高一化学下学期鲁科版必修第二册化学反应的快慢与限度《讲义教师版》.docx
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高一化学下学期鲁科版必修第二册化学反应的快慢与限度《讲义教师版》
化学反应的快慢与限度
知识集结
知识元
化学反应速率
知识讲解
一、化学反应速率的概念及简单计算
1.化学反应速率表达方式
（1）概念：
化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。
（2）表示方法：
通常用单位时间内反应物浓度的减少/生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。
（3）计算：
表达式为
Δc为浓度的变化量，以mol·L－1为单位；Δt为时间，一般以s或min为单位。
4.（4）常用单位mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。
2.速率比与化学计量数的关系
在一个体积为2L的密闭容器中发生反应2SO2＋O2⇌2SO3，经过5s后，测得SO3的物质的量为0.8mol。
填写下表：
有关反应物质
SO2
O2
SO3
物质的量浓度变化
0.4_mol·L－1
0.2_mol·L－1
0.4_mol·L－1
化学反应速率
0.08_mol·L－1·s－1
0.04_mol·L－1·s－1
0.08_mol·L－1·s－1
化学反应速率之比
2∶1∶2
二、影响化学反应速率的因素
1．温度对化学反应速率影响的探究
实验操作
试管中均为2～3mL相同浓度的滴有FeCl3溶液的H2O2溶液
实验现象
①产生气泡速率最慢
②产生气泡速率较快
③产生气泡速率最快
实验结论
对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度越高，H2O2的分解速率越快，反应越快
2.催化剂对化学反应速率影响的探究
实验操作
实验现象
①有少量气泡出现
②产生大量气泡
③产生大量气泡
实验结论
MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快
3.影响化学反应速率的因素除温度和催化剂外，还有反应物浓度、反应物的状态、固体表面积、压强、溶剂、光照等许多因素。
人们可以通过这些因素来调控化学反应速率。
例题精讲
化学反应速率
例1.CaCO3与稀盐酸反应（放热反应）生成CO2的量与反应时间的关系如右图所示。
下列结论不正确的是（ ）
A．反应开始4min内温度对反应速率的影响比浓度大
B．一段时间后，反应速率减小的原因是c（H＋）减小
C．反应在2～4min内平均反应速率最大
D．反应在2～4min内生成CO2的平均反应速率为v（CO2）＝0.06mol·L－1·s－1
【答案】D
【解析】
题干解析:
随着反应进行c（H＋）减小，而前4min内反应速率变大，根据反应是放热反应，
可推出前4min内温度对反应速率的影响比浓度大，A、B项正确；在2～4min内n（CO2）的变化量最大（或由曲线的斜率最大），可判断出平均反应速率最大，C项正确；由题意及图可知，该题不知道容器体积，故不能表示出反应速率。
例2.
（1）在反应A（g）＋3B（g）===2C（g）中，若以物质A表示的该反应的化学反应速率为0.2mol·L－1·min－1，则以物质B表示此反应的化学反应速率为______mol·L－1·min－1。
2.在2L的密闭容器中，充入2molN2和3molH2，在一定条件下发生反应，3s后测得N2为1.9mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为_______________________。
（3）将10molA和5molB放入容积为10L的密闭容器中，某温度下发生反应：
3A（g）＋B（g）⇌2C（g），在最初2s内，消耗A的平均速率为0.06mol·L－1·s－1，则在2s时，容器中有______molA，此时C的物质的量浓度为______。
【答案】
0.6
0.05mol·L－1·s－1
8.8 0.08mol·L－1
【解析】
题干解析:
略
例3.对反应4A+5B=4C+6D，以下化学反应速率的表示中，所表示反应速率最快的是（ ）
A．v（A）=0.40mol•L﹣1•s﹣1
B．v（B）=0.48mol•L﹣1•s﹣1
C．v（C）=0.36mol•L﹣1•s﹣1
D．v（D）=0.55mol•L﹣1•s﹣1
【答案】A
【解析】
题干解析:
对反应4A+5B=4C+6D，都换算成D表示的速率进行比较，
A.v（A）=0.40mol•L﹣1•s﹣1，速率之比等于化学计量数之比，故v（D）=
v（A）=
×0.4mol•L﹣1•s﹣1=0.6mol•L﹣1•s﹣1；
B.v（B）=0.48mol•L﹣1•s﹣1，速率之比等于化学计量数之比，故v（D）=
v（B）=
×0.48mol•L﹣1•s﹣1=0.576mol•L﹣1•s﹣1；
C.v（C）=0.36mol•L﹣1•s﹣1，速率之比等于化学计量数之比，故v（D）=
v（C）=
×0.36mol•L﹣1•s﹣1=0.54mol•L﹣1•s﹣1；
D.v（D）=0.55mol•L﹣1•s﹣1。
例4.对于反应A2+3B2=2C来说，以下化学反应速率的表示中，反应速率最快的是（ ）
A．v（B2）=0.8mol/（L•s）
B．v（A2）=0.4mol/（L•s）
C．v（C）=0.6mol/（L•s）
D．v（B2）=4.2mol/（L•s）
【答案】D
【解析】
题干解析:
化学反应速率与化学计量数的比值越大，反应速率越快．
A.
=0.27，B.
=0.4，C.
=0.3，D.
=1.4，则反应速率最快的为D
当堂总结
1．Δt表示某一时间段，故化学反应速率是平均速率，而非瞬时速率。
2．表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应，用不同的物质表示反应速率，其数值可能不同。
例如，化学反应N2＋3H2===2NH3，用H2表示该反应的反应速率时应写成v（H2）。
3．对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即Δc＝0（无意义），所以不用固体或纯液体表示反应速率。
4．对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。
对于反应aA＋bB===cC＋dD（A、B、C、D均不是固体或纯液体），v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝Δn（A）∶Δn（B）∶Δn（C）∶Δn（D）＝Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）∶Δc（D）＝a∶b∶c∶d。
5．在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。
6．影响化学反应速率的主要因素（内因）
不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。
7．影响化学反应速率的外界因素（外因）
（1）温度：
当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。
（2）催化剂：
当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。
（3）溶液的浓度：
当其他条件不变时，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。
（4）压强：
对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。
（5）固体表面积：
固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
（6）反应物状态：
一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。
（7）形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。
化学反应限度
知识讲解
一、化学反应的限度
1．可逆反应
（1）定义：
在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应。
（2）特征
①可逆反应在一定条件下不能进行到底，只能进行到一定程度，反应有一定限度，即达到平衡状态，此时各物质的量都大于零；
②在可逆反应的化学方程式中，用“⇌”号代替“===”号。
2．化学平衡的建立
（1）对于可逆反应
，在一定温度下，将2molSO2（g）和1molO2（g）通入一定体积的密闭容器中。
其化学反应速率与时间关系如图所示。
分析回答下列问题：
①反应开始时，正反应速率最大，原因是反应物浓度最大；逆反应速率为0，原因是生成物浓度为0；
②反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小，原因是反应物浓度逐渐减小；逆反应速率的变化是逐渐增大，原因是生成物浓度逐渐增大；
③反应一段时间（t1）后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度不再改变。
（2）化学平衡状态也可从逆反应开始建立。
如图：
3．化学平衡状态
（1）化学平衡状态的概念：
如果外界条件（温度、浓度、压强等）不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡，化学平衡研究的对象是可逆反应。
（2）化学平衡状态的特征：
4．影响化学反应的限度的因素
（1）决定因素：
化学反应的限度首先决定于反应物的化学性质。
不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同，反应物的最大转化率不同。
（2）外界因素：
化学反应的限度受温度、浓度、压强等条件的影响。
改变其中的一个条件，可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。
要注意的是，压强只影响有气体物质参与或生成的可逆反应的限度。
二、化学反应条件的控制
1．化学反应条件的控制
（1）目的：
促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。
（2）基本措施
①改变化学反应速率：
改变反应物的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强（或浓度）、固体表面积以及催化剂的合理使用等；
②改变可逆反应进行的限度：
改变可逆反应体系的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强（或浓度）等。
2．提高煤的燃烧效率问题探究
（1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的依据是与空气中O2的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率快；通入过量空气的依据是空气充足，煤粉燃烧充分，生成CO2，放出热量多，若空气不足，煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。
（2）选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料的主要目的是防止热量散失。
（3）充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。
例题精讲
化学反应限度
例1.下列对化学反应限度的叙述中，不正确的是（ ）
A．任何可逆反应都有一定的限度
B．反应条件改变，化学反应限度可能改变
C．化学反应达到平衡时，正、逆反应速率一定相等
D．化学反应达到平衡时，所有物质的微粒均不再变化
【答案】D
【解析】
题干解析:
A.可逆反应不可能完全转化，反应物的转化率不可能达到100%，所以任何可逆反应都有一定的限度，故A正确；
B.化学反应限度是在一定条件下的平衡状态，当外界条件发生改变时，正逆反应速率不相等，则平衡发生移动，即化学反应的限度可以通过改变条件而改变，故B正确；
C.当化学反应达到反应限度时，即达到平衡状态，正逆反应速率相等，故C正确；
D.当化学反应达到反应限度时，正逆反应速率相等，但反应没有停止，所以所有物质的微粒均变化，只不过生成与消耗的物质的量相等，故D错误．
例2.一定温度下，2L的密闭容器中，发生反应：
A2（g）+3B2（g）⇌2AB3（g）．A2在5min内物质的量由12mol变成了4mol．
（1）该反应在这5min内的平均反应速率v（A2）= mol/（L•min）．
（2）经过一段时间反应达到化学平衡状态，下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是 ．（填序号）
①A2、B2、AB3的浓度相等 ②正、逆反应速率均等于零
③A2、B2、AB3在容器中共存 ④A2、B2、AB3的浓度均不再改变
（3）下列条件不能改变该化学反应的限度的是 ．（填序号）
①温度 ②浓度 ③压强 ④催化剂
（4）下列与改变化学反应速率无关的是 ．（填序号）
①将食物存放在温度低的地方
②淀粉在淀粉酶的作用下发生水解反应
③铁粉与水蒸气的反应中，增加铁粉的用量
④将两种块状固体药品研细并混匀后再进行反应
（5）实验室可以利用稀硫酸与锌反应制取氢气．
①实验室用30%的稀硫酸溶液与锌粒反应制取氢气，反应进行一段时间后，气泡边得稀少了，锌粒还有剩余，再添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又增多，其原因是 ．
②某学生为了探究锌与稀硫酸反应过程中速率变化．在100mL稀硫酸中加入足量的锌粉，标准状况下测得数据累计值如下：
时间（min）
1
2
3
4
5
氢气体积（mL）
50
120
232
290
310
在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min时间段中，反应速率最快的时间段是 ；0～5min内，化学反应速率变化的原因是 ．
（6）经研究知Cu2+对H2O2分解具有催化作用，为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某研究小组的同学设计了如图甲、乙所示的实验．通过观察 ，可定性比较得出结论．有同学提出将FeCl3改为Fe2（SO4）3更为合理，其理由是 ．
甲 乙
【答案】
0.8；
④；
④；
③；
浓度越大反应速率快；2～3；H+浓度变小
反应产生气泡的快慢；控制阴离子相同，排除阴离子的干扰
【解析】
题干解析:
（1）v（A2）=
=
=0.8mol/（L•min）；
（2）①A2、B2、AB3的浓度不变，而不是相等，故错误；②化学平衡是动态平衡，所以正逆反应速率不为0，故错误；
③未平衡时也是A2、B2、AB3共存的体系，故错误；④A2、B2、AB3的浓度均不再改变，说明正逆反应速率相等，故正确；
（3）外界条件改变平衡发生移动，反应限度发生改变；
①温度改变平衡发生移动，反应限度改变，故不选；
②改变浓度，平衡发生移动，反应限度改变，故不选；
③压强改变，两边的计量数不等，平衡发生移动，反应限度改变，故不选；
④使用催化剂，平衡不移动，反应限度不变，故选；
（4）①将食物存放在温度低的地方，温度降低，则能减慢化学反应速率，故正确；
②淀粉在淀粉酶的作用下发生水解反应，使酶做催化剂加快化学反应速率，故正确；
③铁粉与水蒸气的反应中，增加铁粉的用量，但浓度不变，反应速度不变，故错误；
④将两种块状固体药品研细并混匀后再进行反应，因增大接触面而加快反应速率，故正确；
（5）①添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又重新多起来，说明浓度大反应速率快；
②从表中数据看出2min～3min收集的氢气比其他时间段多，反应速率最大，虽然反应中c（H+）下降，但主要原因是Zn置换H2的反应是放热反应，温度升高，4min～5min收集的氢气最少，反应速率最小，虽然反应中放热，但主要原因是c（H+）下降，反应物浓度越低，反应速率越小；
（6）该反应中产生气体，所以可根据生成气泡的快慢判断，氯化铁和硫酸铜中阴阳离子都不同，无法判断是阴离子起作用还是阳离子起作用；硫酸钠和硫酸铜阴离子相同，可以消除阴离子不同对实验的干扰．
例3.为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下A～D四个实验，你认为不正确的是（ ）
A．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同的盐酸反应，大理石粉反应快
B．将相同大小、形状的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时，两者速率一样大
C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同
【答案】B
【解析】
题干解析:
A．固体的表面积不同，化学反应速率不同，粉末状固体的表面积比块状固体表面积大，反应速率大，故A正确；
B．镁条和铝条的活泼性不同，与相同浓度盐酸反应，镁反应速率较大，故B错误；
C．浓硝酸在光照条件下易分解，光照时影响化学反应速率的条件之一，故C正确；
D．催化剂能加快反应速率，在氯酸钾分解的试验中，二氧化锰起到催化剂的作用，故D正确。
例4.为加快化学反应速率采取的措施是（ ）
A．食物放在冰箱中
B．在月饼包装内放脱氧剂
C．燃煤发电时用煤粉代替煤块
D．橡胶制品中添加抑制剂
【答案】C
【解析】
题干解析:
A．食物放在冰箱中，温度降低，反应速率减小，故A错误；
B．在月饼包装内放脱氧剂，可防止食品变质，延长变质时间，故B错误；
C．用煤粉代替煤块，表面积增大，反应速率增大，故C正确；
D．橡胶制品中添加抑制剂，可防止橡胶老化，故D错误．
例5.合成氨是工业上的重要反应：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g），下列说法不正确的是（ ）
A．反应达平衡状态后，各物质浓度不变，反应停止
B．反应达平衡状态后，单位时间内生成1mol的同时消耗3molH2
C．在上述条件下，N2不可能100%转化为NH3
D．使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率
【答案】A
【解析】
题干解析:
A．反应达到平衡状态，是一个动态平衡，正逆反应速率相等，各物质浓度不变，反应仍在进行，故A错误；
B．单位时间内生成1molN2的同时消耗3molH2表明反应正逆反应速率相等，故B正确；
C．可逆反应的特点是反应物不能完全转化为产物，在上述条件下，N2不可能100%转化为NH3，故C正确；
D．使用催化剂可以加快反应速率，不会引起平衡的移动，可以改变生产效率，故D正确．
例6.对于可逆反应，下列说法正确的是（ ）
A．进行的时间越长，化学反应限度越大
B．达到平衡状态时，反应物已经完全转化
C．达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率且不为零
D．达到平衡状态时，即使改变条件，反应状态也不会改变
【答案】C
【解析】
题干解析:
A．反应限度与反应速率无关，故A错误；
B．可逆反应存在限度，反应物不能完全转化率，故B错误；
C．可逆反应是动态平衡，故C正确；
D．改变条件，当正、逆速率改变程度不相等时，平衡发生移动，反应状态发生变化，故D错误。
例7.如表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：
分析上述数据，请回答下列问题．
实验序号
金属质量/g
金属状态
c（H2SO4）
/mol•L﹣1
V
（H2SO4）/mL
溶液温度/℃
金属消失
的时间/s
反应前
反应后
1
0.10
粉末
0.5
50
20
35
50
2
0.10
块状
0.8
50
20
35
200
3
0.10
粉末
0.8
50
20
36
25
4
0.10
块状
1.0
50
20
35
125
（1）实验1和3表明， 对反应速率有影响，能表明这种影响因素的实验还有 （填实验序号）．
（2）本实验中影响反应速率的其他因素还有 ，其实验序号是 ．该实验说明 ，则反应速率越快；
（3）实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值（约15℃）相近，推测其原因：
．
【答案】
硫酸的浓度；实验2、4；
固体反应物的表面积；实验2、3；表面积越大
可能是硫酸过量，等质量的金属完全反应，放出的热量相等，所以使等体积溶液的温度升高值相近．
【解析】
题干解析:
（1）实验1和3以及2和4固体的表面积相同，硫酸浓度不同，可用于比较浓度对反应速率的影响；
（2）由表中数据可知，固体的表面积和硫酸的浓度影响反应速率，固体的表面积越大，硫酸浓度越大，反应速率越大，实验中2、3浓度相同，固体表面积不同，表面积越大，反应速率越大；
（3）金属质量相等，如完全反应时，放出的热量相同，则温度升高数值相等.
当堂总结
1.化学平衡状态的判断方法
可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：
①v正＝v逆；②混合物中各组分的百分含量不变（除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量达不变”）。
以上两个特征均可作为判断可逆反应达平衡的标志。
对于反应mA（g）＋nB（g）⇌pC（g）＋qD（g），判断下列条件下是否平衡。
条件
是否平衡
正、逆反应速率的关系
在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，则v（正）＝v（逆）
平衡
在单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC，则v（正）＝v（逆）
平衡
v（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
在单位时间内生成了nmolB，同时消耗了qmolD，v（正）不一定等于v（逆）
不一定平衡
变化量达不变的关系
混合物体系中各成分的含量
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
各气体的体积或体积分数一定
平衡
总体积、总压强、总物质的量一定
不一定平衡
压强
m＋n≠p＋q时，总压强一定（其他条件一定）
不一定平衡
m＋n＝p＋q时，总压强一定（其他条件一定）
平衡
混合气体的平均相对分子质量（Mr）
Mr一定，且m＋n≠p＋q
平衡
Mr一定，且m＋n＝p＋q
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时（其他条件一定）
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
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