必修2专题2 化学反应速率与化学反应限度.docx

必修2专题2 化学反应速率与化学反应限度.docx

《必修2专题2 化学反应速率与化学反应限度.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《必修2专题2 化学反应速率与化学反应限度.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

必修2专题2化学反应速率与化学反应限度

教育学科教师辅导讲义（1B）

课题

化学反应速率与化学反应限度

教学目的

1，计算化学反应速率，并比较化学反应的快慢

2，外界条件对于化学反应速率影响

3，化学平衡的判断依据

4，影响化学平衡的因素

重点：

化学反应速率的计算，以及影响因素

难点：

化学平衡的判断，影响化学平衡的因素

教学内容

1.什么是化学反应速率？

怎么计算？

2.对于锌和不同浓度的稀硫酸的实验，你准备如何比较反应速率的快慢？

3.对于反应A+3B=2C+2D，下列数据表示不同条件的反应速率，其中反应进行得最慢的是（）

A.V（A）=0.01mol/（L·h）B.V（B）=0.6mol/（L·S）

C.V（C）=1mol/（L·S）D.V（D）=6mol/（L·min）

4.在一定条件下2升的反应容器中充入一定量的N2和H2发生下反应，N2+3H2=2NH3，5分钟后测的NH3的物质的量为0.5mol，则NH3的反应速率为______0.05mol/（L·min）______；H2的反应速率为_____0.075mol/（L·min）________

5.影响化学反应速率的因素有哪些呢？

§化学反应速率

1．定义：

化学反应进行快慢的物理量,是指单位时间、单位体积内反应物或生成物的物质的量的变化。

2．表达式：

化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。

数学表达式：

V=|△C|/△t；v=|△n|/（V·△t）（恒容）

3．单位：

mol/（L.h）mol/（L.min）　mol/（L.s）

4.影响化学反应速率的因素----内因和外因

内因：

对于不同的化学反应-反应物质本身的性质（主要因素）.

在通常情况下，Na与水的反应比Mg与水的反应更剧烈

外因：

对于相同的化学反应-取决于反应条件（浓度，压强，温度，催化剂，其它）

内因>外因。

§化学反应限度

一、化学平衡

1．可逆反应–化学平衡研究的对象

（1）可逆反应：

在相同条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。

用可逆符号

表示。

在一定条件下几乎所有的反应都具有不同程度的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度太小而忽略，把几乎完全进行的反应叫做不可逆反应。

如：

Ag＋Cl－=AgCl↓

（2）可逆反应的特点：

反应不能进行彻底，即有一定的限度。

（3）可逆反应进行程度的描述方法——转化率、产率。

①反应物的转化率＝反应物的转化量/该反应物起始量×100%。

②产物的产率＝产物的实际量/该产物的理论量×100%。

2．化学平衡状态及特征

（1）化学平衡的建立：

如果把某一可逆反应的反应物装入一密闭容器中反应

①反应开始时：

v正>v逆。

②反应进行时，反应物浓度逐渐减小，v正逐渐减小；生成物浓度逐渐增大，v逆逐渐增大。

③某一时刻v正＝v逆反应混合物中各组分的浓度不再发生变化，达到平衡状态。

（2）化学平衡状态：

一定条件下，当正逆反应速率相等（v正＝v逆）时，反应混合物中各组分质量（m）保持不变，这时的状态就是给定条件下反应达到了限度，对于可逆反应体系来说叫做化学平衡。

注意：

1、前提：

一定条件下

2、对象：

一切的可逆反应

3、实质：

正反应速率=逆反应速率≠0

4、标志：

反应混合物中各组分的质量保持不变。

（3）化学平衡状态的特征

①“逆”：

化学平衡研究的对象是可逆反应，各物质的转化率必小于1。

②“动”：

达到平衡时，v（正）=v（逆）≠0，即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在进行。

③“等”：

是指v（正）=v（逆），这是化学平衡状态的本质特征。

④“定”：

由于v正=v逆，平衡混合物中各组分的浓度及体积（或质量分数）保持不变。

⑤“变”：

外界条件改变导致反应速率改变，原化学平衡被破坏，从而发生平衡移动直至建立新平衡。

3.影响平衡移动的外界条件（浓度，压强，温度）（*拓展内容）

浓度：

在其他条件不变时，反应物浓度增大或生成物浓度减小，平衡正向移动；反应物浓度减小或生成物浓度增大，平衡逆向移动。

压强：

对于的气体分子数不等可逆反应，在其他条件不变时，增大压强，平衡向的体积减小方向移动；减小压强，平衡向体积增大的方向移动。

对于气体分子数相等的可逆反应，在其他条件不变时，增大或减少压强，平衡不移动。

温度：

在其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。

4．平衡移动原理（勒夏特列原理）（*拓展内容）

概念：

如果改变影响化学平衡的一个条件（如：

浓度，压强，温度等），平衡就会向着能够减弱这种改变的方向移动。

§对化学反应速率的理解

①反应速率是一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率；

②反应速率都取正值；

③不能用固体和纯液体来表示反应速率；

④随着反应的进行,速率逐渐减小；

⑤必须指明是哪一种反应物（或生成物）。

§各物质速率与化学计量关系：

mA+nB=pY+qZ

则VA=△C（A）/△tVB=△C（B）/△tVY=△C（Y）/△tVZ=△C（Z）/△t

同一反应中，各物质的反应速率之比等于化学方程式中化学式前面的计量数之比。

VA:

VB:

VY:

VZ=m:

n:

p:

q

典型例题：

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）1·84·40·4三步分析法

所以：

v（N2）=

=0·1mol/（L·min）

v（H2）=0·3mol/（L·min）

v（NH3）=0·2mol/（L·min）

例题：

在一定条件下，密闭容器中合成3H2+N2=2NH3，开始时测得[H2]=4mol/L，[N2]=1mol/L，2S末，测得[N2]=0.9mol/L。

求V（H2）为多大？

V（H2）=0.15mol/（L.s）

例题：

某温度时，图中曲线X，Y，Z是在2L容器中X，Y，Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线。

由图中数据分析，该反应的化学方程式为_________；反应从开始计时，2分钟内Z的平均反应速率为_______________。

答案：

该反应的化学方程式为Y+3X==2Z；

2分钟内Z的平均反应速率为V（Z）=△C/t=△n/（v*t）=0.05mol/（L·min）。

常见题型例举

1、用不同的物质来表示反应速率。

例1、反应4NH3+5O2===4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行，30s后，NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率可表示为：

（D）

A、v（O2）=0.01mol/（L·s）B、v（NO）=0.008mol/（L·s）

C、v（H2O）=0.003mol/（L·s）D、v（NH3）=0.002mol/（L·s）

2、比较反应速率的大小

例2、反应A+3B==2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为①VA=0.15mol·L-1·s-1②VB=0.6mol·L-1·s-1

③Vc=0.4mol·L-1·s-1④VD=0.45mol·L-1·s-1则该反应在不同条件下速率快慢顺序是①<②=③<④

结论：

在同一反应中，反应速率的大小不能单纯地看数值大小。

应化为同一种物质的反应速率再进行比较。

3、根据各物质的反应速率之比写出化学方程式。

例3、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，测得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：

3X2+Y2=2Z

§外界因素对化学反应速率的影响

化学反应能发生的先决条件：

反应物分子（离子）之间发生碰撞。

但是并不是每次碰撞都能发生化学反应，只有具备一定能量的分子（离子）相互碰撞才可能发生反应。

有效碰撞：

能够发生化学反应的碰撞。

有效碰撞次数越多，化学反应速率越快

活化分子：

能够发生有效碰撞的分子。

活化分子百分数：

（活化分子数/反应物分子数）×100%

活化分子越多，化学反应速率越快

1.浓度对反应速率的影响

反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的频率增加，反应速率增大。

注意：

a、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量一般不会改变化学反应速率。

b、随着化学反应的进行，反应物的浓度会逐渐减小，因此一般反应速率也会逐渐减小。

例题：

一定条件下，在CaCO3（块）+2HCl=CaCl2+H2O+CO2反应中，为了加快反应的速率，下列那些方法可行：

（AD）

A、增加HCl的浓度B、加水

C、增加同浓度盐酸的量D、改加CaCO3粉末

2.压强对反应速率的影响

压强增大→浓度增大→单位体积内n活↑→有效碰撞↑

其它条件不变时，有气体参加的反应中，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。

注意：

1、压强对反应速率的影响适用于有气体参加的反应。

2、由于固体、液体粒子间的空隙很小，增大压强几乎不能改变它们的浓度，因此对只有固体或液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。

例题：

对于反应N2+O2=2NO在密闭容器中进行，下列条件哪些不能加快该反应的化学反应速率（DE）　　　　　　　　　

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O2使压强增大

D、使体积增大到原来的2倍

E、体积不变充入氦气使压强增大

3.温度对反应速率的影响

升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。

注意：

a、温度对化学反应速率的影响对放热反应和吸热反应都适用。

b、反应若是可逆反应，升高温度时，正反应速率、逆反应速率都加快，但吸热反应比放热反应增加的程度要大；降低温度时，正反应速率、逆反应速率都减小，但吸热反应速率减小的程度比放热反应减小的程度要大。

例题：

设2NO+2CO

N2+2CO2（正反应吸热）反应速率为v1；N2+3H2

2NH3（正反应放热）反应速率为v2。

对于前述反应，当温度升高时，v1和v2变化情况为（A）

A、同时增大B、同时减小

C、v1减少，v2增大D、v1增大，v2减小

4.催化剂对反应速率的影响

催化剂：

能改变化学反应速率而自身的化学组成和质量在反应前后保持不变

使用催化剂，能够降低反应所需的能量，这样会使更多的反应物的分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数。

因而使反应速率加快。

5.其他

如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响。

§化学平衡

1.达到化学平衡状态的标志

1.1本质标志:

v（正）＝v（逆）≠0。

①同一种物质：

该物质的生成速率等于它的消耗速率

②不同的物质：

速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率（将不同物质转化为同一种物质进行考虑）

例题：

（1）可逆反应N2＋3H2

2NH3，若某一时刻v正（N2）＝v逆（NH3）此时反应是否达到平衡状态？

3v正（N2）＝v逆（H2）呢？

不平衡。

平衡的标志是v（正）＝v（逆）≠0，其中正，逆速率必须是同种物质的增加和减小的速率相同。

因为v（N2）：

v（NH3）=1:

2，所以某一时刻v正（N2）＝v逆（NH3）时，反应未达到平衡。

因为v（N2）：

v（H2）=1:

3，所以3v正（N2）=v正（H2），若某时刻3v正（N2）＝v逆（H2）即v正（H2）＝v逆（H2），达到平衡。

（2）在500℃、钒触媒的作用下，某密闭容器中反应2SO2＋O2

2SO3达到化学平衡状态时的标志是（BD）

A.SO2的消耗速率等于SO3的生成速率B.SO2的生成速率等于SO3的生成速率

C.SO2的消耗速率等于O2消耗速率的2倍D.SO3的生成速率等于O2生成速率的2倍

（3）某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，①若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？

②若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？

2.影响化学平衡的因素（拓展内容）

化学平衡的移动

（1）概念：

可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程。

（2）移动过程

（3）化学平衡移动与反应速率的关系

①v（正）>v（逆）：

平衡向正反应方向移动。

②v（正）=v（逆）：

平衡不移动。

③v（正）

平衡向逆反应方向移动。

2.1浓度对化学平衡的影响

大量实验表明，在其他条件不变的情况下，

增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向生成物方向移动；

减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，平衡向反应物方向移动。

工业上往往根据上述原理，通过适当增加相对廉价的反应物或及时分离出生成物的方法提高产量、降低成本。

例如，在硫酸工业中常通入过量的空气使二氧化硫充分氧化，以得到更多的三氧化硫。

2.2压强对化学平衡的影响

对于某些有气体参与的可逆反应，通过改变反应容器的体积来改变体系的压强，有可能使平衡发生移动。

aA（g）

bB（g）

若a>b，即正反应方向是气体分子数目减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动；

若a=b，即反应前后气体分子数目不变的反应，改变反应体系的压强，平衡不发生移动；

若a

工业合成氨

的条件是高压就是因为该反应是a>b的情况。

2.3温度对化学平衡的影响

大量实验研究表明，在其他条件不变的情况下，

升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；

降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。

N2＋3H2

2NH3△<0

该反应正方向是放热反应，所以降低温度反应应该正向移动。

但是工业合成氨的条件是高温，为什么？

2.4催化剂对化学平衡的影响

催化剂降低了反应的活化能，正反应的活化能降低，逆反应的活化能也降低，正反应的活化分子百分数增加几倍，逆反应的活化分子百分数也增加几倍，正逆反应速率增加的倍数相等，加催化剂，不能使平衡发生移动，只影响到达平衡的时间。

例题：

1.已知N2与H2反应合成NH3是一个可逆反应，其热化学方程式为：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）△＝－92.4kJ·mol－1

在工业生产中，可以通过以下途径来提高合成氨的产率。

请利用有关知识分析采取这些措施的原因。

1．向反应器中注入过量N2。

2．采用适当的催化剂。

3．在高压下进行反应。

4．在较高温度下进行反应。

解析：

1．向反应器中注入过量N2。

加快反应速率，提高H2的转化率

2．采用适当的催化剂。

加快反应速率。

3．在高压下进行反应。

加快反应速率，提高正反应的限度。

4．在较高温度下进行反应。

加快反应速率。

2.在硫酸工业中有如下反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）△H<0请回答以下问题：

（1）为什么在生产上要用过量的空气?

（2）为什么要使用催化剂?

（3）为什么不在高温下进行反应?

除了这些措施还有哪些方法可以提高SO3的产率。

解析：

（1）为什么在生产上要用过量的空气?

提高SO2的转化率。

（2）为什么要使用催化剂?

加快反应速率。

（3）为什么不在高温下进行反应?

防止正反应的限度变小。

除了这些措施还有哪些方法可以提高SO3的产率。

在高压下进行反应

3.（拓展）在一定条件下，反应：

H2（g）＋I2（g）

2HI（g）△H<0在一密闭体系中达到化学平衡。

请说明改变下列条件时，平衡如何移动。

a．保持压强不变，升高温度；（逆反应方向）

b．保持温度不变，缩小容器的体积；（不移动）

c．保持体积不变，通入氢气。

（正反应方向）

1.在2L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2，发生N2+3H2= 2NH3，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求该反应的化学反应速率。

V（NH3）=0.1mol/（L·s）,V（N2）=0.05mol/（L·s）,V（H2）=0.15mol/（L·s）

2.一定温度下，向一个容积为2L的事先装入催化剂的真空密闭容器中通入1molN2和3molH2，3min末测此容器内压强是起始时压强的0.9倍。

在此时间内用H2的量的变化来表示该反应的平均反应速率是（  C）

　A、0.2mol/L·min B、0.6mol/L·min

C、0.1mol/L·min   D、0.1mol/L·min

3.反应4NH3（气）＋5O2（气）

4NO（气）＋6H2O（气）在2升的密闭容器中进行，1min后，NH3减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是（A）

ANO：

0.001mol/LBH2O：

0.002mol/L

CNH3：

0.002mol/LDO2：

0.00125mol/L

4.某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种气体物质的物质的量随时间变化的曲线图，由图中数据分析，该反应的化学方程式为？

反应开始至2min，Z的平均反应速率？

X+3Y=2ZV（Z）=0.05mol/（L·min）

5.（2002年上海理综）14CO2与碳在高温条件下发生反应：

14CO2＋C

2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的微粒有（C）

A．14CO2B．14CO2，14COC．14CO2，14CO，14CD．14CO

6.在密闭容器中进行如下反应:

X2（气）+Y2（气）

2Z（气）,已知X2.Y2.Z的起始浓度分别为0.1mol/L,0.3mol/L,0.2mol/L,在一定的条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是（AB）

A.Z为0.3mol/LB.Y2为0.35mol/LC.X2为0.2mol/LD.Z为0.4mol/L

7．在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：

X（g）+2Y（g）

2Z（g）此反应达到平衡的标志是（AB）

A．容器内压强不随时间变化

B．容器内各物质的浓度不随时间变化

C.容器内X、Y、Z的浓度之比为l:

2:

2

D．单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ

8．在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应：

A（s）+2B（g）

C（g）+D（g）已达平衡的是（BC）

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

9．可逆反应2NO2

2NO+O2在恒容密闭容器中反应，可以作为达到平衡状态的标志是（A）

①单位时问内生成nmo1O2的同时生成2nmolNO2

②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③混合气体的颜色不再改变

④混合气体的密度不再改变的状态

⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①③⑤B．②④⑤C．①③④D．①②③④⑤

10.（拓展）某温度时，将1molNO2分解：

2NO2

2NO+O2，并达到平衡，此时NO2的体积分数为40%，求：

（1）平衡时NO的物质的量；

（2）平衡时NO2、O2的体积分数。

答案：

0.5mol;40%;20%

课堂小结

本节课是历年高考中的热点内容，也是我们学习的重点。

出题的类型就是选择题活着一道大题，而对于学生来说比较容易出错的地方是：

一，化学反应速率大小的比较。

第二，化学平衡的判断。

第三，外界因素对于化学反应速率和平衡的影响。

所以学习本节课程必修理解概念的主要意思，然后通过习题练习，达到融会贯通。

1．一定量的锌粉和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

2．800℃时，a、b、c三种气态物质的浓度随时间变化的情况如图，由图分析不能得出的结论是

A．a是反应物　　　B．正反应是一个体积扩大的反应

C．若升高温度，a的转化率增大　D．若增大压强，a的转化率减小

3.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％

4．1molX气体跟amolY气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：

X（g）＋aY（g）

bZ（g），反应达到平衡后，测得X的转化率为50%。

而且，在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度3/4，则a和b的数值可能是

A．a＝l，b＝lB．a＝2，b＝1C．a＝2，b＝2D．a＝3，b＝2

5．在一密闭烧瓶中注入NO2，在25℃时建立下列平衡：

2NO2（g）

N2O4（g）；ΔH＜0，若把烧瓶置于100℃的沸水中，在①颜色、②平均摩尔质量、③质量、④压强、⑤密度中不变的是

A．③⑤B．③④C．②④D．①③

6．在一定条件下，将1molCO和1mol水蒸气混合后发生如下变化：

CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g）若反应达平衡时测得CO转化率为21.75％，则平衡混合气体的密度为相同条件下H2密度的

A．5.75倍B．11.5倍C．30.67倍D．46倍

7．在相同条件下（T=500K），有相同体积的甲、乙两容器。

甲容器充入1gSO2、1gO2，乙容器充入2gSO2、2gO2。

下列叙述错误的是

A．化学反应速率：

乙>甲B．SO2转化率：

乙>甲

C．平衡后O2的浓度：

乙>甲D．平衡后SO2的体积分数：

乙>甲

8、一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：

A（s）+2B（g）

C（g）+D（g），当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是①混合气体的密度②容器内气体的压强③混合气体的总物质的量④B物质的量浓度（A）

A、①④B、②③C、②③④D、只有④

9.可逆反应

的正逆