【高考冲刺】精准讲解-高频考点突破《高考化学》二轮复习与增分策略:知识点9:化学反应速率和化学平衡.ppt
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1、【高考冲刺】精准讲解高考特级教师 江新欢 博士教授专题九 化学反应速率 及影响化学平衡的因素 化学反应速率及其影响因素、化学反应进行的方向 全面突破化学平衡 全面突破化学平衡常数及转化率 看图识图借图破解1234考点一化学反应速率及其影响因素、化学 反应进行的方向一、化学反应速率及其影响知识点回顾:知识点回顾:HClNaOHNaClH2O千分之一秒即完成千分之一秒即完成H2Cl22HCl百分之一秒即完成百分之一秒即完成救心丹救心丹几分钟见效几分钟见效钢铁腐蚀钢铁腐蚀若干年若干年煤、石油等化煤、石油等化石燃料的形成石燃料的形成几千万年以上几千万年以上定义:定义:化学反应速率用化学反应速率用单位时
2、间单位时间(如每秒,每分,每小时)内(如每秒,每分,每小时)内反应物反应物浓度的减小浓度的减小或生成物或生成物浓度的增大浓度的增大来表示。来表示。计算式计算式:一、化学反应速率一、化学反应速率(物质的量浓度物质的量浓度)单位:单位:mol/(Ls)或者或者 mol/(Lmin)=【注意】化学反应速率是标量,只取正值。化学反应速率是标量,只取正值。化学反应速率有瞬时反应速率和平均反应速率,以上所表化学反应速率有瞬时反应速率和平均反应速率,以上所表示的是某段时间内的示的是某段时间内的平均反应速率平均反应速率。化学反应速率只适用于化学反应速率只适用于气体或溶液气体或溶液,固体或纯液体的浓度,固体或纯
3、液体的浓度可视为常数,并不适用。可视为常数,并不适用。例例1 1 在在 N2 +3H2 2 NH3反应中,自开始至秒,反应中,自开始至秒,氨的浓度由变为氨的浓度由变为0.6 mol/L,则以氨气表示的化学,则以氨气表示的化学反应速率是多少?反应速率是多少?=0.3mol/(Ls)v(NH3)=c(NH3)t=(0.6 0)mol/L2s一个一个5L5L容器中,盛入容器中,盛入8.0mol8.0mol某气体反应物,某气体反应物,3 3minmin后,后,测得这气体还剩测得这气体还剩6.5mol,6.5mol,这种反应物的化学反应速率这种反应物的化学反应速率为为 例例2例例3 3:在在2L2L的密
4、闭容器中充入的密闭容器中充入2mol2mol的氮气和的氮气和8mol8mol氢气,氢气,一定条件下发生反应。一定条件下发生反应。5min5min后,测得容器内生成的氨气后,测得容器内生成的氨气 的的浓度为浓度为1mol/L1mol/L问题问题1:分别用:分别用H2、N2、NH3 的浓度变化表示的反应速率的浓度变化表示的反应速率问题问题2 2:以上三种的数值是否相等?是否矛盾?:以上三种的数值是否相等?是否矛盾?数值大小何有关系?数值大小何有关系?各物质反应速率比各物质反应速率比=计量系数比计量系数比例例4、已知反应已知反应A 3B 2C D(1)在某段时间内以)在某段时间内以A的浓度变化表示的
5、化学反应速率的浓度变化表示的化学反应速率 为为1mol/(Lmin),则此段时间内以则此段时间内以C的浓度变化表示的的浓度变化表示的 化学化学反应速率?反应速率?(2)VA=1mol/(Lmin),VB=2mol/(Lmin)VC=0.02mol/(LS)三种情况所对应的化学反应速率三种情况所对应的化学反应速率由小到大为由小到大为 。反思反思:比较反应的快慢比较反应的快慢,统一基准物质统一基准物质统一单位。统一单位。化学反应速率的特点化学反应速率的特点 同一反应中:同一反应中:(1)可用不同物质来反应速率表示,但必须)可用不同物质来反应速率表示,但必须指明指明是用哪种物质来表示。是用哪种物质来
6、表示。(2)各物质的化学反应速率比)各物质的化学反应速率比=化学计量系数比化学计量系数比例如:在反应例如:在反应aA+bB=cC+dD中,中,v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d(3)不同物质表示的反应速率数值可能相同,也可能不同,但)不同物质表示的反应速率数值可能相同,也可能不同,但意义相同意义相同,都表,都表示该反应的化学反应快慢。示该反应的化学反应快慢。(4)比较同一反应在不同条件下的反应速率时应:)比较同一反应在不同条件下的反应速率时应:统一基准物质统一基准物质统一单位。统一单位。练练习习1向一个容积为向一个容积为1L1L的密闭容器中放入的密闭容器中放入2moLSO2
7、moLSO2 2和和1moLO1moLO2 2,在一定条件下反应在一定条件下反应,2S,2S末末,测得容器内有测得容器内有0.8moLSO0.8moLSO2 2,求求2S2S内内SOSO2 2,O,O2 2,SO,SO3 3的反应速率和反应速率比的反应速率和反应速率比.练习练习2在一定条件下,在一定条件下,mA+nBmA+nB=pCpC的反应中,各物质的的反应中,各物质的化学反应速率为化学反应速率为V(A)=amolV(A)=amolL L-1-1s s-1-1,V(B)=a/2molV(B)=a/2molL L-1-1s s-1-1,V(C)=amolV(C)=amolL L-1-1s s-
8、1-1,则该反应的化学方程式是则该反应的化学方程式是 。2A+B=2C练习练习3:则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为:反应反应 A+3B=2C+2D A+3B=2C+2D 在四种不同条件下的在四种不同条件下的反应速率为:反应速率为:(1)(A)=0.3mol/(Ls)(2)(B)=0.6mol/(Ls)(3)(C)=0.4mol/(Ls)(4)(D)=0.45mol/(Ls)(1)(4)(2)=(3)在相同条件下在相同条件下,等质量等质量(金属颗粒大小相同金属颗粒大小相同)的下列金属的下列金属 与足量与足量1mol/L 1mol/L 盐酸反应时盐酸反应时,速率最快的是速率最快的是
9、 A A 镁镁 B B 铝铝 C C 钠钠 D D 铁铁二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素化学反应速率是由反应物的化学反应速率是由反应物的性质性质决定的决定的;内因是主要因素内因是主要因素外因因素外因因素:实验实验25现现象象结论结论热水中热水中常温常温冷水中冷水中产生气泡速率增大,产生气泡速率增大,带火星火柴带火星火柴 复燃复燃升高温度,升高温度,反应速率增大反应速率增大有气泡冒出有气泡冒出产生气泡速率减小产生气泡速率减小降低温度,降低温度,反应速率减小反应速率减小2H2O2=2H2O+O2l规律:当其它条件不变时,升高温度,化学反应速率增大。规律:当其它条件不变时,升高温
10、度,化学反应速率增大。降低温度,化学反应速率减小。降低温度,化学反应速率减小。l实验测得,温度每升高实验测得,温度每升高1010度,化学反应速率通常增大原来度,化学反应速率通常增大原来的的2 24 4倍。倍。l注意:注意:温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。(1 1)温度对化学反应速率的影响)温度对化学反应速率的影响实验实验26现象现象结论结论加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其他试剂不加其他试剂气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大有气泡冒出,较慢有气泡冒出,较慢MnO2能加快能加快反应速率反应速率FeCl3能加快
11、能加快反应速率反应速率无催化剂无催化剂反应较慢反应较慢外因因素外因因素:l规律:催化剂能改变化学反应的速率。规律:催化剂能改变化学反应的速率。l有的催化剂能加快化学反应的速率,叫正催化剂;有的催化剂能减慢化学反有的催化剂能加快化学反应的速率,叫正催化剂;有的催化剂能减慢化学反应速率,叫负催化剂。在实践中,如没有特殊说明,凡说催化剂都是指正催应速率,叫负催化剂。在实践中,如没有特殊说明,凡说催化剂都是指正催化剂。化剂。l催化剂中毒:催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破催化剂中毒:催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏,这种现象叫催化剂中毒。坏,这种现象叫催化剂
12、中毒。l催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用,不同的催化剂催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用,不同的催化剂对温度的要求不一样。对温度的要求不一样。(2 2)催化剂对化学反应速率的影响)催化剂对化学反应速率的影响 规律:当其它条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应规律:当其它条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大。减小反应物的浓度,化学反应速率减慢。速率增大。减小反应物的浓度,化学反应速率减慢。(3 3)浓度对化学反应速率的影响)浓度对化学反应速率的影响 规律:当其它条件不变时,增大固体反应物的表面积,化学规律:当其它条件不变时,增大固体反应物的表面积,
13、化学 反应速率增大。减小固体反应物的表面积,化学反应速率减慢。反应速率增大。减小固体反应物的表面积,化学反应速率减慢。(4 4)固体反应物的表面积对化学反应速率的影响)固体反应物的表面积对化学反应速率的影响(6 6)其他条件对化学反应速率的影响)其他条件对化学反应速率的影响(5 5)压强对化学反应速率的影响)压强对化学反应速率的影响对于有气体参加的反应来说,增大压强,就是增加单位体积里对于有气体参加的反应来说,增大压强,就是增加单位体积里反应物的浓度,即增大反应物的压强,可以增大化学反应速率。反应物的浓度,即增大反应物的压强,可以增大化学反应速率。1 1、在、在2L2L的密闭容器中,发生下列反
14、应:的密闭容器中,发生下列反应:3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的。若最初加入的A A 和和B B 都是都是4mol4mol,在前在前10s A 10s A 的平均反应速率为的平均反应速率为0.12mol/(L0.12mol/(Ls)s),则,则10s10s时,时,容器中容器中B B的物质的量为的物质的量为 。3.2mol课堂训练课堂训练某温度时在某温度时在2L2L容器中容器中X X、Y Y、Z Z三种物质的物质的量随三种物质的物质的量随 时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析:时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析:1 1、反应
15、开始、反应开始2min2min内的内的X X、Y Y、Z Z的化学反应速率的化学反应速率2 2、该反应的化学方程式为:、该反应的化学方程式为:_ _ _。把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率产生氢气的速率变化如图变化如图,分析其原因分析其原因:为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率,一位同学通过为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率,一位同学通过 实实验测定反应中生成的验测定反应中生成的CO2气体气体体积随反应时间体积随反应时间变化的情变化的情 况,绘况,绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。制如图曲线。请分析讨论以下问题。(1)在)在0t1、t1t2、t2
16、t3各相同各相同的时间段里的时间段里,反应速率最大的是反应速率最大的是_时间段,收集到气体最多时间段,收集到气体最多的是的是_时间段。时间段。(2)试分析三个时间段里,反应速率)试分析三个时间段里,反应速率不同的可能原因不同的可能原因(该反应是放热反应该反应是放热反应)。(3 3)在)在t t4 4后,为什么收集到的气体的体积不再增加?后,为什么收集到的气体的体积不再增加?开始时开始时C(H+)大大,该反应的反应速率该反应的反应速率大大;t1t2由于反应放热温度升高由于反应放热温度升高,所以所以速率迅速增大速率迅速增大;最后是因为最后是因为C(H+)减小了,减小了,反应速率减慢反应速率减慢.在
17、在2525时,向时,向100mL100mL含含HClHCl 14.6g 14.6g的盐酸中,放入的盐酸中,放入5.6g5.6g铁粉,铁粉,反反应进行到应进行到2s2s时收集到氢气时收集到氢气1.12L(1.12L(标况标况),之后反应又进行,之后反应又进行 了了4s4s,铁粉全溶解。若不考虑体积变化,则:,铁粉全溶解。若不考虑体积变化,则:(1)(1)前前2s2s内用内用FeClFeCl2 2表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ;(2)(2)后后4s4s内用内用HClHCl表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ;(3)(3)前前2s2s与后与后4s4s比较,反应速率比较,反应速率 较
18、快,其原因可能较快,其原因可能 。0.25mol/Ls0.25mol/Ls前前2s前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后4s时段大时段大 我们知道在化学反应中,反应物之间是按照化学方我们知道在化学反应中,反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的,那么,在实际反应中,反程式中的系数比进行反应的,那么,在实际反应中,反应物能否按相应的应物能否按相应的 计量关系计量关系完全完全转化为生成物呢?转化为生成物呢?氯水是氯气的水溶液,氯气能与水反应,而且这是一个氯水是氯气的水溶液,氯气能与水反应,而且这是一个 可逆反应。可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。请大家回
19、忆氯水中含有哪些微粒。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。氯水的成份:氯水的成份:氯水的成份:氯水的成份:分子:分子:分子:分子:ClCl2 2 、HClOHClO 、HH2 2OO 离子:离子:离子:离子:HH+、ClCl-、ClOClO-等等等等ClCl2 2 能能能能 与与与与HH2 2OO发生可逆反应:发生可逆反应:发生可逆反应:发生可逆反应:ClCl2 2 +H +H2 2O O HClOHClO+HClHClH2 +I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应什么叫做可逆反应?什么叫做可逆反应?在在同一条件同一条件下下,既向正反应方向进行既向正反应方向进行,同时同时又向逆反应又向逆反应 方向进
20、行的反应方向进行的反应.典型的可逆反应有典型的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温 SO2+H2O H2SO3NH3+H2O NH3 H2O启示启示:化学反应是有限度的,有些能进行地较彻底,有些反应化学反应是有限度的,有些能进行地较彻底,有些反应是不彻底的,甚至是可逆的。是不彻底的,甚至是可逆的。N2 +H2 NH3 在一固定容积的密闭容器里,加在一固定容积的密闭容器里,加1mol N1mol N2 2和和3mol 3mol H H H H2 2 2 2 (合适催化剂合适催化剂),能发生什么反应?能发生什么反应?(1)开始时
21、)开始时c(N2)、c(H2)大,大,c(NH3)=0开始阶段有什么特征?开始阶段有什么特征?只有正反应,只有正反应,v(逆逆)=0催化剂催化剂 N2 +3 H2 2NH3高温高温 N2 +H2 NH3(2)瞬间后)瞬间后c(N2)、c(H2)变小变小 ,c(NH3)0瞬间过后有什么特征?瞬间过后有什么特征?正逆反应都进行,正逆反应都进行,v(逆逆)0,v(正正)v(逆逆)(3)c(N2)、c(H2)逐渐变小,逐渐变小,c(NH3)逐渐增大,逐渐增大,三种物质的浓度达到一个三种物质的浓度达到一个特定值特定值。一定时间段内有什么特征?一定时间段内有什么特征?v(正正)=v(逆逆)0 N2 +H2
22、 NH3由于由于v v(正正)=)=v v(逆逆)0 0,虽然正、逆反应都在,虽然正、逆反应都在 进行,但各种物质的百分含量、浓度都不会发进行,但各种物质的百分含量、浓度都不会发 生变化生变化.从外表上看,反应好象从外表上看,反应好象“停止停止”。可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡化学平衡状态状态。反反应应速速率率v(正正)v(逆逆)t1时间(时间(t)0(1)0t1:v(正正)v(逆逆)(2)t1:v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压交流与讨论交流与讨论1、定义、定义在在一定条件一定
23、条件下的下的可逆反应可逆反应中,当中,当正反应速率和逆反应速率正反应速率和逆反应速率 相相等等,反应混合物中各组分的,反应混合物中各组分的浓度保持不变浓度保持不变的状态。的状态。前提(适用范围)前提(适用范围):可逆反应可逆反应内在本质内在本质:v(正正)=v(逆逆)0外在标志:反应混合物中各组分的浓度保持不变外在标志:反应混合物中各组分的浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征()动:动态平衡(动:动态平衡(v v(正正)=)=v v(逆逆)00)(2)(2)等:等:v(v(正正)=v()=v(逆逆)()定:反应混合物中各组分的浓度保持定:反应混
24、合物中各组分的浓度保持定,各组分的含量保持不变。定,各组分的含量保持不变。()变:条件改变,原平衡被破坏,在新变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。()逆逆此条件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度?此时的反应是否此时的反应是否停止停止了?了?此时为何此时为何3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变?某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂 时间时间 (min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20
25、.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9随堂练随堂练习习1、可逆反应达到平衡、可逆反应达到平衡的主要特的主要特征()征()A.反应停止了反应停止了B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D2、对于可逆反应、对于可逆反应MN Q达到平衡状态时,下列说法正确的是(达到平衡状态时,下列说法正确的是()A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了全部变成了QC.M、N、Q的浓度都
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