第14讲-化学反应速率与平衡（一）（尖）(1)学生版.doc

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1、化学反应速率与平衡（一）知识点睛板块一 化学反应速率的表示与应用定义用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示数学表达式c浓度变化，单位mol/L；n物质的量变化，单位mol；t时间，单位s、min、h；V反应容器体积，单位L；单位mol/（Ls）、 mol/（Lmin）或，mol.l-.min-概念辨析宏观意义：化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢，均为正值。在中学阶段，化学反应速率通常是指某时间段内的平均反应速率，而不指某时刻的瞬时速率。同一反应选用不同物质表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同，都可以用来衡量这一化学反应进行的快慢。对于同一反应，各物质化学反应速率之比化学

2、计量数之比各物质转化浓度之比。如对于在一个容器中的一般反应 mA(g) + nB(g) pC(g) +qD(g)来说有：: : n(A):n(B):n(C): n(D) m：n：p：q根据本规律还可以变化为。纯固体、纯液体的浓度视为定值，故不能用该速率表达式表示它们的化学反应速率。实验测量任何一种与化学物质浓度（或质量）相关的性质在测量中都可以应用，包括能够直接观察的某些性质（如释放出气体快慢，沉淀出现先后等），还有颜色的深浅、导电能力等。一般在中学阶段，在溶液中，当反应物或产物本身有比较明显的颜色时，我们常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应过程和测量反应速率。应用（1）化学反应

3、速率大小比较：统一标准法：将以某一物质表示的反应速率选定为比较标准，以其他物质表示的反应速率全部换算成同一物质表示的反应速率，然后按数值的大小直接比较速率的大小。注意：统一单位；1mol/（Ls）60 mol/（Lmin）；比较比值法：先求出不同的物质表示的速率，用各物质表示的速率除以各物质在化学方程式中各自的化学计量数，然后比较大小，其比值大的反应速率大。（2）化学反应速率计算：原始公式法：缺公式速率比等于系数比：在同一化学反应中，各物质的反应速率之比等于其系数之比；三段式法：涉及平衡的复杂的化学反应速率的计算，可根据反应方程式，列出三段式(也称三行式或三态)进行运算。（3）确定化学反应方程

4、式反应物和生成物的确定。方法是：反应物的物质的量、质量或浓度随反应的进行不断减小；生成物的上述量随反应的进行不断增加。反应方程式各物质化学计量数的确定。利用速率之比等于系数之比求出物质的化学计量数之比mA(g) + nB(g) pC(g) +qD(g): : n(A):n(B):n(C): n(D) m：n：p：q【教学建议】强调，化学反应速率的内容总体是浅显的，重点在于速率的原始定义表达，尤其是用物质的量变化量的公式来处理速率表达更常见，速率比等于系数比实际在高考题中往往会被三段式计算代替。板块二 化学反应速率的影响因素1 化学反应速率的微观解释：中学阶段一般用有效碰撞理论解释，化学反应速率

5、表示单位体积内活化分子之间发生有效碰撞的频率。有效碰撞：具有足够能量及一定的相对取向的分子之间的碰撞，可认为是发生化学反应的充要条件；活化分子：能够发生有效碰撞的分子；活化能：活化分子平均能量与普通反应物分子平均能量之差。简化的有效碰撞模型可表示为：2 影响反应速率的因素 内因（1）化学键的强弱。（2）物质的化学性质（金属性或非金属性强弱）。（3）化学反应的历程。外因浓度其他条件不变时，增大反应物的浓度可以加快化学反应速率。注浓度是指参加反应的物质的浓度，但是固体和纯液体的浓度是一个常数，因此固体与纯液体不能用浓度表示，即固体、液体量的变化不是浓度变化，故一般不考虑固体和纯液体量的增减对化学反

6、应速率的影响。温度其他条件不变时，升温可以加快化学反应速率。实验测定，温度每升高10，化学反应速率通常增大到原来的24倍；注温度升高，无论是吸热反应还是放热反应，正逆反应速率都同时加快。压强对于有气体参加的化学反应，温度不变时，增大压强可以加快化学反应速率。注1.改变压强的方法包括：改变容器的容积（压缩或扩张容积）；改变容器内的气体（增加气体或减少气体）；中学阶段通常情况所说的压强增大或减小就是指通过上述压缩或扩张容器体积引起的；2.压强改变对反应速率影响：在其他条件不变时，改变反应容器改变压强：a.压缩体积压强P增大反应气体浓度增大反应速率增大；b.扩张体积压强P减小反应气体浓度减小反应速率

7、减小；在恒温时，改变反应容器内气体改变压强：i.若容器恒容时，a.充入反应气体压强P增大反应气体浓度增大反应速率增大；取出反应气体压强P减小反应气体浓度减小反应速率减小；b.充入不反应气体（如稀有气体）压强P增大反应气体浓度不变反应速率不变；ii.若容器恒压时，a.充入反应气体压强P不变反应气体浓度不变反应速率不变；b.充入不反应气体（如稀有气体）压强P不变反应气体浓度减小（相当于被稀释）反应速率减小；总结：综上分析可知，通过增大压强必须使各物质浓度增大才能加快化学反应速率。若增大压强而各物质的浓度不变，则化学反应速率不变。催化剂对于某些化学反应，使用催化剂可以加快化学反应速率。注1.催化剂能

8、够增大化学反应速率的原因，是它能够改变反应途径，降低反应所需的能量（即降低反应活化能），使更多的反应物分子转换为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子的活化分子所占的百分数，从而增大化学反应速率。2.催化剂降低活化能图像：下列能量图示中的虚线表示出使用催化剂后对化学反应活化能的影响：反应过程能量（kJ/mol）反应物分子生成物分子活化分子反应物的总能量（E1）生成物的总能量（E2）()()活化分子的最低能量3.催化剂改变反应速率的特点：催化剂改变反应途径改变速率，改变平衡到达的时间，但是不会改变平衡（如转化率、产率等）。即：催化剂只改变速率，不改变平衡；对于可逆反应，催化剂能够同等程度的改变正

9、逆反应的速率，所以使用催化剂不能使平衡发生移动，但是可以改变达到平衡所需要的时间。催化剂改变反应速率时，实际上参与了反应，但反应前消耗反应后生成，催化剂的质量和化学性质不变，宏观上看催化剂没有参与整体反应；催化剂的催化具有高效性、选择性、专一性，并且催化剂需要在一定条件下（如温度、酸碱度等）才能起作用。催化剂有正负之分，没有特殊指明时，一般所加催化剂为加速反应速率的正催化剂。4.催化剂对正、逆反应速率及平衡的影响图像（在t1时刻加入催化剂）v逆tvv正v正=v逆其他因素还包括有固体表面积、光照、超声波、放射线、溶剂、电弧、强磁场、研磨等。如，缩小固体反应物的颗粒大小（增加表面积）速率加快，锌与

10、稀硫酸反应加少量硫酸铜（形成原电池）反应速率加快；从微观角度解释反应速率的影响因素影响因素单位体积活化分子数目活化分子百分数单位体积有效碰撞次数化学反应速率浓度c压强p温度T加催化剂【教学建议】1.速率的影响因素中，最难和最重要的是压强的影响，这一部分不仅是高考题的难点，也是学生老师理解起来非常困难的，在编写此部分讲义时，尽管力求做到浅显易懂，但还是没有完全解释清楚，所以在备课时要特别关注此点。但需要强调的是不建议从道尔顿分压原理去解释，尽管这样解释是最好的，但对学生来说，理解是非常困难的。2.不要忽视催化剂和表面积对速率影响，其实这两个影响因素在高考大题的出现频率是比较高的。一般对速率影响因

11、素影响程度大小排序，大致是：催化剂温度浓度压强例题精讲考点1：化学反应速率的概念及表达【例1】 (2009山东14) 是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是（ ）A催化剂不改变该反应的逆反应速率B增大反应体系的压强，反应速度一定增大C该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D在、时刻，的浓度分别是、，则时间间隔内，生成的平均速率为=【例2】 (2011海南8). 对于可逆反应H2（g）+I2 （g）2HI，在温度一定下由H2（g）和 I2（g）开始反应，下列说法正确的是（ ）A. H2（g）的消耗速率与HI（g）的生成速率比为2:1B. 反应进行的净速率是正、逆反应速率之差C. 正

12、、逆反应速率的比值是恒定的D. 达到平衡时，正、逆反应速率相【例3】 (2010福建12)化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物随反应时间变化如右图所示，计算反应48 min间的平均反应速率和推测反应16 min 反应物的浓度，结果应是A. 2.5和2.0 B. 2.5和2.5C. 3.0和3.0 D. 5.0和3.0考点2：化学反应速率的应用（计算比较）【例4】 下列反应：3A(g) + B(g)2C(g) + 2D(g)在不同条件下的反应速率分别为： vA = 0.6 mol/(Ls)；vB = 0.45 mol/(Ls)；vC=0.4mol/(Ls)；vD =

13、0.45mol/(Ls)，则此反应在不同条件下进行最快的是A B C D【例5】 在2 L密闭容器中进行如下反应：mX(g) + nY(g)pZ(g) + qW(g)，在2 s内用X表示 平均反应速率为0.3m/p mol/(Ls)，则2 s内W增加的物质的量是A1.2q/p mol B1.2m/p mol C0.6p/q mol D0.6m/q mol【例6】 将固体NH4Br置于密闭容器中，在某温度下发生如下反应：NH4Br(s) NH3(g) + HBr(g)；2 HBr(g)H2(g) + Br2(g)。2 min后，反应达到平衡，测知c(H2)为0.5 molL-1，c(HBr)为4

14、 molL-1。若用NH3表示反应速率，则正确的是A0.5 molL-1min-1 B2.0 molL-1min-1 C2.5 molL-1min-1 D5.0 molL-1min-1考点3：影响化学反应速率的因素【例7】 （2009年宁夏高考）硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O,下列各组实验中最先出现浑浊的是 实验反应温度/Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/（molL1）V/mLc/（molL1）V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210【例

15、8】 (2009福建12)某探究小组利用丙酮的溴代反应（）来研究反应物浓度与反应速率的关系。反应速率通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。在一定温度下，获得如下实验数据：实验序号初始浓度溴颜色消失所需时间0.801.600.800.800.200.200.400.200.00100.00100.00100.0020290145145580分析实验数据所得出的结论不正确的是w.w.w.k.s.5.u.c.o.mA增大，增大B实验和的相等C增大，增大 D增大，增大【例9】 (2012江苏4) 某反应的反应过程中能量变化如图所示 （图中表示正反应的活化能，表示逆反应的活化能)。 下列有关叙述正确的是

16、（ ）A该反应为放热反应B催化剂能改变该反应的焓变C催化剂能降低该反应的活化能D逆反应的活化能大于正反应的活化能【例10】 (2012福建12)一定条件下，溶液的酸碱性对光催化染料R降解反应的影响如右图所示。下列判断正确的是（ ）A在之间，和时R的降解百分率相等 B溶液酸性越强， R的降解速率越小 CR的起始浓度越小，降解速率越大 D在之间，时R的平均降解速率为【例11】 (2008上海21)等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积v的数据，根据数据绘制得到图1，则曲线a、b、c、d所对应的试验组别可能是组别c(HCl)(mol/L)温度（）状态12.02

17、5块状22.530块状32.550块状42.530粉末状A4-3-2-1B1-2-3-4C3-4-2-1D1-2-4-3【例12】 (2012海淀期末16)某化学小组为了研究外界条件对化学反应速率的影响，进行了如下 实验：【实验原理】2KMnO4 + 5H2C2O4 + 3H2SO4 = K2SO4 + 2MnSO4 + 10CO2 + 8H2O【实验内容及记录】实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL室温下溶液颜色褪至无色所需时间 / min0.6 mol/LH2C2O4溶液H2O0.2 mol/L KMnO4溶液3 mol/L稀硫酸13.02.03.02.04.023.03.02.

18、02.05.233.04.01.02.06.4 请回答：（1）根据上表中的实验数据，可以得到的结论是 。（2）利用实验1中数据计算，用KMnO4的浓度变化表示的反应速率为：(KMnO4) = 。（3）该小组同学根据经验绘制了n(Mn2+) 随时间变化趋势的示意图，如图1所示。但有同学查阅已有的实验资料发现，该实验过程中n(Mn2+) 随时间变化的趋势应如图2所示。该小组同学根据图2所示信息提出了新的假设，并继续进行实验探究。图1图2该小组同学提出的假设是 。请你帮助该小组同学完成实验方案，并填写表中空白。实验编号室温下，试管中所加试剂及其用量 / mL再向试管中加入少量固体室温下溶液颜色褪至无

19、色所需时间 / min0.6 mol/LH2C2O4溶液H2O0.2 mol/L KMnO4溶液3 mol/L稀硫酸43.02.03.02.0t若该小组同学提出的假设成立，应观察到的现象是 。考点4：化学反应速率综合【例13】 (2010全国II卷)27（5分）向2L密闭容器中通入 mol 气体 A和 mol气体B，在一定条件下发生反应；已知：平均反应速率；反应2min 时，A的浓度减少了，B的物质的量减少了mol，有a mol D生成。回答下列问题：（1）反应2 min内，= ， ；（2）化学方程式中， 、 、 、 ；（3）反应平衡时，D为 mol，则B的转化率为 ；（4）如果只升高反应温度

20、，其他反应条件不变，平衡时D为 1.5 mol，则该反应的 0；（填“”、“”或“”）（5）如果其他条件不变，将容器的容积变为1L，进行同样的实验，则与上述反应比较：反应速率 （填“增大”、“减小”或“不变”），理由是 ；平衡时反应物的转化率 （填“增大”、“减小”或“不变”），理由是 ；【例14】 (2010全国I27).（15分）在溶液中，反映分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为、及。反映物A的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：（1）与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是： ； ；（2）实验平衡时B的转化率为 ；实验平衡时C的浓度为 ；（3）该反

21、应的 0，判断其理由是 ；（4）该反应进行到4.0 min时的平均反应速度率：实验：= ；实验：= 。【例15】 (2012广东31)（16分）碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用、淀粉溶液、等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：（慢）（快） 向、与淀粉的混合溶液中加入一定量的溶液，当溶液中的_耗尽后，溶液颜色将由无色变成为蓝色。为确保能观察到蓝色，与初始的物质的量需满足的关系为：_。 为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：体积 实验序号溶液水溶液溶液淀粉溶液表中_，理由是_。 已知某条件下，浓度反应时间的变化曲线如右图，若保持其他条件不变，请在坐标图中，分

22、别画出降低反应温度和加入催化剂时的变化曲线示意图（进行相应地标注）【例16】 （2010海淀一模28）I某校化学实验小组探究浓度对化学反应速率的影响，并测定和KI反应的化学反应速率。进行如下实验探究：【实验原理】和KI反应的离子方程式为： (1)平均反应速率的计算式为。实验时，向、和淀粉指示剂混合溶液中加入溶液，不断搅拌。 在反应(1)进行的同时，发生反应： (2)反应(1)生成的立即与反应，生成无色的和。耗尽时，反应(1)继续生成的才与淀粉作用呈现蓝色。从加入溶液到出现蓝色的时间为。【实验内容】(1)实验小组设计的实验记录表和数据记录如下，请将表中字母表示的空格填上。实验编号试剂（mL）0.

23、20 molL(NH4)2S2O8 溶液20.010.0 b 20.020.00.20 molLKI溶液20.020.020.010.05.00.010 molLNa2S2O3溶液 a 8.08.08.08.00.2%淀粉溶液2.02.02.02.02.00.20 molLKNO3溶液00010.0 c 0.20 molL(NH4)2SO4 溶液010.015.00020时，反应时间326713066135为了使溶液的离子强度和总体积保持不变，减少的(NH4)2S2O8溶液或KI溶液的用量，分别用(NH4)2SO4溶液或KNO3溶液补足；溶液混合后体积不变（2）为了使反应充分进行，减少数据误差

24、，实验过程中应该不断进行的是 。（3）第组实验的v(S2O82)= mol (Ls)-1。（4）根据上表数据分析，可以得到的结论有（写出一条即可） 。【例17】 (2010课标28)某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题：（1）上述实验中发生反应的化学方程式有 ； （2）硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是 ；（3）实验室中现有、等4中溶液，可与实验中溶液起相似作用的是 ； （4）要加快上述实验中气体产生的速率，还可采取的措旌有 （答两种）； （5）为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验。将表中所给的

25、混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。实验混合溶液ABCDEF30饱和溶液00.52.5520100 请完成此实验设计，其中：= ，= ，= ； 反应一段时间后，实验A中的金属呈 色，实验E中的金属呈 色；该同学最后得出的结论为：当加入少量溶液时，生成氢气的速率会大大提高。但当加入的溶液超过一定量时，生成氢气的速率反而会下降。请分析氢气生成速率下降的主要原因 。【例18】 (2009全国II27) w.w.w.k.s.5.u.c.o.m某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示。（1）

26、根据左表中数据，在右图中画出X、Y、Z的物质的量（n）随时间（t）变化的曲线：t/minX/molY/molZ/mol01.001.000.0010.900.800.2030.750.500.5050.650.300.7090.550.100.90100.550.100.90140.550.100.90（2）体系中发生反应的化学方程式是_;（3）列式计算该反应在0-3 min时间内产物Z的平均反应速率：_;（4）该反应达到平衡时反应物X的转化率等于_;（5）如果该反应是放热反应。改变实验条件（温度、压强、催化剂）得到Z随时间变化的曲线、（如右图所示）则曲线、所对应的实验条件改变分别是： _ _ _实战演练【演练1】 在锌片与盐酸的反应中，加入如下试剂或操作，可使生成氢气速率减慢，但生成氢气的量不变的是A氯化钠晶体 B氯化钾溶液 C醋酸钾晶体 D加热【演练2】 在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时，表明反应A(s) + 3B(g)2C(g) + D(g)已达平衡状态的是A混合气体的压强 B混合气体的密度CB的物质的量浓度 D气体的总物质的量【演练3】 在一定温度和压强下，合成氨反应达到平衡时，下列操作不会使平衡发生移动的是A恒温恒压时充入氨气 B恒温恒容时充入氮气C恒温恒容时充入氦气 D恒温恒压时充入氦气