人教版高中化學必修二 化學反應的速率與限度 化學反應與能量(第1課時化學反應的速率)

第六章化學反應與能量第二節(jié)化學反應的速率與限度第1課時化學反應的速率

一、化學反應速率的含義及表示方法:【微思考】(1)在反應C(s)+CO2(g)2CO(g)中,能否用C來表示該反應的速率?提示:不能。反應前后固體或純液體的濃度幾乎不發(fā)生變化,故不能用于表示化學反應速率?！?===(2)化學反應速率能否表示某反應瞬間的速率?提示:化學反應速率是一段時間內(nèi)的平均速率,而不是瞬間速率。二、影響化學反應速率的因素:1.內(nèi)因:影響化學反應速率的主要因素是反應物本身的性質(zhì)。【想一想】形狀大小相同的鐵塊和鋁塊分別與等濃度的鹽酸反應,生成氫氣的速率哪個快?提示:鋁。決定反應速率快慢的主要因素是反應物本身的性質(zhì)。2.外因:(1)實驗探究:①催化劑的影響:實驗操作

實驗現(xiàn)象____________________________________實驗結論_______________________加入FeCl3溶液產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快催化劑可以加快反應速率②溫度的影響:實驗操作

實驗現(xiàn)象__________________________________________________________實驗結論_________________浸在熱水里的試管中產(chǎn)生氣泡的速率明顯快于浸在冷水中的試管溫度越高速率越快③濃度的影響:實驗操作

實驗現(xiàn)象_________________________________實驗結論_____________________不加水的試管中產(chǎn)生氣泡的速率更快濃度越大反應速率越快(2)外界因素對速率的影響:其他條件不變時,改變某一條件:影響因素速率變化催化劑_____溫度升高_____降低_____濃度增大_____減小_____加快加快降低加快降低影響因素速率變化壓強(對有氣體參加的反應)增大(縮小容器體積)_____減小(增大容器體積)_____加快降低【情境·思考】古代皇室專用版冰箱——“冰鑒”在周朝的時候,古人就發(fā)明了一種東西,專門用來保存“冰”。最開始的時候,冰鑒只是用來保存冰,讓皇帝解暑用的,而到了后面,有個御膳房的廚師發(fā)現(xiàn):在北方,冬天下雪的時候,寒氣可以讓食物“更長久”的保鮮,而冰也是一種寒氣,所以就發(fā)明了用冰鑒進行保鮮。(1)古代的“冰鑒”和現(xiàn)代的冰箱能夠較長時間保存食物的原理是什么?提示:通過降低溫度,降低化學反應的速率,起到延長食品保存時間的作用。(2)生活中用煤粉代替煤塊并向爐膛鼓風,可以使爐火更旺,原理是什么?提示:增大煤與空氣的接觸面積,加快反應速率。知識點一化學反應速率的正確理解與比較【重點釋疑】1.正確理解化學反應速率2.化學反應速率的比較方法:(1)歸一法:(2)比值法:比較化學反應速率與化學計量數(shù)的比值。如反應aA+bBcC,要比較v(A)與v(B)的相對大小:若

→v(A)>v(B)。3.化學反應速率的計算:(1)公式法。v(A)=

(2)“三段式”法。①寫出有關反應的化學方程式。②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。③根據(jù)已知條件列方程式計算。例如,反應mA

+

nB

pCt0s/mol·L-1 a b 0轉(zhuǎn)化/mol·L-1 x

t1s/mol·L-1 a-x

則:v(A)=

mol·L-1·s-1、v(B)=

mol·L-1·s-1、v(C)=

mol·L-1·s-1。【思考·討論】(1)鋅與稀硫酸反應制取氫氣反應中,哪些物質(zhì)可以表示該反應的速率?提示:硫酸、硫酸鋅。硫酸、硫酸鋅溶解于水中,濃度可以表示;鋅是固體,濃度幾乎不變;由于氫氣脫離了溶液,故其濃度無法表示。(2)對于反應3A(g)+B(g)====2C(g)+2D(g),在不同條件下,用A、B表示的反應速率分別為條件①v(A)=0.6mol·L-1·min-1;條件②v(B)=0.45mol·L-1·min-1;則該反應在條件①的速率比條件②的速率快嗎?提示:同一個化學反應,用不同物質(zhì)表示其反應速率時,數(shù)值可能不同,所以比較同一個化學反應的反應速率的相對大小時,不能直接比較數(shù)值大小,應先轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)、同一單位,然后再比較其數(shù)值大小,數(shù)值越大表明反應越快。將條件①的速率換算成用B表示的速率為v(B)=0.2mol·L-1·min-1,即條件②的速率比條件①的速率快。【案例示范】【典例】(2019·成都高一檢測)1L的密閉容器中,發(fā)生反應4A(s)+3B(g)====2C(g)+D(g),經(jīng)2min后B的濃度減少0.6mol·L-1。對此反應速率的正確表示是 (

)A.用A表示的反應速率是0.4mol·L-1·min-1B.用B、C、D分別表示反應的速率,其比值是3∶2∶1C.在2min末的反應速率用B表示是0.3mol·L-1·min-1D.在這2min內(nèi)用B表示的速率的值逐漸減小,用C表示的速率的值逐漸增大【解題指南】解答本題要注意以下3點:(1)同一個反應用不同物質(zhì)表示的化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比。(2)化學反應速率是某物質(zhì)在單位時間內(nèi)濃度的變化值,屬于平均速率。(3)不用固體和純液體表示反應速率?！窘馕觥窟xB。A為固體,一般不用固體表示反應速率,所以A項錯誤;同一反應中,用不同物質(zhì)表示的速率與方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)成正比,B項正確;反應速率為平均值,并非2min末的速率,所以C項錯誤;同一時間段內(nèi),用反應物、生成物表示的速率的意義是相同的,變化趨勢也是一樣的,D項錯誤?！灸割}追問】(1)上題2min內(nèi)用C表示的速率為________。

提示:0.2mol·L-1·min-1。v(B)=0.6mol·L-1÷2min=0.3mol·L-1·min-1,則v(C)=v(B)÷3×2=0.2mol·L-1·min-1。(2)上題2min內(nèi)減少的A的物質(zhì)的量為________。

提示:0.8mol。2min內(nèi)減少的n(B)=0.6mol·L-1×1L=0.6mol,則n(A)=n(B)÷3×4=0.8mol?！具w移·應用】1.(2019·滁州高一檢測)一定溫度下,向容積為2L的密閉容器中通入兩種氣體發(fā)生化學反應,反應中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示,下列對該反應的推斷合理的是 (

)世紀金榜導學號A.該反應的化學方程式為3B+4D6A+2CB.反應進行到1s時,v(A)=v(D)C.反應進行到6s時,B的平均反應速率為0.05mol·L-1·s-1D.反應進行到6s時,各物質(zhì)的反應速率相等【解析】選C。Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=(1.2-0)mol∶(1.0-0.4)mol∶(1.0-0.2)mol∶(0.4-0)mol=6∶3∶4∶2,所以化學方程式為3B+4C6A+2D,A錯誤;不論在什么時刻,用各物質(zhì)表示的速率之比等于化學計量數(shù)之比,B、D錯誤。2.在2A+B====3C+4D反應中,表示該反應速率最快的是(

)A.v(A)=0.5mol·L-1·s-1

B.v(B)=0.3mol·L-1·s-1C.v(C)=0.8mol·L-1·s-1

D.v(D)=1mol·L-1·s-1【解析】選B。用反應速率判斷反應快慢的方法,首先把各物質(zhì)的反應速率除以其化學方程式中的化學計量數(shù):A選項=0.25mol·L-1·s-1,B選項=0.3mol·L-1·s-1,C選項mol·L-1·s-1,D選項=0.25mol·L-1·s-1;然后比較大小,B選項最大?！狙a償訓練】(2019·聊城高一檢測)反應A(g)+3B(g)====2C(g)+2D(g)在四種不同情況下的反應速率分別為①v(A)=0.45mol·L-1·min-1②v(B)=0.6mol·L-1·s-1

③v(C)=0.4mol·L-1·s-1④v(D)=0.45mol·L-1·s-1,該反應進行的快慢順序為 (

)A.④>③=②>①

B.④<③=②<①C.①>②>③>④

D.④>③>②>①【解析】選A。若將各反應速率均轉(zhuǎn)化為以B表示的反應速率,且以mol·L-1·s-1為單位,①、②、③、④表示的速率分別是0.0225mol·L-1·s-1、0.6mol·L-1·s-1、0.6mol·L-1·s-1、0.675mol·L-1·s-1,故A正確。知識點二化學反應速率的影響因素【重點釋疑】1.內(nèi)因:2.外因:在其他條件相同時,改變某一條件:影響因素影響結果濃度增大反應物的濃度,速率加快;減小反應物的濃度,速率減慢溫度升高溫度,速率加快;降低溫度,速率減慢壓強增大氣態(tài)反應物的壓強,速率加快;減小氣態(tài)反應物的壓強,速率減慢影響因素影響結果催化劑使用催化劑能極大地加快反應速率固體反應物的表面積增大固體反應物的表面積,化學反應速率加快;減小固體反應物的表面積,化學反應速率減慢其他形成原電池、使用合適的溶劑等也影響化學反應速率【易錯提醒】(1)由于增大反應物濃度造成的反應速率減慢,此時要考慮常溫下鐵和鋁在濃硫酸和濃硝酸中的鈍化。例如,鐵和稀硫酸生成氫氣的反應,若將稀硫酸換成濃硫酸,發(fā)生鈍化,反應不進行。(2)中學階段一般只討論其他條件相同時,改變一個條件對化學反應速率的影響?！局R拓展】壓強對反應速率的影響有氣體參加的反應,改變壓強對反應速率的影響實質(zhì)是改變體積,使反應物的濃度改變。(1)壓縮體積或充入反應物,使壓強增大,都能加快化學反應速率。(2)體積不變,充入不參與反應的氣體。雖然總的壓強增大,但反應物濃度不發(fā)生變化,故化學反應速率不變。【思考·討論】(1)實驗室常用30%左右的硫酸與足量的鋅粒反應制取H2,當反應一段時間后,氣泡變得稀少了,如果添加一些適當濃度的硫酸溶液到反應容器中,氣泡又會重新增多起來,原因是什么?提示:反應的離子方程式為Zn+2H+====Zn2++H2↑。c(H+)的大小影響著該反應的反應速率。氣泡變稀少了,是因為c(H+)減小了,反應速率減慢。添加一些適當濃度的硫酸溶液,由于溶液中c(H+)又迅速增大,因而反應速率加快,產(chǎn)生氣泡的速率又加快了。(2)在恒壓條件下,發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),向容器中通入氦氣,化學反應速率如何變化?提示:減小?？倝簭姴蛔?通入氦氣體積增大,反應物的濃度減小,反應速率減小。(3)在恒容條件下,發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),向容器中通入氦氣,化學反應速率如何變化?提示:不變。容器體積不變,通入氦氣,反應物的濃度不變,反應速率不變?！景咐痉丁俊镜淅?2019·黃岡高一檢測)下列條件下的反應,放出氫氣最快的是 (

)金屬(相同粉末狀)

和物質(zhì)的量(mol)酸的濃度和體積(mL)反應溫度AFe0.13mol·L-1HCl1020℃BAl0.13mol·L-1HCl1020℃CCu0.14mol·L-1H2SO41020℃DMg0.16mol·L-1HNO3(稀)1020℃【思維建?！糠治鲇绊懟瘜W反應速率因素的一般步驟【解析】選B。因決定化學反應速率的因素是反應物本身的性質(zhì),在上述金屬中鎂的活潑性最強,但硝酸與金屬反應得不到氫氣,4mol·L-1H2SO4中氫離子的濃度為8mol·L-1,但Cu不與稀硫酸反應,金屬與酸反應的本質(zhì)是與氫離子反應,3mol·L-1HCl中氫離子的濃度為3mol·L-1,Al比Fe活潑,所以放出氫氣最快的是Al。【方法規(guī)律】

分析判斷反應速率大小時應遵循的思路【遷移·應用】1.(2019·邯鄲高一檢測)下列條件一定能使化學反應速率增大的是 (

)①增加反應物的物質(zhì)的量 ②升高溫度③縮小反應容器的體積 ④加入生成物A.只有② B.②③C.①② D.全部【解析】選A。增加反應物的物質(zhì)的量不一定改變反應物的濃度。反應物、生成物為固態(tài)或純液態(tài)時增加反應物的物質(zhì)的量,都不影響反應速率,①④錯誤;縮小反應容器的體積可以增大有氣體參與的反應的化學反應速率,對沒有氣體參與的反應的反應速率無影響。2.(2019·淄博高一檢測)下列有關反應速率的說法正確的是 (

)A.用鐵片和稀硫酸反應制氫氣時,改用98%的硫酸可以加快反應速率B.100mL2mol·L-1的鹽酸跟鋅片反應,加入適量的氯化鈉溶液,反應速率不變C.SO2的催化氧化反應是一個放熱的反應,所以升高溫度,反應速率變慢D.汽車尾氣中的NO和CO可以緩慢反應生成N2和CO2,減小壓強反應速率變慢【解析】選D。鐵和濃硫酸鈍化,所以錯誤,不選A;加入氯化鈉溶液,鹽酸的濃度減小,所以速率減慢,不選B;升溫,反應速率加快,錯誤,不選C;減小壓強,反應速率減慢,正確,選D。【補償訓練】1.對于硫酸工業(yè)中SO2的催化氧化反應2SO2+O2

2SO3,下列說法錯誤的是 (

)A.使用催化劑能加快化學反應速率B.增大壓強對反應速率無影響C.降低反應溫度,化學反應速率減慢D.增大O2濃度,化學反應速率增大【解析】選B。使用催化劑,加快反應速率,A項正確;該反應為氣相反應,增大壓強可增大反應物的濃度,則反應速率增大,B項錯誤;降低溫度,化學反應速率降低,C項正確;增大O2濃度,化學反應速率增大,D項正確。2.(2019·濰坊高一檢測)下列食品添加劑中,其使用目的與反應速率有關的是 (

)A.抗氧化劑 B.調(diào)味劑C.著色劑 D.增稠劑【解析】選A?？寡趸瘎┠茏柚够蜓泳徥称返难趸冑|(zhì),與反應速率有關,故A正確;調(diào)味劑是為了增加食品的味道,與反應速率無關,故B錯誤;著色劑是為了給食品添加某種顏色,與反應速率無關,故C錯誤;增稠劑可以提高食品的黏稠度,使食品加工體系更趨于穩(wěn)定狀態(tài),與反應速率無關,故D錯誤?！舅仞B(yǎng)提升】2019年7月1日,《上海市生活垃圾管理條例》正式施行,上海開啟了生活垃圾分類“強制時代”。按照總體部署,繼上海之后,全國另外45座城市也將跟進實施生活垃圾強制分類。生活中有很多資源容易被浪費,如廢鐵、舊塑料等。為了變廢為寶,某同學利用廢鐵片與鹽酸的反應制備氫氣時,經(jīng)過測定產(chǎn)生H2的速率隨時間的變化如圖所示。(1)對于該反應,影響反應速率的因素有哪些?提示:這是固體與水溶液之間進行的反應,影響反應速率的因素有鹽酸的濃度、溫度和鐵片的表面積。(2)分析O～a段產(chǎn)生氫氣速率幾乎為零的原因?提示:廢鐵片的表面有鐵銹,開始階段鹽酸先與鐵的氧化物反應,無氫氣產(chǎn)生。(3)隨著反應的進行鹽酸的濃度逐漸減小,但a～b段產(chǎn)生氫氣的速率卻逐漸增大的原因是什么?提示:鐵與鹽酸的反應是放熱反應,放出的熱量使溶液的溫度升高,使反應速率增大,且增大的程度大于鹽酸濃度減小使速率減小的程度,故速率逐漸增大。(4)b～c段產(chǎn)生氫氣的速率逐漸減小的原因是什么?提示:隨著反應進行到最后階段,發(fā)生反應的反應物的量減小,放出的熱量減小,鹽酸濃度減小使速率減小起到了主要作用,故速率逐漸減小。(5)還可以采取什么措施加快該反應的速率?提示:將鐵片粉碎、滴入幾滴硫酸銅溶液等。第六章化學反應與能量第二節(jié)化學反應的速率與限度第2課時化學反應的限度化學反應條件的控制

一、化學反應限度1.可逆反應:【想一想】什么是可逆反應?它有什么特點?提示:在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應叫可逆反應。特點如下:2.化學平衡的建立:(1)化學平衡建立的分析:①濃度對速率的影響的角度:在一定條件下,向反應容器中加入N2和H2發(fā)生反應:N2+3H22NH3。濃度速率變化v正、v逆關系開始反應物濃度_____v正_____v正__v逆生成物濃度_____v逆_____變化反應物濃度_____v正_____v正__v逆生成物濃度_____v逆_____平衡反應物濃度_____v正_____v正__v逆生成物濃度_____v逆_____最大最大最小最小>減小減小增大增大>不變不變不變不變=②利用速率—時間(v-t)圖象分析:(2)化學平衡狀態(tài)的概念:在一定條件下,可逆反應進行到一定程度時,正反應速率和逆反應速率相等,反應物的濃度和生成物的濃度都_________,達到一種表面靜止的狀態(tài)。不再改變【想一想】在已達到平衡的可逆反應2SO2+O22SO3中,由18O2代替等物質(zhì)的量的O2。一段時間后,18O存在于哪些物質(zhì)中?提示:化學平衡是動態(tài)平衡,18O2代替等物質(zhì)的量的O2后,18O2與SO2結合生成含18O的SO3,同時含18O的SO3分解,使SO2、O2中也含有18O,因此18O存在于SO2、O2、SO3這三種物質(zhì)中。(3)化學反應的限度:①化學平衡狀態(tài)是可逆反應達到給定條件下所能達到的_________。②任何可逆反應在給定條件下的進行程度都有一定的限度。③改變反應條件可以在一定程度上改變一個化學反應的限度,即改變該反應的化學平衡。最大程度【巧判斷】(1)一個可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是該反應所能達到的最大限度。 (

)提示:×?；瘜W平衡狀態(tài)是可逆反應達到給定條件下所能達到的最大程度,條件改變限度可能改變。(2)化學反應達到平衡狀態(tài)時,該反應停止了。 (

)提示:×?？赡娣磻莿討B(tài)平衡。(3)可逆反應達到平衡狀態(tài)時,各反應物、生成物的濃度相等。 (

)提示:×?？赡娣磻_到平衡狀態(tài)時,各反應物、生成物的濃度不再改變,并非相等。二、化學反應條件的控制1.目的:2.化工生產(chǎn)中反應條件的調(diào)控:(1)考慮因素:化工生產(chǎn)中調(diào)控反應條件時,需要考慮控制反應條件的_____和___________。成本實際可能性(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇:【情境·思考】生活中有很多現(xiàn)象都存在化學知識,如爐火越扇越旺,但蠟燭的火焰一扇就滅。(1)同樣是扇風結果為什么不同,試解釋其中的原因?提示:“爐火越扇越旺”是扇風為燃燒提供了足量的氧氣促進燃燒;“蠟燭的火焰一扇就滅”是由于空氣流動帶走大量的熱量,使溫度降低,低于了蠟燭的著火點。(2)為了提高燃料的燃燒效率,應如何調(diào)控燃燒反應的條件?提示:①燃料與空氣或氧氣接觸,且空氣要適當過量。②盡可能使燃料充分燃燒,提高能量的轉(zhuǎn)化率。③盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放出的熱量,提高熱能的利用率。知識點化學反應(限度)平衡狀態(tài)的理解和判斷【重點釋疑】1.化學平衡狀態(tài)的特征——“五字訣”:2.化學平衡狀態(tài)判斷“三關注”“一等一不變”(1)三關注:①關注反應條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;②關注反應特點,是等體積反應,還是非等體積反應;③關注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應。(2)一等一不變:【易錯提醒】(1)化學平衡的實質(zhì)是同種物質(zhì)的正、逆反應速率相等。用不同物質(zhì)的正、逆反應速率判斷是否達到化學平衡狀態(tài)時,要根據(jù)化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,轉(zhuǎn)化為同種物質(zhì)的速率進行比較。(2)利用v(正)=v(逆)>0判斷平衡狀態(tài)時注意:反應速率必須是一正一逆,不能都是v(正)或都是v(逆)?！舅伎肌び懻摗磕澈銣睾闳菝荛]容器中,發(fā)生如下反應:2A(g)+B(g)3C(g)+D(s),混合氣體的壓強不再改變能否表明該反應已達到平衡狀態(tài)?提示:不能。D是固體,反應前后氣體的物質(zhì)的量不變,由于容器的體積不變,故氣體的壓強始終不變,因此壓強不再改變,不能表明該反應已達到平衡狀態(tài)?！景咐痉丁俊镜淅吭谝粋€體積固定的密閉容器中,進行的可逆反應A(s)+3B(g)3C(g)。下列敘述中表明可逆反應一定達到平衡狀態(tài)的是世紀金榜導學號(

)①C的生成速率與C的分解速率相等;②單位時間內(nèi)生成amolA,同時生成3amolB;③B的濃度不再變化;④混合氣體總的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化;⑤A、B、C的物質(zhì)的量之比為1∶3∶3;⑥混合氣體的密度不再變化A.①②③

B.①③④⑥

C.①③⑥

D.①③④【思維建模】解答有關化學平衡標志的思維流程如下:【解析】選C。①C的生成速率與C的分解速率相等,說明正逆反應速率相等,故①正確;②化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比,無論是否達到平衡狀態(tài),都存在單位時間內(nèi)生成amolA,同時生成3amolB,故②錯誤;③當反應達到化學平衡狀態(tài)時,各物質(zhì)的濃度不變,故③正確;④氣體反應物與氣體生成物的化學計量數(shù)之和相等,無論是否達到平衡狀態(tài),混合氣體總的物質(zhì)的量都不變,故④錯誤;⑤平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量取決于起始配料比以及轉(zhuǎn)化的程度,不能作為判斷是否達到平衡狀態(tài)的依據(jù),故⑤錯誤;⑥A為固體,當氣體的總質(zhì)量不變時,反應達到平衡狀態(tài),故⑥正確?！灸割}追問】(1)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變能否說明該反應達到平衡?提示:能。根據(jù)M=,A是固體,反應前后氣體的物質(zhì)的量不變,但質(zhì)量是改變的,因此當平均相對分子質(zhì)量不再改變時,說明達到平衡。(2)若A為氣體,①～⑥中能夠說明反應達到平衡狀態(tài)的有哪些?提示:①③④。A為氣體,則反應前后氣體的總物質(zhì)的量不相等,則④能夠說明達到平衡;氣體的質(zhì)量和體積都不變,則密度始終不變,不能說明達到平衡。其他與原題一致。【遷移·應用】

(2019·淮北高一檢測)在恒溫下的密閉容器中,有可逆反應:2NO+O22NO2(正反應為放熱反應),不能說明已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是 世紀金榜導學號(

)A.正反應生成NO2的速率和逆反應生成O2的速率相等B.反應容器中壓強不變C.混合氣體顏色深淺保持不變D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化而變化【解析】選A。該反應是一個反應前后氣體物質(zhì)的量不相等的反應,因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量、壓強以及顏色保持不變,即說明達到平衡。A中表示的速率雖然方向相反,但速率之比不等于化學計量數(shù)之比,即應該是正反應生成NO2的速率和逆反應生成O2的速率的2倍相等,故A錯?！狙a償訓練】1.(2019·宿州高一檢測)一定溫度下,反應A2(g)+B2(g)2AB(g)達到平衡的標志是(

)A.單位時間內(nèi)生成nmolA2同時生成nmolABB.容器內(nèi)的總壓強不隨時間的變化而變化C.單位時間內(nèi)生成2nmolAB同時生成nmolB2D.單位時間內(nèi)生成nmolA2同時生成nmolB2

【解析】選C。在一定條件下,判斷一個反應是否達到平衡,主要看正逆反應速率是否相等,體系中各組分的濃度(或含量)是否保持不變。A項中,生成A2是逆反應,生成AB是正反應。顯然v(正)<v(逆),沒有達到平衡;B項中,壓強不隨時間的變化而變化,不能說明反應混合物中A2、B2和AB的濃度是否保持一定,v(正)是否等于v(逆)。該反應前后氣體總的物質(zhì)的量保持不變,在其他條件一定時,反應從開始至反應達到平衡壓強就一直保持不變,故壓強不變不能說明反應是否達到平衡狀態(tài);C項中,表明v(正)=v(逆),反應已達到平衡狀態(tài);D項中,只說明了逆反應速率,沒有說明正反應速率,且不管平衡是否建立,只要反應在進行,生成A2和B2的物質(zhì)的量之比始終為1∶1。2.相同溫度和壓強下,在容積為2L的密閉容器中發(fā)生反應:2HIH2+I2(g),達到平衡狀態(tài)的標志是 (

)A.c(H2)保持不變B.c(H2)=c(I2)C.2v正(HI)=v逆(I2)D.拆開2molH—I共價鍵,同時生成1molH—H共價鍵【解析】選A。在一定條件下的可逆反應中,如果正、逆反應速率相等,各組分的百分含量保持不變,則達到化學平衡狀態(tài)。A項,c(H2)保持不變,符合要求;B項,c(H2)=c(I2),不一定是保持不變,不符合要求;C項,應為v正(HI)=2v逆(I2),錯誤;D項,拆開2molH—I共價鍵是正反應,同時生成1molH—H共價鍵,也是正反應,錯誤。3.(2019·青島高一檢測)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在體積不變的密閉容器中反應,下列敘述表示處于化學平衡狀態(tài)的是 (

)A.N2、H2、NH3的濃度比為1∶3∶2的狀態(tài)B.混合氣體的密度不隨時間而變化C.當有1molN≡N鍵斷裂時,有6molN—H鍵斷裂D.單位時間內(nèi)消耗amolN2的同時,消耗3amol的H2的狀態(tài)【解析】選C。A中,N2、H2、NH3的濃度比等于化學計量數(shù)之比時,不能確定是否處于平衡狀態(tài),因為無法以v正=v逆和濃度是否不變進行判斷。B中,因容器的體積不變,而混合氣體的總質(zhì)量不改變,則無論平衡與否,混合氣體的密度均不變化。C中,當有1molN≡N鍵斷裂時,相當于生成2molNH3(1molNH3中含有3molN—H鍵),即生成6molN—H,與有6molN—H鍵斷裂符合v(NH3)正=v(NH3)逆,故處于化學平衡狀態(tài)。D中,消耗amolN2的同時消耗3amolH2是同向的,不管平衡與否,只要N2和H2反應就一定符合該比例?！舅仞B(yǎng)提升】化學平衡是一個相對靜止的狀態(tài),是可逆反應在一定條件下達到的最大限度?；卮鹩嘘P硫酸制備中重要反應2SO2+O22SO3的有關問題:(1)對于該反應的下列判斷正確的有哪些?①2molSO2和足量的O2反應,必生成2molSO3②平衡時SO2、O2、SO3的分子數(shù)之比為2∶1∶2③平衡時SO2的消耗速率必定等于O2的生成速率的2倍④平衡時SO2的濃度必為O2濃度的2倍提示:③。由于該反應是可逆反應,反應不可能完全進行,所以2molSO2和足量的O2反應,產(chǎn)生的SO3的物質(zhì)的量必然小于2mol,①錯誤;在反應過程中,SO2、O2、SO3這幾種物質(zhì)的分子數(shù)之比為2∶1∶2,但是平衡時不一定是這種關系,②錯誤;因為在平衡時任何物質(zhì)的消耗速率與產(chǎn)生速率相同,在任何時刻SO2的消耗速率必定等于O2的消耗速率的2倍,當SO2的消耗速率等于O2生成速率的2倍時,則說明O2的消耗速率等于O2生成速率,因此反應達到平衡狀態(tài),③正確;如果起始加入的SO2、O2的比例不是2∶1,則達到平衡時SO2的濃度不是O2濃度的2倍,④錯誤。(2)加快該反應速率的因素有哪些?提示:使用催化劑、升高溫度、增大反應物濃度、增大壓強等。(3)以下是該反應在不同條件下達到平衡狀態(tài)時SO2的轉(zhuǎn)化率。壓強溫度0.1MPa0.5MPa1MPa10MPa400℃99.2%99.6%99.7%99.9%500℃93.5%96.9%97.8%99.3%600℃73.7%85.8%89.5%96.4%從以上數(shù)據(jù)分析,最好選擇的反應條件是什么?選擇時考慮的因素有哪些?提示:選擇400℃、0.1MPa。選擇適宜的反應條件,既可以增大反應速率,縮短生產(chǎn)周期,又可以達到較大的反應限度,從而獲得較大的產(chǎn)率?！菊n堂回眸】【核心整合】1.化學反應速率2.化學平衡——反應限度3.“三段式”法在化學反應速率計算中的應用有關化學反應速率的計算往往數(shù)據(jù)比較多,關系復雜,往往可以通過“三段式”法,使各種數(shù)據(jù)直觀、條理清晰、便于分析和計算。(1)“三段式”法的基本步驟a.寫出化學反應方程式并配平。b.根據(jù)題意,依次列出各反應物和生成物的起始濃度(或物質(zhì)的量)、濃度(或物質(zhì)的量)的變化量及一段時間后的濃度(或物質(zhì)的量),未知量可以設未知數(shù)表示。c.根據(jù)起始濃度(或物質(zhì)的量)與一段時間后的濃度(或物質(zhì)的量)的差等于濃度(或物質(zhì)的量)的變化量,變化量之比等于對應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比,列出關系式計算。(2)具體實例有v(A)=

mol·L-1·s-1,v(B)=

mol·L-1·s-1,v(C)=

mol·L-1·s-1,B的轉(zhuǎn)化率為

×100%。【素養(yǎng)遷移】1.(2019·沈陽高一檢測)下列各圖所示的措施中,是為了加快其化學反應速率的是 (

)【解析】選C。鐵門表面噴漆是為了防止鐵銹蝕,減小反應速率,A項錯誤。把食物放在冰箱中降溫保存,是為了降低反應速率,B項錯誤。用扇子扇煤爐火,使其中的空氣濃度增大,增大反應物的濃度,反應速率加快,C項正確。將木頭電線桿頭稍微燒焦些,使木頭表面覆蓋一層不容易反應的物質(zhì),因此可以使反應速率減慢,D項錯誤。2.在一定溫度下,某密閉且體積不變的容器內(nèi)有可逆反應:A(g)+3B(g)2C(g)。不能說明該反應達到化學平衡的標志是 (

)A.C物質(zhì)的生成速率和分解速率相等B.A、B、C的濃度不再變化C.單位時間內(nèi)生成amol物質(zhì)A,同時生成3amol物質(zhì)BD.A、C物質(zhì)的分子數(shù)之比不變【解析】選C。C物質(zhì)的生成速率和分解速率相等,說明正、逆反應速率相等,A正確;對于可逆反應來說,判斷反應是否已經(jīng)達到平衡,主要看正逆反應速率是否相等,體系中各組分的濃度(或含量)是否保持不變,B項正確;C選項只說明了逆反應速率,沒有說明正反應速率,C錯誤;隨反應的進行A、C物質(zhì)的分子數(shù)之比發(fā)生改變,當該比值不變時,說明達到化學平衡的標志,D正確。3.一定條件下,將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發(fā)生反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)。下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是 (

)A.體系壓強保持不變B.混合氣體顏色保持不變C.SO3和NO的體積比保持不變D.每消耗1molSO3的同時生成1molNO2【解析】選B。反應NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)是體積不變的可逆反應,因此A項不能說明;顏色的深淺與氣體的濃度大小有關,而在反應體系中只有二氧化氮是紅棕色氣體,所以混合氣體顏色保持不變時即說明NO2的濃度不再發(fā)生變化,因此B項可以說明;SO3和NO是生成物,因此在任何情況下二者的體積比總是滿足1∶1,C項不能說明;SO3和NO2一個作為生成物,一個作為反應物,因此在任何情況下每消耗1molSO3的同時必然會生成1molNO2,因此D項也不能說明?！净犹骄俊?1)將上題A項“壓強”改為“氣體的總物質(zhì)的量”能否說明達到平衡狀態(tài)?提示:不能。該反應前后氣體的物質(zhì)的量始終保持不變。(2)將上題C項“SO3和NO”改為“NO2和SO2”能否說明達到平衡狀態(tài)?提示:能。開始時NO2與SO2體積比為1∶2,變化量之比為1∶1,未達到平衡時NO2與SO2體積比會發(fā)生變化,當保持不變時,表明反應達到平衡狀態(tài)。4.在10L密閉容器中,1molA和3molB在一定條件下反應:A(g)+xB(g)2C(g),2min后反應達到平衡時,測得混合氣體共3.4mol,生成0.4molC,則下列計算結果正確的是 世紀金榜導學號(

)A.平衡時,物質(zhì)的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶11∶4B.x值等于3C.A的轉(zhuǎn)化率為20%D.B的平均反應速率為0.4mol·L-1·min-1【解析】選C。

A(g)+xB(g)2C(g)起始物質(zhì)的量(mol) 1 3 0轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量(mol) 0.2 0.2x 0.4平衡物質(zhì)的量(mol) 0.8 3-0.2x 0.4則0.8mol+3mol-0.2xmol+0.4mol=3.4mol,x=4,B錯;平衡時,物質(zhì)的量之比為0.8∶(3-0.8)∶0.4=4∶11∶2,A錯;A的轉(zhuǎn)化率為×100%=20%,C正確;v(B)=÷2min=0.04mol·L-1·min-1,D錯。5.(原創(chuàng)題)氮氧化物包括多種化合物,如一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、三氧化二氮(N2O3)、四氧化二氮(N2O4)和五氧化二氮(N2O5)等。除二氧化氮以外,其他氮氧化物均極不穩(wěn)定,遇光、濕或熱變成二氧化氮及一氧化氮,一氧化氮又變?yōu)槎趸?。某溫度?真空密閉容器中發(fā)生反應:2NO22NO+O2,經(jīng)4min后,測得混合氣中NO2濃度為0.12mol·L-1,O2的濃度為0.24mol·L-1,且各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化。求:(1)NO2的起始濃度是多少?(2)4min時NO2的轉(zhuǎn)化率是多少?(3)4min內(nèi)生成NO的化學反應速率是多少?(4)4min時NO的體積分數(shù)是多少?(5)4min時容器的壓強是開始時的多少倍?【解析】

2NO22NO+

O2c(起始)/mol·L-1 a 0 0c(轉(zhuǎn)化)/mol·L-1 2c 2c cc(4min)/mol·L-1 a-2c 2c c由題意得:a-2c=0.12mol·L-1,c=0.24mol·L-1。(1)NO2的起始濃度為a=0.12mol·L-1+2×0.24mol·L-1=0.6mol·L-1。(2)α(NO2)=×100%=×100%=80%。(3)v(NO)==0.12mol·L-1·min-1。(4)設容器體積為VL,則NO的體積分數(shù)=×100%=×100%=57.1%。(5)設容器體積為VL,答案:(1)0.6mol·L-1

(2)80%

(3)0.12mol·L-1·min-1

(4)57.1%

(5)1.4課題任務:以化學反應與熱能、電能的轉(zhuǎn)化為載體,解決能源問題【情境創(chuàng)設】

中國氫能聯(lián)盟在濰柴集團發(fā)布首個《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》,這是國內(nèi)第一個高質(zhì)量的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈研究成果。

據(jù)白皮書研究數(shù)據(jù)顯示,2050年氫能將在中國終端能源體系中占比達到10%,與電力協(xié)同互補,共同成為中國終端能源體系的消費主體。屆時,可實現(xiàn)二氧化碳減排約7億噸/年,累計拉動33萬億元經(jīng)濟產(chǎn)值。推動氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,是優(yōu)化能源結構、保障能源安全和提高國家制造業(yè)創(chuàng)新能力的重要方向。【素養(yǎng)解讀】1.核心素養(yǎng):(1)證據(jù)推理與模型認知:建立認知模型,并能運用模型解釋化學現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。(2)科學探究與創(chuàng)新意識:能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題,能從問題和假設出發(fā),依據(jù)研究目的,設計探究方案。(3)科學態(tài)度與社會責任:具有探索未知、崇尚真理的意識;具有節(jié)約資源、保護環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展意識。2.素養(yǎng)目標:通過課題的探究學習,掌握化學能與熱能、電能的轉(zhuǎn)化知識,初步養(yǎng)成綠色應用意識,增強社會責任感?！舅仞B(yǎng)探究】【探究一】氫能源的燃燒1.能源有多種分類方法,按基本形態(tài)分為一次能源和二次能源。按能源性質(zhì)分為燃料型能源和非燃料型能源(水能、風能、地熱能、海洋能)。按污染分為污染型能源和清潔型能源。(1)按照上面分類標準,氫能源屬于哪些類型?提示:H2是通過化學反應由水得到的,屬于二次能源;燃燒放熱,產(chǎn)物為水,故屬于燃料型能源和清潔型能源。(2)根據(jù)下列信息判斷氫氣燃燒生成水時的熱量變化:則H2O分解為H2與O2時放出還是吸收熱量?生成1molH