魯科版必修2 化學反應的快慢和限度 學案7.docVIP

皰丁巧解牛知識巧學一、化學反應的快慢1.化學反應速率(1)定義：化學反應速率指的是單位時間里反應物濃度的減少或生成物濃度的增加。(2)公式：vb= 式中，cb為b物質濃度的改變量，t為時間的改變量，vb為b物質的化學反應速率。 由公式可知，化學反應速率的單位為：moll-1min-1或moll-1s-1或表示為mol/(lmin),mol/(ls)要點提示 從化學反應速率的概念可以看出，化學反應速率不論是用單位時間內反應物濃度的減小，還是用單位時間內生成物濃度的增加來表示，其值皆為正值。2.影響反應速率的因素 實驗探究:溫度、濃度、反應物的接觸面積對反應速率的影響 實驗方案： 比較金屬與不同濃度鹽酸的反應 比較金屬與同濃度鹽酸不同溫度下的反應 比較不同形狀碳酸鈣與同濃度鹽酸的反應 實驗記錄：實驗內容實驗現(xiàn)象實驗結論實驗方案(1)3 moll-1 hcl(aq)與mg反應，單位時間內產(chǎn)生氣泡多鹽酸濃度大，反應速率快實驗方案(2)加熱條件下，單位時間內產(chǎn)生氣泡多加熱能加快化學反應速率實驗方案(3)與鹽酸反應，粉狀石灰石比塊狀石灰石單位時間內產(chǎn)生氣泡多增大反應物的面積，可以提高化學反應速率(1)濃度對化學反應速率的影響：反應物濃度越大，反應速率越快。(2)溫度對化學反應速率的影響：溫度越高，反應速率越快。溫度每升高10 ，化學反應速率增大到原來的24倍。(3)接觸面積對反應速率的影響：反應物的接觸面積越大，反應速率越快。(4)壓強對化學反應速率的影響：對于有氣體參加的反應，改變壓強對化學反應速率也有影響。 恒溫時：增大壓強體積減小濃度增大速率增大 恒容時：充入反應物(或生成物)濃度增大速率增大 恒壓時：充入與反應無關氣體體積增大濃度減小(指反應氣體的濃度) 速率減小。要點提示 壓強能改變反應速率，其根本原因是壓強變化引起濃度變化，從而引起化學反應速率的變化。(5)催化劑對化學反應速率的影響：催化劑可以改變反應速率。要點提示 催化劑改變反應速率有兩種情況，一是使反應速率加快，二是使反應速率減慢。能使反應速率加快的催化劑稱為正催化劑，能使反應速率減慢的稱為負催化劑。如果不特別指明，一般指的是正催化劑。催化劑的重要作用 化工生產(chǎn)中，大多數(shù)反應需要催化劑，沒有催化劑，就沒有現(xiàn)代化學工業(yè)。 催化劑可以使一些化學反應在較低溫度下取得較高的反應速率，從而節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益。 催化劑在人類生活中應用廣泛，如可使汽車尾氣中的co和no迅速變?yōu)闊o毒的n2和co2。催化劑與化學工業(yè) 硝酸生產(chǎn)：硝酸工業(yè)的一種重要原料是nh3，如果沒有催化劑，幾乎不能用n2和h2合成nh3。 石油化工：催化劑可以使重油裂化為汽油，也可以使劣質汽油“催化重整”為優(yōu)質汽油?？偨Y歸納 影響化學反應速率的外界條件 影響化學反應速率的外界條件有濃度、溫度、催化劑，還有光波、電磁波、超聲波、溶劑等。二、化學反應的限度1.可逆反應 在相同條件下同時向正、反兩個方向進行的反應稱為可逆反應。(1)可逆反應方程式中，用“”號代替“=”號。(2)從左向右進行的反應稱為正反應，從右向左進行的反應叫做逆反應。2.化學平衡狀態(tài)(1)化學平衡的概念 在一定條件下，可逆反應進行到一定程度時，正反應速率和逆反應速率相等，反應物和生成物濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡。 理解化學平衡的概念，要注意以下幾點：化學平衡的特點：逆、等、動、定、變、同。 逆：建立化學平衡的反應是可逆反應。 等：平衡時正反應速率和逆反應速率相等(如右圖所示)。 動：化學平衡是動態(tài)平衡：v(正)=v(逆)0。 定：條件一定時，反應速率一定，混合物中各組分的濃度一定。 變：當條件改變時，平衡一般要發(fā)生改變。 同：不論從正反應開始，還是從逆反應開始，在相同的反應條件下，能達到相同的平衡狀態(tài)。化學平衡的標志v(正)=v(逆)。 反應混合物中各組分的濃度保持不變。3.化學平衡的移動 當改變反應條件時，原化學平衡被破壞，并在新條件下建立新化學平衡的過程，叫做化學平衡移動。(1)濃度對化學平衡的影響 增大反應物的濃度或減小生成物的濃度，可以使化學平衡向著正反應方向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度，可以使平衡向逆反應方向移動。誤區(qū)警示 增大或減小固體的量，不能改變反應速率，所以不能使平衡發(fā)生移動。(2)溫度對化學平衡的影響 升高溫度可以使平衡向吸熱反應方向移動，降低溫度可以使平衡向放熱反應方向移動。(3)壓強對化學平衡的影響 對于有氣體參加的反應，增大壓強可以使平衡向氣體體積縮小的方向移動；減小壓強可以使平衡向氣體體積增大的方向移動。要點提示 壓強只對有氣體參加的反應有影響，對于沒有氣體參加的反應，改變壓強不能改變其平衡狀態(tài)。(4)催化劑對化學平衡的影響 催化劑能同等程度地改變正、逆反應速率，所以催化劑只改變反應速率，不能使平衡移動。要點提示 從范圍上看，化學平衡移動的使用范圍是可逆反應。 從本質上看，化學平衡移動的結果是在某個方向上(正反應方向，或逆反應方向)發(fā)生了化學反應。 從速率上看，化學平衡移動與化學反應速率存在下列關系：v(正)v(逆)時，平衡向正反應方向移動。v(正)=v(逆)時，平衡不移動。v(正)v(逆)時，平衡向逆反應方向移動。問題探究問題1 在一定條件下，向某密閉容器中投入一定量的二氧化硫和氧氣。請分析從反應開始到化學平衡的過程中，正反應速率和逆反應速率的變化情況，并畫出示意圖。思路:化學反應速率和反應物的濃度有關系，隨著反應的進行，反應物的濃度不斷減小，生成物的濃度不斷增大，所以正反應速率減小，逆反應速率增大。探究:(1)當反應開始時，so2和o2的濃度最大，因此，生成so3的正反應速率最大；而so3的濃度為0，因此，它們反應生成so2和o2的逆反應速率為0。(2)隨著反應的進行，反應物so2和o2的濃度逐漸減小，因此，正反應速率逐漸減小；生成物so3濃度逐漸增大，逆反應速率逐漸增大。(3)如果外界條件不發(fā)生變化，可逆反應進行到一定程度時，正反應速率v(正)和逆反應速率v(逆)相等。此時，可逆反應進行到平衡狀態(tài)，反應物和生成物的濃度保持不變，反應物和生成物的混合物就處于化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡。以上分析，如下圖所示：問題2 二氧化氮轉化為四氧化二氮的反應有哪些特點？將裝有二氧化氮和四氧化二氮混合氣體的燒瓶分別浸入冰水和熱水中，你觀察到什么現(xiàn)象？由此得出了什么結論？思路:本實驗應根據(jù)反應物顏色的深淺變化來判斷平衡移動的方向。探究:該反應是可逆反應，且正反應是放熱反應。在實驗過程中，觀察到浸入冰水中的燒瓶里的氣體混合物顏色變淺，說明二氧化氮濃度減小，四氧化二氮濃度增加，原平衡狀態(tài)被破壞，平衡向正反應方向移動，即向放熱反應方向移動；而浸入熱水中的燒瓶中氣體混合物顏色變深，說明二氧化氮濃度增加，四氧化二氮濃度減小，同樣破壞了原平衡狀態(tài)，說明平衡向逆反應方向移動。可見，當條件改變時，原來的化學平衡將被破壞，并在新的條件下建立新的平衡。即發(fā)生了化學平衡移動。典題熱題例1 反應4nh3(g)+5o2(g)4no(g)+6h2o(g)在2 l的密閉容器中進行，1 min后，nh3減少了0.12 mol。求:(1)1 min內，以nh3表示的化學反應速率為_。(2)以o2表示的化學反應速率為_。(3)以no表示的化學反應速率為_。(4)以h2o表示的化學反應速率為_。(5)分別用nh3、o2、no、h2o表示的化學反應速率之比為_。解析：(1)nh3的化學反應速率為0.12 mol/(2 l1 min)=0.06 moll-1min-1，在反應中各物質的速率之比等于化學方程式中的化學計量數(shù)之比。(2)o2的化學反應速率=0.06 moll-1min-15/4=0.075 moll-1min-1，(3)no表示的化學反應速率=0.06 moll-1min-1，(4)h2o表示的化學反應速率=0.06 moll-1min-16/4=0.09 moll-1min-1。(5)nh3、o2、no、h2o表示的化學反應速率之比為4546。答案：(1)0.06 moll-1min-1(2)0.075 moll-1min-1(3)0.06 moll-1min-1(4)0.09 moll-1min-1(5)4546深化升華 化學反應速率指的是單位時間里反應物物質的量濃度的減小或生成物物質的量濃度的增加；對于一個具體的化學反應，反應物和生成物的物質的量的變化是按化學方程式中的化學計量數(shù)之比進行的，所以反應中各物質的速率之比等于化學方程式中的化學計量數(shù)之比。例2 將10 mol a和5 mol b放入容積為10 l的密閉容器中，某溫度下發(fā)生反應如下：3a(g)+b(g)2c(g)，在最初0.2 s內，消耗a的平均速率為0.06 moll-1s-1，則在0.2 s時，容器中有_mol a。 解析： 3a(g) + b(g)2c(g)開始(mol) 10 5 0轉化(mol) 0.12 0.080.2 s時(mol) 9.88答案： 9.88方法歸納 三段式思路清晰，便于把復雜的關系理順。已知反應物起始的物質的量；反應時間內消耗的物質的量由反應時間與消耗該反應物的平均速率求得；求出兩者的差，即為剩余該反應物的物質的量。例3 從化學反應的角度分析，使用電冰箱的主要目的是_，某反應在20 時v=2 mol/(ls)，根據(jù)經(jīng)驗規(guī)律，在40 時的反應速率的范圍是_。解析：使用冰箱，創(chuàng)造了低溫條件，在低溫條件下，食品的變質速率降低，防止腐爛。20 時，化學反應速率為2 mol/(ls)，根據(jù)經(jīng)驗規(guī)律“通常情況下，溫度每升高10 ，化學反應速率將增大到原來的24倍?！笨芍瘜W反應速率的范圍為2242倍(即416倍)。答案：使用冰箱，創(chuàng)造了低溫條件，在低溫條件下，食品的變質速率降低，防止腐爛 8 mol/(ls)32 mol/(ls)深化升華 電冰箱是家庭中常用的家電，和化學反應速率相關聯(lián)。當溫度升高20 時，化學反應速率增大到原來的416倍，因此，化學反應速率的范圍為8 mol/(ls)32 mol/(ls)。例4 把在空氣中久置的鋁片5.0 g投入盛有500 ml 0.5 moll-1硫酸溶液的燒杯中，該鋁片與硫酸反應產(chǎn)生氫氣的速率與反應時間可用右圖的坐標曲線來表示，完成下列問題：(1)曲線由0a段不產(chǎn)生氫氣的原因_，有關的化學方程式為_。(2)曲線由ac段，產(chǎn)生氫氣的速率增加較快的主要原因_。(3)曲線自c以后，產(chǎn)生氫氣的速率逐漸下降的主要原因_。解析：(1)在空氣中久置的鋁片表面有氧化鋁薄膜，因此，硫酸首先和氧化鋁反應，不產(chǎn)生氫氣；(2)ac段，雖然硫酸的濃度漸小，但