于混合后各烧杯中盐酸浓度相等,所以只要求出X 的浓度是最大者反应最快,然后比较温度的高低. A 项中,c (X)=20×3 50 mol/L =1.2 mol/L ; B 项中,c (X)=30×2 50 mol/L =1.2 mol/L ; C 项中,c (X)=10×4 50 mol/L =0.8 mol/L ; D 项中,c (X)=10×2 50 mol/L =0.4 mol/L.
乙酸乙酯皂化反应速率常数及活化能的测定 一、实验目的 1.通过电导法测定乙酸乙酯皂化反应速度常数。 2.求反应的活化能。 3.进一步理解二级反应的特点。 4.掌握电导仪的使用方法。 二、实验原理 反应速率与反应物浓度的二次方成正比的反应为二级反应。其速率方程为 4.1 将速率方程积分可得动力学方程: 4.2 式中为反应物的初始浓度,为时刻反应物的浓度,为二级反应的速率常数。以 对时间作图应为一直线,直线的斜率即为。 对大多数反应,反应速率与温度的关系可用阿仑尼乌斯经验方程来表示: 4.3 式中为阿仑尼乌斯活化能或叫反应活化能,为指前因子,为速率常数。 实验中若测得两个不同温度下的速率常数,由(4.3)式很容易得到: 4.4 由(4.4)式可求活化能。 乙酸乙脂皂化反应是二级反应 = 动力学方程为 4.5 由(4.5)式可以看出,只要测出t时刻的x值,c0为已知的初始浓度,就可以算出速率常数k2。实验中反应物浓度比较低,因此我们可以认为反应是在稀的水溶液中进行,CH3COONa 是全部解离的。在反应过程中Na+的浓度不变,OH-的导电能力比CH3COO-的导电能力大,随着反应的进行,OH-不断减少,CH3COO-不断增加,因此在实验中我们可以用测量溶液的电导(G)来求算速率常数k2。 体系电导值的减少量与产物浓度x的增大成正比: 4.6
4.7 式中为时溶液的电导,为时间时溶液的电导,为反应进行完全(→∞)时溶液的电导。将(4.6)、(4.7)两式代入(4.5)式得: 整理得: 4.8 实验中测出及不同时刻所对应的,用对作图得一直线,由直线的斜率 可求出速率常数。若测得两个不同温度下的速率常数,后,可用(4.4)式求出该反应的活化能。 三、仪器与试剂 1、仪器 电导率仪(附DJS-1型铂黑电极)1台;电导池1只;恒温水浴1套;停表1只;移液管(10ml)3只;磨口三角瓶(200ml)1个。 2、药品 NaOH水溶液(0.0200mol·dm-3);乙酸乙酯(A.R.);电导水。 四、实验步骤 1. 配制溶液 配制与NaOH准确浓度(约0.0200mol· L-1)相等的乙酸乙酯溶液。其方法是:找出室温下乙酸乙酯的密度,进而计算出配制250mL0.0200mol· L-1(与NaOH准确浓度相同)的乙酸乙酯水溶液所需的乙酸乙酯的毫升数V,然后用lmL移液管吸取Vml乙酸乙酯注入250ml容量瓶中,稀释至刻度,即为0.0200 mol· L-1的乙酸乙酯水溶液。 2. 调节恒温槽 将恒温槽的温度调至(25.0±0.1)℃[或(30.0±0.1)℃]。 3. 调节电导率仪 4. 溶液起始电导率κ0的测定 在干燥的200ml磨口三角瓶中,用移液管加入50ml 0.0200 mol· L-1的NaOH溶液和同数量的电导水,混合均匀后,倒出少量溶液洗涤电导池和电极,然后将剩余溶液倒入电导池 (盖过电极上沿约2cm),恒温约15min,并轻轻摇动数次,然后将电极插入溶液,测定溶液电导率,直至不变为止,此数值即为κ0。 5. 反应时电导率κt的测定 用移液管移取50ml 0.0200mol· L-1的CH3COOC2H5,加入干燥的200mL磨口三角瓶中,用另一只移液管取50ml 0.0200 mol· L-1的NaOH,加入另一干燥的200ml磨口三角瓶中。将两个三角瓶置于恒温槽中恒温15min,并摇动数次。同时,将电导池从恒温槽中取出,弃去上次溶液,用电导水洗净。将温好的NaOH溶液迅速倒入盛有CH3COOC2H5的三角瓶中,同时开动停表,作为反应的开始时间,迅速将溶液混合均匀,并用少量溶液洗涤电导池和电极,然后将溶液倒入电导池(溶液高度同前),测定溶液的电导率kt,在4min、6min、8min、10min、12min、15min、20min、25min、30min、35min、40min各测电导率一次,记下kt和对应的时间t。 6. 另一温度下κ0和kt的测定 调节恒温槽温度为(35.0±0.1)℃[或(40.0±0.1)℃]。重复上述4、5步骤,测定另一温度下的κo和kt。但在测定κt时,按反应进行4min、6min、8min、10min、12min、15min、18min、21min、24min、27min、30min测其电导率。实验结束后,关闭电源,取出电极,用电导水洗净并置于电导水中保存待用。 五、数据的记录及处理