山东省聊城市学年高中化学 第2章 化学反应与能量 第3节 化学反应的速率和限度导学案.docx

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山东省聊城市学年高中化学第2章化学反应与能量第3节化学反应的速率和限度导学案

第三节　化学反应的速率和限度

第1课时　化学反应的速率

【学习目标】　

1.了解化学反应速率的含义及其表示方法。

2.了解影响化学反应速率的因素。

3.初步了解控制化学反应速率的常用方法。

【自主学习】

一、化学反应速率

1.表示

化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的________________或生成物浓度的____________来表示。

（1）计算公式：

________________。

（2）常用单位：

_______________________________________________________________。

2.意义

化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可以不同，但这些数值所表示的意义相同。

3.规律

对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的________________________________________________________________________。

如对于反应：

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝____________。

点拨　

（1）一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。

（2）无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。

（3）在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。

提醒　计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质的量浓度的变化值。

[议一议]

1.某一化学反应在第5s时的反应速率是0.2mol·L－1·s－1的说法正确吗？

2.一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗？

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______

②产生气泡速率______

③产生气泡速率________

实验

结论

对于反应2H2O2

2H2O＋O2↑来说，温度越高，H2O2的分解速率越____

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______气泡出现

②产生________气泡

③产生______气泡

实验

结论

MnO2、FeCl3可以使H2O2的分解速率______

3.影响化学反应速率的因素

除________________________外，还有____________________、反应物的________、固体____________、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。

点拨　

（1）升高温度，无论对于吸热反应还是放热反应，都能加快化学反应速率。

（2）催化剂分为正催化剂和负催化剂，正催化剂可以加快化学反应速率，负催化剂可以减慢化学反应速率。

[议一议]

在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？

（1）集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：

_____________________。

（2）黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：

_____________________________________________。

（3）KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色HgI2：

________。

（4）熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体：

________________________。

（5）同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢：

____________。

（6）同样大小的石灰石分别在0.1mol·L－1的盐酸和1mol·L－1的盐酸中反应速率不同：

______。

（7）夏天的食品易变霉，冬天就不易发生该现象：

__________________________________。

（8）葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，在正常体温（37℃）时，就可以被氧化，这是因为：

______________________________________________________________。

【难点突破】

一、化学反应速率的计算和比较

例1

　将4molA和2molB在2L的密闭容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：

2A（s）＋B（g）2C（g），反应2s后测得C的浓度为0.6mol·L－1。

下列说法正确的是（　　）

A.用物质A表示2s内的平均反应速率为0.3mol·L－1·s－1

B.用物质B表示2s内的平均反应速率为0.6mol·L－1·s－1

C.2s时v（C）＝0.3mol·L－1·s－1

D.2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1

归纳总结

1.化学反应速率的计算方法

（1）根据v（A）＝

计算。

（2）根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。

2.反应速率大小比较的两种方法

同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化：

（1）换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。

（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。

如反应aA＋bBcC，要比较v（A）与v（B）的相对大小，即比较

与

的相对大小，若

＞

，则用v（A）表示的反应速率比用v（B）表示的反应速率大。

变式训练1　反应：

3A（g）＋B（g）===2C（g）＋2D（g），在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为

①v（A）＝0.6mol·L－1·min－1；

②v（B）＝0.45mol·L－1·min－1；

③v（C）＝0.015mol·L－1·min－1；

④v（D）＝0.45mol·L－1·min－1

则此反应在不同条件下进行最快的是（　　）

A.②③B.①③C.②④D.②

二、影响化学反应速率的因素

例2

　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的排列顺序正确的是（　　）

甲：

500℃，10molSO2和5molO2反应

乙：

500℃，V2O5作催化剂，10molSO2和5molO2反应

丙：

450℃，8molSO2和5molO2反应

丁：

500℃，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

归纳总结

化学反应速率影响因素注意点

（1）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。

（2）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。

变式训练2　下列各组反应（表中物质均为反应物），在反应刚开始时，放出H2的速率最大的是（　　）

金属（粉状）/mol

酸的浓度及体积

反应温度/℃

A

Mg∶0.1

6mol·L－1硝酸10mL

60

B

Mg∶0.1

3mol·L－1盐酸10mL

60

C

Fe∶0.1

3mol·L－1盐酸10mL

60

D

Mg∶0.1

3mol·L－1硫酸10mL

60

归纳总结

分析判断影响化学反应速率大小因素时应遵循以下思路：

（1）先看内因

在内因不相同的情况下（即反应物不相同），只能根据反应事实及实验现象定性分析反应的快慢。

（2）内因相同时，再看外因

在内因相同的情况下（即反应物相同），可根据外界条件对反应速率的影响来定量判断反应速率的大小。

【当堂过关】

1.下列关于化学反应速率的说法正确的是（　　）

A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加

B.化学反应速率为0.8mol·L－1·s－1所表示的意思是：

时间为1s时，某物质的浓度为0.8mol·L－1

C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢

D.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显

2.在某一化学反应中，反应物A的浓度在10s内从0.8mol·L－1变为0.2mol·L－1，则在这10s内A的化学反应速率为（　　）

A.0.02mol·L－1B.0.02mol·L－1·s－1

C.0.06mol·L－1·s－1D.0.06mol·L－1·min－1

3.在反应C（s）＋CO2（g）2CO（g）中，不可能使反应速率明显增大的措施是（　　）

A.增大压强B.升高温度

C.增大CO2的浓度D.增加碳的量

4.把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，

产生氢气的速率变化曲线如图所示。

下列因素中，影响该反应速率的是（　　）

①盐酸的浓度　②镁条的表面积

③溶液的温度　④Cl－的浓度

A.①④B.③④C.①③D.②③

5.某温度下，在2L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示：

（1）由图中的数据分析，该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。

（2）5min内用Z表示的平均反应速率为______________________________________。

（3）化学反应速率受到很多因素的影响，例如：

实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀硫酸反应，这是利用________原理加快了氢气生成的速率。

第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制

【学习目标】　

1.了解可逆反应的含义及其特征。

2.认识化学反应的限度，知道外界条件改变时化学反应限度能发生改变。

3.初步了解化学反应达到平衡状态的标志。

4.了解控制反应条件在生产和科研中的作用。

【自主学习】

一、化学反应的限度

1.可逆反应

（1）概念：

在同一条件下____________方向和__________方向均能进行的化学反应。

（2）特征：

反应不能________________，或者在一定条件下反应物与生成物________________。

2.化学平衡状态

（1）建立过程：

如对于可逆反应2SO2＋O2

2SO3，在一定温度下，将2molSO2（g）和1molO2（g）通入一定体积的密闭容器中。

其化学平衡建立的过程如图所示。

①

反应开始时，正反应速率________，原因是________________________；逆反应速率________，原因是____________________________。

②反应进行中，正反应速率的变化是________________，原因是_______________________；逆反应速率的变化是________________，原因是_______________________。

③反应一段时间（t1）后，正反应速率和逆反应速率的关系是________________，反应物的浓度________________，生成物的浓度________________。

（2）概念：

对于可逆反应，如果外界条件（________、________、________等）不发生改变，当________反应进行到一定程度时，____________________与__________________相等，反应物的________与生成物的________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，化学平衡状态是化学反应所能进行的最大限度。

（3）特征：

①等：

v正____v逆____0。

②动：

化学平衡状态是一种________平衡。

达到平衡状态时，反应并没有停止，这时正反应和逆反应都依然在进行。

③定：

反应物的浓度和生成物的浓度________________。

④变：

外界条件（________、________、________等）一旦改变，化学平衡状态就会被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡。

点拨　化学反应速率改变，平衡不一定发生移动，如反应前后气体体积不变的反应增大压强或使用催化剂，正逆反应速率变化程度相同，v正＝v逆，平衡不移动；平衡发生移动，化学反应速率一定发生改变，移动的根本原因是外界条件改变，使v正≠v逆。

[议一议]

判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

（1）任何可逆反应都有一定的限度（　　）

（2）化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等（　　）

（3）化学反应的限度与时间的长短无关（　　）

（4）化学反应的限度是不可改变的（　　）

二、反应条件的控制

1.化学反应条件的控制

（1）目的：

促进________的化学反应，抑制________的化学反应。

（2）基本措施

①改变化学反应速率：

改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的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、物质的浓度、气体的压强等。

2.提高煤的燃烧效率

（1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是____________________________________________；通入适当过量的空气可以使_______________________________________________________；若空气不足，会造成煤燃烧___________，生成________，产生热量________，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________________________。

（3）充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是

________________________________________________________________________。

[议一议]

1.有两个化学反应：

2H2＋O2

2H2O,2H2O

2H2↑＋O2↑，它们属于可逆反应吗？

2.可逆反应达到平衡后，正反应和逆反应是不是都停止了？

【难点突破】

一、化学平衡状态的判断

例1

　可逆反应：

2NO22NO＋O2在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（　　）

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2

②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态

⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A.①④⑥⑦B.②③⑤⑦

C.①③④⑤D.全部

规律总结

化学平衡状态的判断

1.直接标志

（1）v正＝v逆

①同一种物质的生成速率等于消耗速率；

②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；

③在化学方程式两边的不同物质的生成（或消耗）速率之比等于化学计量数之比。

（2）各组分的浓度保持一定

①各组分的浓度不随时间的改变而改变；

②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。

2.间接标志

（1）反应体系中的总压强不随时间的改变而变化（适用于反应前后气体体积不等的反应）。

（2）对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。

（3）全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。

（4）对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。

变式训练1　在一定温度下，反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）达到化学平衡状态的标志是（　　）

A.单位时间内生成nmolH2，同时就有nmolHI生成

B.单位时间内有nmolH2生成，同时就有nmolI2生成

C.容器内气体的总压强不随时间的变化而变化

D.1个H—H键断裂的同时，有2个H—I键断裂

二、有关化学平衡的简单计算

例2

　X、Y、Z为三种气体，把amolX和bmolY充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y2Z。

达到平衡时，若它们的物质的量满足：

n（X）＋n（Y）＝n（Z），则Y的转化率为（　　）

A.

×100%B.

×100%

C.

×100%D.

×100%

规律总结

解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。

如：

　　　　　mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

起始/molab00

转化/molmxnxpxqx

平衡/mola－mxb－nxpxqx

（1）关于反应物转化率的计算

A的转化率＝

×100%（计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等）

（2）关于某组分的体积分数的计算

A的体积分数＝

×100%

注意　①转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；③对反应物：

平衡时的量＝起始的量－转化的量；对生成物：

平衡时的量＝起始的量＋转化的量。

同时要注意差量法、守恒法等简单计算方法在化学平衡中的应用。

变式训练2　在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于（　　）

A.5%B.10%C.15%D.20%

【当堂过关】

1.可逆反应达到化学平衡状态的重要特征是（　　）

A.反应停止了

B.正、逆反应的速率都为0

C.正、逆反应都还在进行

D.正、逆反应的速率相等且不为0

2.在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X2（g）＋Y2（g）2XY（g）已达到平衡的是（　　）

A.容器内的总压强不随时间变化

B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化

C.XY气体的物质的量分数不变

D.X2和Y2的消耗速率相等

3.下列说法中不正确的是（　　）

A.当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度

B.当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等

C.可以通过控制反应条件，使2molSO2与1molO2反应生成2molSO3

D.化学反应的限度可以通过改变条件来改变

4.已知可逆反应：

C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）。

（1）若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________（填字母序号，下同）

A.保持体积不变，增加CO的物质的量

B.将容器的体积缩小一半

C.保持压强不变，充入N2使容器体积增大

D.保持体积不变，充入N2使体系压强增大

（2）若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。

①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化

②v正（H2O）＝v逆（H2）　③容器内气体的密度不随时间而变化　④容器内气体总质量不随时间而变化　⑤消耗nmolH2的同时消耗nmolCO

A.①②③B.①②③④C.②D.①④⑤

5.将等物质的量的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应：

H2（g）＋I2（g）2HI（g）（正反应放热），反应经过5分钟测得碘化氢的浓度为0.5mol·L－1，碘蒸气的浓度为0.25mol·L－1。

请填写以下空白：

（1）v（HI）＝________________；v（H2）＝____________________________________________；

氢气的起始浓度＝________________。

（2）若上述反应达到平衡时，则平衡浓度c（HI）、c（I2）、c（H2）的关系是______________（填“相等”、“2∶1∶1”或“均为恒量”）。

答案精析

第三节　化学反应的速率和限度

第1课时　化学反应的速率

【自主学习】

一、1.减少量　增加量　

（1）vA＝

（2）mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1

3.化学计量数之比　m∶n∶p∶q

议一议

1.不正确。

通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。

2.由于Δc表示的是物质的物质的量浓度的变化，而固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常数，所以这种表示化学反应速率的方法不适合固态物质和纯液态物质。

二、（从左到右，从上到下）1.最慢　较快　最快　快

2.（从左到右，从上到下）少量　大量　大量　加快

3.温度和催化剂　反应物浓度　状态　表面积

议一议

（1）光　

（2）反应物的接触面积　（3）在溶液中，水作溶剂，增大了接触面积　（4）催化剂　（5）反应物本身的性质　（6）反应物的浓度　（7）反应温度　（8）人体里的生物酶起催化作用，可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量，所以在人体温度的范围内就可以发生反应

解析　影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外，光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。

【难点突破】

例1　D　[不能用固体物质的浓度表示化学反应速率，A错误；化学反应速率是平均值不是瞬时值，C错误；据题目条件知v（C）＝0.6mol·L－1÷2s＝0.3mol·L－1·s－1，则v（B）＝0.3mol·L－1·s－1÷2＝0.15mol·L－1·s－1，则2s时物质B的浓度为2mol÷2L－0.6mol·L－1÷2＝0.7mol·L－1，B错误，D正确。

]

变式训练1　D　[化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①v（A）＝0.6mol·L－1·min－1；②中v（A）＝3v（B）＝0.45mol·L－1·min－1×3＝1.35mol·L－1·min－1；③中v（A）＝

v（C）＝