化学反应的速率与限度.docx

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化学反应的速率与限度

化学反应的速率与限度

一、目标与策略

明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！

学习目标：

●了解化学反应速率的概念和表示方法。

●了解决定化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质；了解浓度对化学反应速率的影响。

●了解改变化学反应速率的意义。

●学会化学反应速率的计算方法。

●正确认识浓度、压强、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响。

●了解浓度、压强、温度等外界条件对化学平衡移动的影响。

●掌握用化学平衡的移动原理来定性地分析化学平衡问题。

●了解平衡移动原理的重要意义，学会解决问题的科学方法。

重点难点：

●化学反应速率的概念，表示方法。

●化学平衡状态的特征，化学平衡移动原理。

●外界条件对化学反应速度的影响、化学平衡概念的建立。

学习策略：

●正确认识浓度、压强、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响，在教师的引导下寻找知识间的相互联系，掌握科学有效的记忆方法，提高识记的效果。

二、学习与应用

“凡事预则立，不预则废”。

科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性。

我们要在预习的基础上，认真听讲，做到眼睛看、耳朵听、心里想、手上记。

知识回顾——复习

学习新知识之前，看看你的知识贮备过关了吗？

（一）负极反应：

由于负极是电子的电极，所以负极上发生的反应是反应。

表示负极反应的式子叫做。

铜、锌和稀H2SO4组成的原电池的负极反应式是：

。

（二）正极反应：

由于正极是电子的电极，所以正极上发生的反应是反应。

表示正极反应的式子叫做。

铜、锌和稀H2SO4组成的原电池的正极反应式是：

。

（三）原电池的结构：

（1）的金属（或金属与非金属单质）作电极。

（2）电极材料插入中。

（3）两极相连构成。

（4）在电极上能自动发生反应。

知识要点——预习和课堂学习

认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听课学习。

请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。

课堂笔记或者其它补充填在右栏。

预习和课堂学习更多知识点解析请学习网校资源ID：

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知识点一：

化学反应速率

（一）定义：

用表示。

若浓度用物质的量浓度（C）来表示，单位为：

mol/L，时间用t来表示，单位为：

秒（s）或分（min）或小时（h），则化学反应速率的数学表达式为：

V=

单位是：

或或

化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的量的变化来表示，通常用单位时间内反应物浓度的减小或来表示，其数学表达式可表示为：

（二）对化学反应速率要注意以下几个问题：

（1）物质浓度是物质的量浓度以mol/L为单位，时间单位通常可用s、min、h表示，因此反应速率的常见单位一般为、或

（2）化学反应速率可用反应体系中一种反应物或生成物浓度的变化来表示，一般是以最容易测定的一种物质表示之，且应标明是什么物质的反应速率。

（3）用不同的物质表示同一时间的反应速率时其数值可能不同，但表达的意义是相同的，各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算：

对于反应来说，则有。

（4）一般说在反应过程中都不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率。

知识点二：

条件对化学反应速率的影响

（一）在其它条件不变的情况下，浓度对化学反应速率的影响

当其它条件不变时，增加反应物的浓度，可以反应的速率。

思考：

为什么增大反应物的浓度会影响反应速率呢？

解释：

当增加反应物的浓度时，，导致反应速率增大。

应用：

（1）用饱和食盐水代替水制乙炔，以减缓太快的反应速率。

（2）制Fe（OH）2时，通过降低NaOH溶液的含氧量（给溶液加热）来降低

Fe（OH）2被氧化的速率。

（二）在其它条件不变的情况下，压强对化学反应速率的影响

对于有气体参加的反应来说，当温度一定时，增大体系的压力，反应速率会。

思考：

为什么增大压强会影响有气体参加的化学反应的速率？

解释：

（1）一定量气体的体积与其所受的压强成。

这就是说，如果气体的压强增大到原来的2倍，气体的体积就缩小到原来的一半，单位体积内的分子数就增多到原来的2倍，即体系中各个物质的浓度都增加，所以化学反应速率。

相反，减小压强，气体的体积就扩大，浓度减小，因而反应速率。

（2）如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时，由于改变压强对它们的体积改变很小，因而它们的浓度改变也很小，可以认为压强与它们的反应速率。

（三）在其它条件不变的情况下，温度对化学反应速率的影响

在其它条件不变的情况下，升高温度，化学反应要。

经过实验测定，温度每升高10℃，反应速率通常要增大到原来的2～4倍。

思考：

为什么升高温度会使反应速率加快？

解释：

当反应物浓度一定时，分子总数一定，升高温度，反应物分子的能量，活化分子的百分比增大，因而活化分子数量增多，有效碰撞频率增大，所以，反应速率。

对于可逆反应来说，升高体系的温度，反应物和生成物中的活化分子数都增加，所以，正反应的速率和逆反应的速率都。

应用：

（1）在实验室进行化学反应时，常常通过给反应物加热来增大反应的速率。

（2）合成氨工业中，是在500℃的条件下进行反应，以加快反应进行的速度。

（3）为防止食品变质，我们将食品放入冰箱中保存，以降低食品变质的速率。

（四）催化剂对化学反应速率的影响

催化剂能。

思考：

为什么催化剂能加快化学反应速率？

解释：

当温度和反应物浓度一定时，使用催化剂可使发生改变，从而降低反应的活化能，使得活化分子的百分比增大，因此活化分子的数目增多，有效碰撞频率增大，故化学反应速率。

应用：

催化剂在现代化学和化工生产中占有极为重要的地位。

大约85%的反应需要催化剂。

尤其是现代大型化工业、石油工业中，很多反应还必须使用性能良好的催化剂。

例；接触法制硫酸工业。

知识点三：

化学平衡的建立

定义：

在一定条件下，可逆反应中正反应速率与逆反应速率相等，反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态，叫做。

平衡建立：

在一定条件下，正反应是从一定速率开始的，而逆反应是从零开始的，随时间推移，正、逆反应速率相等，反应达到平衡。

（1）反应物与生成物处于动态平衡

（2）反应物与生成物浓度，百分组成；（或说反应物与生成物的含量保持一定）

特点：

“、、”

特点：

动：

化学平衡是一种动态平衡。

理解动态平衡的含义，可以引用适当的比喻。

例如：

当水槽中进水和出水的速度相等时，槽内水量保持不变；当商场在一定时间里进出人数相同时，商场内人数保持不变等。

实验步骤如下：

（1）出示天平和装了4/5水的一个矿泉水瓶Ⅰ，等待静止平衡，不动时称为平衡状态；

（2）一个空矿泉水瓶剪去上部，下部刺一个小孔；

（3）按图4所示向Ⅱ空瓶内不断倒水，使它出现与Ⅰ瓶水位等高的状态，而且保持这一水位。

告诉学生这时水位不变了，也可以称为平衡了。

但Ⅰ为平衡，Ⅱ为平衡。

定：

条件不变时，各组分浓度。

变：

条件改变时，化学平衡。

等：

对于一个可逆反应，无论从正反应开始，还是从逆反应开始，还是从正逆两方向同时开始，只要条件相同，就能够达到：

见下表

CO+H2O（g）===CO2+H2

12000C1L密闭容器中

C（CO）

C（H2O）

C（CO2）

C（H2）

第一次

t0

0.01

0.01

0

0

t末

0.006

0.006

0.004

0.004

第二次

t0

0

0

0.01

0.01

t末

第三次

t0

0.003

0.003

0.007

0.007

t末

知识点四：

影响化学平衡的条件

要点诠释：

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。

影响化学平衡的重要条件有：

、、。

（一）浓度对化学平衡的影响：

以FeCl3+3KSCN为例说明。

结论：

在其它条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向方向移动；反之，则向方向移动。

浓度的变化

v正v逆的变化

结果

平衡移动

平衡移动结果

增大反应物浓度

减少反应物浓度

增大生成物浓度

减少生成物浓度

（二）压强对化学平衡的影响：

压强改变

v正v逆的变化

结果

平衡移动

平衡移动结果

增大压强

对于气体分子数多的方向，压强增加的多

减小压强

对于气体分子数多的方向，压强减小的多

结论：

在其它条件不变的情况下，增大压强会使化学平衡向着方向移动；减小压强，会使平衡向着方向移动。

（三）温度对化学平衡的影响：

以2NO2

N2O4+Q为例说明。

结论：

在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着反应的方向移动；温度降低，会使化学平衡向着反应的方向移动。

温度改变

v正v逆的变化

结果

平衡移动

平衡移动结

果

升高温度

放热的方向增加的多

降低温度

放热的方向减小的多

（四）关于催化剂：

因催化剂，故不能。

但能缩短。

勒沙特列原理：

如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够向

这种改变的方向移动。

知识点五：

合成氨条件的选择

工业上用N2和H2合成氨：

N2+3H2

2NH3+Q

从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条件才有利于提高生产效率和降低成本呢？

从速率看，温度、压强（即N2、H2浓度大）都会提高反应速率；

从化学平衡看，温度、压强都有利于提高N2和H2的转化率。

可见，压强，从反应速率和化学平衡看都是有利于合成氨的。

但从生产实际考虑，压强越，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，将使成本增大。

故一般合成氨厂采用的压强是20～50MPa。

而温度，有利于反应速率但不利于N2和H2的转化率。

如何在较低的温度下保持较大的转化率，尽可能加快反应速率呢？

选用合适的

能达到这个目的。

那么，较低的温度是低到什么限度呢？

不能低于所用

的活性温度。

目前使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂——又称。

其活性温度为，即温度应在为宜。

将来如制出活性温度更低、活性也很好的新型催化剂时，合成氨使用的温度当然比现在要低，转化率就能更高了。

选择适宜的条件：

根据N2+3H2

2NH3+Q这一反应的特点，运用化学反应速率和化学平衡的理论来选择适宜条件。

该反应有可逆、体积减小、正反应为热等特点。

（1）适宜的压强：

为何强调适宜？

压强越大、越有利于NH3的合成，但太大，所需动力大，材料强度高，设备制造要求高，成本提高，选择2×107～5×107Pa压强。

思考：

工业上生产H2SO4：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）为何不采用加压方法？

（因为

）

（2）适宜的温度：

温度越低越有利于NH3的合成，为何还要选择0C高温？

因为温度越低，反应速率越，达平衡时间越，单位时间产量低，另外5000C时，催化剂。

（3）使用催化剂

（4）及时分离出，并不断补充和（N2要过量，提高成本较高的的转化率）

小结：

合成氨的适宜条件：

压强：

温度：

催化剂：

经典例题-自主学习

认真分析、解答下列例题，尝试总结提升各类型题目的规律和技巧，然后完成举一反三。

无星号题目要求同学们必须掌握，为基础题型，一个星号的题目综合性稍强。

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类型一：

化学反应速率的计算

例1．在2L的密闭容器中，加入1mol和3mol的H2和N2，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。

举一反三：

【变式1】可逆反应A（g）+B（g）

C（g）+D（g），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（）

A．VA==0.15mol/L·min　　　　B．VB==0.6mol/L·min

C．VC==0.4mol/L·min　　　　D．VD==0.02mol/L·s

例2．一定温度下，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）

举一反三：

【变式2】反应2A+B

3C+D在不同情况下的反应速率分别为：

A．vA=0.5mol/（L·s）　　　　　B．vB=0.3mol/（L·s）

C．vC=0.8mol/（L·s）　　　　　D．v（D）=0.1mol（L·s）

其中反应进行最快的是（）

类型二：

化学反应速率的影响因素

例3．要使在容积恒定的密闭容器中进行的可逆反应2A（气）+B（固）==2C（气）+Q（Q＞0）的正反应速率显著加快，可采用的措施是（不考虑固、气态间的接触面积）（）

A．降温　　　　B．加入B　　　C．增大体积使压强减小　　　D．加入A

总结升华：

要理解各因素对速率影响的条件和原因。

举一反三：

【变式3】把除去氧化膜的镁条放入一定浓度的稀盐酸的试管中，发现H2的生成速度V随时间t变化如图。

其中t1——t2速度变化的原因是；t2——t3速度变化的原因是。

【变式4】请填写下列两组实验的表格，比较反应速率快慢的原因

（1）镁条分别在空气中和纯氧中燃烧的情况对比表

编号

镁条与空气反应

镁条与纯氧气反应

现象

速率

（2）电石分别在水中和饱和食盐水中反应的情况对比表

编号

电石与水的反应

电石与饱和食盐水的反应

现象

速率

类型三：

化学平衡判断

例4．对于可逆反应2SO2+O2===2SO3：

下列哪种情况达到了化学平衡状态。

A．反应容器内，SO2、O2、SO3共存时的状态

B．SO2的分解速率等于SO3的生成速率的状态。

C．单位时间内，每消耗2molSO2同时生成1molSO2。

D．单位时间内，每消耗1molSO2同时消耗1molSO3。

思路点拨：

对于化学平衡状态的判断，一定要牢记本质与现象的关系，本质是化学反应正逆反应速率相等（同种物质），现象是各种物质的含量不变（不是相等）

举一反三：

【变式5】下列说法对不对，为什么？

（1）可逆反应达到化学平衡时，反应停止了，所以各组分浓度不变了。

（2）可逆反应达到化学平衡时，反应物浓度等于生成物浓度。

（3）可逆反应达到化学平衡时，即使改变温度条件，平衡状态也不会改变。

☆例5．下列叙述中可以证明2HI（g）==H2（g）+I2（g）已达平衡状态的是

（1）单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI

（2）一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂

（3）百分组成HI%=I2%

（4）反应速率υ（H2）=υ（I2）=0.5υ（HI）

（5）C（HI）=C（H2）=C（I2）=2:

1:

1

（6）温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化

（7）温度和体积一定时，容器内压强不再变化

（8）条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

（9）温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化

（10）温度和压强一定时混合气体密度不再变化

【变式6】可以说明密闭容器中可逆反应P+Q

R+S在恒温下已达平衡的是（）

A．容器内压强不随时间变化　　　　　　　B．P和S生成速率相等

C．R和S的生成速率相等　　　　　　　　D．P、Q、R、S的物质的量相等

☆【变式7】在1个大气压390℃时，可逆反应：

2NO2

2NO+O2达到平衡，此时平衡混合气体的密度是相同条件下H2密度的19.6倍，求NO2的分解率。

提示：

密度比等于摩尔质量比。

☆类型四：

化学平衡移动的条件

例6．对于可逆反应：

2SO2+O2

2SO3+Q，下列说法哪些是正确的，为什么？

（1）达到平衡时，反应物和生成物的浓度相等；

（2）达到平衡时，SO2、O2、SO3的浓度之比为2：

1：

2；

（3）加入催化剂V2O5可以缩短到达平衡的时间；

（4）由于反应前后分子数不同，所以改变体系压强影响化学平衡（缩小体积）；

（5）对于放热反应，升高温度正反应速率减小，逆反应速率增大，所以平衡向左移动。

思路点拨：

如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

举一反三：

【变式8】某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）＋B（g）

2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。

保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是

A．均减半　　　B．均加倍　　　C．均增加1mol　　　D．均减少1mol

三、总结与测评

要想学习成绩好，总结测评少不了！

课后复习是学习不可或缺的环节，它可以帮助我们巩固学习效果，弥补知识缺漏，提高学习能力。

本节的难点在于影响化学反应速率的因素

内因：

参加反应的物质的结构，比较不同的化学反应的速率通常分析内因。

外因：

（一）浓度：

其他条件不变时，增大反应物浓度，可以化学反应速率，减小反应物浓度，可以化学反应速率。

注意：

此规律只选用于反应或的反应，对于或反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。

固体反应物会影响化学反应速率，一般说固体反应物，反应速率大。

（二）压强：

对于有气体参加的化学反应，若其他条件不变增大压强反应速率；减小压强反应速率。

若参加反应的物质为固体或液体（溶液），由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。

对于有气体参加的可逆反应，增大压强，正反应速率、逆反应速率；减小压强，正反应速率、逆反应速率。

（1）恒温：

增加压强→体积→浓度→反应速率

（2）恒容：

充入气体反应物→浓度→反应速率

充入稀有气体→总压，但各物质浓度→反应速率

（3）恒压：

充入稀有气体→体积→各反应物浓度→反应速率

（三）温度：

其他条件不变时，升高温度，可以反应速率，降低温度可以反应速率。

实验测得，温度每升高10℃，化学反应速率通常。

温度对吸热反应、放热反应都适用。

（四）催化剂：

催化剂能改变化学反应速率。

（1）定义：

能够改变反应速率，但不能使本不发生的反应成为可能。

（2）注意点：

①没有特别说明，催化剂均指正催化剂。

②注意催化剂中毒的问题。

③催化剂要参与反应，但在整个反应结束后性质和质量没有发生变化。

（五）其他因素：

光、超声波、反应物颗粒、扩散速度、溶剂等。

成果测评

现在来检测一下学习的成果吧！

请到网校测评系统和模拟考试系统进行相关知识点的测试。

知识点：

化学反应速率的概念；影响化学反应速率的因素；化学平衡的有关概念

测评系统分数：

模拟考试系统分数：

如果你的分数在80分以下，请进入网校资源ID：

#cgcp0#282042做基础达标部分的练习，如果你的分数在80分以上，你可以进行能力提升题目的测试。

自我反馈

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习题整理

题目或题目出处

所属类型或知识点

分析及注意问题

好题

错题

注：

本表格为建议样式，请同学们单独建立错题本，或者使用四中网校错题本进行记录。

知识导学：

第二节化学反应的速率与限度#282042

视听课堂：

化学反应的速率与限度#296075

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