2010－2011学年第二学期高一化学必修2（鲁科版）典型例题及课时练习第2章 化学反应与能量第2节化学反应的快慢和限度

用心 爱心 专心1 20102010 20112011 学年第二学期高一化学必修学年第二学期高一化学必修 2 2 鲁科版 典型例题及课 鲁科版 典型例题及课 时练习时练习 第第 2 章章 化学反应与能量化学反应与能量 第第 2 节节 化学反应的快慢和限度化学反应的快慢和限度 一 教学内容 第 2 章 第 2 节 化学反应的快慢和限度 二 教学目的 1 了解化学反应速率的概念 学会化学速率的表示方法和简单计算 2 知道浓度 温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响 会对简单问题作出判断 了 解如何调控化学反应的快慢 3 掌握化学平衡状态的概念 即 动 定 等 的含义 4 掌握温度 压强 浓度对化学平衡的影响情况 三 教学重点 难点 化学反应速率和化学平衡的概念 知识分析 一 化学反应速率及其表示方法 1 化学反应速率是用来描述化学反应快慢的 2 化学反应速率的表示方法 1 概念 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 2 速率符号 v 3 单位 mol L s mol L min 4 数学计算式 i c i t c 表示某一反应物或生成物的物质的量浓度 的变化 思考 对化学反应 2SO2 O2 催化剂 加热 2SO3 请填写下列相关空格 物质SO2O2SO3 起始浓度 mol L10100 反应终浓度 mol L57 55 反应发生的时间 分钟 101010 反应速率 0 5mol L min 0 25mol L min 0 5mol L min 反应速率比 2 1 2 特别提示 1 同一化学反应用不同的物质表示反应速率时 值可能不同 因此 表示反应速率时 必须指明是用哪一种物质 2 同一化学反应的各物质的速率之比 等于对应系数之比 可用于计算 思考 1 S 在纯 O2和空气中燃烧时有什么现象 为什么 2 带火星的木条在空气中熄灭 而在 O2中能复燃 为什么 解答 1 硫在空气中燃烧 火焰呈淡蓝色 在纯氧中燃烧更剧烈 火焰呈蓝紫色 因为空气中氧气的浓度小 反应较慢 2 纯氧中 O2 浓度大 用心 爱心 专心2 二 影响化学反应速率的因素 1 内因 反应物的本性 如 反应物的化学性质越活泼化学反应速率越快 反应物的化 学性质越不活泼 化学反应速率越慢 2 外因 1 催化剂 回忆催化剂定义 改变化学反应速率 大部分加快反应速率 2 温度 升高温度化学反应速率加快 一般每升高 10 化学反应速率就提高原来的 2 4 倍 降低温度化学反应速率降低 3 压强 有气体的反应 增大气体反应物的压强 化学反应速率加快 减小气体反应物的压强 化学反应速率降低 4 浓度 在其它条件相同时 增大反应物的浓度 化学反应速率加快 减少反应物的浓度 化 学反应速率降低 注意 纯固体 纯液体的浓度看作常数 5 其他 固体反应物的表面积 光波 电磁波 超声波等 三 调控化学反应速率的意义 调控化学反应速率在实践中具有十分重要的意义 人们可以根据需要采取适当的措施 加快或减慢反应 以满足人们的需要 四 化学平衡 可逆反应的概念在相同条件下 同时向正 反两个方向进行的反应称为可逆反应 可逆反应的特点 反应物和生成物共存 正反应和逆反应共存 反应不能进行到 底 化学反应限度的意义 在化工生产中 化学反应的限度是决定原料利用率和产品产率 的重要因素 1 化学平衡状态的建立 2 化学平衡的概念 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时 正反应速率和逆反应 速率相等 反应物和生成物的浓度不再发生变化 这种状态称为化学平衡状态 3 化学平衡的理解 在化学反应中 只有可逆反应才有可能形成化学平衡 非可逆反应不可能形成化学 平衡 可逆反应还需要在有关条件 如温度等 确定的前提下才能够形成化学平衡 即化 学平衡是有条件的 化学平衡是可逆反应进行最大限度 化学平衡是动态平衡 在化学平衡状态下 可逆反应的正反应和逆反应都还在不断 地进行着 而不是停止了化学反应 在化学平衡状态时 正反应速率和逆反应速率相等且大于 0 即 v正 v逆 0 在化学平衡状态时 任何一种反应物 生成物 其在各物质的总量中所占的百分比 是一定而不变的 4 化学平衡的特征 标志 用心 爱心 专心3 1 动 动态平衡 2 等 正逆反应速率相等 3 定 各组分的含量一定 五 影响化学平衡移动的因素和规律 问题探知 一个化学反应能否进行得完全 是由反应物的性质决定的 无法人为改变 那么 对于可逆反应来说 能否通过改变条件来控制反应进行的程度呢 1 化学平衡的移动 可逆反应中旧化学平衡的破坏 新化学平衡的建立过程称之为化学平衡的移动 化学平衡移动的原因 条件改变 引起 v正 v逆 速率发生相对改变 平衡才能移动 可 归纳如下 某条件下的化学平衡 条件改变 平衡破坏 一定时间后 新条件下的新化学平衡 V正 V逆 0 V正 V逆 化学平衡移动 V正 V逆 0 2 温度对化学平衡的影响 在其他条件不变的情况下 温度升高会使化学平衡向着吸热反应的方向移动 温度降 低会使化学平衡向着放热反应的方向移动 3 压强对化学平衡的影响 对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应 在其他条件不变时 增大压强 化学 平衡向气体体积缩小的方向移动 反之 化学平衡向气体体积增大的方向移动 而对于反 应前后气体体积不发生改变的可逆反应 其他条件不变时 增大或减少压强平衡不会发生 移动 4 浓度对化学平衡的影响 在其他条件不变时 增大反应物浓度或减小生成物浓度都可使化学平衡向正反应方向 移动 反之 化学平衡向逆反应方向移动 使用催化剂能同时同等程度地改变正 逆反应速率 即正 逆反应速率相对不变 所以催化剂对化学平衡无影响 但可缩短达到平衡的时间 典型例题典型例题 例 1 反应 4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O g 在 10L 密闭容器中进行 半分钟后 水 蒸气的物质的量增加了 0 45mol 则此反应的速率可表示为 A v NH3 0 01mol L s B v O2 0 001mol L s C v NO 0 001mol L s D v H2O 0 045mol L s 解答 C 解析 根据化学反应速率的计算公式 v H2O 0 45mol 10L 30s 0 0015mol L s 则 v NH3 v NO 4 6v H2O 0 001mol L s v O2 5 6v H2O 0 00125mol L 故选 C 点评 当用不同物质表示同一反应速率时 数值可能不同但意义相同 速率之比等于 反应方程式中对应物质的计量数之比 例 2 对于反应 N2 O2 催化剂 加热 2NO 在密闭容器中进行 下列哪些条件能加快反应的速 率 A 缩小体积使压强增大 B 体积不变充入 N2使压强增大 用心 爱心 专心4 C 体积不变充入 H2使压强增大 D 压强不变充入 N2使体积增大 解答 AB 解析 对有气体参加的化学反应 增大压强如果能增大反应物的浓度 则可以加快反 应速率 AB 均如此 C 选项充入氢气 虽然压强增大 但反应物浓度不变 D 选项体积增 大 减小了氧气的浓度 也不加快反应 点评 应该掌握压强增大加快反应速率的实质问题 例 3 一定条件下 在密闭容器中 能表示反应 X g 2Y g 2Z g 一定达到化学平 衡状态的是 A X Y Z 的物质的量之比为 1 2 2 B X Y Z 的浓度不再发生变化 C 容器中的压强不再发生变化 D 单位时间内生成 n molZ 同时生成 2n molY 解答 BC 解析 达到化学平衡状态是指各组分浓度不变的状态 此时本题中压强也不再变化 而 D 选项表示反应向逆反应方向进行 没有达到平衡 点评 本题考查对化学平衡概念的理解 例 4 表示 2A g B g 2C g 正反应放热 下列这个可逆反应的正确图像为 解答 A 解析 随着温度的升高 化学平衡应向吸热反应方向亦即逆反应方向移动 所以生成 物 C 的体积分数减小 反应物的含量增大 反应物的转化率减小 增大体系的压强 由于反应的两边都是气态物质 所以正反应和逆反应的速率都增大 而加入催化剂 只能加快反应速率 缩短达到平衡的时间 不能使平衡移动 所以达到平 衡后 各组分的浓度及体积分数应该不变 答案为 A 点评 识图原则 1 由曲线部分斜率的大小 确定反应中浓度的大小 温度的高低 或压强的大小 规律 斜率大 反应速率快 达平衡需时间短 温度高或压强大 由直 线的高低 结合平衡移动原理和指定的可逆反应 确定平衡移动的方向 反应的热效应 反应两边气体体积的大小等 2 定压看温度变化或定温看压强变化 由曲线上交点的高低 结合平衡移动原理和 指定的可逆反应 确定平衡的移动方向 反应的热效应 反应两边气体体积的大小等 用心 爱心 专心5 模拟试题模拟试题 答题时间 50 分钟 一 选择题 1 在 mA nB pC 的反应中 m n p 为各物质的计量数 现测得 C 每分钟增加 a mol L B 每分钟减少 1 5amol L A 每分钟减少 0 5 a mol L 则 m n p 为 A 2 3 2 B 2 2 3 C 1 3 2 D 3 1 2 2 某反应 2A g B g C g 经 10s 后 A 的物质的量浓度为 0 2mol L B 的物质的浓 度降低了 0 02mol L 则 A 物质的起始浓度为 A 0 24 mol L B 0 6 mol L C 2 4 mol L D 4 2 mol L 3 100mL 6mol L H2SO4跟过量锌粉反应 在一定温度 为了 减缓反应进行的速率 但 又不影响生成 H2的总量 可向反应物中加入适量的 A Na2CO3溶液 B 水 C K2SO4溶液 D NH4 2SO4固体 4 在一定温度下 向 aL 密闭容器中加入 1 mol X 气体和 2 mol Y 气体 发生如下反应 X g 2Y g 2Z g 此反应达到平衡的标志是 A 容器内压强不随时间变化 B 容器内各物质的浓度不随时间变化 C 容器内 X Y Z 浓度之比为 1 2 2 D 单位时间消耗 0 1 mol X 同时生成 0 2 mol Z 5 在一真空密闭容器中盛有 n mol PCl5 在 200 时发生如下反应 PCl5 g PCl3 g Cl2 g 反应达平衡时 PCl3所占的体积分数为 M 若同一温度下 同一容器中 最初投 入的是 2n mol PCl5 反应达平衡时 PCl3的体积分数为 N 则 M 和 N 的关系是 A M N B N M C M N D 无法比较 6 在容积固定的密闭容器中存在如下反应 A g 3B g 2C g Hp B 平衡向逆反应方向移动 C A 的转化率降低 D C 的体积分数增加 10 在一定容积的密闭容器中放入 3L 气体 R 和 5L 气体 Q 在一定条件下发生反应 2R g 5Q g 4X g nY g 反应完全后 容器温度不变 混合气体的压强是原来的 87 5 则反应 N2 3H2 催化剂 高温高压 2NH3在 2L 的密闭容器中发生 5min 内 NH3的质量增加 了 1 7g 求反应速率 化学方程式中的 n 值是 A 2B 3C 4D 5 二 填空题 11 某温度时 在 2L 容器中 X Y Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所 示 由图中数据分析 该反应的化学方程式为 反应开始至 2min Z 的平均反应速率为 12 反应 A 3B 2C 2D 在四种不同情况下的反应速率分别为 vA 0 15 mol L s vB 0 6 mol L s vC 0 4 mol L s vD 0 45 mol L s 该反应进行的快慢顺序为 13 将 2molH2O 和 2molCO 置于 1L 容器中 在一定条件下 加热至高温 发生如下可 逆反应 2H2O g 2H2 g O2 g 2CO g O2 g 2CO2 g 1 当上述系统达到平衡时 欲求其混合气体的平衡组成 则至少还需要知道两种气 用心 爱心 专心7 体的平衡浓度 但这两种气体不能同时是 和 或 和 填化学 式 2 若平衡时 O2和 CO2的物质的量分别为 n O2 平 amol n CO2 平 bmol 试求 n H2O 平 用含 a b 的代数式表示 14 某化学反应 2A B D 在四种不同条件下进行 B D 起始浓度为 0 反应物 A 的浓度 C 随反应时间 t 的变化情况如下表 实验 序号 t min c mol L 1 温度 0102030405060 18001 00 800 670 500 500 500 50 2800c20 600 500 500 500 500 50 3800c30 920 750 630 600 600 60 48201 00 400 250 200 200 200 20 根据上述数