新人教版《化学反应的速率和限度》教案

第四讲化学反应的速率和限度主要知识点回顾前提前提——密闭容器中的可逆反应条件——一定条件的T、P、c——影响化学平衡的因素本质——V正=V逆≠0特征表现——各组分的质达化学平衡标志量分数不变①可先加入反应物，从正向开始途径——②可先加入生成物，从逆向开始③也可同时加入反应物和生成物，从正、逆向同时开始反应快慢反应程度化学反应生产条件选择目的：尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度依据：外界条件对反应速率和化学平衡影响规律①弄清外界条件对速率和平衡影响的一致性和矛盾性原则：②放热反应的温度由催化剂的活性温度决定③符合理论前提下，注意实际可能性（动力、设备）化学平衡化学平衡建立化学平衡移动原因：反应条件改变引起V正≠V逆结果：速率和各组分质量分数与原平衡比较均发生变化①V正>V逆右移方向：②V正=V逆不移③V正<V逆左移注意：只有改变一个影响平衡条件时才适用浓度：增加反应物浓度，平衡右移压强：加压，平衡向气体体积减小方向移动温度：升温，平衡向吸热方向移动催化剂：（加快反应速率，但对平衡无影响）影响因素计算类型概念：单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化表示方法：单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示计算公式：V=Δc/Δt（V：平均速率，Δc：浓度变化，Δt：时间）内因：反应物的性质（决定因素）外因：反应所处的条件，如浓度、温度、催化剂、光照等多种因素都可影响反应速率影响因素：反应速率浓度的计算转化率计算压强或体积比计算一、化学反应速率的特点：①化学反应速率表示的是一段时间内的速率，均取。②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)＝。③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④固体和纯液体的浓度视为常数（保持不变），因此，它们的化学反应速率也视为常数。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。⑵外因(外界条件)：①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。②在其他条件相同时，温度越高，化学反应速率。③在其他条件相同时，反应物浓度越大，化学反应速率。④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。⑤其它条件：压强、反应物状态、光、溶剂等，也能影响化学反应速率。反应速率定性观察法：①冒气泡快慢②颜色变化③固体量减少④混浊程度⑤温度变化等四．达到化学平衡的标志（1）从反应速率判断：V正=V逆①正逆反应的描述②速率相等同一物质消耗和生成同一物质速率的数值相等反应物和生成物消耗或生成不同物质速率的比值与化学计量数相等判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡②各物质的质量或各物质质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，即V(正)=V(逆)平衡②在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC，则V(正)=V(逆)平衡③V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q，V(正)不一定等于V(逆)不一定平衡④在单位时间内生成nmolB，同时消耗了qmolD，因均指V(逆)不一定平衡压强①m+n≠p+q时，总压力一定（其他条件一定）平衡②m+n=p+q时，总压力一定（其他条件一定）不一定平衡混合气体平均相对分子质量Mr①Mr一定时，只有当m+n≠p+q时平衡②Mr一定时，但m+n=p+q时不一定平衡温度任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其他不变）平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等平衡重点难点解析重难点一有关化学反应速率的注意事项1．化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的即时速率。2．对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。3．由于压强的变化对固体和液体的体积影响很小，故改变压强对它们的浓度影响很小，所以改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。4．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，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作标准。5．同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。重难点二影响化学反应的因素及影响结果1．内因反应物自身的性质。如燃烧、爆炸、中和等反应都是很快就能完成，而金属的锈蚀、溶岩的形成、煤和石油的形成等都是比较缓慢的，这些都是由反应物自身的性质决定的。2．外因(1)温度：温度越高，化学反应速率越大；温度越低，化学反应速率越小。(2)浓度：一般来说，其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。(3)压强：对于有气体参加的反应来说，增大压强，可以使单位体积内气体的物质的量增大，实际上相当于增大了气体反应物的浓度，所以，增大压强，化学反应速率增大。(4)催化剂：催化剂可以改变化学反应速率，常见的催化剂能极大地加快反应速率。(5)增大固体反应物的表面积，增大了反应物的接触面积，能加快化学反应速率。特别提醒(1)增加固体或纯液体的量，不能改变化学反应速率。(2)压强的改变引起气体浓度的改变时，才能改变化学反应速率。重难点三化学平衡的特征和平衡状态的判断方法1．化学平衡的特征(1)“等”化学平衡的实质是正、逆反应速率相等，即同一物质的消耗速率与生成速率相等。注意：不同物质的反应速率不一定相等。(2)“动”化学反应达到平衡状态从表面看好像反应停止了，但从本质上、微观上看反应并未停止，只不过是正反应速率和逆反应速率相等，即v(正)＝v(逆)>0，所以化学平衡是一种动态平衡。(3)“定”一定条件下，在反应达平衡状态的混合物中，各组分的浓度及质量分数、体积分数保持一定(但不一定相等)，不再随时间变化而变化。(4)“变”化学平衡是在一定条件下暂时的平衡，若外界条件发生改变，则化学平衡状态可能随之发生改变，即可能发生化学平衡移动。2．化学平衡状态的判断(1)v(正)＝v(逆)。(2)体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。(3)全是气体参加的前后化学计量数改变的可逆反应，压强保持不变。(4)全是气体参加的前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。(5)对于有颜色的气体参加或生成的可逆反应，颜色不随时间发生变化。(6)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。特别提醒化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时，要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，转化为同种物质的速率进行比较。典例剖析题型1化学反应速率的计算与比较例1反应：3A(g)＋B(g)=2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：①v(A)＝0.6mol/(L·min)；②v(B)＝0.45mol/(L·min)；③v(C)＝0.015mol/(L·min)；④v(D)＝0.45mol/(L·min)。则此反应在不同条件下进行最快的是()A．②③B．①③C．②④D．②解析化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为：①v(A)＝0.6mol/(L·min)；②v(A)＝3v(B)＝1.35mol/(L·min)；③v(A)＝eq\f(3,2)v(C)＝0.0225mol/(L·min)；④v(A)＝eq\f(3,2)v(D)＝0.675mol/(L·min)。则该反应在不同的条件下进行最快的是②。答案D小结：同一化学反应在同一段时间内的反应速率如果用不同物质来表示，其数值之间的关系符合化学方程式中的化学计量数之比。在比较化学反应速率大小时应换算成用同一种物质来表示，然后进行比较。也可以比较化学反应速率与化学计量数的比值。例如：对于反应aA+bBcC+dD,若则用A表示的反应速率比用B表示的快。应当把“化学反应速率”与物理概念中的“运动速率”区别开，化学反应速率数值大，不一定代表反应速率快。题型2影响化学反应速率的因素例2等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是()组别c(HCl)(mol/L温度(℃)状态12.025块状22.530块状32.550块状42.550粉末状A.4－3－2－1B．1－2－3－4C．3－4－2－1D．1－2－4－3解析其他条件一定时，反应物的浓度越大，化学反应速率越快；温度的升高和固体表面积的增大，即由块状变成粉末状，都能显著增大反应速率。实验1中酸浓度最小，温度最低，故反应速率最小；实验2比实验3的温度低，而其他条件相同，故反应速率前者小于后者；实验4的温度最高，固体接触面积最大，故反应速率最快。答案A题型3化学平衡状态的判断例3一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是()A．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolABB．容器内的总压强不随时间的变化而变化C．单位时间内生成2nmolAB的同时生成nmolB2D．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolB2解析A项中生成A2是逆反应，生成AB是正反应，显然v正<v逆，没有达到平衡；B项中压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中A2、B2和AB的浓度是否保持一定，v正是否等于v逆，该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至反应达到平衡压强就一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态；C项表明v正＝v逆，反应已达到平衡状态；D项只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成A2和B2的物质的量之比始终为1∶1。答案C小结：在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正、逆反应速率是否相等，体系中各组分的浓度（或百分含量）是否保持不变。化学反应速率的计算例4等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率是0.1mol/(L·min)，则5min时，A的浓度为______，B的平均反应速率为______，x的值是______。解析计算化学反应速率，关键是求出一定时间内反应物或生成物浓度的变化量(或单位时间、单位体积内物质的量的变化)。由题意可知，5min内C生成了0.1mol/(L·min)×5min×2L＝1mol。D生成了0.5mol/L×2L＝1mol，所以x＝2。设A、B起始物质的量均为amol，则3A(g)＋B(g)2C(g)＋2D(g)eq\a\vs4\al(起始物质,的量/mol)aa00eq\a\vs4\al(转化物质,的量/mol)1.50.511eq\a\vs4\al(5min后余下,物质的量/mol)a－1.5a－0.511因体积不变，5min后有eq\f(cA,cB)＝eq\f(nA,nB)＝eq\f(a－1.5,a－0.5)＝eq\f(3,5)得a＝3mol此时A的浓度c(A)＝eq\f(3mol－1.5mol,2L)＝0.75mol/Lv(B)＝eq\f(\f(0.5mol,2L),5min)＝0.05mol/(L·min)。练习：1.在恒温、恒容条件下，能使A（g）+B（g）C（g）+D（g）正反应速率增大的措施是（）A.减小C或D的浓度 B.增大D的浓度C.减小B的浓度 D.增大A或B的浓度2.在下列四种溶液中，分别加入少量固体二氧化锰，能产生气体的是（）A.3%H2O2溶液 B.1mol/LNaOH溶液C.1mol/LKClO3溶液 D.11mol/LHCl溶液3.反应4NH3+5O24NO+6H2O在5L的密闭容器中进行，半分钟后，NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率为（）A.0.01mol/（L·s） B.0.008mol/（L·s）C.0.003mol/（L·s） D.0.002mol/（L·s）4.下列说法正确的是（）A.参加反应物质的性质是决定化学反应速率的主要因素B.光是影响某些化学反应速率的外界条件之一C.决定化学反应速率的主要因素是浓度D.不管什么反应，增大浓度，或加热或加压，或使用催化剂，都可以加快反应速率5.下列关于平衡移动的说法不正确的是（）A.当正反应与逆反应速率相等时，平衡不移动B.当正反应大于逆反应速率时，平衡向正反应方向移动C.当正反应小于逆反应速率时，平衡向正反应方向移动D.反应速率发生改变，平衡不一定发生移动6.可逆反应达到平衡的重要特征是（）A.反应停止了 B.正逆反应的速率均为零C.正逆反应都还在继续进行 D.正逆反应的速率相等7.下列说法正确的是（）A.条件一定时可逆反应能进行到底B.可逆反应达到平衡状态较快，说明化学反应速率快C.可逆反应维持的时间越长，生成物的百分含量必定越高D.任何可逆反应都有一定的限度8.反应NH4HS（s）NH3（g）+H2S（g）在某一温度下达到平衡时，下列各种情况中，不能使平衡发生移动的是（）A.温度、容积不变，通入SO2气体B.加入一部分NH4HS固体C.保持容器体积不变，充入氮气D.保持容器体积不变，通入氯气9.在N2+3H22NH3反应中，自反应开始至2s末，氨的浓度由0变为0.4mol·L－1，则以氢气的浓度变化表示该反应在2s内的平均反应速率是（）A.0.3mol·L－1 B.0.4mol·L－C.0.6mol·L－1 D.0.8mol·L－110.下列叙述能肯定判断某化学平衡发生移动的是（）A.反应混合物的浓度改变 B.反应混合物的压强改变C.正、逆反应速率改变 D.反应物的转化率改变11.下列措施肯定能使化学反应速率增大的是（）A.增大反应物的量 B.增加压强C.升高温度 D.使用正催化剂12.在一定条件下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时，表明反应A（g）+2B（l）C（g）+D（l）已达到平衡状态的是（）A.混合气体的压强 B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量13.可逆反应：2NO2△2NO＋O2在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是()△①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部14.10．在25℃时，向100mL含氯化氢14.6g的盐酸溶液里放入5.6g纯铁粉(不考虑反应前后溶液体积的变化)，反应开始至2min末收集到氢气1.12L(标况)，在此之后，又经过4min铁粉全部溶解。则：(1)在前2min内用FeCl2表示的平均反应速率是多少？(2)在后4min内用HCl表示的平均反应速率是多少？(3)前2min与后4min相比，反应速率哪个较快？为什么？试解释原因。【试题答案】1.D2.A3.CD4.AB5.C6.D7.BD8.BC9.A10.D11.CD12.BC【试题解析】1.A中减小一种反应物的浓度，另一种不变，不会加快；影响化学反应速率的因素之一是增大反应物的浓度，所以选D。2.二氧化锰是双氧水分解和氯酸钾固体加热分解的催化剂，而C中氯酸钾为溶液，所以选A。3.利用化学反应速率的公式，NO的化学反应速率为0.3mol÷5L÷30s=0.002mol/（L·s）。而NH3:O2:NO:H2O的速率之比为化学计量数之比4:5:4:6。4.B光只影响有气体参加的反应，所以说某些是对的；C化学反应速率的主要因素是内因；D针对不同方面，影响不同，例如，Zn和H2SO4置换出氢气，如果增大硫酸的浓度变成浓硫酸，就无法置换出氢气。5.平衡决定于正逆反应速率大小的比较。7.可逆反应有正反应和逆反应，所以都不能进行到底；当可逆反应达到平衡时，生成物和反应的物质的量浓度为定值。8.A通入SO2气体，与H2S反应消耗生成物，使其浓度减小，使正反应速率加快，平衡移动；B中反应物的量增多，但浓度不变，所以平衡不移动；C中虽然压强增大，但是生成物气体的浓度不变，平衡不移动；D氯气将硫化氢氧化，使生成物的浓度减小。9.先计算氨气的化学反应速率，再根据反应物和生成物的化学计量数之比等于其反应速率之比来转化。10.考虑的应是某种反应物的浓度的改变而不是混合物；该反应不一定有气体参与；正逆反应速率变化如果有差别，表示平衡移动。11.如果反应物为固体或纯液体，则加大用量不改变浓度，无效；如果无气体，