必修2第二章第三节化学反应的速率和限度.docx
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必修2第二章第三节化学反应的速率和限度
《化学反应速率和化学平衡》工具单
必修2,2-3选修4,2-1《化学反应的速率和限度》
设计:
梁惠张传军高一化学组
一、化学反应速率
1、概念:
。
(取正值)
2、表达式:
ν=
∆C—,单位
∆t—,单位或
ν的单位:
或或
3、意义:
衡量化学反应的物理量。
4、化学反应速率的应用
例1:
对于反应aA+bB=cC+dD,投入反应物A和B进行反应,反应开始后,生成物D的浓度在1min内变成了0.3mol/L,则在0-1分钟,该反应中用生成物D表示的反应速率是多少?
例2:
将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:
3A(g)+B(g)2C(g)。
若经2s后测得反应物A的物质的量为2.2mol,请解决以下问题:
(1)求反应物A的反应速率
(2)求反应物B、C的反应速率
(3)对于该反应,测得在另一条件下,其反应速率为cB=0.3mol·L-1·s-1,则比较哪种表示的速率较快?
思考并得出相应结论:
(1)由例题1可知:
在计算化学反应速率时,一定要注意到时间的含义是 (填“某一时刻”或“某一时间段”);化学反应速率表示的是(填“瞬时速率”或“平均速率”)
(2)由例题2可知,同一化学反应,在相同的条件和相同的时间下,各物质表示的反应速率大小的关系:
化学反应速率之比等于 之比。
(3)同一化学反应,在相同条件下用不同物质表示化学反应速率,数值是否一定相等?
,意义是否相同?
(即表示的化学反应进行的快慢是否相等);若是在不同条件下,用不同物质表示的化学反应速率,比较其快慢的方法是。
(4)化学反应速率一般随反应的进行,反应物的不断减少,其浓度不断降低,化学反应速率逐渐减小。
(5)化学反应速率适用、,不适用固体、纯液体(浓度视为常数,即∆C=)。
试一试
【判断】化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示。
()
化学反应速率可以用固体物质来表示。
()
5、单位换算
若ν=0.6mol/(L·min),则ν=mol/(L·s)或ν=mol/(L·h)
请你归纳出相应的规律:
【练习】1(选4-19-3)将气体A、B置于容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:
4A(g)+B(g)===2C(g)
反应进行到4s末,测得A为0.5mol,B为0.4mol,C为0.2mol.则:
(1)用生成物C浓度的增加来表示该反应的速率应为()
(2)用反应物A浓度的减少来表示该反应的速率应为()
(3)用反应物B浓度的减少来表示该反应的速率应为()
A0.025mol/(L·s)B0.0125mol/(L·s)Co.05mol/(L·s)D0.1mol/(L·s)
【练习】2例:
将N2、H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器后,测得反应速率分别为甲:
v(H2)
=0.05mol•L-1•s-1;乙:
v(N2)=2mol•L-1•min-1;丙:
v(NH3)=1mol•L-1•min-1.则三个容器中合
成氨的反应速率的大小关系是( )
A.v(甲)>v(乙)>v(丙)B.v(乙)>v(丙)>v(甲)
C.v(丙)>v(甲)>v(乙)D.v(乙)>v(甲)>v(丙)
【练习】3(选4-P19-4)已知4NH3+5O2⇌4NO+6H2O,若反应速率分别用ν(NH3)、ν(O2)、ν(NO)、ν(H2O)表示,则正确的关系是()
A.
ν(NH3)=ν(O2)B.
ν(O2)=ν(H2O)
C.
ν(NH3)=ν(H2O)D.
ν(O2)=ν(NO)
【练习】4(选4-P19-5)在密闭容器中A与B反应生成C,其反应速率分别用ν(A)∶ν(B)∶ν(C)表示。
已知ν(A)、ν(B)、ν(C)之间有以下关系2ν(B)═3ν(A),2ν(B)═3ν(C),则此反应可表示为( )
A.2A+3B═2CB.A+3B═2CC.3A+B═2CD.A+B═C
【练习】5(必修2导学例1)已知某反应的各物质浓度数据如下:
aA(g)+bB(g)
2C(g)
起始浓度(mol/L):
1.5 1.0 0
2s末浓度(mol/L):
0.9 0.8 0.4
(1)据此可推算出上述方程中各物质的化学计量数之比为:
(2)ν(A)=
【练习】6对于反应:
4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g),下列为四种不同情况下测得的
反应速率,其中能表明该反应进行最快的是( )
A.v(NH3)=0.2mol•L-1•s-1B.v(O2 )=14.4 mol•L-1•min-1
C.v(H2O)=0.25 mol•L-1•s-1D.v(NO)=9 mol•L-1•min-1
【练习】7(导学跟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),若经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内的反应的平均速率为0.3mol•L-1•s-1
B用物质B表示2s内反应的平均速率为0.6mol•L-1•s-1
C2s时ν(C)=0.3mol•L-1•s-1
D2s时物质B的浓度为0.7mol•L-1
阅读教材【选4,P18】第二段,完成下列空格
化学反应的速率是通过实验测定的,化学反应体系中任一化学物质的(或)相关的性质在测量化学反应速率时都可加以利用,如、、
、、光的发射、导电能力等。
在物质的诸多性质中,特别是在溶液中,当反应物或生成物本身有比较明显的颜色时,人们长利用
来跟踪反应的过程和测量反应的速率。
例:
[实验2-1]是通过比较来测量锌与硫酸反应的速率的。
【思考】(选4-P18“学与问”)你还能根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应的反应速率?
二活化分子、活化能与碰撞理论
【知识准备】:
阅读选修4“绪言”P2-4思考:
发生化学反应是否必须需要接触碰撞?
发生碰撞是不是一定会发生化学反应?
(1)活化能与活化分子
有效碰撞:
活化分子:
活化能:
“活化能”是图中(填“E1”或“E2”)
“活化能”对反应热影响(填“有”或“无”)
“活化能”的大小由决定。
活化能的作用:
提供活化能的方法:
(2)活化分子数影响化学反应速率
活化分子百分数↑→单位体积内活化分子数→有效碰撞几率→
化学反应速率
【判断】①活化分子间每次碰撞都是有效碰撞。
()
②发生有效碰撞的分子一定是活化分子。
()
③活化能越小,化学反应越容易进行。
()
④活化能是指活化分子多出反应物分子平均能量的那部分能量。
()
3、影响化学反应速率的因素
实验
镁条与盐酸
铁片与盐酸
铜箔与盐酸
现象
与盐酸反应速率:
分析
失电子能力由强到弱顺序:
结论
由以上实验可知:
反应速率大小由决定
1、内因
外界条件相同,是影响化学反应速率的主要因素。
2、外因
【注意】对比试验,只能有一个变量(即控制变量)。
(1)浓度对反应速率的影响:
【①选修4实验2-2】KMnO4与浓度不同的草酸溶液反应速率
实验发生反应方程:
加入试剂
0.1mol/LH2C2O4溶液
0.2mol/LH2C2O4溶液
实验现象
褪色时间
KMnO4溶液褪色快慢顺序:
结论
其他条件相同,增大c(反应物),反应速率;减小c(反应物)↓,
反应速率。
思考、交流与回答
请你用碰撞理论解释浓度改变对化学反应速率产生影响的原因:
(2)温度对反应速率的影响:
【探究温度对反应速率的影响之①:
必修2实验2-5】5%H2O2溶液在热水、冷水中的反应速率
现象
结论
热水中
产生气泡由快到慢的顺序:
升高温度,反应速率
降低温度,反应速率
常温
冷水中
【探究温度对反应速率的影响之②:
选修4实验2-3】Na2S2O3与H2SO4在热水、冷水中的反应速率
请你写出Na2S2O3与H2SO4发生反应化学方程式:
离子方程式:
试剂种类及用量
0.1mol/LNa2S2O3溶液5mL
0.1mol/LH2SO4溶液5mL
0.1mol/LNa2S2O3溶液5mL
0.1mol/LH2SO4溶液5mL
实验温度
冷水
热水
出现浑浊时间
热水冷水(填“快于”或“慢于”)
结论
升高温度,反应速率;降低温度,反应速率
思考、交流与回答
1请你用碰撞理论解释温度改变对化学反应速率产生影响的原因:
2一般说来温度升高,反应速率;温度降低,反应速率。
(一般每升高10℃,v增大倍)
3(P49“思考与交流”1)为什么将食物存放在温度低的地方(如电冰箱)?
4除去氧化膜的Mg与HCl反应,反应速率变化:
慢→快→慢,原因是
3改变温度对可逆反应有什么影响?
4(选4-P24-1)④提高起始的反应温度,反应速率,理由是
(3)压强对化学反应速率的影响
适用范围:
几个相当于关系:
压强增大体积缩小浓度增大,化学反应速率;
压强减小体积增大浓度减小,化学反应速率。
由此可知:
压强对化学反应速率的影响是通过浓度的变化而实现的,即:
等温,增大压强(相当于体积,浓度),化学反应速率;反之反应速率。
等温,等压条件下,充入惰性气体,体积,浓度,反应速率。
等温,等体积条件下,充入惰性气体,即体积,浓度,反应速率。
思考、交流与回答
1请你用碰撞理论解释压强改变对化学反应速率产生影响的原因:
2有气体参加的反应,如果增大P化学反应速率一定增大吗?
为什么?
3(选4-P24-1)一密闭容器充入1molH2和1molI2,压强为p(Pa),并在一定温度下发生反应:
H2(g)+I2(g)
2HI(g),∆H<0.
①保持容器体积不变,向其中加入1molH2,反应速率加快吗?
为什么?
②保持容器体积不变,向其中加入1molN2(N2不参加反应),反应速率加快吗?
为什么?
③保持容器内气体压强不变,向其中加入1molH2和1molI2(g),反应速率为什么?
4对于固体或纯液体参加的反应,改变压强或物质的量对反应速率无有效,改变温度呢?
(4)催化剂对反应速率的影响
【探究催化剂对反应速率的影响之①:
必修2实验2-6、选修4实验2-4、选修4-P23“科学探究”1】观察5%H2O2溶液在无催化剂、有不同催化剂条件下的分解速率
现象
结论
加入MnO2
产生气泡的相对快慢:
催化剂能H2O2分解的速率;(不同催化剂,催化效果)
加入FeCl3
加入CuSO4
不加其他物质
【探究催化剂对反应速率的影响之②:
选修4-P23“科学探究”2】
在两支试管中各加人4mL0.01mol/LKMnO4酸性溶液和2mL0.1mol/LH2C2O4溶液;再向其中一支试管中加入一粒黄豆大小的MnSO4固体。
摇匀,记录溶液褪色所需时间。
涉及化学反应方程:
加入试剂
①0.01mol/LKMnO4
0.1mol/LH2C2O4
②0.01mol/LKMnO4
0.1mol/LH2C2O4
MnSO4固体
褪色时间
褪色快慢顺序:
结论
催化剂能
思考、交流与练习
请你用碰撞理论解释催化剂对化学反应速率产生影响的原因:
使用催化剂可反应速率。
(见“阅读材料”)
其他条件相同,使用催化剂,活化分子百分数,有效碰撞几率,反应速率。
“催化剂”能反应活化能。
(填“增大”或“降
低”)
练习1(必修2-P49“思考与交流”4)实验室常用约30%左右的硫酸溶液(约3,7mol/L)与锌粒反应制取氢气,当反应一段时间后,气泡稀少了(锌有余),如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器,气泡又增多。
为什么?
2上题中,如果加入18mol/L的硫酸溶液到反应容器,此时产生氢气的速率会加快吗?
为什么?
3铜与浓硫酸反应,随硫酸浓度降低,反应速率减慢对吗?
为什么?
铜与浓硝酸反应,随硝酸浓度降低,反应速率减慢对吗?
为什么?
4增加固体或纯液体的量,能否加快化学反应速率?
5固体物质的反应速率与什么有关?
(煤块粉碎成粉末,燃烧更剧烈)
【判断】①催化剂能使不起反应的物质发生反应。
()
②催化剂能参与化学反应,改变反应历程。
()
例:
KMnO4酸性溶液和H2C2O4溶液反应,反应速率变化为:
慢→快→慢,原因是:
【练习】(选4-P24-2)NO和CO都是汽车尾气中的有害物质,它们能缓慢地起反应,反应的化学方程式为
2CO+2NO=N2+2CO2,为控制大气污染,提出下列建议:
A使用催化剂B改变压强C提高反应温度
你认为可行的方法是,理由是
(5)其他因素对化学反应速率的影响:
①溶解——固体试剂。
(P49“思考与交流”3)
②研碎、粉碎——固体表面积↑,反应速率。
(P49“思考与交流”2)
③反应搅拌
④其他还有光辐射、放射线辐射、超声波、电弧、电磁场等。
【思考】实验室常用Zn和稀H2SO4反应制取H2,为了提高产生H2的速率,可以采用哪些措施?
2(必修2-P53-1)根据已有知识和经验,填写下表。
影响反应速率的条件
如何影响
实例
【练习】1将ag块状碳酸钙与足量盐酸反应,反应物损失的质量随时间的变化曲线如图中的实线所示,在相同条件下,将b g ( a>b )粉末状碳酸钙与同浓度的盐酸反应,则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是( )
【练习】2
(1)(选修4-P21“科学探究”)已知4H++4I—+O2=2I2+2H2O,现有1mol/LKI溶液、0.1mol/LH2SO4溶液和淀粉溶液,请探究溶液出现蓝色的时间与温度的关系?
试剂种类和用量
5mL1mol/LKI溶液
5mL0.1mol/LH2SO4溶液
3滴淀粉溶液
mL1mol/LKI溶液
mL0.1mol/LH2SO4溶液
3滴淀粉溶液
实验温度
冷水
热水
试剂加入顺序和理由
KI溶液→淀粉溶液→H2SO4溶液
实验现象
出现蓝色先后顺序:
结论
T↑,v;T↓,v
(2)取两支试管,各加入5mL淀粉溶液和2滴碘水,然后向其中一支试管加入1mL2mol/LH2SO4溶液(必要时可加热);向另一支试管中加入1mL唾液,振荡。
观察、比较硫酸溶液、唾液对淀粉水解的催化效果。
反应物
硫酸溶液、淀粉溶液、碘水
唾液、淀粉溶液、碘水
反应现象
褪色快慢顺序:
结论
催化剂能
3、Ⅰ下列事实中,各是什么因素影响了化学反应速率。
(1)集气瓶中装有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矿粒:
。
(3)熔化KClO3的放出气泡很慢,撒入少量MnO2,则很快产生气体:
。
(4)同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条,产生气体有快有慢:
。
(5)同样大小的石灰石分别与0.1mol/L的盐酸和1mol/L的盐酸反应,速率不同:
。
(6)夏天食品容易变质,而冬天不易发生该现象:
。
Ⅱ反应E+F=G在温度T1下进行,反应M+N=K在温度T2下进行,已知T1>T2,且E和F的浓度均大于M和N的浓度,则两者的反应速率
A前者大B后者大C一样大D无法判断
4(必修2-P53-4)生产面粉的工厂都要挂上“严禁烟火”的警示牌,请分析其原因。
5(必修2-P53-5)已知KClO3(氯酸钾)在发生分解反应时会释放出O2并生成KCl,但反应速率较低。
(1)你设想一下,有哪些条件可能提高KClO3的分解反应速率?
(2)写出KClO3分解反应的化学方程式。
6已知KClO3在酸性溶液中氧化性更强,则反应:
2KClO3+6NaHSO3=3Na2SO3+2KCl+3H2SO4
化学反应速率:
慢→快→慢的原因是
三化学反应的限度、化学平衡(必修2,2-3选修4,2-3)
化学反应是按照化学方程式中的进行的。
思考:
在一定条件下,对于一个化学反应而言,反应物是否一定能全部转化为生成物?
比如:
含有1molAgNO3和1molNaCl的两溶液混合,是否全部生成AgCl沉淀?
又比如,为什么氯水溶液存在着多种成分,溶液的颜色为什么是浅黄绿色?
由此可知一个化学反应是不可能将反应物全部转化成产物的,这就是一个化学反应的限度问题(即化学平衡问题)。
1、可逆反应:
的化学反应称为“可逆反应”。
常用符号“”连接方程。
2、可逆反应特点:
(1)可逆反应中,正,逆反应(填“是”、“不是”)同时进行。
(2)反应物转化率1。
(填“>或<或=”),即:
可逆反应体系中,反应物和生成物。
(各物共存)
Δ
(3)可逆反应中正反应和逆反应的条件必须是相同的。
反应CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)和反应Ca(HCO3)==CaCO3↓+CO2+H2O是否互为可逆反应,为什么?
(4)正反应、逆反应的∆H数值,符号。
可逆反应中的∆H数值的大小与反应进行的程度有关吗?
【思考】
①固体物质溶解使溶液达到饱和状态时,固体物质的溶解与结晶停止了吗?
其溶解与结晶的关系是怎样的?
。
②分析S18O2与O2反应,一段时间后18O存在于哪些物质?
③把2molSO2与1molO2充入密闭容器中反应,在一定条件下最终可能生成2molSO3吗?
为什么?
。
如果我们充入足够多的O2,能否得到SO3?
为什么?
。
【练习】(选4-P32-4)25℃,合成氨反应的热化学方程式为:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
在该温度时,取lmolN2和3molH2放在密闭容器中,在催化剂存在下进行反应,测得反应放出的热量总是小于92.4kJ.其原因是
3、化学反应限度(化学平衡)研究对象:
4、化学平衡的建立
图像
2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)
起始浓度(mol/L)210
一段时间后0.50.250.75
①反应启动瞬间:
c(SO2)、c(O2),v(正);
c(SO3),v(逆)(为)。
(填“最大”或“最小”)
②反应进行中,随t增大:
c(SO2)、c(O2),v(正);
c(SO3),v(逆)。
(填“增大”或“减小”)
③一段时间后:
c(SO2)、c(O2)、c(SO3)均,v(正)v(逆)0。
(1)化学平衡状态:
【理解】①只有“”才存在化学平衡状态。
②化学平衡本质:
v(正)v(逆)0。
③化学平衡时:
可逆反应达到该条件下最大反应限度(即化学平衡状态),且反应物转化率,产物产率。
反应体系中各不再随t改变。
④化学平衡必须注明条件,即化学平衡是一定条件下的化学平衡,失去这一条件,化学平衡毫无意义,外界条件一旦改变,化学平衡会被破坏。
(填“可能”或“一定”)。
(2)化学平衡特征
①逆:
化学平衡的研究对象是。
②等:
v(正)v(逆)0
A:
速率表示法:
必须体现“正逆二向”,同种物质速率相等,不同种物质速率之比等于系数之成。
例:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
2V(正,H2)=3V(逆,NH3)
B:
化学键法(同异异同)
例:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
每断裂一个氮氮叁键的同时生成三个氢氢键;或每断裂一个氮氮叁键的同时断裂六个氮氢键
C:
物质的量法(微粒数法、物质的量浓度法)(同异异同)
例:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
反应每消耗1molN2的同时,生成3molH2的状态。
③定:
平衡时,反应体系中各组分的量(
)均不随t变化。
④动:
[即v(正)v(逆)0]
⑤变:
外界条件(、、等)改变,若对v(正)、v(逆)的影响不一致[使v(正)≠v(逆)],则化学平衡
练习1判断可逆反应2SO2+O2
2SO2(g)在某条件下达到化学平衡状态的标志,
同边物质(同种)a消耗1molO2,同时。
断裂1molO=O,同时。
(不同种)b消耗2molSO2,同时。
异边物质(O2SO2)c生成1LO2,同时。
练习2N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)在某条件下达到化学平衡状态后,其他条件不变,向混合体系加1molN2,此时c(N2),v(N2正向),c(NH3),v(NH3逆向),(以上填“增大”,“减小”或“不变”),故条件改变对v(N2正向)、v(NH2逆向)的影响不一致,旧平衡。
【思考】达到化学平衡状态,为什么反应体系中各成分的含量保持恒定?
5、化学平衡的判断
(1)等:
【练习】2SO2+O2
2SO2(g)若生成了60gSO2,同时生成了80gSO3,该可逆反应是否达到平衡?
(2)定:
【练习】对于反应2SO2(g)+O2(g)
2SO2(g)某段时间后,反应体系中剩余20gSO2,10min后SO2的质量仍为20g,则该反应是否达到化学平衡?
(3)其他方法(函数法)
对于非等体积的气相可逆反应
当恒温恒容时,可根据混合气体的总物质的量、总压强、平均摩尔质量成定值;
当恒温恒压时,可根据混合气体的总物质的量、总体积、平均摩尔质量、密度成定值;
可以根据反应体系的温度是否保持不变或反应体系中的有色物质的颜色是否一定等来判定化学平衡状态的建立。
如:
有气体参加的可逆反应
①非等体积反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)在恒温和恒容条件下,若P(总)或n(总)或平均分子量不变时,则该可逆反应是否达平衡?
或在恒温和恒压条件下,
n(总)或V(总)或ρ或平均分子量等物理量不再随t而变时,该可逆反应是否达平衡?
②等体积反应V:
I2(g)+H2(g)
2HI(g)在恒温和恒容条件下,若P(总)或n(总)或平均分子量或体系的颜色不变时,则该可逆反应是否达平衡?
或在恒温和恒压条件下,n(总)或V(总)或ρ或平均分子量等物理量不再随t而变时,该可逆反应是否达平衡?
。
③N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)反应一段时间后m(总)不变,则能否判断反应是否达到平衡?
【思考】
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- 必修 第二 三节 化学反应 速率 限度