高三化学化学反应速率、化学反应进行的方向苏教版知识精讲

高三化学化学反应速率、化学反应进行的方向苏教版【本讲教育信息】一. 教学内容：化学反应速率、化学反应进行的方向二、教学目标了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法；了解活化能对化学反应速率的影响，认识温度、浓度、压强和催化剂影响化学反应速率的一般规律了解化学反应的可逆性。能用焓变和熵变说明常见化学反应的方向三、教学重点、难点化学反应速率的定量表示方法；条件对化学反应速率的影响四、教学过程：（一）化学反应速率的概念及定量表示方法：化学反应速率是指化学反应进行的快慢程度，一般表示方法为：以单位时间内反应物浓度的减少或生产物浓度的增加表示表示方法：以单位时间内反应物浓度的减少或生产物浓度的增加表示。计算式：Vc/t（mol/Ls或mol/Lmin）说明：1、同一反应的反应速率只有一个。同一化学反应，用不同的物质表示的反应速率，可能相同，也可能不同。但各物质的速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，等于各相应物质的浓度的变化量之比，等于各相应物质的物质的量的变化量之比。2、反应速率为平均速率，非瞬时反应速率。3、固体或纯液体（注意不是溶液）的浓度可视为不变的常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。注意纯液体（如无水乙醇）与溶液（如乙醇水溶液）不同。4、比较速率的大小要以单位一致为前提。5、求反应速率的途径一般有两条：一是根据反应速率的定义求；二是根据速率之比=浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学计量数之比。例1已知反应A3B=2CD在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1molL1min1，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为A、0.5molL1min1B、1molL1min1C、2molL1min1 D、3molL1min1解析：同一化学反应，在同一时间内用不同物质表示的反应速率，其数值可能相同也可能不同，但表达的意思相同，都表示了同一反应在该时间内的反应速率，且反应速率之比等于方程式前的系数比。根据上述原理，可得：vA:vB:vC:vD1：3：2：1，由于vA1molL1min1，则：vC2molL1min1答案：C例2把0.6molX气体和0.4molY气体混合于容积为2L的容器中，使其发生如下反应：3X（g）Y（g）nZ（g）2W（g），5min末生成0.2molW，若测知以Z浓度变化表示的平均反应速率为0.01molL-1min-1则n的值为A、4B、3C、2D、1解析：根据反应速率与单位时间内物质的浓度变化之间的关系，可得：n（Z）0.01molL-1min-15min2L0.1mol，而5min末生成0.2molW，则说明Z与W在方程式中的系数比为1：2，即n1答案：D例3反应速率v和反应物浓度的关系是用实验方法测定的，化学反应H2Cl2=2HCl的反应速率v可表示为v=kc（H2）mc（Cl2）n，式中k为常数，m、n值可用下表中数据确定之。 由此可推得，m、n值正确的是A、m=1，n=1B、m=，n=C、m=，n=1D、m=1，n=解析：本题给定的信息是：化学反应速率与反应物浓度之间的函数关系式。则根据题给信息可得：当c（Cl2）保持不变时，反应速率与c（H2）成正比，即m1；而当c（H2） 保持不变时，反应速率与c（Cl2）的平方根成正比，即n1/2。答案：D例4某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化关系曲线如图所示。（1）由图中的数据分析，该反应的化学方程式为；（2）反应开始至2min、5min Z的平均反应速率为、；（3）5min后Z的生成速率比5min末Z的生成速率（大、小、相等）。解析：本题考查的是化学反应速率的图像题。通过题给信息判断反应物和生成物，及参加反应的各物质之间的物质的量之比，以及单位时间内各物质的浓度变化，判断反应的可逆性并计算反应速率。由图可知：反应物为X和Y，生成物为Z，5min时达平衡，消耗0.6molX同时消耗0.2mol的Y，生成0.4mol的Z，说明三者的物质的量之比为：3：1：2，方程式为：3X+Y 2Z，2min时Z的平均反应速率为：0.2mol/2L/2min0.05mol（Lmin）1，5min时Z的平均反应速率为：0.4mol/2L/5min0.04mol（Lmin）1，由于5min后，单位时间内X、Y、Z的消耗速率和生成速率相同，达化学平衡状态，因此5min后Z的生成速率与5min末Z的生成速率相等。答案：（1）3X+Y 2Z（2）0.05mol（Lmin）1；0.04mol（Lmin）1（3）5min时，反应达到了平衡，各物质的反应速率不再改变，故5min后Z的生成速率与5min末Z的生成速率相等。（二）影响化学反应速率的因素与活化能影响反应速率的因素很多，主要从内因和外因两个方面分析。影响化学反应速率的因素以及微观解释影响因素规 律注 意 点内 因反应物的结构、性质、反应的历程是决定化学反应速率的主要因素化学反应的实质是旧化学键的断裂，新化学键的生成。若在同样的条件下，反应物分子中化学键越牢固，化学键的断裂就越难，其反应速率就越小外 因浓 度在其他条件不变时，增大反应物浓度，单位体积内活化分子数也相应增大，反应速率加快。反之，反应速率减慢。固体物质的浓度恒定，故改变固体物质的用量对反应速率无影响。固体物质对速率的影响只与其表面积的大小和生成物在表面的扩散速率有关。压 强在其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大压强，气体的体积减小，浓度增大， 也相应增大，反应速率加快。反之，反应速率减慢。由于压强对固体，液体的体积几乎无影响，因此对于无气体参加的反应，压强对反应速率的影响可忽略不计；恒容时，若充入与平衡体系无关的气体虽总压增大，但各反应物浓度不变，反应速率不变。温 度在其他条件不变时，升高温度，反应物分子能量增加，从而增大了活化分子数和活化分子百分数，有效碰撞次数增多，反应速率加快。反之，反应速率减慢。一般来说，温度每升高10C，反应速率增大到原来24倍；对于有催化剂参加的反应，要注意催化剂的活性温度。催 化剂在其他条件不变时，使用正催化剂能降低反应的活化能，增大活化分子百分数，反应速率显著增大。若使用负催化剂，反应速率明显减慢，一般无特殊说明指正催化剂；催化剂具有选择性，反应前后质量与组成保持不变。其 他光、超声波、紫外线、固体颗粒大小、溶剂等对化学反应速率也有影响。说明：1、外因对化学反应速率影响的微观解释影响因素分子总数活化分子百分数活化分子数单位体积活化分子数增大浓度增加不变增加增加增大压强增加不变增加增加升高温度不变增大增加增加正催化剂不变增大增加增加2、化学反应速率的大小是由单位体积内活化分子数（相当于活化分子浓度）决定的，而不是由活化分子数的多少决定的。3、“惰性”气体对密闭体系中进行的化学反应速率的影响恒温、恒容容器：充入稀有气体或其他不参加反应的气体，虽改变了容器内气体的压强，但却没有改变反应体系的分压，即并没有改变反应物的浓度，不影响化学反应速率。恒温、恒压容器：充入稀有气体或其他不参加反应的气体，使容器的容积扩大，虽未减小容器气体的压强，但却减少了反应体系的分压，即降低了反应物的浓度，故能使反应速率降低。4、改变外界条件（浓度、温度、压强、催化剂）对于可逆反应v（正）、v（逆）的影响（利用速率曲线图说明。特别注意，压强的影响结果与可逆反应有无气体参加或反应前后气体体积是否变化有关）。外界条件对于可逆反应v（正）、v（逆）的影响（1）浓度：增大反应物浓度，v（正）瞬间增大后随反应进行减小，v（逆）瞬间不变后随反应进行增大；增大生成物浓度，v（逆）瞬间增大后随反应进行减小，v（逆）瞬间不变后随反应进行减小。（2）压强：对于有气体参加的反应，增大压强，v（正）、v（逆）均增大，气体体积之和（系数和）大的反应速率增加得快；降低压强，v（正）、v（逆）均减小，气体体积之和（系数和）大的反应速率减少得多，对于反应前后气体体积保持不变的反应，增大或降低压强时，正、逆反应速率变化的幅度相同，平衡不移动。（3）温度 ：升高温度，v（正）、v（逆）一般均增大，吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数；降温，v（正）、v（逆）一般均减小，吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数。（4）催化剂：能同等程度的改变v（正）、v（逆），改变反应到达平衡的时间。例1升高温度能加快反应速率的主要原因是A、活化分子能量明显增加B、降低活化分子的能量C、增大了活化分子百分数D、降低反应所需的能量解析：升高温度，使分子的能量增大，原有部分没有达到活化分子最低能量的分子吸收能量后转化为活化分子，从而增加单位体积内活化分子百分数和活化分子数目，增大有效碰撞次数，加快反应速度；另外，升高温度也可以使分子的运动速率加快，加快反应速率。答案：C例2可逆反应aX（g）+bY（g）cZ（g）在一定温度下的一密闭容器内达到平衡后，t0时改变某一外界条件，化学反应速率（v）时间（t）图象如右图。则下列说法中正确的是A、若abc，则t0时只能是增大了容器的压强B、若abc，则t0时只能是加入了催化剂C、若abc，则t0时只能是增大了容器的压强D、若abc，则t0时只能是加入了催化剂解析：本题考查的是条件对反应速率和化学平衡的影响。改变条件后，反应速率明显增大，而化学平衡没有移动，说明只能是增大压强或使用催化剂。若增大压强，则必须反应前后气体的分子总数保持不变，否则，平衡会发生移动；若升高温度，平衡必然会发生移动；若使用催化剂，则不论反应前后气体分子总数是否发生变化，反应速率均会加快。综上所述，本题答案为D。答案：D例3当A、B两种气体物质的浓度比相同时，在不同温度下进行反应：A2B3C，10时测得反应速率VB0.2molL-1s-1，50时测得反应速率VA25.6molL-1s-1若温度每升高10，该反应的反应速率增大到原来的几倍，则n约为A、3B、3.5C、4D、4.5解析：升高温度反应速率加快，一般情况下，温度每升高10反应速率变为原来的n倍。现根据题给信息：升高温度后VA25.6molL-1s-1，根据参加反应的各物质的反应速率之间的关系，可得：升高温度后VB51.2molL-1s-1，是原来的256倍。则n256，n4答案：C例4某化学反应2A=BD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（molL1）随反应时间（min）的变化情况如下表：根据上述数据，完成下列填空：（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为 mol（Lmin）1。（2）在实验2，A的初始浓度C2_molL1，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是_。（3）设实验3的反应速率为3，实验1的反应速率为1，则3_1（填“”“”或“”，且C3_1.0molL1（填“”“”或“”）。（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是_反应（填“吸热”或“放热”）。理由是 。解析：（1）根据表给信息可得：10至20分钟时间内平均速率为：（0.800.67）mol/L/10min0.013molL-1min-1（2）实验2中达平衡时A的浓度保持不变，说明（2）与（1）属于等效平衡，c20.1molL1但由于（2）中达平衡时所需时间短，因此，（2）中可能使用了催化剂。（3）比较（3）与（1）在时间1020min时的反应速率可知，（3）的反应速率大于（1），同时（3）达到平衡时A的浓度也大于（1），说明起始时（3）中A的浓度大于（1） 中A的浓度，即大于0.1molL1。（4）实验4中温度高于实验1，达到平衡时A的浓度比实验1中低，说明升高温度有利于A的转化，而升高温度平衡向反应方向移动，说明消耗A的方向是吸热反应方向，即正反应是吸热反应。答案：0.0131.0催化剂吸热温度升高，平衡向右移动（三）化学反应进行的方向：在一定的条件下，一个化学反应能否自发进行，既可能与反应的焓变有关，又可能与反应的熵变有关。在温度、压力一定的条件下，化学反应的方向是熵变和焓变共同影响的结果，反应的判据是：GHTS（为热力学温度，均为正值）（G：吉布斯自由能），G时，反应可自发进行。说明：1、HTS只能用于说明该反应在理论上能否在此条件下发生，是一个化学反应发生的必要条件，只是反应的可行性问题。过程的自发性只用于判断过程的方向，并不能确定该反应在此条件下是否一定会发生以及过程发生的速率。2、在恒温、恒压下，用DG判断化学反应在该状况时自发进行的方向可列表表示：焓变DH熵变DSG反应在该状况下能否自发进行能自发进行不能自发进行低温时，高温时低温时不能自发进行，高温时自发进行高温时，低温时高温时不能自发进行，低温时自发进行例1 已知反应2CO（g）2C（s）O2（g）的DH为正值，DS为负值。设DH和DS不随温度而变，下列说法正确的是（）A、低温下能自发进行B、高温下能自发进行C、低温下不能自发进行，高温下能自发进行D、任何温度下都不能自发进行解析：反应自发进行的条件是：GHTS，DH为正值，DS为负值，则无论温度为多少，GHTS均大于0，说明该反应不能自发进行。答案：D例2已知：CuSO4溶液分别与Na2CO3溶液、Na2S溶液的反应情况如下：CuSO4Na2CO3Cu2CO32H2OCu（OH）2CO2（主要）Cu2CO32CuCO3（次要）CuSO4Na2SCu2S2CuS（主要）Cu2S22H2OCu（OH）2H2S（次要）则下列物质的溶解度的比较正确的是：A、Cu（OH）2CuCO3CuSB、Cu（OH）2CuCO3CuSC、CuSCu（OH）2CuCO3D、CuSCu（OH）2CuCO3解析：沉淀反应中，生成物的溶解度越小，沉淀反应越容易发生。根据信息可知：生成Cu（OH）2的反应容易发生，说明Cu（OH）2的溶解度小于CuCO3的溶解度；根据信息可知：生成CuS的反应容易发生，说明CuS的溶解度小于Cu（OH）2的溶解度。由此可得，三种物质的溶解度的大小关系为：CuSCu（OH）2CuCO3答案：D例3高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气：N2（g）O2（g）2NO（g）。试通过计算说明在1200的条件下，此反应能否正向自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？（已知：DH180.50kJ/mol，DS247.7J/molK）解析：反应自发进行的条件是：GHTS，在1200的条件下，G180.50（1200273）247.7103184.36，说明反应能够自发进行。假设反应自发进行的最低温度为t，则有：G180.50（t273）247.7103，解得：t455.7答案：该反应在1200的条件下能够自发进行，该反应自发进行的最低温度约为455.7【模拟试题】（答题时间：50分钟）1、下列说法正确的是A、增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子百分数，从而使有效碰撞次数增大B、有气体参加的化学反应，若增大压强，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大C、升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数D、催化剂能增大单位体积内活化分子百分数，从而成千成万倍地增大化学反应速率2、恒容下的反应2SO2+O22SO3，H0。达到平衡后，下列措施可以加快反应速率的是A、将SO3分离出一部分 B、充入少量N2，增大压强C、升温 D、充入少量SO3气体3、在一个容积为2L的密闭容器中，发生3AB2C的反应，若最初加入的A和B都是4mol，A的平均反应速率是0.12mol/（Ls），则10s后容器中的B是A、2.8mol B、1.6mol C、3.2mol D、3.6mol4、在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图，下列表述中正确的是A、反应的化学方程式为：2MNB、t2时，正逆反应速率相等，达到平衡C、t3时，正反应速率大于逆反应速率 D、t1时，N的浓度是M浓度的2倍5、容积固定的2L密闭容器中进行的某一可逆反应A（g）+2B（g）2C（g），以B的物质的量浓度改变表示的反应速度v（正），v（逆）与时间的关系如图所示。已知反应速率v的单位为molL1s1，则图中阴影部分的面积可表示A、A的物质的量浓度的减少 B、B的物质的量浓度的减少C、C的物质的量增加 D、B的物质的量减少6、在一定温度下，向一个2L的真空密闭容器中（预先装入催化剂）通入1molN2和3molH2，经过一段时间后，测得容器内压强是起始时的0.9倍。在此时间内H2的平均反应速率为0.1mol/（Lmin），则经过时间为A、2min B、3min C、4min D、5min 7、用纯净的CaCO3与100mL稀盐酸反应制取CO2，实验过程记录如图所示（CO2的体积已折算为标准状况下的体积）。下列分析正确的是A、OE段表示的平均速率最快B、EF段，用盐酸表示该反应的平均反应速率为0.4mol/（Lmin）C、OE、EF、FG三段中，该反应用二氧化碳表示的平均反应速率之比为267D、G点表示收集到的CO2的量最多8、纳米是长度单位，1纳米等于110-9m，物质的颗粒达到纳米级时，具有特殊的性质。例如将单质铜制成“纳米铜”时，具有非常强的化学活性，在空气中可以燃烧。下列对“纳米铜”的有关叙述正确的是A、常温下“纳米铜”比铜片的金属性强，反应时反应速率快B、常温下“纳米铜”比铜片更易失电子，反应时反应速率快C、常温下“纳米铜”与铜片的还原性相同D、“纳米铜”颗粒更细小，化学反应时接触面大，所以反应速率快9、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是A、加热 B、不用稀硫酸，改用98%浓硫酸 C、滴加少量硫酸铜溶液 D、不用铁片，改用铁粉10、将4 molA气体和2molB 气体在2L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2s（秒）后测得C的浓度为0.6molL1 ，现有下列几种说法：用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol（Ls）1用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol（Ls）12s时物质A的转化率为70%2s时物质B的浓度为0.7molL1其中正确的是A、 B、 C、 D、11、反应C（s）H2O（g）CO（g）H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是A、增加C的量B、将容器的体积缩小一半C、保持体积不变，充入N2使体系压强增大D、保持压强不变，充入N2使容器体积增大12、20时将0.1molL1Na2S2O3溶液10mL和0.1molL1的H2SO4溶液10mL混合，2分钟后溶液中明显出现浑浊，已知温度每升高10化学反应速率增大到原来的2倍，那么50时，同样的反应要同样看到浑浊，需要的时间是A、40s B、15sC、48s D、20s13、碳铵（NH4）2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大B、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解14、考察下述自然界的一些自然变化，可发现它们有一些共同的特点。下列说法不正确的是：A、都有一定的方向性，按某一物理量标度由高到低自发进行B、都可以用来做功，自发过程一旦发生后体系做功的本领就会降低C、有一定的进行限度，自发过程总是单向地趋向于非平衡状态D、有一定的数据差来判断自发变化能否发生15、下列说法错误的是A、NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程B、同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时熵值最小C、借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态D、由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程16、对于4FeS211O2 =2Fe2O38SO2，试回答有关的问题常选用哪些物质浓度的变化来表示该反应的速率；当生成SO2的速率为4mol/（Ls），则O2减少的速率是；测得4s后，O2的浓度为2.8mol/L，则开始时O2的浓度为；为了提高生成SO2的速率，可以采取的措施是A、增加FeS2的量B、增大O2的浓度C、升高温度D、减小压强17、取2g干燥铝粉和3g碘粉小心混匀，分为四堆。往各堆上分别加0.5g水，1g明矾，1g胆矾，1g无水硫酸铜。加水那堆混合物首先冒火花，发生剧烈反应，其次发生反应的是加明矾的那一堆混合物，再次发生反应的是加胆矾的那一堆混合物，而加无水硫酸铜的那堆最难发生反应。铝和碘反应的方程式为 ；铝和碘反应还可以看到 ；四堆混合物发生反应的先后顺序说明 。18、下表数据是在某高温下，金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录（表中a和b均为与温度有关的数据）：反应时间 t/h1491625MgO膜厚 y/nm0.05a0.20a0.45a0.80a1.25aNiO膜厚y1/nmb2b3b4b5b金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来表示，其理由是： ；金属氧化膜的膜厚y和时间t所呈现的关系：MgO氧化膜厚y属 型，NiO氧化膜y1属 型（填“直线”，“抛物线”，“对数”或“双曲线”等类型）。Mg和Ni比较，哪一种金属具有更良好的耐氧化腐蚀性： ，其理由是： 。19、Fe3和I在水溶液中的反应如下：2I2Fe3 2Fe2I2（水溶液）（1）该反应