化学反应速率与限度讲义.pdf

1、化学反应速率 用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。 时间： （如每秒、每分、每小时） 计算公式为C / t 反应速率的单位mol/(L?s )mol/(L?min)mol/(L?h) 【质疑 】在学习二氧化硫的性质时有两个重要的反应，体现二氧化硫的还原性和氧化性： 2SO2 + O22SO3， SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O 。为什么一个式子用“” ，一个式 子用“”号？说明什么？ 有些化学反应不能进行完全，即反应物不能完全转化为生成物。这与化学反应的限度 有关。 【板书 】二、化学反应的限度 【阐述 】在 2SO2 + O2 2SO3反应中二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的同时，三氧化 硫又分解成二氧化硫和氧气。 .可逆反应 在同一条件下，能同时向正、反两个方向进行的化学反应称为可逆反应 【注意 】同一条件，同时进行；反应物不能完全转化为生成物。 【质疑、探讨 】一定条件下的可逆反应能否出现正、逆反应速率相等？ 请在下图中画出反应A(g) + B(g) C(g) + D(g) 的反应速率和反应时间的关系图。 【阐述 】由图可知一定条件下，从反应物开始建立的可逆反应，正反应速率逐渐减小，逆反 应速率逐渐增大，一段时间后，正、逆反应速率相等，反应速率不再随时间的变化而变化， 反应达到平衡。从逆反应开始也可以吗？ 【板书 】2.化学平衡 化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中 各组分的质量分数保持不变的状态。 【质疑 】化学平衡的特征是什么？为什么说化学平衡是动态平衡？ 反应时间 反 应 速 率 动： V正 = V 逆 0，动态平衡 定：外界条件一定，各组成的百分含量一定（不是相等） 变：外界条件改变，平衡被破坏、发生移动而建立新的平衡 【质疑 】化学平衡随条件的变化而变化，哪些条件对化学平衡有影响？ 【观察· 思考 】温度对 NO2与 N2O4反应平衡状态是如何影响的？为什么条件的改变平衡状态 被破坏？ 【阐述 】在 2NO2 N2O4的反应中，已知生成 N2O4的反应是放热反应，当温度升高时， 气体颜色变深，说明NO2的浓度增大，升高温度有利于NO2的生成。温度的改变使正、逆反 应速率不等， 原平衡被破坏， 可见化学平衡是在一定条件下建立的，同一可逆反应条件不同 平衡状态不同，即化学平衡发生移动。 化学平衡移动： 化学平衡只有在一定的条件下才能保持平衡。如果一个可逆反应达到平衡状 态以后，反应条件（如浓度、压强、温度等）改变了，平衡混合物里各组成物的质量分数也 就随之改变而达到新的平衡状态，这叫化学平衡的移动。 平衡状态不平衡状态新平衡状态 V正=V 逆V正 V逆V 正=V 逆 化 学 平 衡 移 动 【实验探究 】补充浓度、压强对化学平衡移动的影响 浓度对 Fe3 与SCN反应平衡状态的影响 0.01mol / L FeCl3和 0.01mol / LKSCN 等体积混合 Fe 3 3SCN Fe(SCN)3 加1mol / L FeCl 3红色加深 加1mol / L KSCN 红色加深 对比 压强对 NO2与N2O4反应平衡状态的影响 增大压强反应混合物的颜色先变深后变浅，但比原平衡混合物的颜色要深，平衡向生成 N2O4 的方向移动； 减小压强反应混合物的颜色先变浅后变深，但比原平衡混合物的颜色要浅，平衡向生成 NO2 的方向移动。 结论 】化学平衡移动受到反应物的浓度、压强、温度等因素的影响。 浓度：在其它条件不变时，增大反应物（或减小生成物）浓度，平衡向正反应方向移动 平衡向正反应方向移动 压强：在其它条件不变时，增大（或减小）压强，平衡向气体体积缩小（或扩大）的方向移 动 温度：在其它条件不变时，升高（或降低）温度，平衡向吸热（或放热）方向移动 催化剂：对化学平衡移动无影响 【思考讨论 】 1、下列有关化学平衡状态的描述正确的是 1）化学平衡状态就是正逆反应速率相等，且均等于零，反应停止了的状态。 2）对于反应 3Fe(S)+4H2O(g) Fe3O4(S)+4H2(g) 当压强不变时，反应达到平衡。 当气体水的浓度不变时，反应达到平衡。 当 Fe3O4的质量不变时，反应达到平衡到达。 2、下列叙述中可以说明反应2HI H2 + I2(g)已达平衡状态的是 单位时间内生成n mol H2的同时生成 n mol HI 一个HH 键断裂的同时有两个H I 键断裂 百分组成HI % = I 2 % 反应速率VH2= VI2 = 1/2VHI 时 HI H 2I2 = 2 11 时 V(HI) 分解 = V(HI) 生成 压强不变 C(HI)= 2 C(I 2) 3、在容积不变密闭容器中，对于合成氨反应是否达到平衡的标志是 1)V(N2)V(H2)= 13 2) V(N2)V(NH3)= 12 3) V(NH3)= 2 V(N2) 4) V(NH3)分解 = V(NH3)合成 5) C(NH3)= 2 C(N2) 6)压强不变 7) 每消耗n mol N2的同时生成 2n mol NH 38)密度不变 9) 混合气体中氮气的体积百分含量不变 【思考讨论 】2、3两题有什么不同？判断化学平衡建立的标志是什么？ 根据什么可以判断在一定条件下，一个任意反应：mA nB pC qD 是否达到化 学平衡？ 【点评 】通过思考讨论使学生学会从特殊到一般的认识事物的思维方法。 【小结 】判断化学反应达到平衡的标志 1） V( 正)= V( 逆 ) 正逆反应的描述：同一物质消耗和生成，反应物和生成物消耗或生成 速率相等：同一物质速率的数值相等，不同物质速率的数值与系数成正比即相等 2）混合气体中各组分的体积百分含量不变（或某物质的物质的量不变） 3）反应前后气体的体积不等时，压强不变或平均分子量不变或密度不变 4）同种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量等，体系中含有色物质时，颜色不 随时间的变化而变化 若以化学键或浓度表示，则必须对应反应物和生成物且要按反应方程式系数关系成比例 【本节练习 】 1、反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同情况下的反应速率分别为： V(A)=0.15mol/(L·s) V(B)=0.6mol/(L.s) V(C)=0.4mol/(L·s) V(D)=0.45mol/(L.s) 该反应进行的快慢顺序为_. 提示：以同一物质为标准,将其他物质表示的反应速率换算为用该物质表示的速率，并比较。 2、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. C生成的速率与C分解的速率相等 B. A， B，C的浓度不再变化 C. 单位时间生成n mol A，同时生成 3n mol B D. A、B、C、的分子数之比为1 3 2 3、已知合成氨反应的浓度数据如下： N2+ 3H2 2NH3 起始浓度 mol/L 1.0 3.0 0 2秒末浓度 mol/L 0.6 1.8 0.8 当用氨气浓度的增加来表示该化学反应速率时，其速率为( ). A. 0.2 mol/(L·s) B. 0.4 mol/(L·s) C. 0.6 mol/(L·s) D. 0.8 mol/(L·s) 4、关于化学反应速率的说法正确的是( ). A. 化学反应速率可表示可逆反应进行的程度 B. 化学反应速率是指一定时间内，任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增 加 C.对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显 D.根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢 5、下列说法正确的是( ). A. 参加反应物质的性质是决定化学反应速率的主要因素 B. 光是影响某些化学反应速率的外界条件之一 C. 决定化学反应速率的主要因素是浓度 D. 不管什么反应 ,增大浓度，或加热或加压，或使用催化剂，都可以加快反应速率 6、将 0.1 mol/L 稀硫酸以相同体积与下列处于不同条件下的硫代硫酸钠溶液等体积混合，其 中出现浑浊最快的是( )。 A10、 0.1 mol/L B10、 0.05 mol/L C20、 0.05 mol/L D20、 0.1 mol/L 7、在 N2+3H22NH3反应中，使用催化剂的理由是 ( ). A. 使平衡向正方向移动B. 没有催化剂该反应不能发生 C. 使化学反应速率增大D. 抑制逆反应的发生 8、能确认发生化学平衡移动的是（） 。 A. 化学反应速率发生了变化 B. 有气态物质参加的可逆反应达到平衡后，改变了压强 C. 由于某一条件的改变,使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的改变 D. 可逆反应达到平衡后，使用催化剂 9、2NO2N2O4正方向放热，把烧瓶置于100 0C沸水中，下列哪几项性质不会改变 颜色，平均分子量，质量，压力。 A. B. C. D. 10、对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是 A. 提高反应物的平衡转化率B. 改变平衡混合物的组成 C. 以同样程度改变正逆反应的速率D. 增大正反应速率，减小逆反应速率 11、对于反应 2SO2 + O22SO3正反应放热 增加 O2 的浓度，平衡（）移动， SO2的浓度（ ） ，SO3的浓度（） 。 增大压强，平衡（）移动，SO2的浓度（）物质的量（） ， SO3的浓度（ ）物质的量（） 。 升高温度，平衡（）移动， SO2的浓度（） ， SO3的浓度（） 。 12、请画出 2SO2 + O22SO3反应中 SO3的浓度在有催化剂和无催化剂情况下随反应时间 SO3 的 浓 度 时间 0 的变化图。 22某温度时，在一个2L 的密闭容器中，X、Y、Z 三种物质 的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试 填写下列空白： （1）该反应的化学方程式为； （2）从开始至2min，Z 的平均反应速率为； （3）若 X 、Y、Z 均为气体，反应达平衡时： 此时体系的压强是开始时的倍。 23在密闭容器中发生3X(g)+Y(g) = Z (g)+2W(g)反应，现在控制下列三种不同的条件： 在 400°C时， 9molX 与 3molY 反应在 400°C时， 15 molX 与 5molY 反应 在 300°C 时， 9molX 与 3molY 反应 那么，反应开始时，正反应速率最大的是（填序号，下同）， 正反应速率最小的是。 24对于反应： 2SO2O2 2SO3，当其他条件不变时，只改变一个反应条件，将生成 SO3的反应速率的变化填入空格里( 填写“增大”“减小”“不变”) 编号改变的条件生成 SO3的速率 降低温度 增大 O2的浓度 使用 V2O5作催化剂 压缩体积 25将镁带投入盛放在敞口容器的盐酸里，产生H2的速率与时间 的关系可由右图表示。 （1）写出离子反应方程式 （2）在下列因素中H 的浓度 镁带的表面积溶液的温度 Cl -的浓度 能影响该反应速率的因素有_（填序号）； （3）解释图中AB段形成的原因； （4）解释图中1时刻后速率变小的原因 26 （4 分）将等物质的量的A和 B，混合于 2 L 的密闭容器中，发生如下反应 3A （g） B（g）C（g） 2D （g） ，经过 4min 时，测得D的浓度为0.5 mol/L （ A）:c （B） 3:5 ，C的反应速率是0.125 mol· -1 ·min -1， A在 4 min 末的浓度是 _， x 的值是 _。 27现欲用纯净的碳酸钙与稀盐酸反应制取二氧化碳气体，请回 答： 实验过程如右图所示，分析判断：段化学反应 速率最快，段收集的二氧化碳最多。 为了降低上述化学反应的反应速率，欲向溶液中加入下列 物质，你认为可行的是（） A、蒸馏水 B 、 NaCl 固体 C 、NaCl 溶液 D 、浓盐酸 （3）OE段化学反应速率较慢的主要原因为 EF 段化学反应速率加快的主要原因为 FG 段化学反应速率减慢的主要原因为 28将镁带投入盛放在敞口容器的盐酸里，产生H2的速率与 时间 的关系可由右图表示。 （1）写出离子反应方程式 （2）在下列因素中H 的浓度 镁带的表面积溶液的温度 Cl -的浓度 能影响该反应速率的因素有_（填序号）； （3）解释图中AB 段形成的原因； （4）解释图中1时刻后速率变小的原因。