江苏省徐州市学年高中化学第1单元 化学反应速率与反应限度导学案.docx

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江苏省徐州市学年高中化学第1单元化学反应速率与反应限度导学案

第一单元　化学反应速率与反应限度

第1课时　化学反应速率

【目标导航】　

1.掌握化学反应速率的定义及表示方法，能进行化学反应速率的计算与比较。

2.认识影响化学反应速率的因素，学会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．含义：

通常用化学反应速率来衡量化学反应进行的____，化学反应速率可用单位时间内反应物________________或生成物____________来表示。

2．表达式：

v＝

，式中各符号表示的意义：

v——表示______________。

Δc——反应物或生成物____________，单位：

________。

Δt——反应时间，单位：

________、________、________。

3．单位：

____________、__________、____________。

4．举例：

在一个体积为2L的密闭容器中发生反应2SO2＋O22SO3，经过5s后，测得SO3的物质的量为8mol。

填写下表：

反应物或生成物

SO2

O2

SO3

物质的量浓度变化

mol·L－1

化学反应速率

mol·（L·s）－1

化学反应速率之比

[议一议]

1．在描述反应速率时应指明是用哪种物质表示的速率，为什么？

2．对于反应C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g），能否用C和H2O来表示该反应的化学反应速率？

3．对同一化学反应，在相同的时间内，用不同的物质来表示其化学反应速率时，数值之间有什么关系？

二、影响化学反应速率的因素

1．内因

化学反应速率的大小主要取决于____________。

2．外因

条件改变

反应速率变化

浓度

增大反应物浓度

减小反应物浓度

温度

升高温度

降低温度

压强

对气体物质

参加的反应

增大压强

减小压强

催化剂

加入合适的催化剂

接触面积

增大反应物间的接触面积

固体反应

物颗粒

减小固体反应物颗粒的大小

[议一议]

1．化学反应有快有慢，影响反应快慢的最本质的原因是什么？

2．人们为什么使用电冰箱储存食物？

3．实验室通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应，原因是什么？

4．对于反应CaCO3＋2H＋===CO2↑＋H2O＋Ca2＋，能否用增加CaCO3的量加快该反应速率？

（不考虑接触面积的变化）

5．改变压强后，化学反应速率一定变化吗？

【难点突破】

一、化学反应速率的表示方法及简单计算

1．化学反应速率的表示方法

（1）表示一个化学反应的反应速率时，须指明用哪一种物质来表示。

（2）一定温度下，固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是一个常数，所以不能用固态物质或纯液态物质表示反应速率。

（3）无论是用反应物还是生成物表示化学反应速率，化学反应速率都取正值。

（4）化学反应速率是某一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率。

（5）由于一个化学反应中各物质的化学计量数不一定相同，所以同一化学反应用不同物质表示同一反应时间内的化学反应速率，其数值可能不同，但所表示的意义相同。

即一种物质的化学反应速率也就代表了整个化学反应的反应速率。

（6）同一化学反应，在同一反应时间内用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比。

如对于反应：

aA（g）＋bB（g）===cC（g）＋dD（g），其反应速率v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝a∶b∶c∶d。

2．化学反应速率的简单计算方法

（1）定义式法：

v（A）＝

。

已知任意两个量，可求第三个量。

（2）化学计量数转换法

对于同一个化学反应，用不同物质的浓度变化表示的反应速率之比等于相应物质在反应方程式中的化学计量数之比。

例如：

对于反应aA（g）＋bB（g）===cC（g）＋dD（g），v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝a∶b∶c∶d。

（3）始转平法：

设amol·L－1、bmol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mxmol·L－1为反应物A的转化浓度，nxmol·L－1为B的转化浓度，则：

　　　　　　　mA（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g）

起始浓度mol·L－1ab00

转化浓度mol·L－1mxnxpxqx

某时刻浓度,mol·L－1a－mxb－nxpxqx

例1　反应4NH3（g）＋5O2（g）===4NO（g）＋6H2O（g）在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了45mol，则此反应的速率可表示为（　　）

A．v（NH3）＝01mol·（L·s）－1

B．v（O2）＝001mol·（L·s）－1

C．v（NO）＝001mol·（L·s）－1

D．v（H2O）＝045mol·（L·s）－1

易错警示　

（1）利用v（A）＝

计算化学反应速率时，一定要用Δc（A）除以反应时间，而不能直接用Δn（A）除以反应时间。

（2）正确运用反应速率之比＝反应方程式的化学计量数之比。

对于反应aA（g）＋bB（g）===cC（g）＋dD（g），其反应速率v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝a∶b∶c∶d。

v（A）＝

v（B），而不是v（B）＝

v（A）。

变式训练1　反应A（g）＋2B（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．v（A）＝15mol·（L·min）－1

B．v（B）＝6mol·（L·min）－1

C．v（C）＝4mol·（L·min）－1

D．v（D）＝02mol·（L·s）－1

方法思路　化学反应速率的快慢比较方法

（1）用同一物质表示的反应速率进行比较。

（2）用不同物质表示的反应速率进行比较：

反应速率与对应物质的化学计量数之比越大，它的反应速率越大。

如反应aA（g）＋bB（g）===cC（g）＋dD（g），可以通过比较不同情况下v（A）/a、v（B）/b、v（C）/c、v（D）/d的相对大小，该比值越大，化学反应速率越大。

（3）单位要一致。

二、影响化学反应速率的因素

1．浓度

（1）只适用于气体参加或在溶液中进行的化学反应。

（2）在一定温度下，固体或纯液态物质的浓度是一个常数，改变其用量，对化学反应速率无影响。

（3）化学反应速率与固体颗粒的大小有关，颗粒越小，表面积越大，化学反应速率越大。

2．温度

（1）对任何化学反应都适用，且不受反应物状态的影响。

（2）不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，降低温度都能减小化学反应速率。

3．压强

（1）压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对化学反应速率的影响实现的。

（2）由于固体或液体的体积受压强的影响很小，所以压强只影响有气体参加的化学反应的反应速率。

（3）改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能改变化学反应速率，否则，化学反应速率不变。

（4）压强改变的常见方式

①恒温恒容：

充入稀有气体→容器压强增大→各反应物的浓度不变→化学反应速率不变。

②恒温恒压：

充入稀有气体→容器体积增大→各反应物的浓度减小→化学反应速率减小。

③恒温：

缩小容器体积→容器压强增大→反应物浓度增大→化学反应速率增大。

④恒温恒容：

充入一种反应物→增大反应物浓度→化学反应速率增大。

4．催化剂

（1）催化剂参与化学反应，但其化学性质在反应前后保持不变。

（2）催化剂只有在适宜的温度下才能最大限度地显示其催化作用，不同的催化剂所需要的适宜温度不一定相同。

（3）使用催化剂，可逆反应的正、逆反应速率增大的陪数相同。

例2　反应C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g）在一体积可变的密闭容器中进行。

下列条件的改变对其化学反应速率几乎没有影响的是（　　）

①增大C（s）的用量　②将容器的体积缩小一半　③保持体积不变，充入N2使容器内压强增大　④保持压强不变，充入N2使容器体积增大　⑤保持体积不变，充入水蒸气　⑥升高温度

A．②④B．①③C．③④⑤D．①④⑥

易错警示　

（1）只改变反应物的固体用量而不改变反应物的浓度，化学反应速率不变。

（2）压强对反应速率的改变是通过改变物质的浓度实现的，若改变压强而反应物浓度不变，则化学反应速率不变。

变式训练2　100mL6mol·L－1H2SO4溶液与过量锌粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但不影响生成H2的总量，可向反应物中加入适量的（　　）

A．Na2CO3固体B．NaNO3溶液

C．K2SO4固体D．K2SO4溶液

易错警示　对于溶液中进行的离子反应：

（1）化学反应速率与压强无关。

（2）根据离子反应方程式分析所加物质对化学反应速率是否有影响。

如锌与稀硫酸反应，SO

没有参与离子反应，增大c（SO

）对反应速率没有影响。

【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物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加

B．化学反应速率为8mol·L－1·s－1是指1s时某物质的浓度为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．在一定条件下，反应N2＋3H22NH3在10L恒容密闭容器中进行，测得2min内，H2的物质的量由20mol减少到8mol，则2min内H2的化学反应速率为（　　）

A．1.2mol·L－1·min－1

B．1.8mol·L－1·min－1

C．6mol·L－1·min－1

D．2mol·L－1·min－1

3．对于反应A（g）＋3B（g）===2C（g），下列各数据表示不同条件下的反应速率，其中反应进行得最快的是（　　）

A．v（A）＝2mol·（L·s）－1

B．v（B）＝2mol·（L·s）－1

C．v（B）＝3mol·（L·s）－1

D．v（C）＝2mol·（L·s）－1

4．把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中，产生H2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（　　）

①H＋的浓度　②镁条的表面积　③溶液的温度　④Cl－的浓度

A．①④B．③④

C．①③D．②③

5．在一定温下，对于密闭容器中进行的反应2SO2＋O2

2SO3，下列哪些条件能加快该反应的化学反应速率（　　）

A．增大容器体积B．体积不变充入O2

C．体积不变充入N2D．恒温恒压时充入N2

6．现欲用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，请回答：

（1）对于化学反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，在其他条件一定时，下列措施不能增大初始反应速率的是__________（填序号，下同）。

a．将盐酸的用量增加一倍

b．盐酸的浓度增加一倍，用量减半

c．适当加热

d．将块状碳酸钙换成粉末状固体

e．增大CaCl2的浓度

f．把2mol·L－1盐酸换成2mol·L－1H2SO4

（2）为了降低上述化学反应的反应速率，欲向溶液中加入下列物质，你认为可行的是________。

a．蒸馏水b．NaCl固体

c．NaCl溶液d．浓盐酸

除了上述方法外，你认为还可以采取哪些措施来降低化学反应速率____________________。

（3）实验过程如上图所示，分析判断：

________段化学反应速率最快，________段单位时间内收集的CO2最多。

（4）已知某反应的各物质浓度数据如下：

　　　　　　　　　　aA（g）＋bB（g）cC（g）

起始浓度（mol·L－1）　　3.0　　1.0　　　0

2s末浓度（mol·L－1）1.868

据此可推算出a∶b∶c＝________，v（A）∶v（B）∶v（C）＝________，v（A）＝___________。

第2课时　化学反应的限度

【目标导航】　

1.认识可逆反应的特征。

2.通过实验认识化学反应的限度。

3.知道化学平衡的含义及其特征，会判断可逆反应的平衡状态。

【自主学习】

一、可逆反应

1．实例

（1）Cl2与H2O的反应

化学方程式

溶液中微粒

三分子

四离子

反应特点

（2）FeCl3溶液和KI溶液的的反应

实验

步骤

实验

现象

实验

结论

有______生成

有________生成

上层清液中含有______________

化学方

程式

反应

特点

I－过量条件下，反应物Fe3＋__________转化为生成物，即可逆反应具有一定的______

2.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）特点：

在一定条件下，可逆反应有一定的______，反应物______完全转化为生成物。

（3）表示：

在可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号。

[议一议]

1.2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O和Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3属于可逆反应吗？

2.在密闭容器中充入2molSO2和1molO2，在一定条件下发生反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），经足够长的时间，最终容器中能否得到2molSO3?

二、化学反应限度

1．化学反应的限度

______反应在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行，反应物__________转化为生成物，即______反应有一定的______。

2．化学平衡的建立

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。

其化学反应速率与时间关系如图所示。

分析回答下列问题：

（1）反应开始时：

v正最大，v逆为____，原因是_________________。

（2）反应进行中，v正逐渐______，v逆逐渐________，原因是________________________________

________________________________________。

（3）反应一段时间（t1）后，v正____v逆，________________________________________________

______________________________________________________________________________。

3．化学平衡状态

（1）概念：

在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率______，反应物和生成物的浓度不再__________，这种状态称为化学平衡状态。

（2）特征

①逆：

只有______反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。

②等：

反应达到平衡时，v正____v逆。

③动：

化学平衡状态是一种______平衡。

达到平衡状态时，正反应和逆反应都依然在进行。

④定：

条件一定时，达到平衡状态时，反应物的浓度和生成物的浓度不再______。

⑤变：

外界条件发生改变时，原平衡状态被破坏，并在新的条件下建立________________________。

[议一议]

在密闭容器中进行反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），当SO2、O2、SO3的浓度之比为2∶1∶2时能否说明该反应达到化学平衡状态？

【难点突破】

一、可逆反应的特点

1．正反应和逆反应发生的条件相同。

若正向进行和逆向进行的反应所需要的条件不同，不能称为可逆反应。

2．正、逆反应同时存在，同时进行。

3．反应不能进行彻底，反应物和生成物共存。

4．能量转化互逆。

若正反应吸收能量，则逆反应释放能量。

例1　反应2SO2＋O2

2SO3达到平衡后，再向反应容器中充入含氧的同位素

O的氧气，经过一段时间后，

O原子存在于（　　）

A．O2B．SO2

C．O2和SO2D．O2、SO2和SO3

解题反思　可逆反应在相同的条件下正、逆反应同时进行。

变式训练1　在密闭容器中进行反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）。

已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为2mol·L－1、1mol·L－1、2mol·L－1。

当反应达到平衡时，可能存在的数据是（　　）

A．SO2为4mol·L－1，O2为2mol·L－1

B．SO2为25mol·L－1

C．SO2、SO3均为15mol·L－1

D．SO3为4mol·L－1

方法规律　常采用极端假设法解答有关化学平衡中有关量的问题。

二、化学平衡状态的判断

例2　在恒温恒容条件下，下列叙述不是可逆反应A（g）＋3B（g）2C（g）达到平衡的特征的是（　　）

①C的生成速率与C的分解速率相等

②单位时间内生成nmolA，同时生成3nmolB

③单位时间生成nmolA，同时生成2nmol

④v正（A）＝

v正（B）

⑤混合气体的压强不再变化

⑥混合气体的物质的量不再变化

⑦B的物质的量浓度不再变化

⑧A、B、C的分子个数比为1∶3∶2

A．②④⑧B．①⑥

C．⑤⑦D．③⑧

方法规律　化学平衡状态的判断方法

（1）根据正、逆反应速率相等

①同一物质：

同一种物质的生成速率＝消耗速率，

即v正（A）＝v逆（A）。

②不同物质：

不同方向的化学反应速率之比＝化学计量数之比，即v正（A）∶v逆（B）＝A、B的化学计量数比。

（2）根据各组分浓度不变

①各组分质量、物质的量、分子个数、物质的量浓度不变；对于有颜色变化的可逆反应，颜色不再改变；反应物的转化率不再变化。

②各组分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数不变。

③反应前后气体化学计量数改变的反应：

气体的总物质的量、恒温恒容条件下气体的总压强不变。

④恒温恒容条件下，有气体参加且物质状态反应前后改变的反应：

混合气体的密度不变。

⑤恒温恒压条件下，反应前后全是气体且气体化学计量数改变的反应：

混合气体的密度不变。

⑥恒容绝热条件下：

反应混合物的密度不变。

关键提醒　如下情况不能说明可逆反应达到化学平衡状态

（1）对于反应前后气体化学计量数相等的反应，气体总物质的量不变或气体总压强不变。

（2）全部由气体参加和生成的反应，恒容时气体密度不变。

（3）各组分的浓度相等或成某一比例。

（4）不指明v正或v逆，或指明v正或v逆，但用不同物质表示时的比例关系不符合化学计量数之比。

（5）反应物和生成物全部是气体，且反应前后气体化学计量数不变的反应，平均相对分子质量不变。

变式训练2　下列方法可以证明H2（g）＋I2（g）2HI（g）已达平衡状态的是____________（填序号）。

①c（H2）＝c（I2）＝c（HI）

②c（H2）∶c（I2）∶c（HI）＝1∶1∶2

③c（H2）、c（I2）、c（HI）不再改变

④反应速率v（H2）＝v（I2）＝

v（HI）

⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI

⑥单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2

⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂

⑧恒温恒容时，混合气体的颜色不再变化

⑨恒温恒容时，混合气体的压强不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

（2）在上述⑧～⑩的说法中能说明2NO2N2O4达到平衡状态的是____________（填序号）。

方法思路　一定条件下，可逆反应在建立平衡的过程中，某变量物理量不再变化时，说明可逆反应已经达到平衡状态。

【当堂过关】

1．下列关于化学反应限度的说法中正确的是（　　）

A．一个可逆反应达到的平衡状态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，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零

C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等

D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变

2．对化学反应限度的叙述，错误的是（　　）

A．化学反应的限度不可改变

B．反应达到限度时，正、逆反应速率相等

C．化学反应的限度与时间的长短无关

D．任何可逆反应都有一定的限度

3．可逆反应2NO22NO＋O2在体积固定的密闭容器中进行，反应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的物质的量浓度变化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混合气体的相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部

4．在373K时，密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生如下反应：

NO2＋SO2

NO＋SO3，平衡时，下列叙述正确的是（　　）

①NO和SO3的物质的量一定相等　②NO2和SO2的物质的量一定相等　③体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量　④SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等

A．①和②B．②和③C．①和③D．③和④

5．已知可逆反应：

4NH3（g）＋5O2（g）

4NO（g）＋6H2O（g），下列叙述正确的是（　　）

A．达到化学平衡时，4v正（O2）＝5v逆（NO）

B．若单位时间内生成xmolNO的同时，消耗xmolNH3，则反应达到平衡状态

C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率增大，逆反应速率减小

D．化学反应速率的关系是：

2v正（NH3）＝3v正（H2O）

6．在一个恒温、恒容的密闭容器中，可逆反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）的反应，达到化学平衡状态的标志为_____________（填编号）。

①反应速率v（N2）∶v（H2）∶v（NH3）＝1∶3∶2　②反应混合物中各组分的物质的量浓度不再改变　③反应混合物气体的压强不再改变　④混合气体的密度不变　⑤n（N2）∶n（H2）∶n（NH3）＝1∶3∶2　⑥2v正（N2）＝v逆（NH3）　⑦单位时间内3molH—H断裂，同时6molN—H键断裂　⑧混合气体的平均相对分子质量不变　⑨N2和H2不再反应

学案答案精析

第1课时　化学反应速率

自主学习

一、1.快慢　浓度的减少　浓度的增加

2．化学反应速率　浓度的变化量　mol·L－1　s　min　h

3．mol·（L·s）－1　mol·（L·min）－1　mol·（L·h）－1

4．（从左到右，从上到下）4　2　4　08　04　08

2∶1∶2

议一议

1．在同一反应中，用不同物质来表示反应速率时，其数值不一定相同，这些速率的数值之比等于化学方程式中的计量数之比，故描述反应速率时应指明物质。

但无论用哪种物质表示，其意义是相同的，都表示该反应在这一时间段内反应的平均速率。

2．该反应的化