高一化学暑假专题——化学反应速率、平衡及利用鲁教版知识精讲

高一化学高一化学暑假专题暑假专题化学反应速率、平衡及利用化学反应速率、平衡及利用鲁教版鲁教版 【本讲教育信息本讲教育信息】 一. 教学内容： 暑假专题化学反应速率、平衡及利用 教学目的 1、熟悉化学反应速率的概念和影响因素。 2、熟悉化学平衡的概念。 3、继续了解化学反应如何造福人类。 二. 教学重点、难点 化学平衡的概念 三. 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的方法 （2）速率符号：v （3）单位： mol/(Ls) mol/(Lmin) （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） 重要提示： 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。 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） 。 （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 24 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；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生产率的 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的最大限度。 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） （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。) （六）利用化学反应制备新物质： 1. 利用化学反应制备新物质的意义： 利用化学反应不仅能制备 自然界中存在的物质 ，而且还能制备 自然界中不存在的 物质。 利用化学反应制备所需要的物质，例如消毒剂 ClO2的制备。 通过改变材料的结构，提高其 性能 ，扩大适用范围。 利用化学反应制备物质已成为保障人们物质需求的重要手段。 2. 实验室里利用化学反应制取氯气： （1）试剂： MnO2和浓盐酸 （2）原理： MnO2+4HCl（浓） MnCl2+Cl2+2H2O 该反应的氧化剂是 MnO2 ，还原剂是 HCl 。 思考： 浓盐酸在该反应中是显示了 _性和 _性。 反应中，被氧化的氯化氢占参加反应的氯化氢的_ 。 根据反应物的状态和反应条件，实验室制氯气应选择哪些仪器？ (解答：还原；酸。1/2。略) （3）仪器： 圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、导管、双孔塞、铁架台、铁圈、铁夹等。 （4）实验装置： 问题：生成的 Cl2中会混有什么气体？如何除去?（解答：含有 HCl 及水蒸气。 ） 气体的净化装置：先通入 饱和食盐水 中，再通入 浓硫酸 中。 气体的收集装置：向 上 排空气或排 饱和食盐水 。 问题：Cl2能否直接排入空气中？为什么？（解答：不可。Cl2有毒。 ） 尾气的吸收装置：用 NaOH 溶液吸收尾气。 【动脑动手】 实验室中制取、收集纯净、干燥的氯气，请设计系列化成套装置。 装置图： （5）实验步骤： 组装成套装置：按照从下到上、从左到右的顺序。 检验装置的气密性。 （如何检验？） 向有关仪器中加入化学药品，重新连接各仪器。 通过分液漏斗向烧瓶中加入适量密度为 1.19g/cm3的浓盐酸，缓缓加热，使反应进 行。 注意：浓盐酸不要一次加得太多，要先少加，必要时再加；加热要缓缓进行，以减少 HCl 的挥发，提高 Cl2的纯度，节约盐酸。 收集氯气 吸收尾气 （七）化学反应为人类提供能源 【交流研讨】 “即热饭盒”是怎样使饭菜变热的？ 铁路工人用铝热剂焊接钢轨，你能解释其中原因吗？ (解答：撤去底部隔板时。镁与水反应而放热。铝热剂反应时放出大量的热，使钢 轨熔化而焊接在一起。) 放热反应： 放出热量的反应。 吸热反应： 吸收热量的反应。 1. 原电池及其工作原理 【实验探究】将铜片、锌片插入稀硫酸中，然后用导线将铜片、锌片连接起来并接入电流 表，观察现象： 实验现象：锌片： 逐渐溶解。 铜片：_产生气泡。_ 实验结论： _有电子从锌流向铜。_ （1）原电池：把化学能转化为电能的装置： （2）原电池的工作原理： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 （3）形成原电池的条件： 连成闭合回路 ； 两个电极活泼性不同 ； 电极浸入电解质溶液 ； 活泼电极与电解质溶液发生氧化还原反应 。 （4）电极名称： 负极： 电子流出的一极。 （较 活泼 的金属） 正极： 电子流入的一极。 （ 不活泼 的金属或 导电的非金属 ） 想一想：在 CuZn 原电极中： Zn 是负极； Cu 是正极。 （5）电极反应式和电极反应的类型： 负极反应： Zn -2e-=Zn2+ （ 氧化 反应） 正极反应： 2H+ +2e- = H2 （ 还原 反应） 总反应： Zn 2H+ = Zn2+ H2 注意：正极的作用是导体及产生电势差，它不参与化学反应。负极反应不一定是 负极材料本身的反应，有的原电池的负极既是导体又是负极反应物，有的原电池负极的作 用是导体，它不参与反应。 写电极反应式要遵从客观事实。 2. 原电池电极反应的书写方法 （1）写出总化学反应方程式； （2）根据总化学反应方程式按照电子得失情况，分成氧化反应和还原反应。 3几种常见化学电源 （1）干电池： 例 锌锰电池 （2）充电电池：例 铅蓄电池、锂离子电池、燃料电池 4. 更多形式的能量与化学能之间的相互转化 （1）电能与化学能相互转化： 例如 原电池、N2和 O2在闪电作用下生成 NO 等。 （2）化学能与热能的相互转化： 例如 天然气的燃烧、CaCO3的受热分解。 （3）光能与化学能的相互转化： 例如 光合作用、炭的燃烧。 【典型例题典型例题】 例 1 反应在 10L 密闭容器中进行，半分钟)(6)(4)(5)(4 223 gOHgNOgOgNH 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/(Ls) B. v（O2）=0.001mol/(Ls) C. v（NO）=0.001mol/(Ls) D. v（H2O）=0.045mol/(Ls) 解答：C 解析：根据化学反应速率的计算公式v（H2O）=0.45mol/(10L30s) =0.0015mol/(Ls)则 v（NH3）=v(NO)=4/6v(H2O )=0.001mol/(Ls),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 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 3 下图所示装置中观察到电流计指针偏转，M 棒变粗，N 棒变细，指针指向 M,由此判 断下表中所列 M、N、P 物质，其中可以成立的是（ ） 解析： 该原电池中，M 棒变粗，N 棒变细，说明原电池反应时，N 棒溶解作负极， 溶液中有金属析出在 M 棒上。M 棒作正极，A、B 选项中，电解质溶液分别为稀 H2SO4 和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出，C 选项正极反应为 Ag+ + e-= Ag 符合题意， 而 D 选项正极反应为 Fe3+ + e- = Fe2+ ,不会有金属析出。 答案： C 点评点评：原电池的负极发生氧化反应，电子流出；正极发生还原反应，电子流入。这是 分析此类问题的基础。 例 4 任何一个自发的氧化还原反应都可以设计为原电池，下列化学反应也不例外 Fe+2FeCl3=3FeCl2 该电池的负极材料为 ，电极反应式为 该电池的正极材料为 ，电极反应式为 答案： Fe ； ； Cu ；。22 2 eFeFe 23 22FeeFe 解析： 在化学反应的电子转移中，Fe 失去电子，Fe3+得到电子。故要选择 Fe 作负极 材料，选择化学活泼性比铁弱的导体作正极材料。 点评：设计原电池要结合题目条件，根据构成原电池的 4 个条件思考问题。 【模拟试题模拟试题】 一、选择题 1. H2、N2合成 NH3的反应中，当分别用以下各种物质表示反应速率时，则反应速率最快 的是（ ） Av(N2)=0.6mol/Lmin Bv(NH3)=0.9mol/Lmin Cv(H2)=1.2mol/Lmin Dv(H2)=0.025mol/Ls 2. 200C，将 10ml 0.1mol/l Na2S2O3溶液和 10ml 0.1mol/l 的 H2SO4溶液混合，2 分钟后溶 液中明显出现浑浊。已知温度每升高 100C，化学反应速率增大到原来的 2 倍，那么 时，同样的反应要看到明显浑浊，需要的时间是（ ）C 50 A15 秒 B20 秒 C40 秒 D48 秒 3. 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（ ） A0.24 mol/L B0.6 mol/L C2.4 mol/L D4.2 mol/L 4. 一定条件下可逆反应：2A(g) B（g）3C（g）在下列四种状态时属于平衡状 态的是（ ） 正反应速率 逆反应速率 A v(A)=2molL-1s-1 v(C)=2molL-1s-1 B v(A)=2molL-1s-1 v(B)=1.5molL-1s-1 C v(A)=2molL-1s-1 v(B)=2molL-1s-1 D v(A)=60molL-1min-1 v(C)=1.5molL-1s-1 5. 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（ ） Av（NH3）=0.01mol/(Ls) Bv（O2）=0.001mol/(Ls) Cv（NO）=0.001mol/(Ls) Dv（H2O）=0.045mol/(Ls) 6. 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