魯科版必修2 化學(xué)反應(yīng)的快慢和限度 學(xué)案7.doc

皰丁巧解牛知識巧學(xué)一、化學(xué)反應(yīng)的快慢1.化學(xué)反應(yīng)速率(1)定義：化學(xué)反應(yīng)速率指的是單位時間里反應(yīng)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(zhì)濃度的改變量，t為時間的改變量，vb為b物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率。 由公式可知，化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率的概念可以看出，化學(xué)反應(yīng)速率不論是用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小，還是用單位時間內(nèi)生成物濃度的增加來表示，其值皆為正值。2.影響反應(yīng)速率的因素 實驗探究:溫度、濃度、反應(yīng)物的接觸面積對反應(yīng)速率的影響 實驗方案： 比較金屬與不同濃度鹽酸的反應(yīng) 比較金屬與同濃度鹽酸不同溫度下的反應(yīng) 比較不同形狀碳酸鈣與同濃度鹽酸的反應(yīng) 實驗記錄：實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗方案(1)3 moll-1 hcl(aq)與mg反應(yīng)，單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡多鹽酸濃度大，反應(yīng)速率快實驗方案(2)加熱條件下，單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡多加熱能加快化學(xué)反應(yīng)速率實驗方案(3)與鹽酸反應(yīng)，粉狀石灰石比塊狀石灰石單位時間內(nèi)產(chǎn)生氣泡多增大反應(yīng)物的面積，可以提高化學(xué)反應(yīng)速率(1)濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響：反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快。(2)溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響：溫度越高，反應(yīng)速率越快。溫度每升高10 ，化學(xué)反應(yīng)速率增大到原來的24倍。(3)接觸面積對反應(yīng)速率的影響：反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快。(4)壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響：對于有氣體參加的反應(yīng)，改變壓強對化學(xué)反應(yīng)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(yīng)物(或生成物)濃度增大速率增大 恒壓時：充入與反應(yīng)無關(guān)氣體體積增大濃度減小(指反應(yīng)氣體的濃度) 速率減小。要點提示 壓強能改變反應(yīng)速率，其根本原因是壓強變化引起濃度變化，從而引起化學(xué)反應(yīng)速率的變化。(5)催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響：催化劑可以改變反應(yīng)速率。要點提示 催化劑改變反應(yīng)速率有兩種情況，一是使反應(yīng)速率加快，二是使反應(yīng)速率減慢。能使反應(yīng)速率加快的催化劑稱為正催化劑，能使反應(yīng)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(yīng)需要催化劑，沒有催化劑，就沒有現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)。 催化劑可以使一些化學(xué)反應(yīng)在較低溫度下取得較高的反應(yīng)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(yīng)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(xué)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(zhì)汽油“催化重整”為優(yōu)質(zhì)汽油?？偨Y(jié)歸納 影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界條件 影響化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的限度1.可逆反應(yīng) 在相同條件下同時向正、反兩個方向進行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。(1)可逆反應(yīng)方程式中，用“”號代替“=”號。(2)從左向右進行的反應(yīng)稱為正反應(yīng)，從右向左進行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。2.化學(xué)平衡狀態(tài)(1)化學(xué)平衡的概念 在一定條件下，可逆反應(yīng)進行到一定程度時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。 理解化學(xué)平衡的概念，要注意以下幾點：化學(xué)平衡的特點：逆、等、動、定、變、同。 逆：建立化學(xué)平衡的反應(yīng)是可逆反應(yīng)。 等：平衡時正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等(如右圖所示)。 動：化學(xué)平衡是動態(tài)平衡：v(正)=v(逆)0。 定：條件一定時，反應(yīng)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(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，在相同的反應(yīng)條件下，能達到相同的平衡狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡的標志v(正)=v(逆)。 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變。3.化學(xué)平衡的移動 當改變反應(yīng)條件時，原化學(xué)平衡被破壞，并在新條件下建立新化學(xué)平衡的過程，叫做化學(xué)平衡移動。(1)濃度對化學(xué)平衡的影響 增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度，可以使化學(xué)平衡向著正反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度，可以使平衡向逆反應(yīng)方向移動。誤區(qū)警示 增大或減小固體的量，不能改變反應(yīng)速率，所以不能使平衡發(fā)生移動。(2)溫度對化學(xué)平衡的影響 升高溫度可以使平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，降低溫度可以使平衡向放熱反應(yīng)方向移動。(3)壓強對化學(xué)平衡的影響 對于有氣體參加的反應(yīng)，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(yīng)有影響，對于沒有氣體參加的反應(yīng)，改變壓強不能改變其平衡狀態(tài)。(4)催化劑對化學(xué)平衡的影響 催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，所以催化劑只改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動。要點提示 從范圍上看，化學(xué)平衡移動的使用范圍是可逆反應(yīng)。 從本質(zhì)上看，化學(xué)平衡移動的結(jié)果是在某個方向上(正反應(yīng)方向，或逆反應(yīng)方向)發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。 從速率上看，化學(xué)平衡移動與化學(xué)反應(yīng)速率存在下列關(guān)系：v(正)v(逆)時，平衡向正反應(yīng)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(yīng)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(yīng)開始到化學(xué)平衡的過程中，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的變化情況，并畫出示意圖。思路:化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)物的濃度有關(guān)系，隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物的濃度不斷減小，生成物的濃度不斷增大，所以正反應(yīng)速率減小，逆反應(yīng)速率增大。探究:(1)當反應(yīng)開始時，so2和o2的濃度最大，因此，生成so3的正反應(yīng)速率最大；而so3的濃度為0，因此，它們反應(yīng)生成so2和o2的逆反應(yīng)速率為0。(2)隨著反應(yīng)的進行，反應(yīng)物so2和o2的濃度逐漸減小，因此，正反應(yīng)速率逐漸減??；生成物so3濃度逐漸增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大。(3)如果外界條件不發(fā)生變化，可逆反應(yīng)進行到一定程度時，正反應(yīng)速率v(正)和逆反應(yīng)速率v(逆)相等。此時，可逆反應(yīng)進行到平衡狀態(tài)，反應(yīng)物和生成物的濃度保持不變，反應(yīng)物和生成物的混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。以上分析，如下圖所示：問題2 二氧化氮轉(zhuǎn)化為四氧化二氮的反應(yīng)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(jié)論？思路:本實驗應(yīng)根據(jù)反應(yīng)物顏色的深淺變化來判斷平衡移動的方向。探究:該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，且正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。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(yīng)方向移動，即向放熱反應(yīng)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(yīng)方向移動?？梢?，當條件改變時，原來的化學(xué)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(xué)平衡移動。典題熱題例1 反應(yīng)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(nèi)，以nh3表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_。(2)以o2表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_。(3)以no表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_。(4)以h2o表示的化學(xué)反應(yīng)速率為_。(5)分別用nh3、o2、no、h2o表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比為_。解析：(1)nh3的化學(xué)反應(yīng)速率為0.12 mol/(2 l1 min)=0.06 moll-1min-1，在反應(yīng)中各物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比。(2)o2的化學(xué)反應(yīng)速率=0.06 moll-1min-15/4=0.075 moll-1min-1，(3)no表示的化學(xué)反應(yīng)速率=0.06 moll-1min-1，(4)h2o表示的化學(xué)反應(yīng)速率=0.06 moll-1min-16/4=0.09 moll-1min-1。(5)nh3、o2、no、h2o表示的化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率指的是單位時間里反應(yīng)物物質(zhì)的量濃度的減小或生成物物質(zhì)的量濃度的增加；對于一個具體的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量的變化是按化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比進行的，所以反應(yīng)中各物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)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(yīng)如下：3a(g)+b(g)2c(g)，在最初0.2 s內(nèi)，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(zhuǎn)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(fù)雜的關(guān)系理順。已知反應(yīng)物起始的物質(zhì)的量；反應(yīng)時間內(nèi)消耗的物質(zhì)的量由反應(yīng)時間與消耗該反應(yīng)物的平均速率求得；求出兩者的差，即為剩余該反應(yīng)物的物質(zhì)的量。例3 從化學(xué)反應(yīng)的角度分析，使用電冰箱的主要目的是_，某反應(yīng)在20 時v=2 mol/(ls)，根據(jù)經(jīng)驗規(guī)律，在40 時的反應(yīng)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(zhì)速率降低，防止腐爛。20 時，化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率將增大到原來的24倍?！笨芍瘜W(xué)反應(yīng)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(zhì)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(xué)反應(yīng)速率相關(guān)聯(lián)。當溫度升高20 時，化學(xué)反應(yīng)速率增大到原來的416倍，因此，化學(xué)反應(yīng)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(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率與反應(yīng)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(guān)的化學(xué)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(yīng)，不產(chǎn)生氫氣；(2)ac段，雖然硫酸的濃度漸小，但