化学反应速率和化学平衡.docx
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化学反应速率和化学平衡
第1节化学反应速率
【学习目标】
1.理解化学反应速率的概念,会定量表示化学反应速率。
2.掌握化学反应速率的简单计算,会比较化学反应速率的快慢。
【重点难点】
1.化学反应速率的概念及表示。
2.化学反应速率的简单计算及比较化学反应速率的快慢。
【知识梳理】
一、化学反应速率
1.定义:
化学反应速率是定量描述化学反应进行的物理量。
通常用单位时间的减少或的增加来表示。
2.表达式。
3.单位:
。
4.注意事项:
(1)定量表示一个化学反应的反应速率时,必须指明是用来表示。
(2)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示,其反应速率都取正值,且是某一段时间内的速率。
(3)同一化学反应用各物质表示的化学反应速率之比等于之比。
(4)速率一般不用固体或纯液体物质表示。
二、化学反应速率的测定
1.量气法:
对于反应2H2O2=2H2O+O2↑,可测量一定温度.压强下氧气的体积变化。
2.比色法:
由于物质对特定波长的光的吸收性能不同,因此可以通过_____来测定参与反应的某一物质的浓度。
3.电导法:
根据离子导电能力的差异,通过_____的变化测定反应物中离子浓度的变化,进而计算化学反应速率。
4.此外,______技术也已应用于化学反应速率的测定。
【合作探究】
1.按下列要求完成实验,观察反应现象,比较反应速率的大小。
①将0.3g镁加入50mL2mol·L-1盐酸中
②将0.3g镁加入50mL1mol·L-1盐酸中
(1)两实验产生气泡较快的是,镁粉完全溶解所需时间的大小关系是,反应速率的大小关系是。
(2)下列方法中能够表示上述实验化学反应速率的是()
A.单位时间内盐酸溶液的物质的量浓度变化
B.单位时间内氯化镁溶液的物质的量浓度变化
C.单位时间内镁的质量变化
D.单位时间内镁的物质的量变化
(3)若用单位时间内盐酸浓度的减小(或氯化镁浓度的增大)来表示上述反应的速率,需要,并利用关系式计算出。
2.在一个体积为2L的密闭容器中发生反应:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),经5s后,测得SO3的物质的量为0.8mol,填写下表:
有关反应物质
SO2
O2
SO3
物质的量变化(mol)
0.8
0.4
0.8
物质的量浓度变化(mol·L-1)
化学反应速率(mol·L-1·s-1)
速率之比
v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)=
【课堂巩固】
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0.45mol,则此反应的平均速率v(X)可表示为( )
A.v(NH3)=0.010mol·L-1·s-1B.v(O2)=0.0010mol·L-1·s-1
C.v(NO)=0.0010mol·L-1·s-1D.v(H2O)=0.045mol·L-1·s-1
2.把0.6molX气体和0.6molY气体混合于2L的容器中,使它们发生如下反应:
3X(g)+Y(g)
nI(g)+2W(g),5min末生成0.2molW,若测得以I的浓度变化表示的平均反应速率为0.01mol·L-1·min-1,则化学反应方程式中的n值为( )
A.4B.3C.2D.1
3.反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L-1·s-1,则这段时间为( )
A.0.1sB.2.5sC.10sD.5s
4.一定温度下,向一个容积为2L的真空密闭容器中通入1molN2和3molH2,发生下列反应:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),3min后测得密闭容器内的压强是起始时的0.9倍,在此时间内v(H2)是( )
A.0.2mol·L-1·min-1B.0.6mol·L-1·min-1C.0.1mol·L-1·min-1D.0.3mol·L-1·min-1
5.反应A(g)+3B(g)
2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率,分别为
①vA=0.015mol·L-1·s-1②vB=0.06mol·L-1·s-1③vC=0.04mol·L-1·s1④vD=2.7mol·L-1·min-1
该反应的快慢顺序为__________(填序号)。
6.化合物Bilirubin在一定波长的光的照射下发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如下图所示,计算反应4~8min间的平均反应速率和推测反应16min时反应物的浓度,结果应是( )
A.2.5μmol·L-1·min-1和2.0μmol·L-1
B.2.5μmol·L-1·min-1和2.5μmol·L-1
C.3.0μmol·L-1·min-1和3.0μmol·L-1
D.5.0μmol·L-1·min-1和3.0μmol·L-1
【课后反思】
第2节影响化学反应速率的因素
【学习目标】
1.了解有效碰撞理论。
2.理解外界条件(浓度.温度.压强.催化剂等)对化学反应速率的影响。
【重点难点】
1.理解外界条件(浓度.温度.压强.催化剂等)对化学反应速率的影响。
2.能利用有效碰撞理论解释相关规律。
【知识梳理】
一、有效碰撞理论
1.有效碰撞:
能够发生的碰撞。
2.能够发生有效碰撞的分子,必须具备:
①;②。
有效碰撞是发生化学反应的充分条件。
3.活化分子:
能够发生的分子,但活化分子的每一次碰撞,不一定都是有效碰撞,即发生化学反应。
4.活化能:
。
二、影响化学反应速率的因素
【合作探究】
一、浓度对化学反应速率的影响:
1.课本P20页观察实验2-2,得出浓度对化学反应速率是如何影响的?
并用有效碰撞模型解释?
2.规律:
当其它条件不变时,增加反应物的浓度,可以反应的速率。
3.解释:
在其他条件不变时,增加反应物的浓度,活化分子百分数,单位体积内活化分子的数量,有效碰撞的频率,导致反应速率增大。
4.强调:
①一个反应的速率主要取决于的浓度,与的浓度关系不大(填反应物或产物)
②对于可逆反应,增大反应物浓度,正反应速率,逆反应速率瞬时,随着反应是进行,正反应速率.逆反应速率。
③固体和纯液体的浓度是一个常数,所以增加这些物质的量,不会影响反应的速率。
5.思考:
100ml6mol·L-1硫酸跟过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速度,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的()
A.碳酸钠固体 B.水C.CH3COONa固体 D.HCl气体
二、压强对化学反应速率的影响
1.对于有气体参加的反应来说,当温度一定时,增大体系的压强(减少容器体积),相当于反应物的浓度,反应速率会;减小体系压强(增大容器体积),相当于反应物的浓度,反应速率会。
2.解释:
在其他条件不变是,增大体系的压强(减少容器体积),单位体积内活化分子的数量,有效碰撞的频率,导致反应速率增大。
3.注意:
对于气体反应体系,有以下几种情况:
(1)恒温时:
增加压强
体积缩小
浓度增大
反应速率加快。
(2)恒温恒容时:
①充入气体反应物(按反应开始物料之比,即投料比)
浓度增大
压强增大
速率加快(对于可逆反应,正反应速率,逆反应速率瞬间,随着反应的进行,正反应速率,逆反应速率)
②充入“惰气”
压强增大,但各物质的浓度不变,反应速率不变。
(3)恒温恒压时:
充入:
“惰气”
体积增大
各反应物浓度减少
反应速率减慢。
4.思考:
对于反应N2(g)+O2(g)
2NO(g),在密闭容器中进行,下列能加快该反应的速率( )
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He气使压强增大
D.压强不变充入N2使体积增大
三、温度对化学反应速率的影响
1.课本P21页观察实验2-3,得出温度对化学反应速率是如何影响的?
并用有效碰撞模型解释?
2.结论:
当其它条件不变时,升高温度,反应的速率,降低温度,反应的速率。
3.解释:
升高温度,活化分子百分数,有效碰撞的频率,导致反应速率增大
4.思考:
在四个相同的容器中,在不同的温度下(其它条件相同)进行合成氨的反应,根据下列在相同时间内测得的反应速率判断,该反应所处的温度最高的是( )
A.v(NH3)=0.1mol/(L·min)B.v(H2)=0.6mol/(L·min)
C.v(N2)=0.3mol/(L·min)D.v(H2)=0.3mol/(L·min)
四、催化剂对化学反应速率的影响
1.观察实验2-4,得出催化剂对化学反应速率是如何影响的?
并用有效碰撞模型解释?
2.结论:
当其它条件不变时,使用应催化剂,反应的速率。
3.解释:
当温度和反应物浓度一定时,使用催化剂可使反应途径发生改变,从而了反应的活化能,使得活化分子的百分数,因此活化分子的数目,有效碰撞频率,故化学反应速率加大。
4.强调:
对可逆反应而言,催化剂能使正.逆反应速率都加快,且加快的程度相等。
【课堂巩固】
1.一般都能使反应速率加快的方法是()
①升温;②加入催化剂;③增加反应物浓度;④加压
A.②③B.①③C.②③D.①②③④
2.下表中是各组反应的反应物和反应温度,反应刚开始时,放出H2速率最快的是()
编号
金属(粉末状)(mol)
酸的浓度及体积
反应温度(℃)
A
Mg,0.1
7mol·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盐酸10mL
60
3.NO和CO都是汽车尾气里的有毒气体,它们之间能缓慢反应生成N2和CO2,下列说法不正确的是( )
A.增大压强能增大反应速率
B.使用适当催化剂可增大反应速率
C.升高温度能增大反应速率
D.增大压强(体积减小)对该反应速率无影响
4.把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生H2的速率如图所示,在下列因素中,①盐酸的浓度,②镁条的表面积,③溶液的温度,④氯离子的浓度,影响反应速率的因素是()
A.①④B.③④C.①②③D.②③
5.将质量相同的锌粉分别投入下列四个烧杯的溶液中,反应速率最快的是( )
6.为了探究影响化学反应速率的因素,4位同学分别设计了下列4个实验,其中结论不正确的是( )
A.将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度、相同温度下的盐酸反应时,两者快慢相同
B.盛有相同浓度双氧水的两支试管,一支加入MnO2放在冷水中,一支直接放在冷水中,前者反应快
C.将浓硝酸分别放在冷暗处和强光下,发现强光下的浓硝酸分解得快
D.升高温度,H2O2的分解速率加快,原因是反应物分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多
【课后反思】
第3节化学平衡(第1课时)
【学习目标】
1.了解可逆反应的定义。
2.理解化学平衡状态的概念和特征。
【重点难点】
1.理解化学平衡状态的概念和特征。
2.会判断一个可逆反应是否处于化学平衡状态。
【知识梳理】
一、可逆反应
1.概念:
在下,既可以向进行,同时,又可以向进行的反应。
2.举例说明你所知道的可逆反应:
。
3.强调:
①可逆反应必须在“条件下”。
②可逆反应中,反应体系中的各种物质(即反应物与生成物)是同时存在的。
③可逆反应的化学方程式不用“=”表示,而是用表示。
二、化学平衡状态
1.化学平衡的建立(以N2和H2的反应为例来说明化学平衡的建立过程。
)
(1)反应开始时:
反应物的浓度最大,没有生成物,即开始时c(N2)、c(H2),c(NH3)=,则v(正),v(逆)为。
(2)反应过程中:
反应物不断减少,生成物就不断增加,v(正)越来,v(逆)越来。
(3)一定时间后:
v(正)v(逆),就达到了化学平衡状态。
2.化学平衡的含义
在下的反应里,正反应和逆反应速率,反应混合物中各组分的保持不变的状态。
3.化学平衡的特征
(1)逆:
化学平衡研究的对象是反应。
(2)动:
动态平衡v(正)v(逆)0;(填:
“大于”,“小于”或“等于”)即是平衡。
(3)等:
v(正)v(逆),同物质的生成速率消耗速率。
例如:
一定条件下,可逆反应N2+3H2
2NH3,(填消耗或生成)
①单位时间内,有1molN2消耗,同时有molN2。
②单位时间内,有3molH2消耗,同时有molNH3。
③单位时间内,有1molN2生成,同时有molNH3。
(4)定:
反应物和生成物的保持不变,混合物各组分不再改变。
(5)变:
当外界条件改变,会使v(正)≠v(逆),化学平衡会发生变化,各组分的含量发生改变。
【合作探究】
一、化学平衡状态的判断
可逆反应2NO2
2NO+O2在密闭容器中反应,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混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥B.②③⑤C.①③④D.①②③④⑤⑥
二、归纳总结:
“平衡状态标志的判断”
1.“两审”
一审题干条件,是恒温恒容还是恒温恒压。
二审反应特点:
①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应。
②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。
2.“两标志”
(1)本质标志
v正=v逆≠0。
对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。
(2)等价标志
①全部是气体参加的气体体积可变的反应,体系的压强.平均相对分子质量不再随时间而变化。
例如:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。
②体系中各组分的物质的量浓度.体积分数.物质的量分数保持不变。
③对同一物质而言,断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。
④对于有有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化。
如:
2NO2(g)
N2O4(g)。
⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。
注意:
以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志:
a.恒温.恒容下气体体积不变的反应,混合气体的压强或气体的总物质的量不随时间而变化。
如2HI(g)
I2(g)+H2(g)。
b.全部是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间而变化。
如2HI(g)
I2(g)+H2(g)。
c.全部是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
【课堂巩固】
1.一定温度下,向某容积恒定的密闭容器中充入1molN2.3molH2,经充分反应后达到如下平衡:
N2+3H2
2NH3,下列有关说法中正确的是( )
A.达平衡后再加入一定量的N2,体系内各物质含量不变
B.N2.H2.NH3的浓度一定相等
C.反应没有达到平衡时,NH3会不断地分解,达到平衡时则不会再分解
D.平衡时,N2.H2物质的量之比为1∶3
2.在2NO2
N2O4的可逆反应中,下列状态属于平衡状态的是()
A.v正=v逆≠0时的状态B.NO2全部转变成N2O4的状态
C.c(NO2)=c(N2O4)的状态D.体系的颜色不再发生变化的状态
3.下列哪个说法可以证明反应N2+3H2
2NH3已达到平衡状态()
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂
C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个H-H键形成
4.在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应A(g)+2B(g)
C(g)+D(g)已达到平衡状态的是( )
①混合气体的压强②混合气体的密度③B的物质的量浓度
④混合气体的总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量⑥v(C)与v(D)的比值
⑦混合气体的总质量⑧混合气体的总体积⑨C、D的分子数之比为1∶1
A.①②③④⑤⑥⑦⑧B.①③④⑤C.①②③④⑤⑦D.①③④⑤⑧⑨
5.在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g)
2C(g)达到平衡的标志是( )
A.A的生成速率与C分解的速率相等
B.单位时间内生成nmolA,同时生3nmolB
C.A、B、C的浓度不再变化
D.A、B、C的分子数比为1:
3:
2
E.单位时间内生成nmolA,同时消耗3nmolB
F.A、B、C的浓度之比为1:
3:
2
【课后反思】
可逆反应与化学平衡(第2课时)
【学习目标】
1.了解化学平衡移动的意义。
2.理解浓度、压强、温度等条件对化学平衡的影响。
理解化学平衡的速率-时间图像。
3.理解勒沙特列原理的含义。
【重点难点】
1.理解浓度、压强、温度等条件对化学平衡的影响。
2.理解勒沙特列原理的含义。
【知识梳理】
一、化学平衡的移动
1.概念:
当可逆反应达到平衡后,如果改变、、等反应条件,原来的平衡状态被破坏,化学平衡移动。
2.化学平衡移动过程
3.平衡移动方向的判断
(1)若v正____v逆,则平衡向正向移动。
(2)若v正____v逆,则平衡不移动。
(3)若v正____v逆,则平衡向逆向移动。
【合作探究】
一、浓度对化学平衡的影响
1.原理:
已知在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡:
Cr2O72-(橙色)+H2O
2CrO42-(黄)色+2H+
2.步骤:
3.结论:
在其他条件不变的情况下,反应物浓度或生成物浓度,都可以使平衡向着正反应方向移动;生成物浓度或反应物浓度,都可以使平衡向着逆反应方向移动。
4.解释:
画出改变反应物或生成物浓度后,化学平衡移动的v-t图像。
5.强调:
固体物质和纯液体无所谓浓度,其量改变,不影响平衡。
二、压强对化学平衡的影响
1.从表中分析,可以得出压强对化学化学平衡的影响
2.结论:
在其他条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积的方向移动;
减小压强,会使化学平衡向着气体体积的方向移动
3.解释:
用v-t图表示化学平衡的移动:
(1)对于反应2A(g)+2B(g)
C(g)+2D(g),压强变化时反应速率的变化情况:
(2)对于反应2A(g)+B(g)
2C(g)+2D(g),压强变化时反应速率的变化情况:
(3)对于反应3A(g)+B(g)
2C(g)+2D(g),压强变化时反应速率的变化情况:
4.强调:
(1)通常所说的加压指缩小体积,减压指增大体积。
(2)若平衡体系中无气体,则压强的变化不改变化学反应速率,平衡不移动。
5.思考:
(1)恒温恒容下,向容器中充入惰性气体,平衡移动。
(2)恒温恒压下,向容器中充入惰性气体,平衡会向方向移动。
(3)若改变物质的浓度,化学平衡是否一定发生移动?
三、温度对化学平衡的影响
1.实验:
现象:
。
2.结论:
在其他条件不变的情况下,升高温度,会使化学平衡向着的方向移动;降低温度,会使化学平衡向着的方向移动。
3.解释:
用v-t图表示化学平衡的移动:
(1)对于反应:
2SO2+O2
2SO3;△H<0,温度变化时反应速率的变化情况:
(2)对于反应:
C+H2O
CO+HO2;△H>0,温度变化时反应速率的变化情况:
4.注意:
(1)所有化学反应一定伴随着热效应,因些改变温度一定会使化学平衡发生移动。
(2)对于放热反应,达到平衡后,某一时刻给体系升温,正速率.逆反应速率加快,但是正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数。
(3)对于吸热反应,达到平衡后,某一时刻给体系升温,正速率.逆反应速率加快,但是正反应速率增大的倍数大于逆反应速率增大的倍数。
5.思考:
反应A(g)+3B(g)
2C(g);ΔH<0达平衡后,体系的温度降低,下列叙述中正确是( )
A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动
B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动
C.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向正反应方向移动
D.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
四、平衡移动原理(勒夏特列原理)
1.内容:
在封闭体系中,如果仅改变影响平衡的一个条件(如浓度.温度或压强等),平衡就能够向着的方向移动。
例如:
2.强调:
(1)研究对象一定是处于平衡状态的可逆反应;只适用于改变影响平衡的一个条件;
(2)平衡的移动结果只能“减弱”而不能“消除”这种改变。
3.思考:
下列事实不能用勒夏特列原理解释的是()
①由H2、I2蒸气、HI气体组成的平衡体系加压后颜色变深
②黄绿色的氯水光照后颜色变浅
③使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率
④在含有Fe(SCN)3的红色溶液中加铁粉,振荡静置,溶液颜色变浅或褪去
A.②③ B.②④ C.①③ D.①④
【课堂巩固】
1.有一处于平衡状态的反应:
X(s)+3Y(g)
2Z(g);ΔH<0。
为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件:
①高温;②低温;③高压;④低压;⑤加正催化剂;⑥分离出Z( )
A.①③⑤B.②③⑥C.②③⑤D.②④⑥
2.在一密闭容器中,反应mA(g)
nB(g)+nC(g)达平衡后,保持温度不变,将容器容积压缩到原来的一半,当达到新的平衡时,B和C的浓度均是原来的1.8倍,则()
A.平衡向逆反应方向移动B.物质A的转化率增加C.物质C的质量分数增加D.m<2n
3.某温度下,反应H2(g)+I2(g)
2HI(g);△H>0(正反应为吸热反应)。
在一带有活塞的密闭
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