资源简介

化学反应的快慢和限度学案
教学目的
1. 了解化学反应速率的概念，学会化学速率的表示方法和简单计算。
2. 知道浓度、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响，会对简单问题作出判断，了解如何调控化学反应的快慢。
3. 掌握化学平衡状态的概念，即“动”“定”“等”的含义。
4. 掌握温度、压强、浓度对化学平衡的影响情况。
教学重点、难点
化学反应速率和化学平衡的概念
知识分析
（一）化学反应速率及其表示方法
1. 化学反应速率是用来描述化学反应快慢的。
2. 化学反应速率的表示方法。
（1）概念：单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示
（2）速率符号：v
（3）单位： mol/(L·s) mol/(L·min)
（4）数学计算式 ：ｖ（i） ＝ △c(i)/t （△c表示某一反应物或生成物的物质的量浓度的变化）
思考：对化学反应 2SO2+O2 2SO3 ，请填写下列相关空格：
物质 SO2 O2 SO3
起始浓度mol/L 10 10 0
反应终浓度mol/L 5 7.5 5
反应发生的时间（分钟） 10 10 10
反应速率 0.5mol/(L·min) 0.25mol/(L·min) 0.5mol/(L·min)
反应速率比 2：1：2
特别提示：
1. 同一化学反应用不同的物质表示反应速率时，值可能不同，因此，表示反应速率时，必须指明是用哪一种物质。
2. 同一化学反应的各物质的速率之比，等于对应系数之比（可用于计算）。
思考：1、S在纯O2和空气中燃烧时有什么现象？为什么？
2、带火星的木条在空气中熄灭，而在O2中能复燃，为什么？
（解答：1、硫在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色，在纯氧中燃烧更剧烈，火焰呈蓝紫色。因为空气中氧气的浓度小，反应较慢。2、纯氧中O2 浓度大。）
（二）影响化学反应速率的因素
1、内因：反应物的本性（如：反应物的化学性质越活泼化学反应速率越快，反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢。）
2、外因
（1）催化剂——回忆催化剂定义
改变化学反应速率，大部分加快反应速率
（2）温度
升高温度化学反应速率加快（一般每升高10℃，化学反应速率就提高原来的2—4倍），降低温度化学反应速率降低。
（3）压强（有气体的反应）
增大气体反应物的压强，化学反应速率加快
减小气体反应物的压强，化学反应速率降低
（4）浓度
在其它条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减少反应物的浓度，化学反应速率降低（注意：纯固体、纯液体的浓度看作常数）
（5）其他：固体反应物的表面积，光波、电磁波、超声波等
（三）调控化学反应速率的意义
调控化学反应速率在实践中具有十分重要的意义，人们可以根据需要采取适当的措施加快或减慢反应，以满足人们的需要。
（四）化学平衡
可逆反应的概念在相同条件下，同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应 。
可逆反应的特点 ① 反应物和生成物共存；② 正反应和逆反应共存；③ 反应不能进行到底。
化学反应限度的意义：在化工生产中，化学反应的限度是决定原料利用率和产品产率的重要因素。
1. 化学平衡状态的建立
2. 化学平衡的概念： 在一定条件下可逆 ( http: / / www.21cnjy.com )反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化。这种状态称为化学平衡状态。
3. 化学平衡的理解
①在化学反应中，只有可逆反应才有可能形成化学平衡，非可逆反应不可能形成化学平衡。
②可逆反应还需要在有关条件（如温度等）确定的前提下才能够形成化学平衡，即化学平衡是有条件的。
③化学平衡是可逆反应进行最大限度。
④化学平衡是动态平衡，在化学平衡状态下，可逆反应的正反应和逆反应都还在不断地进行着，而不是停止了化学反应。
⑤在化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且大于0，即v正＝v逆>0。
⑥在化学平衡状态时，任何一种反应物，生成物，其在各物质的总量中所占的百分比是一定而不变的。
4. 化学平衡的特征（标志）
（1）动：动态平衡
（2）等：正逆反应速率相等
（3）定：各组分的含量一定
（五）影响化学平衡移动的因素和规律
问题探知：一个化学反应能否进行得完全，是由 ( http: / / www.21cnjy.com )反应物的性质决定的，无法人为改变。那么，对于可逆反应来说，能否通过改变条件来控制反应进行的程度呢？
1. 化学平衡的移动
可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程称之为化学平衡的移动。
化学平衡移动的原因：条件改变，引起v正≠v逆，速率发生相对改变，平衡才能移动。可归纳如下：
某条件下的化学平衡平衡破坏新条件下的新化学平衡
2. 温度对化学平衡的影响
在其他条件不变的情况下，温度升高会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；温度降低会使化学平衡向着放热反应的方向移动。
3. 压强对化学平衡的影响
对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应， ( http: / / www.21cnjy.com )在其他条件不变时，增大压强，化学平衡向气体体积缩小的方向移动；反之，化学平衡向气体体积增大的方向移动。而对于反应前后气体体积不发生改变的可逆反应，其他条件不变时，增大或减少压强平衡不会发生移动。
4. 浓度对化学平衡的影响
在其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度都可使化学平衡向正反应方向移动；反之，化学平衡向逆反应方向移动。
（使用催化剂能同时同等程度地改变正、逆反应速率，即正、逆反应速率相对不变，所以催化剂对化学平衡无影响，但可缩短达到平衡的时间。）
【典型例题】
例1. 反应4NH3(g) ( http: / / www.21cnjy.com )+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，则此反应的速率可表示为（ ）
A. v（NH3）＝0.01mol/(L·s) B. v（O2）＝0.001mol/(L·s)
C. v（NO）＝0.001mol/(L·s) D. v（H2O）＝0.045mol/(L·s)
解答：C
解析：根据化学反应速率的计算公式v（H ( http: / / www.21cnjy.com )2O）＝0.45mol/(10L×30s)＝0.0015mol/(L·s)则v（NH3）＝v(NO)＝4/6v(H2O )＝0.001mol/(L·s),v(O2) ＝5/6v(H2O )＝0.00125mol/L，故选C。
点评：当用不同物质表示同一反应速率时，数值可能不同但意义相同。速率之比等于反应方程式中对应物质的计量数之比。
例2. 对于反应N2+O2 2NO在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快反应的速率（ ）
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H2使压强增大 D. 压强不变充入N2使体积增大
解答：AB
解析：对有气体参加的化学反应，增大 ( http: / / www.21cnjy.com )压强如果能增大反应物的浓度，则可以加快反应速率，AB均如此。C选项充入氢气，虽然压强增大，但反应物浓度不变，D选项体积增大，减小了氧气的浓度，也不加快反应。
点评：应该掌握压强增大加快反应速率的实质问题。
例3. 一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)+2Y(g) 2Z(g)一定达到化学平衡状态的是（ ）
A. X、Y、Z的物质的量之比为1:2:2
B. X、Y、Z的浓度不再发生变化
C. 容器中的压强不再发生变化
D. 单位时间内生成n molZ，同时生成2n molY
解答：BC
解析：达到化学平衡状态是指各组分浓度不变的状态，此时本题中压强也不再变化，而D选项表示反应向逆反应方向进行，没有达到平衡。
点评：本题考查对化学平衡概念的理解。
例4. 表示2A(g)+B(g)2C(g)（正反应放热）。下列这个可逆反应的正确图像为（ ）
( http: / / www.21cnjy.com )
解答：A
解析：随着温度的升高，化学平衡应向吸热反应方向亦即逆反应方向移动，所以生成物C的体积分数减小，反应物的含量增大，反应物的转化率减小。
增大体系的压强，由于反应的两边都是 ( http: / / www.21cnjy.com )气态物质，所以正反应和逆反应的速率都增大。而加入催化剂，只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动，所以达到平衡后，各组分的浓度及体积分数应该不变。答案为A。
点评：识图原则：（1）由曲线部分斜率 ( http: / / www.21cnjy.com )的大小，确定反应中浓度的大小、温度的高低或压强的大小（规律：斜率大→反应速率快，达平衡需时间短→温度高或压强大）；由直线的高低，结合平衡移动原理和指定的可逆反应，确定平衡移动的方向，反应的热效应，反应两边气体体积的大小等。
（2）定压看温度变化或定温 ( http: / / www.21cnjy.com )看压强变化，由曲线上交点的高低，结合平衡移动原理和指定的可逆反应，确定平衡的移动方向，反应的热效应，反应两边气体体积的大小等。

【模拟试题】
一、选择题
1. 在mA+nB＝pC ( http: / / www.21cnjy.com )的反应中，m, n, p为各物质的计量数，现测得C每分钟增加a mol/L，B每分钟减少1.5amol/L，A每分钟减少0.5 a mol/L，则m:n:p为（ ）
A. 2:3:2 B. 2:2:3 C. 1:3:2 D. 3:1:2
2. 某反应2A(g)+B(g) C(g)经10s后A的物质的量浓度为0.2mol/L，B的物质的浓度降低了0.02mol/L，则A物质的起始浓度为（ ）
A. 0.24 mol/L B. 0.6 mol/L C. 2.4 mol/L D. 4.2 mol/L
3. 100mL 6mol/L H2S ( http: / / www.21cnjy.com )O4跟过量锌粉反应，在一定温度，为了“减缓反应进行的速率，但又不影响生成H2的总量”，可向反应物中加入适量的（ ）
A. Na2CO3溶液 B. 水 C. K2SO4溶液 D. (NH4)2SO4固体
4. 在一定温度下，向aL密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应X(g)+2Y(g) 2Z(g)，此反应达到平衡的标志是（ ）
A. 容器内压强不随时间变化
B. 容器内各物质的浓度不随时间变化
C. 容器内X、Y、Z浓度之比为1：2：2
D. 单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z
5. 在一真空密闭容器中盛有n mol PCl5，在200℃时发生如下反应：PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)反应达平衡时，PCl3所占的体积分数为M%，若同一温度下，同一容器中，最初投入的是2n mol PCl5，反应达平衡时，PCl3的体积分数为N%，则M和N的关系是（ ）
A. M>N B. N>M C. M＝N D. 无法比较
6. 在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)+3B(g) 2C(g)；△H<0（正反应放热）某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图，如图
( http: / / www.21cnjy.com )
则下列判断一定错误的是（ ）
A. 图甲研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B. 图乙研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C. 图乙研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D. 图丙研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
7. 有一处于平衡状态的反应：X(s)+3Y(g) 2Z(g)（正反应为放热反应）。为了使平衡向生成Z的方向移动，应选择的条件是（ ）
①高温 ②低温 ③高压 ④低压 ⑤加正催化剂 ⑥分离出Z
A. ①③⑤ B. ②③⑤ C. ②③⑥ D. ②④⑥
8. 某温度下，反应N2O42NO2(g)（正反应为吸热反应）在密闭容器中达到平衡。下列说法不正确的是（ ）
A. 加压时（体积变小），将使正反应速率增大
B. 保持体积不变，加入少许NO2，将使正反应速率减小
C. 保持体积不变，加入少许N2O4，再达平衡时，颜色变深
D. 保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深
9. 在密闭容器中发生如下反应：mA(g)+nB(g) pC(g)，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到平衡时，C的浓度为原来的1.9倍。下列说法中错误的是（ ）
A. m+n>p B. 平衡向逆反应方向移动
C. A的转化率降低 D. C的体积分数增加
10. 在一定容积的密闭容器中放入3L气体R和5L气体Q，在一定条件下发生反应2R(g)+5Q(g) 4X(g)+nY(g)，反应完全后，容器温度不变，混合气体的压强是原来的87.5%，则反应N2+3H2 2NH3在2L的密闭容器中发生，5min内NH3的质量增加了1.7g，求反应速率。化学方程式中的n值是（ ）
A. 2 B. 3 C. 4 D. 5

二、填空题
11. 某温度时，在2L容器中，X、Y ( http: / / www.21cnjy.com )、Z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，该反应的化学方程式为 。反应开始至2min，Z的平均反应速率为 。
( http: / / www.21cnjy.com )
12. 反应A+3B＝2C+2D在 ( http: / / www.21cnjy.com )四种不同情况下的反应速率分别为①vA＝0.15 mol/L·s ②vB＝0.6 mol/L·s ③vC＝0.4 mol/L·s ④vD＝0.45 mol/L·s 该反应进行的快慢顺序为 。
13. 将2molH2O和2molCO置于1L容器中，在一定条件下，加热至高温，发生如下可逆反应：2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) 2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)
（1）当上述系统达到平衡时，欲求其混合气 ( http: / / www.21cnjy.com )体的平衡组成，则至少还需要知道两种气体的平衡浓度，但这两种气体不能同时是 和 或 和 。（填化学式）
（2）若平衡时，O2和CO2的物质的 ( http: / / www.21cnjy.com )量分别为：n(O2)平＝amol, n(CO2)平＝bmol。试求n(H2O)平＝ 。（用含a、b的代数式表示）。
14. 某化学反应2AB+D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0，反应物A的浓度C随反应时间t的变化情况如下表：
实验序号 t/minc/(mol·L—1) 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60
1 800 1.0 0.80 0.67 0.50 0.50 0.50 0.50
2 800 c2 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
3 800 c3 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60
4 820 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20
根据上述数据，完成下列填空：
（1）在实验1中，反应在10-20min内平均速率为 mol/(L·min)。
（2）在实验2中，A的初始浓度为c2＝ ( http: / / www.21cnjy.com ) mol/L，反应经20min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是 。
（3）设实验3的反应速率为v3 ( http: / / www.21cnjy.com )，实验1的反应速率为v1，则v3 v1（填“>”、“＝”或“<”），且c3 1.0mol/L（填“>”、“＝”或“<”）。
（4）比较实验4和实验1，可推测该反应 ( http: / / www.21cnjy.com )是 反应（填“吸热”或“放热”）。理由是 。
15. 在如图所示的容积相同的三个容器①、②、③中进行如下的反应：
3A(g)+B(g) 2C(g)（正反应放热）
（1）若起始温度相同，分别向三个容器中充入 ( http: / / www.21cnjy.com )3molA和1molB，则达到平衡时各容器中C的体积由大到小的顺序为（填容器编号） 。
（2）若维持温度不变，起始时 ( http: / / www.21cnjy.com )②中投入3molA、1molB，③中投入3molA、1molB和2molC，且保持②、③起始时压强相同，则达到平衡时，两容器中C的体积分数是：② ③（填“>”、“＝”或“<”）。
（3）起始时在②中投入3molA和1m ( http: / / www.21cnjy.com )olB，在③中投入amolA和bmolB及cmolC，若达平衡时②和③压强恰好相同，且欲使达平衡时两容器内C的体积分数相等，则两容器中起始投料必须满足（用含a、b、c的关系式表示）______________________。
( http: / / www.21cnjy.com )
【试题答案】
一、1. C 2. A 3. BC 4. AB 5. A
6. AB 7. C 8. B 9. AD 10. A
二、11. X+3Y＝2Z；0.1mol/（L·min）
12. ④>③＝②>①
13. （1）H2O；H2；CO；CO2 （2）（2－2a－b）mol
14. （1）0.013 （2）1.0；有正催化剂 （3）>；>
（4）吸热；实验4表示温度高，平衡时A的浓度小，这说明消耗的方向是吸热的方向。
15. （1）③②① （2）< （3）a＝3b，c为任意值。

展开更多......

收起↑