必修2化学反应的速率和限度.docx
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必修2化学反应的速率和限度
第3节化学反应速率和限度
桂花盐水鸭，估计很多同学都爱吃，但是在食用之前，我们要看看是否过期。
一般在包装袋上会标有生产日期和保质期。
比如这个包装上的保质期写着，“冷冻保存60天，10度以下30天，20以下15天。
你能否根据我们学过的知识来解释一下，为什么在不同的温度下鸭子的保质期不同？
自然界化学反应进行的快慢是不一样的，有的反应瞬间即可完成如酸碱中和反应、氢氧点燃爆炸反应；有的化学反应很慢如溶洞的形成，石油的形成则要经过百万年甚至更长的时间。
对于有些反应，人类需要它进行的越慢越好，如金属腐蚀，食物腐败。
而这些反应我们希望它进行的更快一些，如橡胶的合成、汽车尾气CO与NO的反应。
如何控制化学反应的快慢呢？
我们今天一起来研究这个问题。
为了方便我们的研究，首先要建立一个物理量来表示它。
化学反应速率
炸药爆炸、金属腐蚀、食物腐败、塑料老化、溶洞形成、石油及煤生成等方面，那一些人们希望快？
那一些人们希望慢
一、化学反应过程进行的快慢——化学反应速率。
1、化学反应速率通常用示单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加值来表示表示化学反应快慢。
表示方法V=C/t单位：
mol/（L.s）,mol/（L.min）
2、例1、在10L容器中进行如下反应：
A（g）+B（g）=2C（g）2min后，B由2mol减少到1.2mol,则B的速率_____mol·L-1min-1，A的速率______mol·L-1min-1，C的速率_____mol·L-1min-1，vA，vB，vC之比为多少？
小结：
对于同一个反应，我们可以用不同的物质的表示反应速率，它们的数值一定相同吗？
（不一定），但是表示的意义是一样的，且各物质速率的数值有怎么的关系？
（不同物质表示反应速率数值为系数之比）
反应Aa+bB=cC+dD
vA:
vB:
vC:
vD=a:
b:
c:
d=cA:
cB:
cC:
cD=nA:
nB:
nC:
nD
【例1】一密闭容器内装有N2和H2，反应开始时，N2浓度为2mol/L，H2浓度为5mol/L，两分钟后，测得N2浓度为1·8mol/L，则两分钟内N2的平均反应速率是多少？
H2和NH3的平均反应速率又分别是多少？
通过计算，比较三者速率有何联系？
解析：
N2+3H2
2NH3
起始浓度（mol/L）250
浓度变化（mol/L）0·20·60·4
2min后浓度（mol/L）1·84·40·4
所以：
v（N2）=
=0·1mol/（L·min）
v（H2）=0·3mol/（L·min）v（NH3）=0·2mol/（L·min）
3、影响化学反应速率的因素：
影响化学反应速率的因素
规律
内因
反应物的性质
外
因
催化剂
反应物的温度
反应物的浓度
气态反应物的压强
固体反应物的表面积
其他
3、应用化学反应速率需注意以下问题：
（1）化学反应速率是标量，只有＿＿＿而没有＿＿＿；
（2）一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的＿＿＿速率，不同时刻的化学反应速率
是不相同的；
（3）固体或气体反应中的液体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度”是＿＿＿变的，
因此一般＿＿＿用固体、纯液体表示化学反应速率；
（4）对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率可能＿＿＿相同，但其化学反应速率之比等于＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿之比。
化学平衡
二、化学反应的限度—化学平衡
1、可逆反应：
能同时向＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿进行的化学反应叫做可逆反应。
理解可逆反应需注意三同：
同＿＿、同＿＿、同＿＿＿＿。
可逆反应的特点：
双向可逆，不彻底性（有限度）
2、当一个可逆反应的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿相等时，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿不再改变，达到一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。
任何化学反应都有一定的限度，有的反应限度较大，反应进行的比较彻底，反应物转化为生成物的转化率较大；有的反应限度较小，反应物转化为生成物的转化率较小。
转化率=反应中消耗的量/反应开始时投入的该物质的总量
3、化学平衡的特点：
“＿、＿＿、＿＿”
a.反应物与生成物处于动态平衡，在化学平衡状态，可逆反应的正反应和逆反应都还在不断的进行着，只是此时V正=V逆（且都大于0）。
而不是停止了化学反应。
b.在化学平衡状态，任何反应物与生成物浓度保持一定，百分组成保持一定；（或说反应物与生成物的含量保持一定）
c.影响平衡的外界条件改变，平衡状态即被破坏，发生平衡移动。
4、影响化学平衡的条件：
化学平衡状态是与外界条件有关的。
外界某种条件改变时，使正、逆反应速率不等，平
衡混合物中各组成物质的百分含量（或浓度）也随之改变，原来的平衡被破坏直到建立新条
件下的另一种平衡状态。
这种改变的过程，叫化学平衡的移动。
影响化学平衡的主要条件有
______、______、_____。
四、探究影响反应速率的另类因素
1、增大表面积可提高反应速率
一定量的固体，其颗粒越小，表面积越大，反应中碰撞的机会越多，反应越快。
如燃煤时将大块的煤粉碎后再燃烧可以使煤燃烧得更快、更充分；将硫铁矿粉末高温燃烧；铜丝与硫粉加热反应；与盐酸反应时，大理石粉比大理石块的反应更剧烈；面粉厂车间遇火种易发生爆炸等。
2、加大光照强度提高反应速率
氯水、AgBr、HClO、浓HNO3等见光分解加快，强光照射H2与Cl2混合气体、甲烷与Cl2混合气体易发生爆炸等。
光照还是光化学烟雾形成的主要原因，光化学烟雾是氮氧化物和碳氢化合物（CXHY）在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物。
3、电化学原理增大反应速率
在相同条件下，电化学反应比化学反应的反应速率快得多。
如粗锌跟盐酸反应速率比纯锌快，这是由于粗锌中杂质与Zn构成原电池加快反应速率，不纯金属易被腐蚀原因也由于杂质（C）与金属（Fe）构成原电池。
利用电化学原理也可使几乎不发生反应能进行反应，如铜与盐酸反应，可设计成原电池，也可设计成电解池。
另如在水中加入强酸或强碱都可使电解水的速率加快。
人们可利用电化学原理增大有利的化学反应速率，也可利用电化学原理减弱有害的化学反应速率，如牺牲阳极（较活泼金属）保护金属法。
4、采用不同的溶剂可改变反应速率
研究溶液中反应要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响。
溶剂的极性对反应速率存在影响。
如果生成物的极性比反应物大，则在极性溶剂中反应速率比较大；反之，如反应物的极性比生成物大，则在极性溶剂中的反应速率必变小。
如甲醇羰基化反应，在非极性溶剂中、介电常数较小的溶剂能增加反应速率；另如CH3COCl与苯酚反应当以硝基苯为溶剂时主要产品为对位，当以CS2为溶剂时主要产品为邻位。
CH3CH2Cl在NaOH水溶液中发生水解反应，在NaOH醇溶液中发生消去反应。
5、超声波射线、激光、电磁波等对反应速率均有影响。
超声波作为一种高频机械波,具有波长较短,能量集中的特点.可利用超声波增大物质分子运动频率和速度。
超声波具有强烈的乳化作用,并能起到均匀搅拌、研磨粉碎和加速化学反应的作用。
激光具有单色性、高强度和短脉宽等优越性能，是诱发光化学反应最理想的光源。
例如，激光光解可以产生自由基或原子，所产生的自由基又可以诱发链锁反应。
典例剖析
【例1】对于反应N2+O2
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
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
【例2】在密闭容器中通入amolH2和bmolI2（g），改变下列条件，反应速率将如何改变？
（1）升高温度______；
（2）加入正催化剂_______；
（3）体积不变充入更多的H2________；
（4）扩大容器的体积_______；（5）容器体积不变，通入氖气________；
（加快；加快；加快；减慢；无影响）
[影响速率的因素]
（1）内因：
物质本身的结构和性质是化学反应速率大小的决定因素，反应类型不同有不同的化学反应速率，反应类型相同但反应物不同，化学反应速率也不同。
（2）外因（反应物的浓度、温度、体系的压强、催化剂、溶剂、光辐射、放射线辐射、超声波、电弧、强磁场、高速研磨、颗粒大小等等）
物质浓度的变化一般用于气态物质或溶液，不适用于固体和纯液态物质。
压强的增减通常通过压缩或扩大反应容器的体积来实现。
外界条件条件的改变直接影响的是正、逆反应的即时速率。
在其它条件不变时，对于未达平衡的可逆反应，增大物质（反应物、产物）的浓度、升温、加压（有气体参加的反应）、使用催化剂，可缩短到达平衡的时间。
[例题3]在恒容的密闭容器中，加入2molSO2、1molO2，一定条件下使其充分反应，则最终容器内剩余的物质种类有那些？
若每摩尔SO2完全转化成SO3后，能释放出Q的热量，则此容器内释放的热量2Q（填=、>、<）。
[例题4]在2L的密闭容器中，加入2molSO2、1.2molO2，一定条件下使其充分反应后，测得SO3为1.8mol，则SO2、O2的转化率分别为多少？
若上述反应在恒容的密闭容器中进行，充分反应后，容器内压强为反应前的3/4，则SO2、O2的转化率又分别为多少？
80%，75%。
【例5】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:
2B.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nmolZ，同时生成2nmolY
【例6】可逆反应N2＋3H2
2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是
A、v正（N2）＝v正（H2）B、v正（N2）＝v逆（NH3）
C、2v正（H2）＝3v逆（NH3）D、v正（N2）＝3v逆（H2）
[化学平衡状态]
1.达到化学平衡的根本标志
1）对同一物质而言，当在同一时刻生成该物质的量与消耗该物质的量相等，即Ｖ正＝Ｖ逆。
2）反应合混合物中各组成成分的含量保持不变。
2．达到化学平衡的等价标志：
这里所指的等价标志是指由化学平衡概念引伸出来，通过其它的条件也能间接判断出一个可逆反应是否己达到平衡。
1）对不同物质而言，若一种物质所代表的正反应速率和另一种物质所代表的逆反应速率的比值等于它们化学方程式中的计量系数之比。
2）体系中各组分的物质的量、物质的量的浓度、体积分数、质量分数保持不变。
3）对于有颜色参加或生成的的可逆反应体系，颜色不随时间发生变化。
4）对同一物质而言，断裂化学健的物质量与形成化学健的物质的量相等；对不同物质而言，断裂化学健的物质量与形成化学健的物质的量的比值等于它们化学方程式中的计量系数之比。
5）对于反应aA（g）+bB（g）
cC（g）+dD（g）,若a+b≠c+d，混合气体的平均分子量保持不变。
6）对于反应aA（g）+bB（g）
cC（g）+dD（g）,若a+b≠c+d，混合气体的总压、总物质的量不随时间的延长而改变。
7）对于体积要发生变化的容器，反应前后混合气体的密度保持不变。
课堂练习：
1．下列实验中，反应速率加快是由催化剂引起的是
A、在炭粉中加入KCl03，点燃时燃烧更为剧烈B、H2O2中加入少量MnO2，即可迅速放出气体
C、将炭块粉碎成粉末状，可使燃烧更加充分D、电解水时，加少量硫酸可使电解速率加快
2．100mL浓度为2mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（ ）
A.加入适量的6mol·L－1的盐酸 B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量蒸馏水 D.加入适量的氯化钠溶液
3．已知反应A+3B==2C+D在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol·L－1·min－1，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为
A.0.5mol·L－1·min－1 B.1mol·L－1·min－1
C.2mol·L－1·min－1D.3mol·L－1·min－1
5．下图曲线a表示放热反应X（g）+Y（g）
Z（ｇ）+M（g）+N（s）进行过程中X的转化率随时间变化的关系。
若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是
A.升高温度 B.加大X的投入量
C.加催化剂 D.增大体积
6．将ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示。
在相同的条件下，将bg（a＞b）粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线（图中虚线所示）正确的是
7．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（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：
实验
序号
时间
浓度
温度
0
10
20
30
40
50
60
1
800℃
1.0
0.80
0.67
0.57
0.50
0.50
0.50
2
800℃
c2
0.60
0.50
0.50
0.50
0.50
0.50
3
800℃
c3
0.92
0.75
0.63
0.60
0.60
0.60
4
820℃
1.0
0.40
0.25
0.20
0.20
0.20
0.20
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/（L·min）。
（2）在实验2，A的初始浓度c2＝____________mol/L，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v3，实验1的反应速率为v1，则v3_______v1（填＞、＝、＜），且c3_______1.0mol/L（填＞、＝、＜）。
8．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地反应生成氮气和二氧化碳，对此反应，下列叙述正确的是
A、使用适当的催化剂不改变反应速率B、降低压强能提高反应速率
C、高温度能提高反应速率D、改变压强对反应速率无影响
9．列说法不正确的是
A.物质发生化学反应都伴随着能量变化。
B.化学反应的速率和限度均可通过改变化学反应条件而改变。
C.可逆反应只是代表少数反应。
D.化学反应达到平衡状态时，正反应速率与逆反应速率相等。
10．稀硫酸的反应中，已知10s末硫酸的浓度减少了0.6mol/L，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是
A、0.02mol/（L•min）B、1.8mol/（L•min）C、1.2mol/（L•min）D、0.18mol/（L•min）
11．在下列影响化学反应速率的外界因素中，肯定能使化学反应速率加快的方法是
①升高温度 ②加入正催化剂 ③增大反应物浓度 ④将固体块状反应物磨成末⑤增大压强
A、①②③⑤ D、①②④⑤ C、①③④⑤ D、①②③④
12．通常A、B是无色溶液，产物AB是白色沉淀，则下列各条件下发生的反应：
A+B＝AB，最先看到有白色沉淀生成的是
A、常温下，20mL中含有A、B各0．003mol的溶液
B．在标准状况下，100mL中含A、B各0．05mol·L-1的溶液
C．常温下，0．1mol·L-l的A、B溶液各10mL相混合
D．在标准状况下，0．1mol·L-1的A、B溶液各lOmL相混合
13．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amol/L，B每分钟减少1.5amol/L，A每分钟减少0.5amol/L，则m：
n：
p为
A、2：
3：
2B、2：
3：
3C、1：
3：
2D、3：
1：
2
14．空气中煅烧硫铁矿可以产生SO2和氧化铁。
为了提高生产SO2的速度，下列措施可行的是
A、把块状矿石碾成粉末B、增大O2压强，向炉内喷吹空气
C、添加氧化铁作催化剂D、降低温度并降低SO2浓度
15．分析下列实例，根据已有的知识和经验，填写下表。
实例
影响速率的因素
如何影响
夏天食物易变质
硫在氧气中比在空气中燃烧快
粉状的碳酸钙与盐酸反应比块状的碳酸钙反应快
氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气
工业合成氨通常要在高压下进行
16．某研究性学习小组研究过氧化钠跟水等物质的反应，进行如下实验：
向盛有少量过氧化钠固体的试管中滴加水，直至气体不再放出，加入稀释，将所得溶液平均盛放在七支试管中，一支试管中滴加酚酞试液，溶液变红，半分钟内红色褪去；另六支试管中分别加入少量二氧化锰、氧化铜、土豆泥、生锈的铁钉、新鲜动物肝脏或用波长为320~380nm的光照射后，又有气体放出，待气体放出后，再滴加酚酞，溶液变红，持久不褪色。
请写出：
（1）过氧化钠跟水反应的化学方程式：
a._____________；b.____________。
（2）加入二氧化锰等后溶液中发生反应的化学方程式是________________________，反应中二氧化锰、氧化铜、土豆泥、生锈的铁钉、新鲜动物肝脏的作用是___________________。
（3）新鲜动物肝脏的提取液稀释10倍与原溶液实验效果基本相同，这表明新鲜肝脏对该反应具有_______________________。
A.专一性B.多样性C.高效性D.稳定性
17．在合成氨时，将1体积氮气和3体积氢气混合后通过合成塔中的催化剂，若从塔中导出的混合气体中，氨气的体积分数为12%，求N2和H2的体积分数各为多少？
参考答案：
1、B2、AB3、C4、B5、C6、C
7、
（1）0.013;
（2）1.0;（3）>;>
8、C9、C（很多反应为可逆反应）；10、A11、D12、A13、C14、AB
15．
实例
影响速率的因素
如何影响
夏天食物易变质
温度
温度升高，反应速率加快
硫在氧气中比在空气中燃烧快
反应物浓度
反应物浓度增大，反应速率加快
粉状的碳酸钙与盐酸反应比块状的碳酸钙反应快
反应物接触面积的大小
反应物接触面积越大，反应速率越快
氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气
催化剂
加入催化剂，增大反应速率
催化剂
16．
（1）a.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑b.Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O2
（2）2H2O22H2O+O2↑催化剂（3）C
17．解析：
设有x体积氮气转化为氨气，则：
N2＋3H2
2NH3
起始体积130
转化x3x2x
导出气体（1－x）3－3x2x
由题意得：
2x／（4-2x）=12%
解得：
x=0.78所以N222%，H266%
10．一定量的锌粉和6mol·L—1的过量盐酸反应，当向其中加入少量的下列物质：
①石墨②CuO③铜粉④铁粉⑤浓盐酸⑥无水乙酸⑦硝酸⑧CuCl2时，能够加快反应速率，又不影响产生H2总量的是
Ａ．①③④Ｂ．①③⑤Ｃ．②④⑧Ｄ．①⑤⑦
11.在密闭容器中进行下列反应2A+3B==2C，开始时，C的浓度为amol·L—1，2min时，C的浓度变为2amol·L—1，A和B的物质的量浓度均变为原来的1/2，则下列说法中错误的是
A．用B表示的反应速率是0.75amol·（L·min）—1B．反应开始时，c（B）=3amol·L—1
C．反应2min时，c（A）=0.5amol·L—1D．反应2min时，A的转化率为50％
12.反应A（g）+3B（g）=2C（g）+2D（g）在四种不同情况下测得化学反应速率,其中最快的是:
A.v（A）=0.15mol/（L·S）B.v（B）=0.6mol/（L·S）
C.v（C）=0.5mol/（L·S）D.v（D）=0.4mol/（L·S）
14.在温度不变时，恒容的容器中进行反应H2
2H；△H＞0，若反应浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L需要20s，那么由0.06mol/L降到0.036mol/L，所需时间为-----（C）
A.10sB.12sC.大于12sD.小于12s
13某温度时，2L容器中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化如图所示。
由图中数据分析，该
反应的化学方程式为3X+Y==2Z；
反应开始至2min，Z的平均反应速率为：
0.05mol/（L•min）
14.（四川理科综合）一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：
下列描述正确的是
A、反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/（L·s）
B、反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/L
C、反应开始到10s时，Y的转化率为79.0％
D、反应的化学方程式为：
X（g）+Y（g）
Z（g）
第三节《化学反应的速率和限度》练习题
练习一：
1．加快反应速率可以采取的方法是（ ）
A．升高温度 B．减小压强 C．降低温度 D．减小反应物浓度
2．把镁条投入盛有盐酸的烧杯中，下列因素中①盐酸的浓度；②镁条的表面积；③溶液的温度；④Cl-的浓度。
产生H2的速率有影响的是（ ）
A．①④ B．③④ C．①②③ D．②③
3．NO和CO都是汽车尾气里的有毒气体，它们能缓慢反应生成N2和CO2，对此反应下列说法不正确的（ ）
A．降低压强能加快反应速率 B．使用适当的催化剂能加快反应速率
C．改变压强对反应速率无影响 D．温度能加快反应速率
4．下列说法中，不正确的是（ ）
A．15％的盐酸及10％的盐酸分别与锌反应速率不同，前者的反应速率一定比后者快
B．在两个相同合成氨的装置中，其中一个每小时有100kg氨生成，另一个每小时有50kg氨生成，前
者合成氨的速率比后者快2倍
C．催化剂可以同等程度提高正逆反应速率
D．增大压强（其他条件不变）一定可以增大HI气体分解的速率
5．对于某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是（ ）
A．提高反应物的转化率 B．以同样程度改变正逆反应速率
C．增大正反应速率，减少逆反应速率 D．改变平衡混合物的组成
6．已知O2的密度为1.28g·L-1，在实验室中用KClO3制O2，生成O2的平均速率为0.01mol·L-1·min-1，如要制取500mL氧气，需要的时间为（ ）
A．1min B．2min
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