第13章 物质输送和有限速率化学反应
第十三章 物质输送和有限速率化学反应
FLUENT 可以通过求解描述每种组成物质的对流、扩散和反应源的守恒方程来模拟混合和输运，可以模拟多种同时发生的化学反应，反应可以是发生在大量相（容积反应）中，和/或是壁面、微粒的表面。包括反应或不包括反应的物质输运模拟能力，以及当使用这一模型时的输入将在本章中叙述。
注意你可能还希望使用混合物成分的方法（对非预混系统，在14章介绍）、反应进程变量的方法（对预混系统，在15章介绍），或部分预混方法（在16章介绍）来模拟你的反应系统。见12章FLUENT 中反应模拟方法的概述。 本章中的分为以下章节：
● 13.1 容积反应 ● 13.2 壁面表面反应和化学蒸汽沉积 ● 13.3 微粒表面反应 ● 13.4 无反应物质输运
13．1 容积反应
与容积反应有关的物质输运和有限速率化学反应方面的信息在以下小节中给出：
● 13.1.1 理论
● 13.1.2 模拟物质输运和反应的用户输入概述 ● 13.1.3 使能物质输运和反应，并选择混合物材料 ● 13.1.4 混合物和构成物质的属性定义 ● 13.1.5 定义物质的边界条件 ● 13.1.6 定义化学物质的其他源项
● 13.1.7 化学混合和有限速率化学反应的求解过程 ● 13.1.8 物质计算的后处理
● 13.1.9 从CHEMKIN 导入一个化学反应机理
13.1.1 理论 物质输运方程
当你选择解化学物质的守恒方程时，FLUENT 通过第i 种物质的对流扩散方程预估每种物质的质量分数，Y i 。守恒方程采用以下的通用形式：
()()i i i i i S R J Y v Y t
++-?=??+??
ρρ （13.1-1） 其中i R 是化学反应的净产生速率（在本节稍后解释），i S 为离散相及用户定义的源项导致的额外产生速率。在系统中出现N 种物质时，需要解N-1个这种形式的方程。由于质量分数的和必须为1，第N 种物质的分数通过1减去N-1个已解得的质量分数得到。为了使数值误差最小，第N 种物质必须选择质量分数最大的物质，比如氧化物是空气时的N 2。 层流中的质量扩散
在方程13.1-1中，i J 是物质i 的扩散通量，由浓度梯度产生。缺省时，FLUENT 使用稀释近似，这样扩散通量可记为：
i m i i Y D J ?-=,ρ （13.1.2）
这里m i D ,是混合物中第i 种物质的扩散系数。
对于确定的层流流动，稀释近似可能是不能接受的，需要完整的多组分扩散。在这些例子中，可以解Maxwell-Stefan 方程，详细情况见7.7.2节。 湍流中的质量扩散
在湍流中，FLUENT 以如下形式计算质量扩散：
i t t m i i Y Sc D J ????? ?
?+-=μρ, (13.1.3)
其中t Sc 是湍流施密特数，
t
t
D ρμ（缺省设置值为0.7）。 注意，湍流扩散一般淹没层流扩散，在湍流中指定详细的层流性质是不允许的。 能量方程中的物质输送处理
在许多多组分混合流动中，物质扩散导致了焓的传递。
??
?????∑=n i i i J h 1 这种扩散对于焓场有重要影响，不能被忽略。特别是，当所有物质的Lewis 数
m
i p i D c k
Le ,ρ=
（13.1-4）
远离1时，忽略这一项会导致严重的误差。
FLUENT 缺省地包含这一项。在方程13.1-4中，k 为热导率。 进口处的扩散
在FLUENT 的非耦合求解器中，入口的物质净输送量由对流量和扩散量组成，对耦合解算器，只包括对流部分。对流部分由你指定的物质浓度确定。扩散部分依赖于计算得到的物质浓度场。因此，扩散部分（从而使净输送量）不预先指定。见13.1.5节有关指定入口净输送量的信息。 反应建模的一般有限速率形式
反应速率作为源项在方程13.1-1中出现，在FLUENT 中根据以下三种模型中的一个计算： 层流有限速率模型：忽略湍流脉动的影响，反应速率根据Arrhenius 公式确定。
涡耗散模型：认为反应速率由湍流控制，因此避开了代价高昂的Arrhenius 化学动力学计算。
涡耗散概念（EDC ）模型：细致的Arrhenius 化学动力学在湍流火焰中合并。注意详尽的化学动力学计算代价高昂。
通用有限速率对于范围很广的应用，包括层流或湍流反应系统，预混、非预混、部分预混燃烧系统都适用。
层流有限速率模型
层流有限速率模型使用Arrhenius 公式计算化学源项，忽略湍流脉动的影响。这一模型对于层流火焰是准确的，但在湍流火焰中Arrhenius 化学动力学的高度非线性，这一模型一般不精确。对于化学反应相对缓慢、湍流脉动较小的燃烧，如超音速火焰可能是可以接受的。
化学物质i 的化学反应净源项通过有其参加的N R 个化学反应的Arrhenius 反应源的和计算得到。
∑==r
N i r
i i w i R M R 1
,,?
其中i w M ,是第i 种物质的分子量，r
i R ,?为第i 种物质在第r 个反应中的产生/分解速率。反应可能发生在连续相反应的连续相之间，或是在表面沉积的壁面处，或是发生在一种连续相物质的演化中。
考虑以如下形式写出的第r 个反应：
∑∑==??→←N
i i r i N
i k i r
i M M r
b 1
'',1
',,νν
（13.1-6） 其中N ——系统中化学物质数目；
',r i ν——反应r 中反应物i 的化学计量系数; '',r i ν——反应r 中生成物i 的化学计量系数;
i M ——第i 种物质的符号； r f k ,——反应r 的正向速率常数； r b k ,——反应r 的逆向速率常数；
方程13.1-6对于可逆和不可逆反应（FLUENT 中缺省为不可逆）都适用。对于不可逆反应，逆向速率常数r b k ,简单地被忽略。
方程13.1-6中的和是针对系统中的所有物质，但只有作为反应物或生成物出现的物质才有非零的化学
计量系数。因此，不涉及到的物质将从方程中清除。
反应r 中物质i 的产生/分解摩尔速度以如下公式给出：
(
)
[][]
?
??
? ??--Γ=∏∏=='',1,,'
,1,,','
',,?r j N j r j r b r j N j r j r f r
i r
i r
i r
r C k C k R ηην
ν （13.1-7） 其中：r N ——反应r 的化学物质数目；
r j C ,——反应r 中每种反应物或生成物j 的摩尔浓度；
',r j η——反应r 中每种反应物或生成物j 的正向反应速度指数； '',r j η——反应r 中每种反应物或生成物j 的逆向反应速度指数；
见13.1.4节有关输入整体正向反应（不可逆）和单元反应（可逆）的化学计量系数和速率指数方面的内容。
Γ 表示第三体对反应速率的净影响。这一项由下式给出：
其中r
j ,γ
为第r 个反应中第j 种物质的第三体影响。在缺省状态，FLUENT 在反应速率计算中不
包括第三体影响。但是当你有它们的数据时，你可以选择包括第三体影响。
反应r 的前向速率常数r f k ,通过Arrhenius 公式计算：
其中，r A ——指数前因子（恒定单位）；
r β——温度指数（无量纲）
； r E ——反应活化能(kmol J /);
R ——气体常数（K kmol J ?/）
你（或者数据库）可以在FLUENT 的问题定义中提供r r r r j r j r i r i E A ,,,,,,,,,,βηηνν''''''，并可选择
提供r
j ,γ
。
如果反应是可逆的，逆向反应常数r b k ,可以根据以下关系从正向反应常数计算：
其中r K 为平衡常数，从下式计算：
其中atm p 表示大气压力（101325Pa ）。指数函数中的项表示Gibbs 自由能的变化，其各部分按下式计算：
其中0i S 和0i h 是标准状态的熵和标准状态的焓（生成热）。这些值在FLUENT 中作为混合物材料
的属性指定。
压力独立反应
FLUENT 可以用以下三种方法之一来表示压力独立反应（或压力下降）反应的速率表达式。“压力下
降”反应是发生在Arrhenius 高压和低压限制之间的反应，因而不仅仅依赖于温度。
有三种方法表示在“fall-off ”区域的速率表达式，最简单的是Lindemann[140]形式。还有其它良种相关的方法，Troe 方法[77]和SRI 方法[230]，它们提供了更精确的”fall-off ”区域表达形式。
Arrhenius 速率参数对于高压和低压限制都是需要的。两个限制的速率系数融合以产生光滑的压力独立表达式。在Arrhenius 形式中，高压限制k 和低压限制low k 的参数如下：
在任意压力下，净反应速率常数为：
其中r p 定义为：
[]M 为溶液气体的浓度，可以包括第三体效率。如果方程13.1-16函数F 为1，则是Lindemann 形式。
FLUENT 提供了两种其他形式来表述F ，称为Troe 方法和SRI 方法。
在Troe 方法中，F 按下式给出：
其中，
参数123,,,T T T α做为输入确定。 在SRI 方法中，缝合函数F 近似为
除了低压限制表达式中的三个Arrhenius 参数以外，你还需要提供F 表达式中的a, b, c, d, e 。 ！化学动力学机理中有很高的非线性并且形成了一组强烈耦合的方程。求解过程指导见13.1.7节。
如果你有一个CHEMKIN 形式的化学反应机理[112]，你可以将这一机理导入FLUENT ，如13.1.9节。
涡耗散模型
大部分燃料快速燃烧。整体反应速率由湍流混合控制。在非预混火焰中，湍流缓慢地通过对流/混合燃料和氧化剂进入反应区，在反应区它们快速地燃烧。在预混火焰中，湍流对流/混合冷的反应物和热的生成物进入反应区，在反应区迅速地发生反应。在这些情况下，燃烧称为混合限制的，复杂，常常是未知的化学反应动力学速率可以安全地忽略掉。
FLUENT 提供了湍流-化学反应相互作用模型，基于Magnussen 和Hjertager[149]的工作，称为涡耗散模型。
反应r 中物质i 的产生速率r i R ,由下面两个表达式中较小的一个给出：
在方程13.1-25和13.1-26中，化学反应速率由大涡混合时间尺度ε/k 控制，如同Splading[227]的涡破碎模型一样。只要湍流出现（0/>εk ），燃烧即可进行，不需要点火源来启动燃烧。这通常对于非预混火焰是可接受的，但在预混火焰中，反应物一进入计算区域（火焰稳定器上游）就开始燃烧。为了修正这一点，FLUENT 提供了有限速率/涡耗散模型，其中Arrhenius （方程13.1-7）和涡耗散(方程13.1-25和13.1-26)反应速率都进行计算。净反应速率取两个速率中较小的。实际上，Arrhenius 反应速率作为一种动力学开关，阻止反应在火焰稳定器之前发生。一旦火焰被点燃，涡耗散速率通常会小于Arrhenius 反应速率，并且反应是混合限制的。
！尽管FLUENT 允许采用涡耗散模型和有限速率/涡耗散模型的多步反应机理（反应数>2），但可能会产生不正确的结果。原因是多步反应机理基于Arrhenius 速率，每个反应的都不一样。在涡耗散模型中，每个反应都有同样的湍流速率，因而模型只能用于单步（反应物—产物）或是双步（反应物—中间产物，中间产物—产物）整体反应。模型不能预测化学动力学控制的物质，如活性物质。为合并湍流流动中的多步化学动力学机理，使用EDC 模型（下面介绍）。
！涡耗散模型需要产物来启动反应（见方程13.1-26）。当你初始化求解的时候，FLUENT 设置产物的质量比率为0.01，通常足够启动反应。但是，如果你首先聚合一个混合解，其中所有的产物质量比率都为0，你可能必须在反应区域中补入产物以启动反应。详细内容见13.1.7节。
LES 的涡耗散模型
当使用LES 湍流模型时，湍流混合速率（方程13.1-25和13.1-26中的k /ε）被亚网格尺度混合速率替代。计算为：
涡-耗散-概念（EDC）模型
涡-耗散-概念（EDC）模型是涡耗散模型的扩展，以在湍流流动中包括详细的化学反应机理[148]。它假定反应发生在小的湍流结构中，称为良好尺度。良好尺度的容积比率按下式模拟[80]：
其中*表示良好尺度数量，
C——容积比率常数=2.1377；
ξ
ν——运动粘度
认为物质在好的结构中，经过一个时间尺度
后开始反应。
C为时间尺度常数，等于0.4082
其中τ
在FLUENT中，良好尺度中的燃烧视为发生在定压反应器中，初始条件取为单元中当前的物质和温度。
τ后开始进行，由方程13.1-7的Arrhenius速率控制，并且用普通微分方程求解器反应经过时间尺度*
CVODE进行数值积分[45]。经过一个*τ时间的反应后物质状态记为*i Y
物质i的守恒方程13.1-1中的源项计算公式为：
EDC模型能在湍流反应流动中合并详细的化学反应机理。但是，典型的机理具有不同的刚性，它们的数值积分计算开销很大。因而，只有在快速化学反应假定无效的情况下才能使用这一模型，例如在快速熄灭火焰中缓慢的CO烧尽、在选择性非催化还原中的NO转化。
推荐使用双精度求解器以避免刚性机理中固有的大指数前因子和活化能产生的舍入误差。见13.1.7节获得使用EDC模型求解的指导。
13.1.2 物质输送和反应模拟输入概览
设定涉及物质输送和反应问题的基本步骤如下，每一步的详细执行过程见13.1.3-13.1.5节。有关设定和求解的附加信息在13.1.6-13.1.8节中提供。
1．选定物质输送和容积反应，指定混合物材料。见13.1.3节（混合物材料概念在下面解释）。
2．如果你还要模拟壁面或微粒表面反应，则要打开壁面和/或微粒表面反应。细节见13.2和13.3节。
3．检查和/或定义混合物的属性。（见13.1.4节）。混合物属性包括：
●混合物中的物质
●反应
●其他物理属性（如粘度、比热）
4．检查和/或设置混合物中单个物质的属性（见13.1.4节）
5．设置物质边界条件（见13.1.5节）
在很多情况下，当你选择混合物材料是，求解器从材料数据库中得到物质性质、反应等，因而你将不需要修改任何物理属性。但有一些性质可能在数据库中没有定义。如果有任何性质需要设置时，你将被警告，这样你可以指定这些性质的适当值。你还可能希望检查数据库中这些性质的值，以确定它们对你的应用是否正确。修改已存在的混合物材料或从最开始创建一个新的材料的详细内容见13.1.4节。混合物材料的修改包括以下方面：
●物质的添加和删除
●改变化学反应
●修改混合物的其他材料属性
●修改混合物本构物质的材料属性
如果你在求解一个反应流问题，你常常希望将混合物的比热定义为组成的函数，将每种物质的比热定义为温度的函数。你还可能对其它一些性质希望也做这样的定义。缺省状态下，将使用恒定的属性，但对一些物质的性质，在数据库中存在一个温度的分段多项式函数可供你使用。如果你知道更多适合于你的问题的函数的话，你还可以选择指定一个不同的温度依赖函数。
混合物材料
在FLUENT中提出混合物材料的概念以方便物质输送和反应流动的设置。混合物材料可以认为是一组物质和一列控制它们相互作用的规律。混合物材料带有以下性质：
●一列本构物质，相对于“流体”物质
●一列混合定律，指示如果希望得到组分依赖的属性，混合属性（密度，粘度，比热等）如何从单
个物质得到
●如果希望属性不依赖组分，直接指定混合物属性
●其它与耽搁物质无关的材料属性（如吸收和辐射系数）
●一组反应，包括反应类型（有限速率，涡耗散等）和化学计量和速率常数
混合物材料和流体材料都储存在FLUENT的材料数据库中。包括许多常见的混合物材料（如甲烷-空气，丙烷-空气）。通常，在数据库中定义了一步/两步反应机理和大量混合物及其构成物质的属性。当你指定了你希望使用哪种混合物材料后，适当的混合物材料，流体材料和属性将被装载到求解器中。如果缺少任何所选材料（或构成流体材料）必须的属性，求解器将通知你需要指定它。另外，你可以选择修改任何预定义的属性。见7.1.2节了解有关FLUENT数据库属性数据源的信息。
例如，如果你计划模拟一种甲烷-空气的燃烧，你不需要明确指定反应中涉及的物质和反应本身。只需要简单地选择甲烷-空气作为使用的混合物材料，相关的物质（CH4，O2，CO2，H2O和N2）和反应数据将从数据库装入求解器。然后你可以检查物质、反应和其它属性并定义其它任何缺少的属性，和/或修改任何你希望使用不同值或函数的属性。通常你希望定义一个与组分、温度相关的比热，还可能希望将其它属性定义为温度和/或组分的函数。
混合物材料的使用给你提供了一种灵活性，可以使用大量预定义混合物中的一种，修改这些混合物，或是创建你自己的混合物材料。自定义混合物材料在Materials面板中进行，在13.1.4节中讲述。
13.1.3 选定物质输送和反应，并选择混合物材料
物质输送和容积反应的问题设置总物质模型（Species Model）面板开始（图13.1.1）。
1．在Model下，选择Species Transport.
2．在Reaction下，选择Volumetric reactions
3．在Mixture Properties下的Mixture Material下拉列表中选择在你的问题中希望使用的混合物材料
下拉列表中将包括所有在当前数据库中定义的混合物。为检查一种混合物材料的属性，选择它，并点击View…按纽。如果你所希望使用的混合物不在列表中，选择混合物模板（mixture-template）材料，并参阅13.1.4节了解设置你自己的混合物属性的详细内容。如果有一种混合物材料和你你所希望使用的混合物相似，可以选择这一材料并参阅13.1.4节修改已存在材料性质的详细信息。
当选择Mixture Material时，混合物中的Number of Volumetric Species将在面板中显示，表达你的信息。
!注意如果你在已经选定物质输送后，重新打开Species Model面板时，只有你的案例中可得到的混合物材料才会显示在列表中。你可以通过从数据库中拷贝在你的案例中增加更多混合物材料，如7.1.2节所述，或是创建一个新的混合物，如7.1.2节和13.1.4节所述。
正如在13.1.2节中提到的，物质输送的模拟参数和反应（如果有关）将自动从数据库中装入。如果缺少任何信息，当你点击Species Mode l面板中的OK按纽后将被告知缺少什么。如果你希望检查或修改混合物材料的任何属性，你将使用Materials面板，如13.1.4节所述。
4．选择湍流-化学反应相互作用模型，可以使用四种模型：
层流有限速率：只计算Arrhenius速率（见方程13.1-7），并忽略湍流-化学反应相互作用。
涡耗散模型（针对湍流流动）：只计算混合速率（方程13.1-25和方程13.1-26）。
有限速率/涡耗散模型（针对湍流流动）：计算Arrhenius速率和混合速率，并使用其中较小的一个。
EDC模型（湍流流动）：使用详细的化学反应机理模拟湍流-化学反应相互作用（见方程13.1-25和
13.1-26）。
5．如果你选择EDC模型，你可以选择修改容积比率常数和时间尺度常数（方程13.1-28中的εC和C，尽管通常推荐缺省值。此外，为减少化学反应计算的开销，你可以增加每次化学反方程13.1-29中的τ
应更新的流动迭代（Flow Iteration Per Chemistry Update）次数。缺省时，FLUENT每十次流动迭代更新化学反应一次。
6．（可选）如果你希望模拟完整的多组分扩散或热扩散，打开完整多组分扩散或热扩散Full Multicomponent Diffusion 或Thermal Diffusion选项。
13.1.4 定义混合物的属性和构成物质
如13.1.2节所讨论的，如果你使用来自数据库的混合物材料，大部分混合物和物质属性已经定义了。你可以跟随这一节的过程检查当前的属性、修改某些属性或是设定一个你从头开始定义的全新的混合物材料的所有属性。
记住你将需要定义混合物材料和其构成物质的属性。由于物质属性输入可能依赖于你定义混合物属性的方法，在设定构成物质的属性之前定义混合物属性非常重要。建议按照如下的属性输入顺序：1．定义混合物物质和反应，定义混合物物理属性。记住在设定混合物材料属性时点击Change/Create按纽。
2．定义混合物中物质的物理属性。记住在设定了每种物质的属性后点击Change/Create按纽。
所有这些步骤都在Materials面板中进行，在本节中将详细叙述。
定义混合物中的物质
如果你使用数据库中的混合物材料，混合物中的物质已经为你定义了。如果你创建你自己的材料或是修改已存在材料中的物质，你将需要自己定义它们。
在Materials面板中（图13.1.2），检查材料类型Material Type是否已经设置为混合物，并且你的混合物是否已经在混合物材料列表Mixture Materials list中选定。点击Mixture Species右边的Edit…按纽打开Species面板（图13.1.3）。
Species面板概览
在Species面板中，已选物质Selected Species列表显示所有混合物中的流体相物质。如果你模拟壁面或微粒表面反应，已选物质Selected Species列表将显示所有混合物中的表面物质。表面物质是那些从壁面边界或是离散相微粒(如Si(s))产生或散发出来的，以及在流体相物质中不存在的物质。表面物质和壁面反应将在13.2节中叙述，微粒表面反应的有关内容见13.3节。
！已选物质Selected Species列表中物质的顺序非常重要。FLUENT认为列表中最后的物质是大量的物质。因此，当你从混合物材料中增加或是删除物质时，必须小心将最丰富（按质量）的物质作为最后一个物质。
可获得的物质Available Material列表显示可获得，但不在混合物中的材料。通常你可以在列表中看到空气air，因为缺省时，空气通常是可获得的。
在混合物中增加物质
如果你从头创建了一个混合物，或者从一种已存在的混合物开始并增加一些缺少的物质，你首先需要从数据库中导入希望的物质（或是创建它们，如果它们不在数据库中出现的话），以便在求解器中可以得到，增加物质的过程在下面列出。（在开始前你需要关闭Species面板，因为它是一个模式面板，不允许在它打开的时候做别的事）
1．在Materials面板中，点击Datebase…按纽以打开Database Materials面板，并拷贝希望的物
质，如7.1.2节所述。记住混合物的构成物质是流体材料，因而你需要在Database Materials
面板中选择Fulid Material Type来看到正确的选择列表。注意可获得的固体物质（对表面反应）
同样也在流体列表中。
！如果你在数据库中没有见到你搜寻的物质，可以创建对这种物质创建一个新的流体材料，依造
7.1.2节中的指导，然后继续以下的第二步。
2．再次打开上面提到的Species面板。你将看到你从数据库拷贝（或创建）的流体材料在Available Materials列表中列出。
3．为了在混合物中增加一种物质，在Available Materials列表中选择它，并点击Selected Species 列表下面（或是Selected Surface Species列表下面，以定义一种表面物质）的Add按纽。这种
物质将从Available Materials列表移动到Selected Species(或Selected Surface Species)列表的末
尾。
4．对所有希望的物质重复上述步骤。结束后点击OK按纽。
！增加一种物质到列表中将改变物质的顺序。你必须确保列表中的最后一个物质是大量的物质，并且你需要检查你以前所设定的所有边界条件，欠松弛因子或其它求解参数，如详细叙述的那样。
在混合物中去除物质
为从混合物中去除一种物质，只需要简单地在Selected Species列表（或是Selected Surface Species列表）中选定它，并点击列表下的Remove按纽。这种物质将从列表中去除并增加到Available Materials列表中。
！去除列表中的一种物质将改变物质的顺序。你必须确保列表中的最后一个物质是大量的物质，并且你需要检查你以前所设定的所有边界条件，欠松弛因子或其它求解参数，如详细叙述的那样。
重排物质
如果你发现Selected Species列表中最后一种物质不是最丰富的物质（应该是），你需要重排物质以得到正确的顺序。
1．将最大量的物质从Selected Species列表中去除。它将出现在Available Materials列表中。
2．再次增添这种物质，它将自动放在列表的末尾。
物质的命名和顺序
如上面讨论的，你必须在增加或去除物质时保持最丰富的物质作为Selected Species列表中的最后一种物质。在增加或去除物质时还需要知道的一些考虑事项在这里给出。
一种物质有三个特征在供求解器识别：名字，化学分子式和在Species面板中物质列表中的位置。改变这些特征将会产生以下效果：
●你可以改变一种物质的名字（使用Materials面板，如7.1.2节所述），而不产生任何影响。
●你不能改变一种物质的给定的化学分子式。
●如果你增加或去除物质，将改变物质列表的顺序。这时，所有的边界条件，求解器参数和物质的
求解数据将被从设为缺省值。（其它流动变量的求解数据，边界条件，求解器参数将不受影响）因此，如果你增加或去除物质，你需要注意这一新定义问题的物质边界条件和求解参数。另外，你必须认识到基于原来物质顺序给出的物质浓度或是存储在数据文件中的浓度将会与新定义的问题不匹配。你可以使用数据文件作为初始猜测值，但你必须知道数据文件中的物质浓度将可能对新定义的模型提供一种不好的初始猜测。
定义反应
如果你的FLUENT模型中涉及化学反应，你可以接着定义参与的已定义物质的反应。这只有在你从头开始创建一种混合物、修改了物质或是出于某些其他原因希望重定义反应时才是必须的。
在Materials面板的Reaction下拉列表中显示适当的反应机理，依赖于你在Species Model面板中选择的湍流-化学反应相互作用模型（见13.1.3节）。如果你使用层流有限速率或EDC模型，反应机理将是有限速率的，如果你使用涡耗散模型，反应机理将是涡耗散的；如果使用有限速率/涡耗散模型，反应机理将是有限速率/涡耗散的。
反应定义的输入
为定义反应，点击Reaction右侧的Edit…按纽。
将打开Reaction面板（图13.1.4）。
定义反应的步骤如下：
1．在Total Number of Reaction区域中设定反应数目（容积反应，壁面反应和微粒表面反应）（使用箭头改变数值，或是键入值并按回车键。
注意如果你的模型包括离散相的燃烧微粒，只有在你计划使用表面燃烧的多表面反应模型时，才必须在反应数目中包括部分表面反应（s）（如碳的燃烧，多样碳粒氧化）
2. 设定你希望定义的反应的Reaction ID
2.如果是流体相反应，保持缺省选项Volumetric作为反应类型。如果是壁面反应（在1
3.2节中
描述）或者颗粒表面反应（13.3节描述），选择Wall Surface或Particle reaction 作为反应类
型。有关定义颗粒表面反应的进一步信息见13.3.2节。
3．通过增加Number of Reactants和Number of Products的值指定反应中涉及的反应物和生成物的数
量。在Species 下拉列表中选择每一种反应物或生成物，然后在Stoich. Coefficient 和Rate Exponent 区域中设定它的化学计量系数和速率指数。（化学计量系数是方程13.1-6中的常数r i ,γ'和r i ,γ''，速率指数是方程13.1-7中的常数r j ,η'和r j ,η''。共有两种普通类型的反应可以在Reactions 面板中处理。因此正确输入每种反应的参数非常重要。反应的类型如下：
● 整体正向反应（无逆向反应）：产物一般不影响正向速率，因此所有产物的速率指数（r j ,η''）
应该为0。对于反应物，设定速率指数（r j ,η'）为期望的值。如果某种反应不是基元反应，速率指数一般不等于这种物质的化学计量系数。整体正向反应的一个实例是甲烷的燃烧：
图13.1.4表示了甲烷燃烧的系数输入（还可在DataBase Materials 面板中查阅甲烷/空气混合物材料）。 注意：在某些情况下，你可能希望模拟产物影响正向速率的反应。对于这些情况，设定产物速率指数（r j ,η'）为期望的值。这种反应的一个例子是气体转换反应（见DataBase Materials 面板中的CO/空气混合物材料），其中水的存在对反应速率有影响：
在气体转换反应中，速率表达式可以定义为：
● 可逆反应：假定每种物质的化学计量系数等于速率指数，这种反应的一个例子是SO2氧化为SO3：
参见下面的第6步如何选定可逆反应。
4． 如果你使用 层流/有限速率，有限速率/涡耗散或是EDC 模型模拟湍流-化学反应的相互作用，在
Arrhenius Rate 标题下输入Arrhenius 速率的以下参数：
指数前因子（方程13.1-9中的常数r A ）。r A 的单位必须指定为方程13.1-5中的反应速率r
i R ,?的单位，即mol/vol*time （如kgmol/m 3-s ）和方程13.1-5中容积反应速率的单位，即质量/容积-时间（如kg/ m 3-s ）.
!注意如果你选择了英制单位系统，Arrhenius 因子还是会按公制单位输入。这是因为当你使用英制单位时， FLUENT 没有对你的r A 输入使用转换因子，正确的转换因子依赖于你的r i ,ν'，r β等输入。
活化能（正向速率常数表达式中的常数r E ，方程13.1-9）。 温度指数（方程13.1-9中的常数r β）。 第三体效率（方程13.1-8中的r
j ,γ
。如果你有这一效率的精确值，并且希望在反应速率中包括这种影
响（即在方程13.1-7中包括Γ），打开Third Body Efficiencies 选项，并点击Specify …按纽以打开Reaction Parameters 面板（图13.1.5）。对于面板中的每种物质，指定Third Body Efficiencies 。
！包括第三体效率不是必须的。你不需要选定Third Body Efficiencies 选项，除非你有这些参数的精确值。
压力依赖反应（如果相关）如果你使用层流/有限速率，有限速率/涡耗散或是EDC 模型模拟湍流-化学反应的相互作用，并且反应是压力下降反应（见13.1.1节），打开对于Arrhenius Rate 的Pressure Dependent Reaction 选项，并点击Specify …按纽以打开Pressure Dependent Reaction 面板（图13.1.6）。 欠松弛参数，选择适当的反应类型Reaction Type （Lindemann,Troe,Sri ）。这三种方法的细节见13.1.1节。然后，如果要将混合物的Bath Gas Concentration 定义为一种混合物构成物质的浓度的话，你需要指定这一点，通过在下拉列表中选择适当的项。
在Reactions 面板中Arrhenius Rate 下指定的参数表示高压Arrhenius 参数，但是你可以对Low Pressure Ahhrenius Rate 下的以下参数指定值：
In （指数前因子）（方程13.1-15中的low A ），指数前因子low A 常常是一个非常大的数，因此你需要这一项的自然对数值。
活化能（方程13.1-15中的low E ） 温度指数（方程13.1-15中的low β）
如果你选择Troe作为反应类型，你可以在Troe Parameter下指定Alpha,T1,T2,T3的值（方程13.1-22中的 ，1T，2T和3T）。如果你选择SRI反应类型, 你可以在SRI Parameter下指定a,b,c,d,e的值（方程13.1-22中的a，b，c，d和e）。
6．如果你使用层流/有限速率或是EDC模型模拟湍流-化学反应的相互作用，且反应是可逆的，则打开对于Arrhenius Rate的Include Backward Reaction选项。当选定这一选项时，你将不能编辑产物的Rate Exponent，这些值将被设定为与相应的Stoich.系数相等。如果你不希望使用FLUENT的缺省值，或者你在定义你自己的反应，你将还需要指定标准状态觞和标准状态焓，以在逆向反应速率常数计算中使用（方程13.1-10）。注意可逆反应选项对于涡耗散或有限速率/涡耗散湍流-化学反应相互作用模型是不可获得的。
7．如果你使用湍流-化学反应相互作用的涡耗散或有限速率/涡耗散模型，你可以在Mixing Rate标题下输入A和B的值。但是注意除非你有可靠的数据，不要改变这些值/在大多数情况下，你只需要简单地使用缺省值。
A是湍流混合速率的常数A（方程13.1-25和13.1-26），当一种物质作为反应物在反应中出现时用于这种物质。缺省值为4.0，根据Magnussen等人给出的经验值[149]。
B是湍流混合速率的常数B（方程13.1-25和13.1-26），当一种物质作为产物在反应中出现时用于这种
物质。缺省值为0.5，根据Magnussen 等人给出的经验值[149]。
8．对于每一种你需要定义的反应重复步骤2-7。完成所有反应后，点OK 。
定义燃料混合物的物质和反应
经常会遇到这种情况，燃烧系统中的燃料不能用一种纯物质（例如CH4或C2H6）来描述）。复杂的烃类，包括燃料油乃至木材片），很难用这种纯物质来定义。但是，如果你已经得到了这种燃料的热值和最终分析（单元组成），你可以定义一种等价的燃料物质和等价的热公式。例如，考虑一种含有50%C ，6%H 和44%O （按重量）的燃料。除以原子质量后，你可以得到一种“燃料”物质，其分子式为C 4.17H 6O 2.75。你可以从一种类似的，已存在的物质开始，或者从头开始创建一种物质，并分配给它一个分子量100.04(1675.2161217.4?+?+?)。化学反应可以认为是：
你将需要对这一反应设定适当的stoichiometric 系数。
燃料物质的燃烧热（或标准焓）可以从已知的热值H ?计算得到，由于
其中，0i h 是1mol 的标准状态焓。注意方程13.1-31的符号约定：当反应为放热时，H ?为负。
定义混合物的物理属性
当你的FLUENT 模型包括化学物质时，需要由你或数据库定义混合物材料的以下物理属性： ● 密度，可以用气体定律或作为组分比容的函数来定义 ● 粘度，可以定义为组分的函数
● 热导率和比热（在涉及求解能量方程的问题中），你可以定义为组分的函数 ● 标准状态焓，如果你模拟可逆反应 这些属性输入的详细介绍在第7章中提供。
！包括一步和两步的总包反应机理不可避免地忽略中间物质。在高温火焰中，忽略这些分离物质可能会导致温度的过高预测。通过增加每种物质的比热容可以得到更理想的温度场。Rose 和Cooper[252]提供了一组关于温度的比热多项式函数。每种物质的比热容可按下式计算：
表13.1.1为修正的Cp 多项式系数
13.1.5 定义物质边界条件
在你的模拟中，需要指定入口处每种物质的质量分数。另外，对于压力出口，你需要指定出口处的物质质量分数以在回流情况中使用。在壁面上，FLUENT将对所有物质使用0梯度（0通量）边界条件，除非你已经在壁面上定义了表面反应（见13.2节）或是你选择指定壁面上的物质质量分数。边界条件的输入在第6章论述。
！注意你只需要明确指定前N-1种物质的质量分数。求解器通过用1减去指定物质质量分数的和来计算最后一种物质的质量分数，如果你需要明确指定最后一种物质的质量分数，你必须在列表中（Materials 面板）记录这种物质，如13.1.4节所述。
进口处的扩散，使用非耦合求解器
正如13.1.1节中所提到的，当使用非耦合求解器时，没有指定入口处的物质扩散部分（因此也没有净入口输送量）。在某些情况下，你可能希望通过你的计算区域入口的只有物质的对流输送。你可以通过取消进口物质扩散做到这一点。在缺省状态下，FLUENT在入口包括物质的扩散通量。为关闭入口扩散，使用define/models/species-transport/inlet-diffusion? Text命令。
13.1.6 定义化学物质的其他源项
你可以通过在Fluid面板中定义一个源项来在计算区域中定义一个化学物质的源或是容器。当你的问题中存在物质源，但你又不希望通过化学反应机理来模拟它的时候，可以选择这一方法。6.27节叙述了在你的FLUENT模型中定义物质源所需要遵从的步骤。如果源项不是常数，你可以使用用户定义函数。用户定义函数的细节见单独的UDF手册。
13.1.7 化学混合和有限速率反应的求解步骤
尽管许多涉及化学物质的模拟在求解过程中不需要特殊的步骤，你可能发现本节中提供的一种或多种求解技术会对加速收敛或提高更复杂模拟的稳定性有所帮助。如果你的问题涉及许多物质和/或化学反应，尤其是模拟燃烧流动时，以下列出的技术可能特别重要。
反应流中的稳定性和收敛
在反应流中获得收敛解非常困难，有很多原因。首先，化学反应对基本流型的影响可能非常强烈，导致模型中质量/动量平衡和物质输运方程的强烈耦合。在燃烧中，反应导致大的热量释放和相应的密度变化以及流动中很大的加速度，上述耦合尤其明显。但是，当流动属性依赖于物质浓度时，所有的反应系统都具有一定程度的耦合。处理这些耦合问题的最好方法是使用下面介绍的两步求解过程及使用22.9节中介绍
的欠松弛方法。
反应流中的第二个收敛问题涉及反应源项的强度。当你的FLUENT模型涉及非常快的反应速率（即比对流和扩散速率快得多），物质输运方程的求解在数值上非常困难。这种系统称为“刚性”系统，当你定义涉及非常快的动力速度的模型，尤其是这些速度描述可逆反应或竞争反应，这种系统得以创建。在涡耗散模型中，较慢的湍流速率去除了非常快的反应速率。对非预混系统，反应速率从模型中去除。对于层流化学反应的刚性系统，推荐使用耦合求解器代替非耦合求解器。对湍流有限速率机理（可能是刚性的），推荐使用EDC模型，这一模型对化学反应使用一个刚性的ODE积分器。求解刚性化学反应系统的其它指南见下述内容。
两步求解过程（冷流动模拟）
将一个反应流动作为两步过程求解对于获得你的FLUENT问题的稳定收敛解是一个实用的方法。在这一过程中，你从求解不带反应的流动、能量和物质方程（“冷流动”，或无反应流动）开始。当建立基本的流型后，你可以再选择反应，并重新开始计算。冷流动求解提供了燃烧系统计算的初始解。这种燃烧模拟的两步方法可以采用以下步骤完成：
1．设定包括所有感兴趣物质和反应的问题
2．通过关闭Species Model面板中的Volumetric Reactions选项暂时不选择反应计算
3．关闭Solution Controls面板中的产物计算
4．计算初始解（冷流动）。（注意通常获得完全收敛的冷流动解没有实际价值，除非你对无反应解也有兴趣）
5．打开Species Model面板中的Volumetric Reactions选项使能反应计算
6．打开所有反应。如果你使用层流有限速率、有限速率/涡耗散，或是EDC模型模拟湍流-化学反应相互作用，你可能需要增添一个点火源（如下所述）。
密度欠松弛
燃烧模拟难以收敛的一个主要原因是温度的剧烈变化引起密度的剧烈变化，从而导师流动求解的不稳定性。当你使用非耦合求解器时，FLUENT允许你欠松弛密度的这种变化以降低收敛的困难。密度欠松弛因子的缺省值为1，如果你遇到收敛问题，你可以将这个值减少到0.5到1之间（在Solution Controls面板中）。
燃烧模拟的点火
如果你将燃料引入氧化剂，自发的点火不会发生，除非混合物的温度超过了维持燃烧所需要的活化能阈值。这一物理问题在FLUENT中也会出现。如果你使用层流有限速率、有限速率/涡耗散或EDC模型模拟湍流-化学反应相互作用，你将不得不提供一个点火源以启动燃烧。这个点火源可以是加热的表面或温度超过点火温度的入口质量流。但是，这常常等同于一个火花：一个初始求解状态使得燃烧可以进行。你可以通过在FLUENT模型中一个包含有足够燃料/空气混合物以使点火能发生的区域给一个高的温度，来提供这个初始火花。
根据模型的不同，你可能需要提供温度和燃料/氧化剂/产物浓度以在你的模型中产生点火。点火。这种补缀对于最终的稳态解没有影响——不超过火柴的位置对它点燃的火炬最终流型的影响。缀入初始值的细节见22.13.2节。
刚性层流化学反应系统的求解
当使用层流有限速率模型模拟层流反应系统时，你可能需要在反应机理是刚性的时候使用耦合求解器。
（反应流中的求解收敛问题见以上讨论。注意你可以对湍流火焰使用层流有限速率模型，这表示忽略湍流-化学反应的相互作用。）另外，你可以通过使用stiff-chemistry 文本命令为耦合求解器提供进一步的求解稳定性。
这一选项对于大Courant(CFL)数特例也适合，尽管需要额外的运算来计算化学雅可比行列式的特征值[258]。当你使能刚性化学反应求解器时，你将会被询问指定下列参数：
●温度的正性速率限制：以这个因子乘旧的温度限制新的温度改变。缺省值为0.2。
●温度时间步长减少因子：当温度变化过快时限制当地CFL数。缺省值为0.25。
●最大允许时间步长/化学反应时间尺度的比值：当化学反应时间尺度（化学雅可比行列式的特征值）
过大时限制当地CFL数，以保持好条件矩阵。缺省值为0.9。
这些缺省值在大多数实例中都是可用的。
注意stiff-chemistry选项对非耦合求解器是没有的；它只能用于耦合求解器（隐式的或显式的）。
EDC模型求解步骤
如果你使用EDC模型，推荐使用双精度求解器（见1.5节），以避免刚性机理中固有的大指数前因子和活化能产生的截断误差。
由于EDC模型需要很大的计算开销，建议你采用以下步骤，以用非耦合求解器得到解：
1．用涡耗散模型和简单的单步或两步放热机理计算一个初始解。
2．用适当的物质使能EDC化学反应机理。如果你有一个CHEMKIN[112]格式的机理，参见13.1.9如何将它导入。
3．如果物质的数目和反应顺序改变，你将需要改变物质边界条件。
4．通过关闭Species Model面板中的Volumetric Reaction选项暂时取消反应计算。
5．在Solution Controls面板中只使能物质方程的求解。
6．对物质混合场计算一个解。
7．打开Species Model面板中的Volumetric Reaction选项，选定反应计算，并在Turbulence-Chemistry Interaction下选择EDC模型。
8．在Solution Controls面板中使能Energy方程的求解。
9．对复合了物质和温度的场计算一个解。如果火焰吹熄，你可能还需要补缀一个高温区域。
10．打开所有方程。
11．计算最终解。
13.1.8 物质计算的后处理
FLUENT可以报告化学物质的质量分数、摩尔分数和摩尔浓度。你还可以显示层流和有效质量扩散系数。物质输运和反应模拟的后处理可以得到以下变量：
●物质n的质量分数
●物质n的摩尔分数
●物质n的浓度
●物质n的的层流扩散系数
高考化学复习专题.化学反应速率
专题8.1 化学反应速率 （测试时间60分钟，满分100分） 姓名：班级：得分： 一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分) 1．【百强校·2016届哈尔滨6中期中】下列说法正确的是（） A．增大压强，活化分子百分数增加，化学反应速率一定增大 B．升高温度，单位体积内分子总数不变，但活化分子数增加了 C．分子间所有的碰撞为有效碰撞 D．加入反应物，使活化分子百分数增加，化学反应速率增大 【答案】B 考点：本题主要是考查影响速率的因素判断 2．【2017届河北沧州市第一中学高三上第一次月考】对反应A+B=AB来说，常温下按以下情况进行反应： ①20mL溶液中含A、B各0.01mol ②50mL溶液中含A、B各0.05mol ③0.1mol?L－1的A、B溶液各10mL ④0.5mol?L－1的A、B溶液各50mL 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 【答案】A
考点：考查了化学反应速率的影响因素的相关知识。 3．【2017届湖北省恩施一中高三上学期开学考试】下列影响化学反应速率的因素中，是通过改变活化分子百分数来实现的是（） ①改变气体物质的浓度②改变气体的压强 ③加入催化剂④改变气体的温度 A．只有①② B．只有③④ C．只有①③④ D．①②③④ 【答案】B 【解析】 试题分析：在影响反应速率的外界条件中，只有温度和催化剂才是通过改变活化分子百分数来实现的。浓度和压强改变的是单位体积内的活化分子个数，而不是活化分子的百分数，故B正确。 考点：本题考查影响反应速率的因素。 4．【2017届内蒙古赤峰二中高三上第一次月考】影响化学反应速率的因素有：浓度、压强、温 度、催化剂等。下列有关说法不正确 ．．．的是（） A．改变压强不一定能改变有气体参与反应的速率 B．增大浓度能加快化学反应速率，原因是增大浓度增加了反应体系中活化分子的百分数C．温度升高使化学反应速率加快的主要原因是增加了单位体积内活化分子总数 D．催化剂能加快化学反应速率主要原因是降低反应所需的能量 【答案】B 【解析】 试题分析：A．压强改变有气体参加的反应的反应速率，增大压强，反应速率加快，故A不选； B．增大浓度，增加了反应体系中活化分子数目增大，则反应速率加快，故B选；C．温度升高，增加了反应体系中活化分子百分数增大，反应速率加快，故C不选；D．催化剂降低反应的活化能，则反应速率加快，故D不选；故选B。 考点：考查了化学反应速率的影响因素的相关知识。
《化学反应的速率和限度》教学设计
《化学反应的速率和限度》教学设计 第一课时 三维目标： 知识与技能： 1．通过实例和实验初步认识化学反应的速率及其影响因素。 2. 会比较化学反应速率的快慢。 过程与方法： 1. 通过实验探究总结化学反应速率的影响因素。 2．增进学生对化学科学的兴趣与情感，体会化学学习的价值。 情感态度与价值观： 1．从学生日常生活中的化学现象和实验中抽象出有关的概念和原理。形成一个由宏观到微观、由感性到理性、由简单到复杂的科学探究过程。 2．培养学生良好的实验习惯，认真的观察能力。 教学重点：化学反应速率概念；了解影响化学反应速率的因素。 教学难点：影响化学反应速率的因素。 教学用具：实验用品 教学方法：图片展示——实验探究——小组讨论——归纳总结——习题巩固 教学过程： 新课引入： [投影]：图2-17 快慢差别很大的化学反应 [思考与交流]：通过投影观察到在我们的生活中，有的反应很快，有的反应很慢，但许多反应我们希望快，有些反应希望慢，人们希望能控制反应速率的快慢为人类造福。 根据投影同学们交流一下在炸药爆炸、金属腐蚀、食物腐败、塑料老化、溶洞形成、石油及煤生成等方面，那一些人们希望快？那一些人们希望慢？ [学生活动]： [讲述]：咱们这一节就要讨论人们最关心的化学反应速率的快慢问题。 [板书]：第三节化学反应的速率和极限 一、化学反应的速率 [讲述]：不同的化学反应速率快慢千差万别，快与慢是相对而言，在科学研究中需要一个统一的定量标准来衡量或比较。与物理学中物体的运动快慢用“速度”表示想类似，化学反应的过程进行的快慢用“反应速率”来表示。 ［学生活动］：学生认真阅读教材，结合运动速率的理解，自学化学反应速率的知识内容。 ［提问］：请一位同学回答一下化学反应速率的定义是什么？ ［回答］：通常用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示，用来衡量化学反应进行快慢程度的。 ［板书］：1. 化学反应速率的概念：用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
高三化学复习专题：化学反应速率及化学平衡
专题十一化学反应速率及化学平衡 要点一、化学反应速率的概念及有关计算 1、概念： 2、计算公式： 3、单位： 4、注意点： （1）固体或纯液体(不是溶液)的浓度可视为不变的常数，故一般不用固体或纯液体表示化学反应速率，同一化学反应的速率可以用不同物质的浓度变化来表示，其数值不一定相同，但表示的意义相同。 其速率数值之比等于方程式中化学计量数之比。 （2）化学反应速率均用正值表示。 （3）所研究的反应速率一般指平均速率，不是瞬时速率。 【典例1】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：2A(g)+B(g)2C(g)。若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1，现有下列几种说法： ①用物质A表示的反应平均速率为0.3 mol·L-1·s-1 ②2s时物质B的浓度为0.7 mol·L-1③用物质 B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L-1·s-1 ④2s时物质A的转化率为70%，其中正确的是（）A．①② B．①④C．②③ D．③④ 【典例2】反应A(气)＋3B(气) 2C(气)＋2D(气)在四种不同情况下的反应速率分别如下，其中反应速率最大的是 ( ) A．V A＝0.15mol·L-1·min-1B．V B＝0.6mol·L-1·min-1 C．V C＝0.4mol·L-1·min-1D．V D＝0.01mol·L-1·s-1 要点二、影响化学反应速率的因素 决定因素：参加化学反应的物质的性质 影响因素：当其它条件不变时 （1）浓度的影响：（2）压强的影响： （3）温度的影响：（4）催化剂： (5)此外：光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。[探讨]压强对气体反应体系的影响 例如：N2 + 3H22NH3反应在密闭容器中进行 1. 容器若为恒定容器,在容器内充入惰性气体,则化学反应速率_____(加快、不变、减慢)，原因是_________ 2. 容器若为恒压容器,在容器内充入惰性气体,则反应速率(加快,不变,减慢)_________________, 原因是________ ____________________________________ 。 【典例3】（2009广东卷）2SO 2（g）+O2（g）V2O5 △ 2SO3（g）是制备硫酸的重要反应。
化学反应的速率和限度(知识点+例题)
化学反应的速率和限度 1、化学反应的速率 （1）概念：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。计算公式：v(B)＝＝ ①单位：mol/(L·s)或mol/(L·min) ②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。 ③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。 ④重要规律：（i）速率比＝方程式系数比（ii）变化量比＝方程式系数比 （2）影响化学反应速率的因素： 内因：由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。 外因：①温度：升高温度，增大速率 ②催化剂：一般加快反应速率（正催化剂） ③浓度：增加C反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言） ④压强：增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应） ⑤其它因素：如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶 剂）、原电池等也会改变化学反应速率。 【例题讲解】 例1、下列关于化学反应速率的说法中，不正确的是（） A．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 B．化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示 C．在同一个反应中，各物质的反应速率之比等于化学方程式中的系数比 D．化学反应速率的常用单位有mol?L-1?S-1和mol/（L?min） 例2、反应4A（s）+3B（g）═2C（g）+D（g），经2min，B的浓度减少了 0.6mol/L． 对此化学反应速率的正确表示是（） A．用A表示的反应速率是0.4mol/（L?min） B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3：2：1 C．在2min末的反应速率，用B表示是0.3mol/（L?min） D．B的浓度减小，C的浓度增大，v（B）＜0，v（C）＞0 例3、硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程为： 下列各组实验中最先出现浑浊是（）
高考化学专题题库∶化学反应速率与化学平衡的综合题及答案
高考化学专题题库∶化学反应速率与化学平衡的综合题及答案 一、化学反应速率与化学平衡 1．硫代硫酸钠(Na2S2O3)是一种解毒药，用于氟化物、砷、汞、铅、锡、碘等中毒，临床常用于治疗荨麻疹，皮肤瘙痒等病症.硫代硫酸钠在中性或碱性环境中稳定，在酸性溶液中分解产生S和SO2 实验I：Na2S2O3的制备。工业上可用反应：2Na2S+Na2CO3+4SO2=3Na2S2O3+CO2制得，实验室模拟该工业过程的装置如图所示： (1)仪器a的名称是_______，仪器b的名称是_______。b中利用质量分数为70%?80%的H2SO4溶液与Na2SO3固体反应制备SO2反应的化学方程式为_______。c中试剂为_______ (2)实验中要控制SO2的生成速率，可以采取的措施有_______ (写出一条) (3)为了保证硫代硫酸钠的产量，实验中通入的SO2不能过量，原因是_______ 实验Ⅱ：探究Na2S2O3与金属阳离子的氧化还原反应。 资料：Fe3++3S2O32-?Fe(S2O3)33-(紫黑色) 装置试剂X实验现象 Fe2(SO4)3溶液混合后溶液先变成紫黑色，30s 后几乎变为无色 (4)根据上述实验现象，初步判断最终Fe3+被S2O32-还原为Fe2+，通过_______(填操作、试剂和现象)，进一步证实生成了Fe2+。从化学反应速率和平衡的角度解释实验Ⅱ的现象： _______ 实验Ⅲ：标定Na2S2O3溶液的浓度 (5)称取一定质量的产品配制成硫代硫酸钠溶液，并用间接碘量法标定该溶液的浓度：用分析天平准确称取基准物质K2Cr2O7(摩尔质量为294g?mol-1)0.5880g。平均分成3份，分别放入3个锥形瓶中，加水配成溶液，并加入过量的KI并酸化，发生下列反应：6I-+Cr2O72- +14H+ = 3I2+2Cr3++7H2O，再加入几滴淀粉溶液，立即用所配Na2S2O3溶液滴定，发生反应I2+2S2O32- = 2I- + S4O62-，三次消耗 Na2S2O3溶液的平均体积为25.00 mL，则所标定的硫代硫酸钠溶液的浓度为_______mol?L-1
化学反应的速率和限度-知识点总结--(精)
《第二章第三节化学反应的速率和限度》 1．化学反应速率的含义：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（均取正值）来表示。 浓度的变化——△C 时间的变化——△t 表达式：v=△C/△t 单位：mol/(L?s)或mol/(L?min) 例1、下列关于化学反应速率的说法中，正确的是（） A．化学反应速率是化学反应进行快慢程度的物理量 B．化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示 C．在反应过程中，反应物浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应的速率为负值 D．化学反应速率越大，则单位时间内生成物的产量就越大 例2、在2L密闭容器中，某气体反应物在2s内由8mol变为7.2mol，用此反应物表示该反应的平均反应速率为（） A.0.4 mol（L·s）－1 B.0.3 mol（L·s）－1 C.0.2 mol（L·s）－1 D.0.1 mol（L·s）－1 注意：(1)在同一反应中用不同物质来表示时，其反应速率的数值可以不同，但都表同一反应的速率。(必须标明用哪种物质来做标准) （2）起始浓度与化学计量数比无关，但是变化浓度一定与化学计量数成比例。 （3）同一反应各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。
例如：2A(g)+3B (g)C(g)+4D(g) ν(A):ν(B):ν(C):ν(D) = 2：3：1：4 (3)化学反应速率均用正值来表示，且表示的是平均速率而不是瞬时速率 (4)一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率 (5)改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。 例4．已知反应4CO＋2NO2N2＋4CO2在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示反应速率最快的是() A．v(CO)＝1.5 mol·L－1·min－1 B．v(NO2)＝0.7 mol·L－1·min－1 C．v(N2)＝0.4 mol·L－1·min－1 D．v(CO2)＝1.1 mol·L－1·min－1 例5．对于可逆反应A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同条件下的化学反应速率如下，其中表示的反应速率最快的是() A．v(A)＝0.5 mol·L－1·min－1 B．v(B)＝1.2 mol·L－1·s－1 C．v(D)＝0.4 mol·L－1·min－1 D．v(C)＝0.1 mol·L－1·s－1 【总结】对于同一反应，比较用不同反应物或生成物表示的反应速率大小时，要换算成同一物质表示的速率，才能比较。 3．影响化学反应速率的因素 内因：由参加反应的物质的性质决定。 影响反应速率的因素有 外因：浓度、温度、压强、催化剂、其它因素。 （1）浓度：其它条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率。 注意：“浓度”是指“溶液中溶质的浓度”或“气体的浓度”；固体和纯液体的浓度可看成是一常数。对固体，反应速率与其表面积大小有关，固体的颗粒度越小（表面积越大，则反应速率越快。 （2）温度：其它条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度可以减小反
化学选修四第二章 第一节 化学反应速率练习
第二章第一节化学反应速率 一、选择题 １.某温度下，浓度都是1 mol·L-1的两种气体X２和Y２在密闭容器中反应生成气体Ｚ，经过t miｎ后,测得物质的浓度分别为ｃ(X2）＝0.4 moｌ·L-1,ｃ(Y2)=0．8 mol·Ｌ-1,ｃ(Z２）＝０.4 mol·L－1，则该反应的化学方程式可表示为() Ａ.X2＋2Y2===2XY2? B.2X２+Ｙ2===２X2Y C．３Ｘ２+Y2==＝2X3Y D．X２＋３Y2＝==２XY3 2．对于化学反应3W(g)＋2X(g)==＝4Ｙ(g)+3Ｚ（g）,下列反应速率关系中,正确的是（) A．ｖ(Ｗ)=3v(Z）? B.2ｖ(Ｘ)=3v(Z) Ｃ．2v(X)=v(Y) ???D．３ｖ（W)=2v（X) 3.在一密闭容器中充入一定量的Ｎ2和H2，经测定反应开始后的2s内氢气的平均速率:ν(H2)=0.45mol/(L·s)， 则２s末NH３的浓度为 A.0．50moｌ/ＬＢ．0．６0mｏl/L C．0.45mol/L D．0．55mol/L 3．对于化学反应３W（g)＋2X（g)==＝４Y(g)＋3Ｚ（g),下列反应速率关系中，正确的是(）4．对反应A+3Ｂ＝=＝２C来说,下列反应速率中最快的是() A.v(A)＝0.３mol／(L·miｎ)B．ｖ(B）=0．６mol/(L·min) C．v(Ｃ)=0.5 ｍｏｌ／(L·min)D．v(A)=0.０1 mol／(Ｌ·s) 5．把0.6 mol X气体和0.4 mol Y气体混合于2 L的密闭容器中,使它们发生如下反应3X(g)+Y(ｇ)===n Z(g)＋2Ｗ(g),５miｎ末已生成0.２mol W，若测知以Ｚ表示的平均反应速率为0.0１mol·(L·ｍin）－1 （1）则n是（) Ａ.1 ? B.2 C.3 ?D．4 （2)上述反应在5分钟末时，已消耗的Y值占原来的分数是 ( )?A、20% B、2５% Ｃ、33% D、5０％ 6．将气体A2、Ｂ２各1 mol充入1L的密闭容器中反应，生成气体C,一段时间后，测得c（A2)为0.58 mol·L-１，ｃ(B2)为0.16 mｏl·L-１，c(C)为0.８4 moｌ·L-1,则C的化学式为( ) A.ＡＢ?Ｂ.A２Ｂ C.AB2? D.Ａ2B２ ７.反应Ｎ2+３H２=＝=2NH3刚开始时，N２的浓度为3ｍol/L,H2的浓度为5 mol/L，３mｉn后测得NH3浓度的变化量为0.6 ｍｏl/Ｌ，则此时间内,下列反应速率表示正确的是() A．ｖ(Ｈ2）＝0.3 mol/(L·min）Ｂ．v(N2)＝1.0 ｍol/(Ｌ·min) C．v(ＮＨ３)＝0.3moｌ／(L·ｍin) D．ｖ（H２)＝1.67 mol/（L·min） 8．某温度下按如图安装好实验装置，在锥形瓶内盛6．5 g锌粒（颗粒大小基本相同),通过分液漏斗加入４０mＬ2．5moｌ·L-1的硫酸,将产生的H2收集在一个注射器中，用时10 s时恰好收集到气体的体积为50 mL(若折合成0℃、101kＰa条件下的H2体积为44.8 mＬ)，在该温度下，下列说法不．正确的是( ）
高中化学《化学反应的速率和限度》教案1(第一课时) 新人教版必修
课题第三节化学反应的速率和限度(第一课时) 三 维 目 标 知识 与 技能 （1）理解化学反应速率的概念。 （2）了解 （3）了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。 过程 与 方法 通过在化学实验和日常生活中的现象，理解反应速率的概念及其表示方法，培养实验观察能力及分析探究能力，体验科学探究的过程和化学研究的基本方法， 培养自主学习的能力。 情感 态度 与价 值观 （1）通过对实验现象的观察和原因探究，培养学生严谨细致的科学态度和质疑精神。 （2）通过同组合作实验和全班共同交流培养合作精神和与人沟通交流分享的精神。 （3）在影响化学反应速率的因素的学习中渗透辩证法 教学重点化学反应速率的概念及影响化学反应速率的因素。 教学难点化学反应速率的概念及影响化学反应速率的因素。 教学方法指导发现与问题解决相结合 教学媒体多媒体 教学内容师生活动 修改建 议[问题引入]这些反应的发生所经历的时间一样吗（看图片）？炸药爆 炸（图1）、金属锈蚀（图2）、溶洞形成（图3）、溶液中的离 子反应（图4、图6、图7）、镁条燃烧（图5）、溶液中新制的 氢氧化亚铁转化为氢氧化铁（8）、食物腐败、塑料老化…… 图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 图8 [结论]有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。 [分组讨论]化学反应有快有慢，我们可以通过观察反应的一些现象来 多媒体
1、化学反应速率的含义：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（均取正值）来表示。 浓度的变化——△C 时间的变化——△t 表达式：υ=△C/△t 单位：mol/(L?s)或mol/(L?min) 2、影响化学反应速率的外界条件因素 温度、催化剂、溶液浓度、形成原电池、固体的表面积、反 应物状态、气体压强、潮湿的空气…… 反应物的性质是决定反应速率的主要因素， 外界条件的改变可以影响化学反应速率。 3、探究影响化学反应速率的外界条件因素的意义： 控制反应条件，提高那些对人类有利的反应速率，降低那些对人类反应不利的反应速率。 [巩固练习]1、将镁带投入盛放在敞口容器内的盐酸里，反应速率用产生的氢气的速率表示，在下列因素中：①盐酸的浓度，②镁带的表面积，③溶液的温度，④盐酸的体积，⑤氯离子的浓度，影响反应速率的因素是 A、①④ B、③⑤ C、①②③⑤ D、①②③ 2、在一定条件下发生N2O42NO2反应，20S内反应物N2O4的浓度由 0.1mol/L降到0.06mol/L，则υ(N2O4)[单位为：mol/(L?S)]为 A、0.1 B、0.002 C、0.06 D、0.04
2017年高考化学专题复习——化学反应速率与化学平衡(1)
2014高考必备专题——化学反应速率和化学平衡 【考纲解读】 一、化学反应速率 1．定义：单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化（以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），用来衡量化学反应进行快慢的物理量。 2．表达方式 t A c v A ??= ) (，式中Δc(A)表示物质A 的物质的量浓度的变化，单位为mol/L ，Δt 表示时间，单位为s （秒）、min （分）、h （时）。v(A)表示物质A 的化学反应速率。单位是mol/(L ·s)或mol/(L ·min)或mol/(L ·h)。 3．化学反应速率的规律 同一化学反应，用不同物质的量浓度变化变化表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的计量数之比。这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。如：对于化学反应：a A(g) + b B(b) = c C(g) + d D(g)，则存在v(A)：v(B)：v(C)：v(D) = a ：b ：c ：d 。 注意：⑴化学反应速率均为正值； ⑵化学反应速率通常是指某种物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是指某一时刻的瞬时速率； ⑶由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯固体和纯液体参加的反应，一般不用纯固体或纯液体来表示化学反应速率 ⑷对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其速率的值可能不同，但这些不同的数值表示的是同一个化学反应在同一段时间内的反应，所以为相同的速率。所以比较速率时不能只看速率的数值，还要说明是用那种物质表示的速率。 （5）化学反应速率大小的比较 由于同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。 ①看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。 ②换算成同一物质表示的速率，再比较数值的大小。 ③比较化学反应速率与化学计量数的比值，即对于一般反应a A ＋b B===c C ＋d D ，比较v (A)a 与v (B)b ，若 v (A)a ＞ v (B) b ，则A 表示的反应速率比B 大。 二、影响化学反应速率的因素 主要因素为内因：参加化学反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要原因。反应的类型不同，物质的结构不同，都会导致反应速率的不同。
化学反应速率和限度讲义图文稿
化学反应速率和限度讲 义 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
化学反应的速率和限度 一、化学反应速率 考点一 化学反应速率的简单计算及应用 例1：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：2A(g)＋B(g) 2C(g)，若经2 s 后测得C 的浓度 为0.6 mol·L －1，现有下列几种说法： ① 用物质A 表示反应的平均速率为0.3 mol·L －1 ·s －1 ②用物质B 表示反应的平均速率为0.6mol·L －1·s －1 ③2 s 时物质A 的转化率为70% ④2 s 时物质B 的浓度为0.7 mol·L －1 其中正确的是( ) A ．①③ B．①④ C．②③ D．③④ (2)若①②中用A 、B 表示反应的平均速率分别为0.3 mol·L －1·s －1、0.6 mol·L －1·s －1，哪种物质表示的化学反应速率更快？ (3)若物质A 的转化率经过计算为30%，那么，物质B 的转化率为多少你能迅速得出答案吗 例2．对于A 2＋3B 22C 的反应来说，以下化学反应速率的表示中，反应 速率最快的是( ) A ．v ( B 2)＝0.8 mol·L －1·s －1 B ．v (A 2)＝0.4 mol·L －1·s －1 C ．v (C)＝0.6 mol·L －1·s －1 D ．v (B 2)＝4.2 mol·L －1·min －1 考点二 影响化学反应速率的因素 例3、把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中，不影响产生氢气速率的因素是( ) A ．盐酸的浓度 B ．铝条的表面积 C ．溶液的温度 D ．加少量Na 2SO 4固体 例4、．下列事实中，什么因素影响了化学反应速率。
化学反应的速率与限度第一课时教学设计
化学反应的速率与限度第一课时教学设计 一、教材分析 本节知识位于高中教材必修二第二章第三节，属于化学反应原理性知识，是在高中教材学习中首次出现的知识。在前面的学习中，我们从物质的变化及其伴随的能量变化方面初步认识了化学反应的特征，本节知识是对于前两节知识的一个拓展延伸，从化学反应速率方面对化学反应的特征进行深入探究，本节主要讲述化学反应速率的概念、化学反应速率的影响因素以及它的相关应用，为后面选修四教材化学反应原理中化学平衡等知识做铺垫。 二、学情分析 学生在前面已经学习了物质变化及其能量变化这两个化学反应特征，化学反应速率是化学反应的另一个特征。化学反应速率的概念是高中教材学习中在必修二首次出现的知识点，属于化学原理知识，是从定量的角度分析化学反应的物质变化，学生对于本节知识的学习可能感到陌生，并且不易理解。在讲授本节知识时，要注意概念的讲解。 三、教学目标 （一）知识与技能 1.掌握化学反应速率的概念； 2.知道影响化学反应速率的因素； 3.学会解决化学反应速率的计算及了解化学反应速率的应用。 （二）过程与方法 1.通过小组讨论及自主归纳化学反应速率概念，提高总结归纳及语言表达能力； 2.通过观察改变反应条件影响反应速率的实验，发展实验观察及实验探究能力； 3.通过体验化学反应速率的计算，提高计算能力。 （三）情感态度与价值观 1.通过小组探究与归纳总结化学反应速率的概念及影响化学反应速率的因素等知识点，发展合作精神和与人沟通交流分享的精神； 2.通过观看生活中化学反应快慢的图片及举例，感受化学在生活中的价值。
3.通过观察实验及实验探究，激发化学学习兴趣； 4.通过对现象的分析和原因探究，发展严谨的科学态度和质疑精神。
化学 化学反应的速率与限度的专项 培优练习题及答案解析
化学化学反应的速率与限度的专项培优练习题及答案解析 一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析） 1．某温度下在2L密闭容器中，3种气态物质A、B、C的物质的量随时间变化曲线如图。 （1）该反应的化学方程式是________________________ （2）若A、B、C均为气体，10min后反应达到平衡， ①此时体系的压强是开始时的________倍。 ②在该条件达到平衡时反应物的转化率为________%（计算结果保留1位小数） （3）关于该反应的说法正确的是_________。 a.到达10min时停止反应 b.在到达10min之前C气体的消耗速率大于它的生成速率 c.在10min时B气体的正反应速率等于逆反应速率 【答案】2C A+3B 9 7 或1.29或1.3 66.7% b、c 【解析】 【分析】 （1）由图可知，C是反应物，物质的量分别减少2mol，A、B生成物，物质的量增加 1mol、3mol，物质的量变化比等于系数比； （2）①体系的压强比等于物质的量比； ②转化率=变化量÷初始量×100%； （3）根据化学平衡的定义判断； 【详解】 （1）由图可知，C是反应物，物质的量减少2mol，A、B生成物，物质的量分别增加 1mol 、3mol，物质的量变化比等于系数比，所以该反应的化学方程式为：2C A+3B；（2）①体系的压强比等于物质的量比，反应前气体总物质的量是7mol、反应后气体总物 质的量是9mol，所以此时体系的压强是开始时的9 7 倍； ②转化率=变化量÷初始量×100%=2÷3×100%=66.7%； （3）a.根据图象，到达10min时反应达到平衡状态，正逆反应速率相等但不为0，反应没有停止，故a错误； b.在到达10min之前，C的物质的量减少，所以 C气体的消耗速率大于它的生成速率，故b 正确； c.在10min时反应达到平衡状态，所以B气体的正反应速率等于逆反应速率，故c正确；选bc。
第二章 化学反应速率和化学平衡知识点总结
第二章 化学反应速率和化学平衡 知识点总结 要点一 化学反应速率大小的比较 （一）化学反应速率 1.表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的_______________或生成物浓度的 _______________来表示。 2.数学表达式： ，单位为 。 对于Δc （反应物）=c （初）-c(末), 对于Δc （生成物）=c （末）-c （初）。Δt 表示反应所需时间，单位为 等。 3.单位 一般为_______________或_____________或______________ 。 4、对某一具体的化学反应来说，用不同物质 的浓度变化来表示化学反应速率时，数值往往不同，其数值之比等于 。 （二）根据化学方程式对化学反应速率的计算 求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤： ①写出有关反应的化学方程式； ②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量； ③根据已知条件列方程式计算。 例如：反应 mA + nB pC 起始浓度 （mol/L ） a b c 转化浓度（mol/L ） x 某时刻浓度（mol/L ） a-x （1）同一化学反应速率用不同物质表示时数值 ，但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小，而要通过转化换算成同一物质表示，再比较数值的大小。 （2）比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA+bB==pY+qZ ,即 比较 与 若 则A 表示的反应速率比B 大。 （3）注意反应速率单位的一致性。 （4）注意外界条件对化学反应速率的影响规律。 在反应A+3B 2C+2D 中，若某条 件下v(A)=0.15 mol/ (L·min) , 则此时用v(B)表示该反 应的化学反应速率为v(B)= _________ ;若起始条件下，物质C 的物质的量为0，经过5秒后，C 的物质的量浓度为0.45 mol/L ，则用v(C)表示该反应的化学反应速率为 _________ 。 （三） 化学反应速率的测定 按图安装两套装置，通过分液漏斗分别加入40 mL 1 mol/L 和 40 mL 4 mol/L 的硫酸，比较二者收集10 mL H 2所用的时间。 实验现象：两套装置中加入H 2SO 4溶液后都立即产生气泡，但加入1 mol/L 硫酸的装置中产生气泡的速率较_________，收集 10 mL H 2用的时间较_________ ；加入4 mol/L 硫酸的装置中产生气泡的速率较_________ ，收集10 mL H 2用的时间较 _________ 。 要点二、化学反应速率图象及其应用 物质的量（或浓度）—时间图象及其应用 例如：某温度时，在定容（V L ）容器中，X 、Y 、 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 根据图象可进行如下计算： （1）某物质的反应速率、转化率， 如：V(X)=( n1- n3) /vt3 mol/(L ·s), Y 的转化率= (n2-n3)/n2 ×100%。 （2）确定化学方程式中的化学计量数之比 如X 、Y 、Z 三种物质的化学计量数之比为（n1-n3）∶(n2-n3)∶n2。 ①、在同一反应体系中用不同物质来表示反应速率时，其 是可以 的，但是这些数值都表示 。表示化学反应速率时，必须指明以 表示。 ②化学反应速率实际是 的平均速率，而不是 速率。 因为大部分反应不等速进行，随着各组分浓度的变化，反应速率也会变。开始时，速率快，随着反应的进行速率会减慢。所以我们在表示反应速率使用的是平均速度，我们定义也是平均速率。 ③不能用 体和 体来表示反应速率。 在一定温度下，固体和纯液体物质单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也被视为常数，所以不能用它们表示速率。但固态反应物的颗粒大小是影响反应速 率的条件之一，即颗粒越小，表面积越大，反应速率越快 ④化学反应速率用 值表示。 ⑤对于同一化学反应，用 表示 时，其 比一定 化学方程式中相应的 。例如：N 2+3H 2＝2NH 3中， υ(N 2):υ(H 2):υ(NH 3)= 要点三 有效碰撞理论 （1）有效碰撞：能够发生 的碰撞。 （2）能够发生有效碰撞的分子，必须具备：① ；② 。有效碰撞是发生化学反应的充分条件。 （3）活化分子：能够发生 的分子。但活化分子的每一次碰撞，不一定都是有效碰撞，即发生化学反应。 （4）活化能： 。 【重点】化学反应的快慢本质上是由单位体积内的活化分子数．．．．．．．．．．． 决定的，单位体积内活化分子数越多，则化学反应速率越快，反之则慢。 注：在其他条件具备时，若一反应较难进行，则其主要原因可能是：①参加反应的分子的能量普遍较低；②单位时间内反应物中活化分子有效碰撞次数少；③反应物分子中活化分子百分数较小。 a (A) v b (B) v ,(B) (A) b a v v
武汉大学版无机化学课后习题答案 07化学反应的速率
第七章化学反应的速率 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？ 答 2. 分别用反应物浓度和生成物浓度的变化表示下列各反应的平均速率和瞬时速率，并表示 出用不同物质浓度变化所示的反应速率之间的关系。这种关系对平均速率和瞬时速率是否均适用？ （1） N 2 + 3H 2 → 2NH 3 （2） 2SO 2 + O 2 →2SO 3 （3） aA + Bb → gG + hH 解 （1）V = t N △△][2= t H △△][2= t NH △△][3 V 瞬=0 lim →t △t N △△][2 = l i m →t △t H △△][2 = lim →t △t NH △△][3 V 2 N = 3 1V 2 H = 2 1V 3 NH 两种速率均适用。 （2）（3）（同1）。 3. 简述反应速率的碰撞理论的理论要点。 答 4. 简述反应速率的过渡状态理论的理论要点。 答
3级，910K时速率常数为5.反应C2H6→C2H4+ H2，开始阶段反应级数近似为 2 1.13dm1.5·mol5.0-·s1-。试计算C2H6（g）压强为1.33×104Pa时的起始分解速率 γ（以 0 [C2H6]的变化表示）。 解 6.295K时，反应2NO + Cl2→2 NOCl，其反应物浓度与反应速率关系的数据如下： （2）写出反应的速率方程； （3）反应的速率常数为多少？ 解
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。 （1）写出N2生成的速率方程式； （2）如果浓度以mol·dm—3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？ 解 8.设想有一反应Aa + bB + cC →产物，如果实验表明A，B和C的浓度分别增加1倍后， 整个反应速率增为原反应速率的64倍；而若[A]与[B]保持不变，仅[C]增加1倍，则反应速率增为原来的4倍；而[A]、[B]各单独增大到4倍时，其对速率的影响相同。求a，b，c的数值。这个反应是否可能是基元反应？ 解
高考化学知识点化学反应速率(提高)
高考总复习化学反应速率 【考纲要求】 1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法，会进行简单计算。 2．重点理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对反应速率的影响规律。 【考点梳理】 要点一、化学反应速率 1．定义： 化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。 要点诠释： （1）．表达式为：υ = ?c/?t。 式中：v—化学反应速率，单位mol/(L?min)、mol/(L?s)、mol/(L?h) Δc—浓度变化，单位mol/L Δt—时间，单位s、min、h （2）．意义：衡量化学反应进行的快慢。 （3）．不用纯固体、纯液体表示反应速率。 （4）．化学反应速率为某时间段内的平均速率，不指某时刻的瞬时速率。 （5）．化学反应速率须标明物质：同一反应，同样快慢。不同物质浓度变化可能不同，速率数值也就不同，但表示的意义相同。 2．化学反应速率与方程式中各物质化学计量数的关系： 同一反应中，用不同物质（气体或溶液）表示的化学反应速率比=化学计量数之比。 如：化学反应mA(g) + nB(g) = pC(g) + qD(g) v (A)∶v(B) ∶v(C) ∶v(D) = m∶n∶p∶q。 3．化学反应速率的计算格式： 依据化学方程式计算化学反应速率时可按以下格式（“三段式”）求解： （1）写出有关反应的化学方程式； （2）找出各物质的起始量、转化量、某时刻量； （3）根据已知条件列方程式计算。 例如：反应mA + nB pC 起始浓度（mol·L―1） a b c 转化浓度（mol·L―1）x nx m px m 某时刻浓度（mol / L）a－x nx b m - px c m + 4．比较反应的快慢的方法： 同一化学反应的反应速率用不同物质的浓度变化表示时，数值可能不同，比较化学反应速率的大小不能只看数值大小，而要进行一定的转化。 （1）换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。 （2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。如aA+bB cC，即比较 (A) v a 与 (B) v b ，若 (A)(B) v v a b >，则用A表示时的反应速率比用B表示时大。 要点二、影响化学反应速率的因素 （一）．内因：反应物自身的结构和性质，内因对反应速率大小起决定性作用。如金属与水
高一化学之十二 化学反应速率与限度 知识点总结
7-25化学反应速率与限度 知识点： 一、化学反应速率 1、定义： 化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。 用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 2、计算公式： 3 例1mol/L ，那么，用SO 2浓度变化来表示的化学反应速率为 ， 例2：以下是工业合成氨的反应原理，已知反应的浓度数据如下： N 2 ＋ 3H 2 2NH 3 起始浓度（mol/L ） 1 3 0 2 min 后浓度（mol/L ） 0.6 2 min 内浓度变化量（ml/L ） 分别用N 2、H 2、NH 3的浓度变化量表示反应速率。 注意：同一反应可以选用不同的物质来表示速率，其数值可能不同，但意义相同。 且用不同物质表示的速率之比等于方程式中计量数之比： aA ＋bB ＝cC ＋dD ，速率关系式： v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) ＝ 。 比较反应速率快慢的方法：根据速率关系式，转化成同一种物质的速率，再比较大小 例3 在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应：N2+3H2=2NH3，根据在 相同时间内测定的结果判断，生成氨气的速率最大的是（ ） A 、v （H2）=0.3mol*（L*min ）^-1 B 、v （N2）=0.2mol*（L*min ）^-1 C 、v （NH3）=0.25mol*（L*min ）^-1 D 、v （H2）=0.4mol*（L*min ）^-1 二、影响化学反应速率的因素 ⑴内因(决定性因素)：反应物本身的性质。反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越 。 化学反应的本质：有效碰撞使化学键断裂和形成 ⑵外因(外界条件)： ①催化剂：在其他条件相同时，使用(正)催化剂，通常可以 化学反应速率，不同的催化剂对同一反应的催化效果 。 例：实验2-6 MnO2与FeCl3催化H2O2分解 ②温度：在其他条件相同时，温度越高，化学反应速率 。 例：冷水、常温、热水情况下H2O2分解 例4：已知反应的温度每升高10℃，反应速率增大为原来的2倍，若反应的温度由20℃升高到90℃，则反应速率变为原来的_________倍。 ③反应物的浓度：在其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率 。 注意,固体的量不影响反应的速率 例：2mol/L 与6mol/L 的HCl 与Fe 反应 ④固体的表面积：在其他条件相同时，反应物之间接触的表面积越大，化学反应速率____ 例：块状的大理石与粉状的大理石与盐酸反应 ⑤压强：对于气体，其他条件相同时，反应体系的压强越大，化学反应速率_______ 总结：1、等温等积，充入气体反应物 2、等温等积，充入惰性气体或其他无关气体 3、等压等温，充入无关气体 4、其他条件不变，缩小或扩大容器体积 ⑥其它条件：反应物状态、光、溶剂等，也能影响化学反应速率。 例5：下列反应开始时放出氢气的速率最大的是（金属均为粉末状）： A 、Mg 0.1mol 与6mol/L 硝酸10ml 60℃ B 、Mg 0.1mol 与3mol/L 盐酸10ml 60℃ C 、Fe 0.1mol 与3mol/L 盐酸10ml 60℃ D 、Mg0.1mol 与3mol/L 硫酸10ml 60℃ 例6：用铁片与稀硫酸反应制备H2时，下列措施不能够使得H2生成的速率加大的是 A 、加热 高温、高压 催化剂
4.第四章 化学反应速率-思考题解答2011
第四章 化学反应速率 思考题试答 2011.10.06. 1．区别以下概念： (1) 反应级数和反应分子数 (2) 元反应和复合反应 (3) 活化分子和活化能 (4) 反应速率方程和反应速率常数 答：(1) 反应级数：反应速率方程中反应物浓度相的指数之和。 反应分子数：元反应中参加反应的微粒(分子、原子、离子、自由基等)的数目。 反应级数和反应分子数是不同的概念。反应级数是指速率方程中浓度项的幂指数之 和，其数值可能是整数、分数或零；反应分子数是对元反应而言的，其数值只可能是1、2、3。 (2) 元反应：反应物的微粒(分子、原子、离子或自由基)间直接碰撞而一步实现的化学反应。 复合反应：要经过若干个步骤，即若干个元反应才能完成的反应。 元反应的反应速率与反应物浓度之间的定量关系可用质量作用定律表示，可以根据化 学方程式直接写出；复合反应的反应速率则要根据组成该反应的控速步骤导出，不能直接按化学反应方程式写出。 (3) 活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子的平均能量之差。 反应的活化能越小，活化分子就越多；反之，活化能越大，活化分子就越少。 (4) 反应速率方程：表明反应物浓度与反应速率之间定量关系的数学表达式 反应速率常数：反应速率方程中的常数k 。 k 等于反应物都处于单位浓度时的反应速率。 2．为什么反应速率通常随时间的增加而减慢？ 答：因为反应物的浓度在不断减少。根据v ＝k A B m n c c ?，c A 和c B 的减少将导致v 变慢。 3．反应物分子发生碰撞时，要符合什么条件才能发生有效碰撞？ 答：两个条件：① 反应物分子要有足够高的能量；② 碰撞的方位要合适。 4．气态反应物的分压变化对反应速率有什么影响？ 答：气态反应物的分压变化对反应速率的影响和浓度对反应速率的影响有完全相同的形式。 对气态反应物而言，有pV ＝nRT ，即c ＝ n V ＝p RT 。 定温下，v ＝k A B m n c c ?＝k m A p RT ??????n B p RT ??????＝k ′m A p n B p 只不过速率系数不同而已。 5．用金属锌与稀H 2SO 4溶液制取氢气时，在反应开始后的一段时间内反应速率加快，后来速率又减慢。试从浓度、温度(联系反应放热)等因素来解释这个现象。 答：一方面，由于反应物的浓度在不断减少，根据v ＝k A B m n c c ?，c A 和c B 的减少将导致v 变慢。另一方面，该反应是放热反应。随着反应进程的深入，体系的温度将越来越高。根据 ln ()()21K T K T ＝()r m 1212 H T T RT T Δ? ，升温对该反应的正向不利，也就是平衡将向左移动。 这两个因素导致反应速率减慢。