高二化学选修四第二章讲义.docx
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高二化学选修四第二章讲义
第二章化学反应速率与化学平衡
第一节化学反应速率
【学习目标】
1、通过回顾化学反应速率的概念和表示方法，掌握计算化学反应速率的方法，
2、通过判断、比较和计算化学反应速率，提高有关化学概念的计算能力。
3、通过学习，明确研究化学反应速率的意义
【学习重点】化学反应速率的概念。
【学习难点】化学反应速率的计算。
【前置作业】
在2L的密闭容器中，加入1mol和3mol的H2和N2，发生N2+3H22NH3，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求①该反应用NH3表示的化学反应速率。
②该反应用N2、H2表示的化学反应速率。
[回顾归理]
一、化学反应速率
1.定义：
2.公式：
3.单位：
4.同一反应中，用不同物质表示的化学反应速率比=。
注意：
（1）化学反应速率是平均反应速率，无负值。
（2）一般不用固体和纯液体表示化学反应速率。
（3）表示化学反应速率时，须注明物质
（4）同一反应，同样快慢，不同物质浓度变化可能不同，速率数值可能不同，但表示意义相同。
【每课一题】
在不同条件下分别测得反应2SO2+O2=2SO3（g）的速率如下:
A.V（SO2）=4mol.L-1..min-1B.V（O2）=3mol.L-1.min-1
C.V（SO3）=0.1mol.L-1.min-1D.V（O2）=0.1mol.L-1.S-1
该反应进行的快慢顺序为________________
[回顾归理]
5.比较反应速率的快慢，要转化为来比较。
【课堂探究】
[针对练习1]将4molA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后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法正确的是（）
A用A表示的反应速率为0.3mol·L-1·S-1B.用B表示的反应速率为0.6molL-1·S-1
C.2s时物质A的转化率为70％D.2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1
[针对练习2]某温度下，浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过tmin后，测的物质的量浓度分别为c（X2）=0.4mol/L，c（Y2）=0.8mol/L，c（Z）=0.4mol/L，则该反应的反应方程式可表示为________________________
[针对练习3]某温度时，在3L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质
的量随时间变化的曲线如图所示。
由下图中数据分析：
（1）该反应的化学方程式：
__；
（2）反应开始至2min末，X的反应速率为；
（3）该反应是由开始反应的。
（正反应逆反应正逆反应同时）
[归理]
二、化学反应速率的测定
化学反应速率可通过实验测定，因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质（包括反应物和生成物），所以与其中任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质在测量反应速率中都可加以利用。
包括：
（1）.
（2）.
[实验探究]
1、仔细阅读实验2-1，完成以下实验报告：
实验目的：
___________________________________________________
主要仪器：
_____________________________________________________
实验药品：
_______________________________________________________
实验步骤：
________________________________________________________
________________________________________________________
比较二者收集10ml氢气所需的时间，填写实验记录卡：
加入试剂
反应时间（min）
反应速率（mL/min）
1mol/L硫酸
4mol/L硫酸
实验结论：
；
注意事项：
；
【思考】
1.本实验还可以如何测定锌和稀硫酸反应的速率？
2.若不用注射器收集氢气，可用什么替代？
3.还可根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应的反应速率？
【课堂总结】
【反思】
第二节影响化学反应速率的因素
【学习目标】
1.通过实验探究温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。
2.知道活化分子、有效碰撞、活化能的涵义及其对化学反应速率的影响。
【学习重点】影响化学反应速率的外界因素
【学习难点】用活化分子理论解释外界因素对化学反应速率的影响
【前置作业】
阅读课本绪言，填写下列概念，并在图中标出活化能和活化分子
（1）有效碰撞：
（2）活化分子：
（3）活化能：
[归理]
【每课一题】
1.
（1）常温下，形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：
铁铝;
（2）对于铁片与盐酸的反应,改变下列条件使生成氢气的速率有何变化？
①升高温度：
②增大盐酸的浓度：
③增加Fe的量：
④不用铁片,改用铁粉：
⑤加入NaCl固体：
⑥加入少量CuSO4溶液：
[回顾归理]
化学反应速率的影响因素：
【课堂探究】
一、探究反应速率的影响因素
1、浓度对速率的影响
[探究实验2-2]实验目的：
探究浓度对化学反应速率的影响
实验原理：
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
实验步骤：
详见课本P20实验方法：
对比观察、单一变量
加入试剂
4mL0.01mol/LKMnO4
2mL0.1mol/LH2C2O4
4mL0.01mol/LKMnO4
2mL0.2mol/LH2C2O4
实验现象
褪色时间
结论
[归理]
其他条件相同时，
注意：
[例题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
【思考】依据有效碰撞理论如何理解浓度对反应速率的影响？
[针对练习1]下表中是各组反应的反应物和反应温度，反应刚开始时，放出H2速率最快的是（）
编号金属（粉末状）（mol）酸的浓度及体积反应温度（℃）
AMg，0.16mol·L-1硝酸10mL60
BMg，0.13mol·L-1盐酸10mL60
CFe，0.13mol·L-1L盐酸10mL60
DMg，0.13mol·L-1硫酸10mL60
2、压强对速率的影响
【思考】阅读课本，思考改变反应体系的压强，其本质是改变了体系的什么条件，对化学反应速率有什么影响？
[例题2]对于I2（g）+H2（g）
2HI（g）反应，试分析在其他条件相同时，采用下列措施，压强如何变化？
反应速率如何变化？
a.缩小容器体积：
b.保持体积不变，通入H2
c.保持体积不变，通入稀有气体He
d.保持压强不变，通入稀有气体He
[归理]
其他条件相同时，对于有气体参与的反应，
1.增大压强，；减小压强，。
2.恒温恒容时，通入不反应气体，。
3.恒温恒压时，通入不反应气体，。
[针对练习2]在一容积可变的密闭容器中进行如下反应：
Fe（s）+4H2O（g）==Fe3O4（s）+4H2（g），下列条件的改变对其反应速率无影响的是（）
A.增加Fe的量B.保持容积不变，充入N2使体系压强增大
C.将容器的容积缩小一半D.保持压强不变，充入N2使容器容积增大
3、温度对速率的影响
[实验探究2-3]实验目的：
探究温度对化学反应速率的影响
实验原理：
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+8H2O
实验步骤：
详见课本P21实验方法：
对比观察、单一变量
加入试剂
0.1mol/LNa2S2O35mL
0.1mol/LH2SO45mL
0.1mol/LNa2S2O35mL
0.1mol/LH2SO45mL
试验温度
出现浑浊时间
结论
[归理]
其他条件相同时，升高温度，；降低温度，。
[例题3]设C＋CO2＝2CO△H>0反应速率为υ1，N2＋3H2
2NH3△H<0反应速率为υ2，对于上述反应，当温度升高时υ1和υ2的变化情况为（）
A．同时增大 B．同时减小
C．υ1增大υ2减小 D．υ1减小υ2增大
[科学探究]已知4H++4I—+O2=2I2+2H2O，现有1mol/LKI溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和淀粉溶液，请设计实验探究反应速率与温度的关系？
完成下列内容：
实验目的：
实验原理：
实验步骤：
实验方法：
试剂种类和用量
实验温度
试剂加入顺序和理由
实验现象
结论
【思考】依据有效碰撞理论如何理解温度对反应速率的影响？
4、催化剂对速率的影响
[实验探究2-4]实验目的：
探究催化剂对化学反应速率的影响
实验原理：
实验步骤：
详见课本P22实验方法：
对比观察、单一变量
实验现象：
[归理]
其他条件相同时，加入适当的催化剂，。
【思考】依据有效碰撞理论如何理解催化剂对反应速率的影响？
[归理]
因素
单位体积内
有效碰撞
次数
化学
反应速率
分子总数
活化分子数
活化分子百分数
增大浓度
增大压强
升高温度
用催化剂
[针对练习3]下列条件的变化是因为增加活化分子百分数而使反应速率加快的是（）
A.增大浓度B.增加压强C.升高温度D.使用催化剂
[针对练习4]对于反应3X（g）+Y（S）=Z（g），其他条件不变时，改变其中一个条件，则生成Z的速率（填“增大”或“减小”或“不变”）：
（1）升高温度：
；
（2）增大压强：
；（3）增大容器容积：
；（4）加入X：
（5）加入Y：
；（6）压缩体积：
。
[针对练习5]向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2，开始反应时，按反应速率由大到小排列顺序正确的是（）
甲：
在500℃时，10molSO2和6molO2反应乙：
在500℃时，用V2O5作催化剂，10molSO2和6molO2反应
丙：
450℃时，8molSO2和5molO2反应丁：
500℃时，8molSO2和5molO2反应
A.甲、乙、丙、丁B.乙、甲、丙、丁C.乙、甲、丁、丙D.丁、丙、乙、甲
【课堂总结】
【反思】
第三节化学平衡
第1课时化学平衡状态
【学习目标】
1、通过分析化学平衡的建立理解化学平衡的特征，能够判断可逆反应是否达到平衡状态。
2、通过分析化学平衡的建立增强学生的归纳和形象思维能力。
【学习重点】化学平衡的建立和特征。
【学习难点】化学平衡状态的判断。
【每课一题】
1.判断下列反应不是可逆反应的（）
A.SO2溶于水和H2SO3分解
B.N2与H2在一定条件下生成NH3，同时NH3又分解为N2和H2
C.氯气与水反应生成盐酸与次氯酸
D.电解水生成H2和O2，氢气和氧气转化成H2O
[回顾归理]
1．可逆反应的概念：
2．可逆反应的特点：
【课堂探究】
一、化学平衡的建立
以CO和H2O（g）的反应：
CO+H2O（g）
CO2+H2为例来说明化学平衡的建立过程。
若开始时在固定容积的密闭容器中放入一定量CO和H2O，
①反应开始时，反应物和生成物的浓度如何？
V正、V逆如何？
②随反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变化？
V正、V逆如何变化？
③到达某时刻V正=V逆，反应物和生成物的浓度还会变化吗？
此时反应是否停止了？
[回顾归理]
3.化学平衡状态：
4.化学平衡特征：
a、逆：
研究的对象:
反应。
b、等：
V正V逆
c、动：
V正=V逆≠0，是平衡，反应仍在进行。
d、定：
反应混合物中，各物质的。
e、变（有条件的）：
外界条件变化时，原有平衡被破坏，出现新的平衡。
[例题1]若上述反应t0时刻达平衡时，c（CO）小于c（CO2）。
1画出上述反应的速率-时间图像。
②画出上述反应的CO、CO2浓度-时间图像。
[针对练习1]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下图，下列表述中正确的是（）
A．反应的化学方程式为：
2M
N
B．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
二、平衡状态的判断标志
[例题2]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．υ正（N2）＝3υ正（H2）B．υ正（N2）＝逆υ（NH3）
C．2υ正（H2）＝3υ逆（NH3）D．3υ（N2）＝υ（H2）
E、容器内各物质的浓度不随时间变化F、容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1:
3:
2
G、容器内各物质的浓度相等H、单位时间消耗1molN2同时生成2molNH3
I、单位时间消耗1molN2同时生成3molH2J、容器内N2的转化率不随时间变化
[例题3]在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再改变时，表明反应：
A（s）+2B（g）
C（g）+D（g）已达平衡的是（）
A．混合气体的压强B．混合气体的密度
C．混合气体的平均相对分子质量D．气体的总物质的量
【针对练习2】可逆反应①2NO2
2NO+O2②2HI（g）
H2（g）+I2（g）
32A（g）+B（g）
3C（g）+D（s）分别在密闭容器中反应。
填写上已达平衡状态的反应的符号：
（1）气体的总质量不变
（2）当气体的总物质的量不变时
（3）混合气体的平均相对分子质量不再变化（4）恒容条件下，容器内压强不再改变
（5）恒容条件下，容器内气体密度不再改变（6）容器内温度不再变化
（7）各物质的质量分数不再变化
[归理]
5．平衡状态的判断标志：
【课堂总结】
【反思】
第2课时影响化学平衡的因素
【学习目标】
1、通过试验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用勒夏特列原理加以解释。
2、理解勒夏特列原理，并能据此判断平衡移动的方向
3、通过分析影响化学平衡移动的因素，增强学生归纳和对比的能力。
【学习重点】描述浓度、压强、温度等条件对化学平衡的影响；理解勒沙特列原理的涵义。
【学习难点】理解勒沙特列原理的涵义。
【前置作业】
不同温度下物质的溶解度不同。
那么对于t0时达到溶解平衡状态的饱和溶液，当升高或降低温度至t1时：
若：
溶解度增大，固体溶质继续溶解，则V（溶解）V（结晶）
溶解度减小，固体溶质析出，则V（溶解）V（结晶）
那么溶解平衡状态被打破，继而建立一种新的溶解平衡，也就是说：
[归理]
条件改变，溶解平衡移动。
【每课一题】
1.在固定容积的密闭容器中，反应2A（g）+2B（s）
3C（g）在一定条件下加入1molA和2molB进行反应，正确的是：
（）
A、反应开始后，υ（正）逐渐增大，υ（逆）逐渐减小，最终达到υ（正）=υ（逆）的平衡状态
B、平衡后，升高温度，υ（正）、υ（逆）都增大
C、平衡后，若加入一定量的B，速率增大
D、从平衡混合气体中分离出C后，会使υ（正）增大，υ（逆）减小
E、平衡后，加入不参与反应的Ar，会使υ（正）、υ（逆）都增大
F、达到平衡时单位时间内生成2nmolA的同时生成3nmolC
H、当3υ（A）=2υ（C）时，说明反应已达平衡状态
I、当A的浓度不再变化时，说明反应已达平衡状态
J、当容器内压强不再变化，说明反应已达平衡状态
[回顾归理]
1、反应速率的影响因素：
2、化学平衡状态：
3、化学平衡的特征：
【思考】化学平衡是否只有在一定的条件下才能保持？
当一个可逆反应达到平衡状态后，如果改变浓度、压强、温度等反应条件，平衡状态还能保持吗？
为什么？
【课堂探究】
一、探究平衡移动的影响因素
1、浓度对平衡的影响
[探究实验2-5]实验目的：
探究浓度改变对化学平衡的影响
实验原理：
Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+
（橙色）（黄色）
实验步骤：
详见课本P26实验方法：
对比观察、单一变量
K2Cr2O7溶液
滴加3-10滴浓H2SO4
滴加10-20滴6mol/LNaOH溶液
现象
结论
[探究实验2-6]实验原理：
Fe3++3SCN-
Fe（SCN）3
（黄色）（无色）（红色）
实验步骤：
详见课本P27实验方法：
对比观察、单一变量
步骤1
4滴饱和FeCl3溶液
4滴1mol/LKSCN溶液
现象
步骤2
3-5滴0.01mol/LNaOH溶液
3-5滴0.01mol/LNaOH溶液
现象
【思考】
根据上述实验中的现象，如何判断化学平衡状态是否发生改变？
实验改变的条件是什么？
平衡向哪个方向移动？
最终平衡移动的结果是什么？
[归理]
在其他条件不变时，
（1）增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向＿＿＿＿＿＿移动；
（2）减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向＿＿＿＿＿＿移动。
注意：
固体物质和纯液体浓度不会发生改变，不影响平衡。
[例题1]FeCl2溶液呈浅绿色，其中存在着下列平衡：
Fe2++2H2O
Fe（OH）2+2H+，往该溶液中滴加浓盐酸,发生的变化是（）
A、平衡向逆反应方向移动B、平衡向正反应方向移动C、溶液由浅绿色变成黄色D、溶液由浅绿色变为深绿色E、由于平衡向逆反应移动，所以平衡后c（H+）比原溶液中的小
【思考】为什么浓度的改变会引起上述的变化？
（以反应物浓度减小为例）
υ（正）、υ（逆）如何变化？
绘制υ-t图
由图能否看出平衡如何移动？
[归理]
平衡移动的根源：
[针对练习1]对已达化学平衡的反应2X（g）＋Y（g）
2Z（g），减小Y的浓度，对反应产生的影响是（）
A．逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动
B．逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动
C．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动
D．正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动
【变式】若Y为固体,增加Y的量，则速率和平衡如何变化？
2、温度对平衡的影响
[探究实验2-7]实验目的：
探究温度变化对化学平衡的影响
实验原理：
2NO2（气）
N2O4（气）ΔH=-56.9kJ/mol
（红棕色）（无色）
实验步骤：
详见课本P27实验方法：
对比观察、单一变量
升高温度
降低温度
现象
结论
[归理]
在其他条件不变时，
升高温度，平衡向＿＿＿＿＿的方向移动；降低温度，平衡向＿＿＿＿＿的方向移动。
【思考】从速率的角度解释温度改变对平衡移动的影响。
（绘制υ-t图）
[针对练习2]在一定条件下，下列反应达到平衡：
C（s）＋H2O
CO（g）＋H2△H＞0，如果温度升高，υ（正）_______，υ（逆）________，平衡向________移动；
3、压强对平衡的影响（依据实验数据，推测压强改变对平衡的影响）
表2—1，450℃时，反应：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）
压强/MPa
1
5
10
30
60
100
NH3/%
2.0
9.2
16.4
35.5
53.6
69.4
表2—2N2O4（气）
2NO2（气）
压强/MPa
1
5
10
30
NO2/%
80.0
59.2
26.4
10
【思考】其他条件不变时,改变压强,速率一定会改变吗?
平衡一定会移动吗?
为什么?
[归理]
在其他条件不变时，对于有气体参与的反应，
增大压强，平衡向_______________的方向移动；减小压强，平衡向_____________的方向移动。
注意：
【思考】从速率的角度解释压强改变对平衡移动的影响。
（绘制υ-t图）
【针对练习3】下列反应达到化学平衡时，增大反应体系的压强，平衡是否移动？
向哪个方向移动？
①2NO（g）+O2（g）
2NO2（g）
②CaCO3（s）
CaO（s）+CO2（g）
③H2O（g）+C（s）
CO（g）+H2（g）
④H2O（g）+CO（g）
CO2（g）+H2（g）
⑤H2S（g）
H2（g）+S（s）
【思考】恒温恒容的密闭容器中，反应N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）达到平衡后，充入惰性气体，对速率和平衡有何影响？
若改为恒温恒压呢？
[归理]
1.对化学反应前后气体化学计量数相等的反应，改变压强，正逆反应速率______，平衡__________。
2.恒温恒容时，充入不反应气体：
3.恒温恒压时，充入不反应气体：
[针对练习4]将NO2装入带活塞的密闭容器中，当反应N2O4（气）
2NO2（气）达到平衡后，改变下列一个条件，其中叙述正确的是（）
A．体积减半，平衡向左移动
B．体积减半，压强增大，但小于原来的2倍
C．恒温恒容时，充入稀有气体，压强增大，平衡向左移动，混合气体的颜色变浅
D．恒温恒压时，充入稀有气体，压强不变，平衡不移动
4、催化剂
①同等程度改变化学反应速率，即V正=V逆，因此，它对化学平衡的移动没有影响。
②改变反应到达平衡所需要的时间。
（绘制υ-t图）
[归理]
1、化学平衡的影响因素：
2、勒夏特列原理（平衡移动原理）：
[例3]对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是
A.提高反应物的平衡转化率B.以同样程度改变正逆反应速度
C.增大正反应速率，降低逆反应速率D.改变平衡混合物的组分
[例4]化学反应C（s）+H2O（g）
CO（g）+H2（g）△H＜0,达到平衡，下列叙述正确的是（）
A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B．加入固体炭，平衡向正反应方向移动
C．加入水蒸气使容器内压强增大，平衡向逆反应方向移动
D．扩大容器的容积，平衡向正反应方向移动
[针对练习5]有一处于平衡状态的反应X（s）+2Y（g）
3Z（g）
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