化学反应的速率和限度教案讲课稿.doc

化学反应的速率和限度教案精品文档化学反应的速率和限度一、化学反应速率的概念与计算1、化学反应速率的概念概念化学反应速率就是化学反应进行的快慢程度（平均反应速度），用单位时间内反应物或生成物的物质的量来表示。在容积不变的反应容器中，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加（均取正值）来表示。单位：mol/(Lmin)或mol/(Ls)2、正确理解化学反应速率化学反应速率是平均速率，均取正值。同一反应选用不同物质的浓度的改变量表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同。各物质表示的速率之比等于该反应方程式中相应化学计量数之比。在一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此，它们的化学反应速率也被视为常数。【例1】 在一定条件下，向体积为2L的密闭容器中加入2mol N2和10mol H2，发生反应：N2 + 3H2 2NH3 ，2min 时，测得剩余的N2为1mol 则化学反应速率的表示正确的是（ ）A、v（N2）=1 mol/(Lmin) B、v（H2）=0.75 mol/(Lmin)C、v（NH3）=0.25 mol/(Lmin) C、v（N2）=0.5 mol/(Lmin)【例2】 对于反应N2+O2 2NO在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快反应的速率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H2使压强增大 D. 压强不变充入N2使体积增大【例3】在一密闭容器里装有氮气和氢气。反应开始时，氮气的浓度为2mol/L，氢气的浓度为5mol/L, 反应开始2min时，测得容器中氮气的浓度为1.8mol/L。2min后氢气的浓度为多少mol/L?这2min内氮气的平均反应速率是多少？氢气和氨气的平均反应速率各是多少？2min内氮气、氢气和氨气的速率之比为多少?二、影响化学反应速率的因素：影响化学反应速率的因素规律内因反应物的性质外因催化剂反应物的温度反应物的浓度气态反应物的压强固体反应物的表面积其他注意：对气体反应体系的情况分析（恒温、恒容、恒压）【例4】把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL 2mol/L盐酸的烧杯中，均加入稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（ ）A、1020mL 3mol/L 的X溶液B、2030mL 2mol/L 的X溶液C、2010mL 4mol/L 的X溶液D、1010mL 2mol/L 的X溶液【例5】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）黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒 ； （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后很快产生气体 ； （5）同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体的速率有块有慢 ； （6）同样大小的石灰石分别在0.1 mol/L的盐酸和1 mol/L的盐酸中反应，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 。【例6】用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（ ）A. 加热 B. 不用稀硫酸，改用98的硫酸C. 滴加少量CuSO4 溶液 D. 不用铁片，改用铁粉三、可逆反应1、概念可逆反应：能同时向进行的化学反应叫做可逆反应。理解可逆反应需注意三同：同、同、同。2、表示方法可逆反应用化学方程式表示，但化学方程式中“=”用“”代替。如二氧化硫与水的反应时可逆反应，可表示为SO2+H2OH2SO33、特点（三同）可逆反应的特点：双向可逆，不彻底性（有限度）四、化学平衡 1、定义在一定条件下，当一个可逆反应的相等时，不再改变，达到一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。任何化学反应都有一定的限度，有的反应限度较大，反应进行的比较彻底，反应物转化为生成物的转化率较大；有的反应限度较小，反应物转化为生成物的转化率较小。转化率=反应中消耗的量/反应开始时投入的该物质的总量2、化学平衡状态化学平衡状态是指：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。化学平衡状态的理解:（1）一定条件：指一定温度、浓度或压强。说明化学平衡状态只有在一定条件下才能保持。（2）研究对象：可逆反应（3）本质：v正v逆。（4）特征或表面现象：反应混合物中各组分的浓度保持不变。3、化学平衡状态的特征（逆、等、动、定、变、同）逆：化学平衡的研究对象是可逆反应。等： v正= v逆是化学平衡的本质特征。动：动态平衡，反应始终在进行。定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，这是化学平衡的表面现象。变：外界条件改变，平衡被破坏；条件一定，又建立新平衡。同：在相同条件下，对于同一可逆反应，无论只充反应物还是只充生成物，只要符合一定的关系，可达到同一个化学平衡状态。五、外界条件的变化对v正= v逆的影响1、温度的影响2、压强的影响3、浓度的影响4、催化剂的影响六、化学平衡状态的判断mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)状态特征平衡状态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、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A 同时生成m mol A，则v正= v逆平衡在单位时间内消耗了 n mol B 同时消耗了p mol C，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 n mol B 同时消耗了q mol D不一定平衡压强m+np+q时，总压力（其他条件一定）平衡m+n=p+q时，总压力（其他条件一定）不一定平衡混合气体的平均相对分子质量（）一定，只有当m+np+q时平衡一定，但m+n=p+q时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（其他不变）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注意：化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时，要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，转化为同种物质的速率进行比较。【例7】对于反应N2+3H2 2NH3，下列说法处于化学平衡状态的是：（N2生成）=（N2消耗），N2、H2、NH3的分子数之比为132，单位时间内生成2molNH3，同时消耗1molN2， N2、H2、NH3的物质的量不再发生变化。A、B、C、D、【例8】 下列哪种说法可以证明反应N2 + 3H2 2NH3达到平衡状态（ ）A.1个NN 键断裂的同时，有3个HH键形成B.1个NN 键断裂的同时，有3个HH 键断裂C.1个 NN键断裂的同时，有6个HH 键断裂D.1个NN 键断裂的同时，有6个NH 键形成【例9】一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)+2Y(g) 2Z(g)一定达到化学平衡状态的是A. X、Y、Z的物质的量之比为1:2:2 B. X、Y、Z的浓度不再发生变化C. 容器中的压强不再发生变化 D. 单位时间内生成n molZ，同时生成2n molY【例10】可逆反应N23H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是A、 v正（N2）v正（H2） B、v正（N2）v逆（NH3）C、2v正（H2）3v逆（NH3） D、v正（N2）3v逆（H2）七、化学平衡的影响因素参加反应的物质的性质是影响化学平衡的内在因素，影响化学平衡的外界条件主要有浓度、压强和温度等。外界条件的改变对化学平衡的影响实质上是通过改变正、逆反应速率来实现的。(1)浓度对化学平衡的影响结论：在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减少生成物的浓度，都可以使化学平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减少反应物的浓度，都可以使化学平衡向逆反应方向移动。若其他条件不变，一次性改变浓度对化学平衡的影响如下所示：化学平衡体系浓度改变增大反应物浓度增大生成物浓度减小反应物浓度减小生成物浓度平衡移动方向正向移动逆向移动逆向移动正向移动速率变化v正先增大，v逆随后增大，且v正v逆v逆先增大，v正随后增大，且v逆v正v正先减小，v逆随后减小，且v逆v正v逆先减小，v正随后减小，且v正v逆图像3、注意：a.由于增加固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，所以化学平衡不移动。b.在溶液中进行的反应，如果稀释溶液，反应浓度减小，生成物浓度也减小，v正、v逆的量减小，但减小的程度不同，总的结果使化学平衡向反应方程式中化学计量增大的方向移动。c.在生产中适当增大廉价的反应物浓度，使化学反应向正反应方向移动，可提高价格较高原料的转化率，以降低生产成本。(2)压强对化学平衡的影响结论：在其他条件不变的情况，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的反应方向移动，减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的反应方向移动。若其他条件不变，一次性改变压强时，有如下表格：化学平衡体系压强改变加压加压减压减压平衡移动方向正向移动逆向移动正向移动逆向移动速率变化v正、v逆同时增大，v正v逆v正、v逆同时增大，v逆v正v正、v逆同时减小，v正v逆v正、v逆同时减小，v逆v正图像注意：a.化学平衡移动的过程是可逆反应中旧化学平衡破坏、新化学平衡建立的过程，就化学平衡的破坏就是改变v正=v逆的关系。因此，无气态物质存在的化学平衡，由于改变压强不能改变化学反应速率，所以改变压强不能使气态物质存在的化学平衡发生移动。b.如,等可逆反应，由于反应前后气体体积守恒，改变压强后，正逆反应速率同时、同程度的改变，因此增大或减小压强不能使其化学平衡发生移动。c.在容积不变的密闭容器中，气体反应已达到平衡，若向该容器中充入一种不能发生化学反应的气体，化学平衡不移动，原因是气态反应物、生成物的浓度未变化。例如可逆反应，达到平衡后，在温度和气体体积不变的条件下充入Ar，因c(SO2)、c(O2)、c(SO3)均未发生变化，故化学平衡不移动。d.在容积可变的恒压容器中，冲入一种不反应的气体，此时虽然总压强不变，但各气态物质的浓度改变，则应考虑平衡发生移动的问题。e.溶液稀释或浓缩与气体减压或增压的化学平衡移动规律相似。(3)温度对化学平衡的影响结论：在其他条件不变的情况，温度升高，化学平衡向着吸热方向移动，温度降低，化学平衡向着放热方向移动。若其他条件不变，一次性改变温度时，有如下表格：化学平衡体系温度改变升温升温降温降温平衡移动方向正向移动逆向移动正向移动逆向移动速率变化v正、v逆同时增大，v正v逆v正、v逆同时增大，v逆v正v正、v逆同时减小，v正v逆v正、v逆同时减小大，v逆v正图像注意：a.若某反应的正方向为放（吸）热反应，则逆反应必为吸（放）热反应。吸收的热量数值相等，但符号相反。b.对同一反应，升高温度，是v正、v逆都增加，但吸热反应的倍数更大，即v正v逆，平衡向吸热方向移动。反之，降低温度使v正、v逆都减小，但v逆v正平衡向着吸热方向移动。(4)催化剂对化学平衡的影响使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的程度是等效的，所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响逆反应达到平衡的时间。如下图是使用催化剂对反应；的影响图像。(5)浓度、压强和温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理(也叫勒夏特列原理)：如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度)，平衡就像能够减弱这种改变的方向移动。注意：对勒夏特列原理中“减弱这种改变”的理解是：增大反应物(的浓度)时，平衡将向反应物(的浓度)减小的方向移动；增大压强时，平衡将向气体体积缩小的方向移动；升高温度时，平衡将向吸热反应的方向移动。勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程军不能使用勒夏特列原理。此外勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等)都适用。化学平衡状态是与外界条件有关的。外界某种条件改变时，使正、逆反应速率不等，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，叫化学平衡的移动。影响化学平衡的主要条件有_、_、_。八、有关化学平衡图像题的解法和类型一看可逆反应的特征：该反应是吸热反应还是放热反应，是气体总体积扩大、缩小，还是不变化的反应；二看外界条件的变化：横坐标是时间、浓度、压强还是温度，纵坐标是浓度、转化率还是物质的百分含量等；三看曲线变化的趋势：每条曲线的变化趋势是上升还是下降，曲线有无断点、最指点。由以上“三看”，再结合勒夏特列原理，即可解答有关化学平衡的图像题。六种图像的特点和解题思路：(1)已知反应物、生成物的量(物质的量、浓度)随时间变化的曲线，推断反应的方程式。解答这类图像题应抓住三点：物质的量减少的是反应物，物质的量增加的是生成物；反应前后物质的量不变的可能是催化剂。反应一段时间后，各物质的量保持不变且都大于零，则该反应是可逆反应，需用可逆号连接；若一段时间后，某物质的量减少至零或趋向于零，说明该反应是不可逆反应，需用等号连接。根据相同时间内各物质的化学反应速率(或物质的量浓度的改变量)之比等于化学方程式中的化学计量数之比，可求出化学方程式的化学计量数。如上图中反应物是X、Y，生成物是Z，催化剂是W；反应为可逆反应；n(X)：n(Y)：n(Z)=3：2：3，则发生的反应为。例题 图2表示800时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，t1是到达平衡状态的时间试回答：（1）该反应的反应物是_；（2）反应物的转化率是_；（3）该反应的化学方程式为_(2)已知反应的速率(v正、v逆)与时间的关系曲线，推测改变的单一反应条件。解答这类图像题应抓住三点：改变条件使平衡移动的瞬间若曲线是连续的，则改变的单一反应条件是物质的浓度发生改变所致；改变条件使平衡移动的瞬间若曲线出现断点，则改变的单一反应条件要么是温度改变，要么是压强改变；改变条件平衡不移动但反应速率变化，此时曲线也出现断点，则改变的单一反应条件要么是使用了催化剂，要么是反应前后气体分子总数不变的可逆反应中压强改变所致。若新平衡时反应速率比原平衡的大，则改变的条件应是增大物质的浓度、压强或升高温度，或使用正催化剂，如图甲、丙；若新平衡时反应速率比原平衡的小，则改变的条件是减小物质的浓度，或减小压强，或降低温度，或使用负催化剂，如图乙。根据改变条件的瞬间与的相对大小可判定平衡移动的方向，进而确定改变的条件是增大还是减小反应物(或生成物)的浓度；反应是吸热反应还是放热反应；反应中左右两边气体物质的化学计量数之和的大小关系；使用的是正催化剂还是逆催化剂。如上图中，图甲是增大反应物的浓度所致，平衡将向正反应方向移动；图乙可以是减小压强所致，平衡将向逆反应方向移动，且反应中左边气体物质的化学计量数之和大于右边气体物质的化学计量数之和；也可以是降低温度所致，平衡将向逆反应方向移动，且正反应是吸热反应。图丙可以是增大压强所致，平衡不发生移动，且反应前后气体分子总数不变；也可以是使用适宜的催化剂所致，平衡不发生移动。1 对达到平衡状态的可逆反应X+YZ+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图1所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为 （ ）AZ、W均为气体，X、Y中有一种是气体BZ、W中有一种是气体，X、Y皆非气体CX、Y、Z、W皆非气体DX、Y均为气体，Z、W中有一种为气体2.某温度下，在密闭容器里、三种气态物质建立化学平衡后，改变条件，对反应22（正反应放热）的正、逆反应速率的影响如图所示。加催化剂对速率影响的图象是（）。 升温对速率影响的图象是（）。 增大反应容器体积对速率影响的图象是增大的浓度对速率影响的图象是3. 已知可逆反应：下列各图表示上述可逆反应建立平衡的过程及改变某一条件后建立起新的平衡过程的曲线： （1）加入稀有气体后的平衡图为_。（2）降低温度后的平衡图为_。（3）体系加压后的平衡图为_。（4）升高温度后的平衡图为_。（5）减小生成物浓度后的平衡图为_。（6）加入催化剂后的平衡图为_。 (3)已知不同温度或压强下，反应物的转化率与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。解答这类图像题应抓住三点：“先拐先平，数值大”原则，分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡时所需时间的长短可推知反应所需的条件。若为温度变化引起，则温度较高时，反应达到平衡所需的时间较短，温度较低时，反应达到平衡所需的时间较长；若为压强变化引起，则压强较大时，反应达到平衡所需的时间较短，压强较小时，反应达到平衡所需的时间较长；若为是否使用催化剂引起，则使用适宜催化剂时，反应达到平衡所需的时间较短，不使用催化剂时，反应达到平衡所需的时间较长。再由不同反应条件下反应达到平衡时反应物的转化率(A)的变化判断出平衡移动的方向，进而得出反应的热效应(温度变化引起时)反应中左右气体物质的化学计量数之和的大小关系(压强变化引起时)，以及是否使用催化剂。要掌握这类图像的正误判断方法如上图中，图甲中T2T1，温度升高，A的转化率降低，平衡将向逆反应方向移动，则正反应为放热反应；图乙中p1p2，增大压强，A的转化率升高，平衡将向正反应方向移动，则正反应为气体体积缩小的反应；图丙中，若曲线b是不使用催化剂时的反应情况，则曲线a是表示使用适宜催化剂时的反应情况。1. 下列各图是温度（或压强）对应；的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是（ ）2 对于可逆反应：A2（g）3B2（g）2AB3（g）（正反应放热）下列图象中正确的是 3.符合图象4的反应为（）。 （）（）（）3（）（l）2（l）（）4（）5（）4（）6（） （）（）2（）4 同压、不同温度下的反应：A（g）B（g）C（g）QA的含量和温度的关系如图3所示，下列结论正确的是 AT1T2，Q0 BT1T2，Q0CT1T2，Q0 DT1T2，Q05 现有可逆反应A（g）2B（g）nC（g）Q（Q0），在相同温度、不同压强时，A的转化率跟反应时间（t）的关系如图4，其中结论正确的是 Ap1p2，n3 Bp1p2，n3Cp1p2，n3 Dp1p2，n=3(4)已知不同温度或压强下反应物(或生成物)的含量是时间关系的曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。解答这类图像的分析思路跟(3)基本相同。1同压、不同温度下的反应：A（g）B（g）C（g）QA的含量和温度的关系如图3所示，下列结论正确的是 AT1T2，Q0 BT1T2，Q0CT1T2，Q0 DT1T2，Q02 现有可逆反应A（g）2B（g）nC（g）Q（Q0），在相同温度、不同压强时，A的转化率跟反应时间（t）的关系如图4，其中结论正确的是 Ap1p2，n3 Bp1p2，n3Cp1p2，n3 Dp1p2，n=3(5)已知不同温度下的转化率压强图像或不同压强下的转化率温度图像，推断可逆反应的热效应或反应的气体物质间的化学计量数的关系。解答这类图像题应抓住四点：1此类图像中，每一条曲线均为相同温度下不同压强是的平衡转化率曲线，也就是说曲线上的每一个点都对应一个温度、压强下的平衡状态。2“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应的气体物质间的化学计量数的大小关系。3也可通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。4值得注意的是此类图中只要起始状态相同，则在不同温度下的转化率压强图像或在不同压强下的转化率温度图像中的各曲线是不可能相交的。如上图，图甲中，温度升高，A的转化率提高，表明平衡将向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；压强增大，A的转化率也提高，表明平衡将向正反应方向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。6.惰性气体的加入对化学平衡的影响(1)恒温恒容下，向化学平衡体系中通入“惰性气体”(这里把与平衡混合物各组分均不反应的气体都成为惰性气体)，虽然能使反应体系的总压强增大，但并不改变原平衡体系中各组分的浓度，因此，化学平衡不发生移动。(2)恒温恒压下，向化学平衡体系中通入“惰性气体”，要保持反应体系的总压强不变，则容器的体积必然增大，即相当于原平衡体系的压强减小，因此，化学平衡将向着气体体积增大的方向移动。注意：对于反应前后气体物质的总体积不变的可逆反应，在此情形下，平衡将不发生移动。1.有一化学平衡（）（）p（）（），如图所示是A的转化率同压强、温度的关系，分析右图可以得出的正确结论是（）。正反应吸热，正反应吸热，正反应放热，正反应放热，2.图7表示（）（）（）（），在不同温度下经过一定时间混合体系中C的质量分数与温度的关系；图8表示在一定条件下达到平衡（正逆）后时刻改变影响平衡的另一个条件重新建立新平衡的反应过程，判断该反应是正反应放热 正反应吸热正反应放热正反应吸热3. 有可逆反应，试根据下图回答：（1）压强比_填（大、小）（2）体积_（填大、小）（3）温度T1比T2_（填高、低）（4）正反应 热（吸，放）收集于网络，如有侵权请联系管理员删除