a-level化学考试试卷:国际学科备考系列
a-level化学考试试卷:国际学科备考系列化学反应速率 下面我们来把化学反应速率这个考点进行知识点梳理和解析,帮助同学们进行复习和自查。吉布斯自由能(GibBs free energy);化学平衡(Chemical equilibrium);化学反应速率(Chemical reaction rate);
不少同学在学习A-level化学的时候,会觉得这个科目好难学、好抽象、好枯燥,其实不然。要想学好化学(而且开心的学),其中关键的点是要结合不同的知识点相互理解,注重概念知识和生活的联系,利用知识点解释生活中常见的现象。
知识是生活实践中总结出来的经验。当我们在研究一个化学反应时,通常需要关注到这个反应的能量变化、自发性、反应程度和反应速率,分别对应化学A-level考试中四个必考的考点:
考点
化学反应焓(Enthalpy);
吉布斯自由能(GibBs free energy);
化学平衡(Chemical equilibrium);
化学反应速率(Chemical reaction rate);
下面我们来把化学反应速率这个考点进行知识点梳理和解析,帮助同学们进行复习和自查。
化学反应速率
(Reaction kinetics)
进行化学实验或者研究化学反应时,我们通常会关注化学反应进行的快慢。比如反应是否足够的快,可以高效得到目标产物;或者足够的慢,能够减缓原料腐败损耗。
我们无法直接测量一个化学反应的反应速率(Rate of reaction),但我们可以通过测量反应物(Reactant)或产物(Product)在一定时间内的数量变化,来计算这个化学反应的反应速率:
在A-level的学习中,我们经常研究的是在溶液中或者气体的化学反应,所以会通过测量一段时间内反应物或产物的浓度(Concentration)变化来计算化学反应的速率。
短时间内有大量气体生成,说明这个反应的速率很快。
影响反应速率的因素
(Factors)
我们一般会用碰撞理论(Collision theory)来研究和解释化学反应速率的快慢。粒子间有效的碰撞需要满足两个条件:足够的能量(Sufficient energy)和正确的取向(Correct orientation)。
因此,要影响一个化学反应的速率,我们可以从与条件相对应的两个方面来改变:调整有足够能量的粒子的比例(Proportion)和改变碰撞的发生频率(Frequency)。
根据这两个方面,能够影响一个化学反应速率快慢的因素主要有四个:
表面积(Surface area);
浓度(Concentration);
温度(Temperature);
催化剂(Catalyst);
反应物表面积越大,可以与之发生碰撞(Collision)进行反应的粒子数量就会越多,有效碰撞的次数就会越多,反应进行就会越快;反应物(也可能是产物)的浓度越高,单位体积内可以发生有效碰撞的次数就会越多,反应进行越快;温度越高,根据玻尔兹曼分布(Boltzmann distribution),能量高于活化能(Activation energy)的粒子的比例会越大,越多粒子可以发生有效碰撞,反应进行越快;在有催化剂的条件下,活化能会比较低,意味着有更多的粒子可以发生有效碰撞,反应进行越快。
(Figure 9.9 and 9.10 Cambridge International AS and A-level Chemistry p.144 2014.)
化学反应速率公式
(Reaction rate equation or rate law)
在化学反应速率这一部分经常考到的一个考点就是:化学反应速率公式的理解和计算。
化学反应速率通常会随着反应物的浓度变化而变化,可能是和浓度成正比,也可能是和浓度的平方成正比,因此我们可以用一个公式去利用反应物的浓度来计算反应速率。
化学反应式:
aA bB→Product
其反应速率公式为:
rate=k [A]
m
[B]
n
其中,k为速率常数(Rate constant),[A]和[B]分别为反应物A和B的浓度,m和n分别为反应物A和B的反应级数(Reaction order)。根据m和n的数值,我们可以确定反应物的级数和整个反应的级数。比如说,m=1,n=2时,反应物A的级数(Order with respect to reactant A)是1,反应物B的级数是2,整个反应的级数为3。
利用反应速率公式,我们可以计算某个浓度下这个化学反应的速率;反过来说,如果我们知道反应速率和其他条件,是可以把某个反应物或产物的浓度或者速率常数k算出来的。当题目问到速率常数时,可能会分别提问数值和单位,我们在计算的时候可以把数值和单位分开计算(基础好的同学也可以写在一起),分别代入数值和单位进行计算,得到题目的答案。
真题讲解
下面我们来看一道例题:
例题:2(c)(9701/43 May/June 2018)
化学反应速率考点里还需要关注“通过不同浓度下的速率来确定每个反应物的反应级数”、“半周期(Half-life)的计算”、“催化剂的分类、功能和案例分析”这些考点,由于篇幅有限这里就不展开详细梳理了。
前面我们简单的梳理了化学反应速率的概念、影响反应速率的因素、化学反应速率的公式和计算方法,同时也复习了相关关键概念的英语单词,如果同学们看完之后觉得“这是什么?能吃吗?”,那说明同学你该复习背单词啦!
最后,希望各位同学们都能学好化学,喜欢化学,祝愿大家考出理想的分数。