专题二化学反应速率及化学平衡

1、专题二 化学反应速率与化学平衡第一单元 化学反应速率【学习目标】1.进一步了解化学反应速率概念，知道化学反应速率的定量表示方法，能进行简单的计算，并能比较反应速率的快慢。2.通过探究，了解化学反应速率的测定方法。3.能用有效碰撞理论、过渡态理论等相关理论解释浓度、压强、温度、催化剂等化学反应速率的影响，提高归纳思维能力和形象思维能力。化学反应速率的表示方法【基础知识梳理】一 化学反应速率-表示化学反应快慢的物理量。1.定义：用 内 （常用物质的量浓度）的减少或 的增加来表示单位： 或 或 等2.对于同一条件的同一反应：aA+bBcC+dD ,有(A)(B)(C)(D) 或 2化学反应速率的特点

2、(1)化学反应速率是，且均取值。(2)同一反应选用的改变量表示速率，数值可能不同，但表示的意义。(3)反应速率适用于或。对于的浓度可视为常数，不能用来表示反应速率。【练习1】下列关于化学反应速率的说法中，正确的是( )A.化学反应速率是指某一时刻，某种反应物的瞬时反应速率B.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指反应1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1C.根据化学反应速率的大小可以推知化学反应进行得快慢D.对于一个化学反应来说，其反应速率越大，反应现象就越明显例题：看课本第32页H2O2分解的浓度变化表格，求020分钟内过氧化氢分解的平均速率 4

3、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、最终量。(3)根据已知条件列方程计算。【练习2】在密闭容器中，合成氨反应N2 + 3H2 2NH3，开始时N2浓度8mol/L，H2浓度20mol/L，5min后N2浓度变为6mol/L，分别用不同的物质来表示这5分钟内该反应的化学反应速率。【练习3】某化合物A的蒸气1mol充入0.5L容器中加热分解： 2A(g)=B(g)+nC(g)，反应到3min时，容器内A的浓度变为0.8mol/L，测得这段时间内，平均速率v(c)=0.6mol/ (L.min), v(B)=_mol/(L.min

4、) 则化学反应方程式中n值为_ 。【练习3】对于可逆反应N2+3H2 2NH3下列各项所表示的反应速率最快的是 AV(N2)=0.01mol/(L·S) BV(H2)=0.2mol/(L·S) CV(H2)=0.6mol/(L·min) DV(NH3)=1.2mol/(L·min【注】在比较同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质同一单位来表示【练习4】根据下图回答：1、反应物是_.2、2min内A的平均速率是_3、写出化学方程式 影响化学反应速率的因素【基础知识梳理】一 、影响化学反应速率的因素请问：通常情况下，Na与水的反应和Mg与水的反应哪

5、个剧烈？为什么？这说明化学反应的速率首先取决于什么？1内因 2外因：（1）浓度对化学反应速率的影响结论：其它条件不变时， 增大反应物的浓度， 反应速率 ； 减小反应物的浓度，反应速率 。练习一：对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持其它条件不变，增大压强，则体系体积 ，气体反应物的浓度 ，反应速率因此也将 ；减小压强，则体系体积 ，气体反应物的浓度 ，反应速率因此也将 ；练习二：对于没有气体参加的反应，即反应物为固体、液体或反应在溶液中进行时，改变压强，则体系体积 ，各反应物的浓度 ，因此反应速率也将 ；（2）压强对化学反应速率的影响结论：对于有气体参加的反应，其它条件不变时，增大压强，反应速

6、率 ； 减小压强，反应速率 。压强对化学反应速率影响的本质是压强影响 ，进而影响速率。（3）温度对化学反应速率的影响结论：其它条件不变时， 升高温度，反应速率 ； 降低温度，反应速率 4）催化剂对化学反应速率的影响结论：催化剂可以显著改变化学反应速率 ，正催化剂：能够加快反应速率的催化剂； 负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂如不特意说明，指正催化剂。（5）其它因素对化学反应速率的影响增大反应物间的接触面积，反应物固体的颗粒大小、光、电磁波、超声波、溶剂的性质 【教材P36信息提示】碰撞理论有效碰撞 有效碰撞的条件是： 活化能 活化分子 活化分子百分数 解释：浓度对化学反应速率的影响。在其他条件

7、不变时，反应体系中活化分子百分数是一定的；当反应物的浓度增大时，即单位体积内的分子总数 ，因此活化分子数也相应的 ，所以反应物分子间有效碰撞的次数 ，即反应速率 。提示：对于纯固体或液体而言，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量并没有改变浓度，所以化学反应速率不变。【随堂练习】下列说法错误的是A.当碰撞的分子具有足够的能量和适当的取向时,才能发生化学反应B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞D.活化分子间每次碰撞都发生化学反应E.能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量F.活化能指活化分子多出反应物分子能量的那部分能量解释：温度对化学反应速率的影响。(1)

8、温度升高，分子的能量增加，从而增加了活化分子的 ，反应物分子间有效碰撞的次数 ，反应速率 。 (2)温度升高，分子运动速度加快，分子间碰撞的次数增加，有效碰撞的次数增多，反应速率相应的加快。前者是主要原因。解释：催化剂对化学反应速率的影响。在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加 ，因而使反应速率加快。练习1：对于在溶液间进行的反应，对反应速率影响最小的因素是（ ） A、温度 B、浓度 C、压强 D、催化剂练习2：下列条件的变化，是因为降低反应所需的能量而增加单位体积内的反应物活化分子百分数致使反应速率加快的是（ ） A、增大浓度 B

9、、增大压强 C、升高温度 D、使用催化剂练习3：在C(固)+CO2(气)=2CO(气) 的反应中。现采取下列措施：（1）增大压强 ；（2）增加碳的量（3）通入CO2； （4）恒容下充入N2；（5）恒压下充入N2 哪些措施能够使反应速率增大？为什么？ 第二单元 化学反应的方向和限度【学习目标】1.能初步根据反应的焓变、熵变判断化学反应的方向。认识可逆反应的限度，建立化学平衡的观点。2.知道化学平衡常数3.形成实事求是的科学态度，掌握凑够宏观到微观、现象到本质的科学研究方法。 化学反应的方向【基础知识梳理】一 自发反应在一定 和 下，无需外界帮助就能自动进行的反应，我们称之为自发反应。 一定温度T

10、和压强P的目的： 外界帮助指: 、 等【交流与讨论】判断下列反应是否自发。如能自动进行，请写出相应的化学方程式。1.水分解生成氢气和氧气的反应 2.氯气与溴化钾溶液的反应 3.乙烯与溴单质的反应 4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应 二 判断化学反应方向的依据1 热效应（H）DH 0 的反应有自发进行的倾向。且H越 ，越有利于反应的自发进行。判断下列过程中能量的变化情况. 这些物质的状态有没有改变呢？如何改变？1、CaCO3(s) = CaO (s) + CO2(g) 2、NH4Cl（s）+Ba(OH)2.8H2O(s) =2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l) 3、硝酸氨溶于水 NH

11、4NO3(s) = NH4+(aq) + NO3-(aq) 2. 熵变（S)： 熵：衡量一个体系混乱度的物理量，符号： 熵变：反应前后体系熵的变化。符号： S= S>0 ：体系的混乱度 ； S<0 ：体系的混乱度 自发反应有趋向于使体系的混乱度 的倾向。且S越 ，越有利于反应的自发进行。【问题解决】根据你已有的知识经验，判断下列过程的熵变大于零还是小于零。H2O(s)H2O(l)H2O(g) S 02NaHCO3(S)= Na2CO3(S)+CO2(g)+H2O(l) S 0 NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq) S 0N2(g)+3H2（g） 2NH3(g) S 0有关

12、体系熵值的规律：1、同一物质，S（g） S（l） S（s）；2、分子数越多或分子种类越多则熵值越 ；3、固体溶解过程、墨水扩散过程、气体扩散过程，熵变均为正值，即S 0，为熵增过程；【练习1】1 下列反应中，熵变小于0的是 （ ）A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g) D. 2CO(g)2C(s)O2(g)【练习2】判断下列反应的S>0还是S<0：A、NH4Cl=HCl+NH3 S 0B、2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq) S

13、0 C、2NO2=N2O4 S 0D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) S 0【练习3】焓变熵变化学反应能否自发进行DH0DS0DH0DS0DH0DS0DH0DS0 化学平衡常数【基础知识梳理】【交流与讨论】P48【结论】一 化学平衡常数1 概念 对某一可逆反应，在 下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到 后，反应物与生成物浓度系数次方的比是一个常数，称为 ，用 表示2 K的表达式：对于下列可逆反应：aA + bB cC + dD，则有K= 其中c为各组分的 3 平衡常数K的书写注意事项：固体、液体水(浓度为常数100%)不必写出;常数K只有数值无单位K的表达式与方程式

14、的书写方式有关【课堂练习】4 平衡常数K的意义：说明在该温度下反应进行的程度（即反应的限度）： K值越大，反应进行越 （即程度越 ）；K值越小，反应进行越 （即程度越 ）5 平衡常数K的影响因素：常数K只和温度T有关；例1某温度下，反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)的平衡常数为，下列说法正确的是.越大，达到平衡时，反应进行的程度越大.越小，达到平衡时，反应物的转化率越大.随反应物浓度改变而改变.随温度改变而改变例2某温度下，向10L真空容器中注入1.00 mol H2(g) 和1.00 mol I2(g)，反应平衡后I2(g)的浓度为0.0200 mol·L-1试求该

15、温度下 H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数。二 平衡常数的应用例：在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)其平衡常数K与温度t的关系如下表：t70080083010001200K0.60.91.01.72.61、该反应的平衡常数表达式为：2、某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)= c(CO)·c(H2O)，试判断该温度为_在此温度下，若该容器中含有1molCO2、 1.2molH2、 0.75molCO、 1.5molH2O，这状态是否平衡状态？若不是，反应向哪个方向进行？化学平衡状态【基础知识

16、梳理】一、化学平衡的研究对象可逆反应： ，同时进行着两个方向的反应，即正反应和逆反应。【注】任何一个可逆反应都不会进行到底的，最终达到平衡状态时，一定是每一反应物和生成物都存在。【练习1】下列为可逆反应的是（ ）A 氢气与氧气点燃可化合成水,水电解可生成氢气和氧气,因此氢气与氧气的反应是可逆反应。B 在催化剂的作用下，二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的同时，三氧化硫又有分解。C 碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙，因此这二个反应互为可逆反应。【注】只有在“同一条件下”同时进行的才互为可逆反应。二、化学平衡的建立在一固定容积的密闭容器里，加1molSO2和1

17、molO2，发生应思考：（1）开始阶段有什么特征？(浓度和速率变化) （2）瞬间过后有什么特征？ （3）一定时间段后有什么特征？ 三、化学平衡状态的定义化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态注意三点1.前提（适用范围）： 2.内在本质 3.外在标志 四、化学平衡状态的特征(1)动 (2)等 (3)定 (4)变 (5)同 五、化学平衡状态的标志直接判断法 正反应速率等于逆反应速率v(正)= v(逆) 各成分的浓度保持不变间接判断法 化学键的断裂与形成各成分的质量、物质的量、质量分数、物质的量分数、转化率等不随时间变化而变化

18、 各气体的体积不随时间变化而变化特殊标志判断法反应体系的总压强、总物质的量、总质量、混合气体的平均分子量、密度等都是有条件的特殊规律，视具体反应、具体条件决定是否可作为平衡的标志。【练习1】在一定温度下,可逆反应 A(g)+3B(g) 2C(g) 达到平衡的标志是（ ）A.C的生成速率与C分解的速率相等 B.单位时间生成nmolA,同时生成3nmolBC.单位时间生成B的速率,与生成C的速率相等 D.单位时间生成nmolA,同时生成2nmolC六、化学平衡的相关计算2 基本关系 反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度 生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度 转化率【练习2】在一定温度下,容积为20L的容器

19、中充入2molSO2和1molO2发生反应： 2SO2 +O2 2SO3 ，达到平衡时，容器内气体压强为开始时的70%。试求： SO2的转化率 平衡时的O2浓度 SO3的体积分数 混合气体的平均相对分子量平衡时混合气体的密度第三单元 化学平衡移动【学习目标】1.知道化学平衡移动的概念2.通过活动探究掌握条件对化学平衡的影响，并提高归纳思维能力3.理解化学平衡移动原理，并能练习实际，分析讨论合成氨工艺条件的选择4.能用图像解释有关化学平衡问题化学平衡移动（1）【基础知识梳理】【知识回顾】影响化学反应速率的因素内因 外界条件 2.化学平衡状态 化学平衡的移动：改变外界条件，原平衡被破坏、新平衡的建

20、立过程叫做化学平衡的移动。v正v逆 化学反应处于平衡状态v正v逆 平衡向 方向移动 v正v逆 平衡向 方向移动一、化学平衡移动1.浓度对平衡的影响【活动与探究】P53 橙色 黄色实验现象实验结论实验1 实验2 在其它条件不变的情况下：增大 的浓度或 生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；减小 的浓度或 生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动；【课堂练习1】完成表格，并作出vt图条件改变改变时刻速率大小移动方向V正V逆V正 V逆增大c反减小c反增大c产减小c产 【练习1】在新制的氯水中存在平衡:Cl2 + H2O HCl + HClO；若向氯水中投入少量CaCO3粉末，则（ ） A

21、.平衡不移动。 B.平衡移动，且HClO浓度减小 C.平衡向正反应方向移动， Cl2的转化率增大 D.平衡移动，且HClO浓度增大 【练习2】可逆反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)在体积固定的密闭容器中达平衡后：增加CO2，平衡 移动，(CO) 。增加碳，平衡 移动, C(CO) 2.压强变化对化学平衡的影响若将有气体参加的可逆反应简单表示成 aA(g) bB(g) 则平衡常数可表示为：K 为什么压强变化会影响化学平衡？请用平衡常数K来解释。（对物质浓度的影响） 反应2NO2(g) N2O4(g)的平衡常数K= 增大压强时刻，各组分浓度 ，此时的各组分浓度代入常数表达式中所得K K，因此

22、平衡向 方向移动；若减小压强，则各组分浓度 ，则K K， 因此平衡向 方向移动；【结论】对于有气体参加或生成的反应：aA(g) bB(g（1）若ab 增大压强，平衡往气体分子数 的方向移动 减小压强，平衡往气体分子数 的方向移动。（2）若 ab 压强改变，平衡 发生移动【课堂练习2】已知aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)且a+bc+d，若反应达到平衡后增大体系压强，则此时v正 ，v逆 ，而平衡将向 方向移动，说明压强增大时刻，v,正 v,逆，请画出对应的vt图；若减压，则此时vt图？化学平衡移动2【基础知识梳理】【知识回顾】一、 浓度对化学的影响在其它条件不变的情况下：增大反应物的

23、浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动；二、压强对平衡的影响对于有气体参加或生成的反应：aA(g) bB(g)若ab ： 增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动 ； 减小压强，平衡向气体分子数增大的方向移动。（2）若 ab： 压强改变，平衡不发生移动。【例1】反应CO2(g)+C(s) 2CO(g)在密闭容器中达到平衡后，保持温度不变：减小密闭容器体积，则平衡 ; c(CO2) 。保持密闭容器体积不变，通入N2 ，则平衡 ; c(CO2) 。保持密闭容器压强不变，通入N2 ，则平衡 ;c(CO2) 。 【例2】下列反应达到平衡后

24、，增大压强，平衡是否移动？若移动，向哪个方向移动？ (1) 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) (2) H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g) (3)H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) (4)CaCO3 (s) CaO(s)+CO2(g) (5)H2S(g) H2(g)+S(s) （6）HCl+NH3.H2O NH4Cl+H2O 【活动与探究P54】 三、温度对化学反应速率的影响在其它条件不变的情况下：升高温度，化学平衡向 热反应方向移动；降低温度，化学平衡向 热反应方向移动。【练习1】可逆反应aA + bB cC + dD H 0，达到平衡状态后：升高体系温度，

25、则此时v正 ，v逆 ，而平衡将向 方向移动，说明温度升高时刻，v正 v逆 。并作出速率时间图像若降低体系温度呢？四、催化剂对平衡的影响催化剂同等程度的改变正、逆反应速率 （V正V逆） 使用催化剂，对化学平衡无影响，转化率 。正催化剂能 平衡到达的时间五、化学平衡移动原理（勒夏特列原理）改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动。关键词 适用前提 平衡移动图像 【基础知识梳理】一、浓度 - 时间图： 1)写出化学反应方程式：2)求反应物的转化率：1)写出化学反应方程式： 2)求反应物的转化率： 二、速度-时间图：引起平衡移动的因素是 ，平衡 将向 方向移动。 引起平衡移动的因

26、素是 ，平衡 将向 方向移动。例1：已知对某一平衡改变温度时有如下图变化，则温度 的变化是 (升高或降低)，平衡向 反应方向移动，正反应是 热反应。若对一正反应吸热的可逆反应平衡后降低温度，画出平衡移动过程中的 v - t 图。例2：对于mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，改变压强时有如下图变化，则压强变化是 (增大或减小)，平衡向 反应方向移动，m+n (>、<、=)p+q。若对以上反应已知m+n>p+q，平衡后降低压强时，画出相关的 v t 图。例3：对于反应A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g)(正反应放热)有如下图所示的变化，请分析引起平衡移动的因素可

27、能是什么？并说明理由。 例4：对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)有如下图所示的变化，请分析t1时的改变因素可能是什么？并说明理由。 三、某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图：对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)m+n p+q正反应 热反应解答时遵守两个原则：定一议二；先拐先平。四、某物质的转化率(或百分含量)-温度(或压强)图：例1：对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)正反应 热反应 m+n p+q 正反应 热反应 m+n p+q例2：正反应 热反应 m+n p+q 正反应 热反应 m+n p+q 例3：对于2A(g)+B

28、(g) C(g)+3D(g)(正反应吸热)有如下图所示的变化，图中Y轴可能表示：A、B物质的转化率B、正反应的速率C、平衡体系中的A%D、平衡体系中的C%五、其它：对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)正反应 热反应 正反应 热反应正反应 热反应 m+n p+q小结1、看清图象。横坐标、纵坐标的意义，起点、终点、交点、拐点等的意义。2、看清化学反应的特征。吸或放热，体积增大或减小、不变，有无固体、纯液体物质等。 3、先拐先平。压强或温度的数值大。4、定一议二。先确定一个不变量，再讨论另外两个量的关系。【练习1】下图是在其它条件一定时，反应2NO+O2 2NO2+ Q（Q>0)中NO 的最大转化率与温度的关系曲线。图中坐标有A、B、C、D、E 5点，其中表示未达平衡状态且V正>V逆的点是 。【练习2】对于 m A (g) + n B (g) p C (g) 有如图所示的变化，则：p1与 p2 的关系是 ；m