蘇教版高中化學(xué)必修第二冊專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化第一單元化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)限度課件

必修二

蘇教版高中化學(xué)1|化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素知識點(diǎn)第一單元化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)限度必備知識清單破

1.化學(xué)反應(yīng)速率

2.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)內(nèi)因:反應(yīng)物自身的性質(zhì)。(2)外因:催化劑、溫度、濃度、反應(yīng)物的接觸面積等。(詳見定點(diǎn)2)

1.化學(xué)反應(yīng)的限度(1)Cl2與H2O的反應(yīng)2|化學(xué)反應(yīng)的限度知識點(diǎn)化學(xué)方程式Cl2+H2O

HCl+HClO溶液中微粒三分子H2O、Cl2、HClO四離子H+、Cl-、ClO-、OH-反應(yīng)特點(diǎn)反應(yīng)不能進(jìn)行到底(2)FeCl3溶液與KI溶液的反應(yīng)

溶液顏色由無色變?yōu)辄S褐色溶液分層,下層為淺綠色,上層油狀液體呈紫色溶液變?yōu)榧t色

有I2生成有F

生成下層清液中含有F

2F

+2I-

2F

+I2

I-過量的條件下,F

不能完全反應(yīng),即可逆反應(yīng)具有一定的限度2.可逆反應(yīng)(1)定義:在同一條件下,既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)特點(diǎn)(3)表示方法:書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí),不用“

”,用“

”。特別提醒

對于可逆反應(yīng)來說,在一定條件下,反應(yīng)物不能全部轉(zhuǎn)化成生成物,即反應(yīng)物與生

成物共同存在,反應(yīng)只能進(jìn)行到一定程度。知識拓展醋酸在水溶液中的電離常溫下,在0.1mol·L-1醋酸水溶液中,大約只有1%的醋酸分子電離成H+和CH3COO-,醋酸分子

的電離過程是一個(gè)可逆過程,其電離方程式可表示為:CH3COOH

CH3COO-+H+

上述過程用圖像表示為:3.化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡狀態(tài)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立(2)化學(xué)平衡在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時(shí)間的延長而

發(fā)生變化,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡。當(dāng)可

逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡后,正、逆反應(yīng)仍在繼續(xù)進(jìn)行,因此化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。(3)特征知識辨析1.對任何化學(xué)反應(yīng)來說,反應(yīng)速率越大,反應(yīng)現(xiàn)象越明顯。這種說法對嗎?2.可逆反應(yīng)等同于可逆過程。這種說法對嗎?3.改變壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率必然改變。這種說法對嗎?4.用鐵和稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí),硫酸濃度越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快。這種說法對嗎?5.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各反應(yīng)物、生成物的濃度相等。這種說法對嗎?一語破的1.不對。有些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率很大,但沒有明顯現(xiàn)象。2.不對?？赡孢^程包括物理變化和化學(xué)變化,而可逆反應(yīng)屬于化學(xué)變化。3.不對。對于無氣體參加的反應(yīng),改變壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率基本不變;對于有氣體參加的反應(yīng),

恒容時(shí)充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體,化學(xué)反應(yīng)速率不變。4.不對。常溫下,鐵遇濃硫酸鈍化,表面生成致密的氧化物薄膜,阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行。5.不對。達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各反應(yīng)物、生成物的濃度保持不變,但不一定相等。1|化學(xué)反應(yīng)速率的正確理解及計(jì)算方法定點(diǎn)關(guān)鍵能力定點(diǎn)破

1.化學(xué)反應(yīng)速率的正確理解

2.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算方法(1)根據(jù)v=

計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率,也可利用該公式計(jì)算濃度變化或時(shí)間。(2)同一反應(yīng)中,化學(xué)反應(yīng)速率之比=物質(zhì)的量濃度變化量之比=物質(zhì)的量變化量之比=化學(xué)計(jì)

量數(shù)之比。(3)對于比較復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)速率,常采用“三段式法”進(jìn)行計(jì)算,如下所示:

2A(g)+B(g)

2C(g)起始濃度/(mol·L-1)2

1

0轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L-1)2x

x

2xns時(shí)濃度/(mol·L-1)2-2x1-x

2xns內(nèi),v(A)=

mol·L-1·s-1,v(B)=

mol·L-1·s-1,v(C)=

mol·L-1·s-1;ns時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為

×100%。特別提醒

起始量、變化量、某時(shí)刻的量三個(gè)物理量及單位要統(tǒng)一,都是物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。3.化學(xué)反應(yīng)速率大小比較的兩種方法同一化學(xué)反應(yīng)用不同物質(zhì)表示其化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)數(shù)值可能不同,比較化學(xué)反應(yīng)速率的快

慢不能只看數(shù)值大小,還要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化(單位統(tǒng)一)。(1)將不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率換算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,再比較數(shù)值大小。(2)比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值。如反應(yīng)aA(g)+bB(g)

cC(g)在不同條件下的反應(yīng)速率分別用v(A)、v(B)表示,若

>

,則v(A)對應(yīng)條件下的反應(yīng)速率大于v(B)對應(yīng)條件下的反應(yīng)速率。典例1反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)

4NO(g)+6H2O(g)在5L的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,NO的物質(zhì)的量增加了0.3mol,則此反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為

(

)A.v(NH3)=0.004mol·L-1·s-1B.v(O2)=0.15mol·L-1·min-1C.v(NO)=0.008mol·L-1·s-1D.v(H2O)=0.16mol·L-1·min-1

思路點(diǎn)撥

先根據(jù)已知數(shù)據(jù)求出用NO表示的反應(yīng)速率,然后根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)之間的關(guān)系求

出用其他物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,注意單位的換算。B解析

反應(yīng)在5L的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后NO的物質(zhì)的量增加了0.3mol,所以v(NO)=

=0.002mol·L-1·s-1。A項(xiàng),v(NH3)=v(NO)=0.002mol·L-1·s-1,不正確;B項(xiàng),v(O2)=

v(NO)=0.0025mol·L-1·s-1=0.15mol·L-1·min-1,正確;C項(xiàng),v(NO)=0.002mol·L-1·s-1,不正確;D項(xiàng),v(H2O)=

v(NO)=0.003mol·L-1·s-1=0.18mol·L-1·min-1,不正確。典例2對于反應(yīng)3A(g)+B(g)

4C(g)+2D(g),測得4種條件下的反應(yīng)速率分別為①v(A)=0.9mol·L-1·s-1,②v(B)=24mol·L-1·min-1,③v(C)=1.6mol·L-1·s-1,④v(D)=1.8mol·L-1·min-1,則上述4種條件下的反應(yīng)速率大小關(guān)系正確的是

(

)A.②>④>③>①

B.②>①>④>③C.②=③>①>④

D.②=③>④=①C思路點(diǎn)撥

比較化學(xué)反應(yīng)速率的三步驟:轉(zhuǎn)換物質(zhì)→統(tǒng)一單位→比較大小。也可以通過比較

化學(xué)反應(yīng)速率與相應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值進(jìn)行反應(yīng)速率大小的比較,但要注意單位的統(tǒng)一。解析

同一反應(yīng)中,用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。①v(B)=

v(A)=0.9mol·L-1·s-1×

=0.3mol·L-1·s-1,②v(B)=24mol·L-1·min-1=0.4mol·L-1·s-1,③v(B)=

v(C)=1.6mol·L-1·s-1×

=0.4mol·L-1·s-1,④v(B)=

v(D)=1.8mol·L-1·min-1×

=0.9mol·L-1·min-1=0.015mol·L-1·s-1,上述4種條件下的反應(yīng)速率大小關(guān)系為②=③>①>④。

1.外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響(1)濃度、溫度、催化劑、反應(yīng)物的接觸面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響2|影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素定點(diǎn)外界條件影響說明反應(yīng)物的濃度其他條件不變時(shí),增大(減小)反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)速率增大(減小)固體或純液體的濃度可視為常數(shù),因此改變固體或純液體的量,不影響反應(yīng)速率溫度升高(降低)反應(yīng)溫度,反應(yīng)速率增大(減小)通常溫度每升高10℃,反應(yīng)速率增大為原來的2~4倍催化劑同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率正催化劑可增大反應(yīng)速率,負(fù)催化劑可減小反應(yīng)速率反應(yīng)物的接觸面積將塊狀固體粉碎,能增大反應(yīng)速率同一溫度下,等質(zhì)量的大理石粉與大理石塊分別與同濃度的鹽酸反應(yīng),前者反應(yīng)物的接觸面積更大,反應(yīng)更劇烈(2)壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響其他條件一定時(shí),對于有氣體參加的反應(yīng),增大(減小)反應(yīng)體系的壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大(減小)。

有氣體參加的反應(yīng),改變反應(yīng)體系的壓強(qiáng),對反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的根本原因是氣體的濃度發(fā)

生了改變。特別提醒

(1)對于有氣體參加的反應(yīng),壓縮容器容積或充入氣態(tài)反應(yīng)物,使壓強(qiáng)增大,能增大

化學(xué)反應(yīng)速率。(2)充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體對化學(xué)反應(yīng)速率的影響:①恒溫恒容時(shí):充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體→體系總壓強(qiáng)增大,但反應(yīng)體系中各組分的濃度不變→

反應(yīng)速率不變。②恒溫恒壓時(shí):充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體→壓強(qiáng)不變→容器容積增大→反應(yīng)體系中各組分的濃

度減小→反應(yīng)速率減小。2.控制變量法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(1)確定變量在探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素時(shí),由于外界影響因素較多,故為弄清某個(gè)因素的影響

需控制其他因素相同或不變,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(2)定多變一在探究時(shí),應(yīng)先確定其他因素不變,只改變一種因素,看這種因素與探究的問題存在怎樣

的關(guān)系,確定一種因素的影響以后,再確定另一種因素的影響。通過分析每種影響因素與所

探究問題之間的關(guān)系,得出所有影響因素與所探究問題之間的關(guān)系。典例Fenton法常用于處理含難降解有機(jī)污染物p-CP的工業(yè)廢水,在調(diào)節(jié)好pH和Fe2+濃度的廢水中加入H2O2溶液,所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物p-CP。控制p-CP的初始濃度相同,其余實(shí)驗(yàn)條件見下表,探究有關(guān)因素對該降解反應(yīng)速率的影響。下列說法不正確的是

(

)A.實(shí)驗(yàn)①⑤做對照,可探究溶液pH對p-CP降解速率的影響B(tài).實(shí)驗(yàn)②④做對照,可探究溫度對p-CP降解速率的影響C.若實(shí)驗(yàn)①③做對照,可探究H2O2濃度對p-CP降解速率的影響,則x=8D.實(shí)驗(yàn)測得溫度過高時(shí),降解反應(yīng)速率減小,可能的原因是H2O2受熱分解

H2O2溶液含F(xiàn)e2+的溶液蒸餾水溶液pH溫度/Kc(H2O2)/(10-3mol·L-1)V/mLc(Fe2+)/(10-3mol·L-1)V/mLV/mL①6.01.50.303.5103298②6.01.50.303.5103313③6.03.50.303.5x3298④6.01.50.304.593298⑤6.01.50.303.51010298解析

實(shí)驗(yàn)①⑤中其他條件均相同,只有溶液pH不同,則實(shí)驗(yàn)①⑤做對照,可探究溶液pH對p-

CP降解速率的影響,A正確;實(shí)驗(yàn)②④中Fe2+的濃度和反應(yīng)溫度都不同,變量不唯一,無法探究

溫度對p-CP降解速率的影響,B錯(cuò)誤;若實(shí)驗(yàn)①③做對照,可探究過氧化氫濃度對p-CP降解速

率的影響,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)控制單一變量,溶液總體積不變,則x=15-3.5-3.5=8,C正確;若實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度過

高,H2O2受熱分解,H2O2濃度減小,產(chǎn)生的羥基自由基減少,p-CP降解速率減小,D正確。思路點(diǎn)撥

實(shí)驗(yàn)①⑤做對照,可探究溶液pH對p-CP降解速率的影響;實(shí)驗(yàn)①②做對照,可探究

溫度對p-CP降解速率的影響;實(shí)驗(yàn)①③做對照,可探究H2O2濃度對p-CP降解速率的影響;實(shí)驗(yàn)

①④做對照,可探究Fe2+濃度對p-CP降解速率的影響。控制唯一變量才能達(dá)到相關(guān)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。典例Fenton法常用于處理含難降解有機(jī)污染物p-CP的工業(yè)廢水,在調(diào)節(jié)好pH和Fe2+濃度的廢水中加入H2O2溶液,所產(chǎn)生的羥基自由基能氧化降解污染物p-CP?？刂苝-CP的初始濃度相同,其余實(shí)驗(yàn)條件見下表,探究有關(guān)因素對該降解反應(yīng)速率的影響。下列說法不正確的是

(

)B

歸納總結(jié)

探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,關(guān)鍵是控制好變量。其步驟如下:

1.直接標(biāo)志——“正逆相等”(1)v正=v逆①同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率;②在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比;③在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(2)各組分的濃度一定①各組分的濃度不隨時(shí)間的改變而改變;②各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)不隨時(shí)間的改變而改變。3|化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志定點(diǎn)2.間接標(biāo)志——“變量不變”(1)反應(yīng)體系的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間的改變而變化(適用于恒溫恒容條件下反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不等的反應(yīng))。(2)對于反應(yīng)體系存在顏色變化的可逆反應(yīng),若反應(yīng)體系顏色不再改變,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(3)全是氣體參加的、反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不等的可逆反應(yīng),平均相對分子質(zhì)量保持不變。(4)對于同一物質(zhì)而言,斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等。典例一定條件下,在一恒容密閉容器中加入2molA、3molB,發(fā)生反應(yīng):2A(g)+3B(g)

3C(g),下列敘述能用來判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

(

)A.各物質(zhì)的濃度之比為c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶3∶3B.氣體的總物質(zhì)的量是反應(yīng)開始時(shí)的

C.混合氣體的密度不再改變D.單位時(shí)間內(nèi),消耗amolA的同時(shí)消耗1.5amolC思路點(diǎn)撥

判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),要緊緊抓住“正、逆反應(yīng)速率相等,各組分濃度不

變”進(jìn)行分析。D解析

平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度之比與起始投料量以及轉(zhuǎn)化的程度有關(guān),c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶

3∶3不能作為判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù),A錯(cuò)誤;該反應(yīng)為可逆反應(yīng),不可能完全

轉(zhuǎn)化,則達(dá)到平衡時(shí),氣體的總物質(zhì)的量不可能是反應(yīng)開始時(shí)的

,B錯(cuò)誤;因?yàn)闅怏w的總質(zhì)量不變,容器的容積不變,無論是否達(dá)到平衡狀態(tài),氣體的密度都不變,混合氣體的密度不再改變

不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C錯(cuò)誤;單位時(shí)間內(nèi),消耗amolA的同時(shí)消耗1.5amolC,說明

正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D正確。

方法點(diǎn)撥

可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)體系中各組分的物質(zhì)的

量、物質(zhì)的量濃度、百分含量等保持不變。平衡狀態(tài)判斷標(biāo)志的核心是“變量不變”。證據(jù)推理與模型認(rèn)知——新情境下有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率或轉(zhuǎn)化率的圖像分析素養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)情景破情境探究

科學(xué)家研究的一種以乙烯作還原劑的脫硝(NO)原理的示意圖如圖1所示,脫硝率與溫

度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖2所示。

圖1圖2問題1根據(jù)圖1分析,該脫硝原理總反應(yīng)的化學(xué)方程式是怎樣的?問題2根據(jù)圖2分析,為了達(dá)到最佳脫硝效果,應(yīng)選擇的適宜條件是什么?提示

溫度為350℃左右,負(fù)載率為3.0%。提示

6NO+3O2+2C2H4

3N2+4CO2+4H2O。講解分析化學(xué)反應(yīng)速率問題常以圖像題的形式出現(xiàn),在相關(guān)的平面直角坐標(biāo)系中,可能出現(xiàn)的物

理量有物質(zhì)的量、濃度、時(shí)間等。解題的關(guān)鍵是理解圖像的意義。1.關(guān)注圖像中的“點(diǎn)、線、面”(1)關(guān)注“點(diǎn)”解題時(shí)要特別關(guān)注特殊點(diǎn),如坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、幾條曲線的交點(diǎn)、極值點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等,理

解這些特殊點(diǎn)的意義。(2)關(guān)注“線”①弄清曲線的走向,是上升還是下降,確定反應(yīng)物和生成物。濃度或物質(zhì)的量減小的是反應(yīng)物,濃度或物質(zhì)的量增大的是生成物。②分清突變和漸變,理解曲線“平”與“陡”的意義。(3)關(guān)注“面”——明確研究對象理解各坐標(biāo)軸所代表量的意義,弄清楚曲線所示的是哪些量之間的關(guān)系,一般是物質(zhì)的

量或濃度隨時(shí)間的變化。2.聯(lián)系規(guī)律如:各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系,用各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比與化

學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系,外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律等。3.正確判斷根據(jù)題目要求,結(jié)合圖像信息,利用相關(guān)規(guī)律做出正確的判斷。例題用Na2FeO4氧化廢水中的還原性污染物M以達(dá)到降解M的目的,設(shè)計(jì)如下對比實(shí)驗(yàn)探究

溫度、濃度、溶液pH對M的降解速率和降解效果的影響,實(shí)驗(yàn)測得M的濃度與時(shí)間的關(guān)系如

圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是

(

)

典例呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)編號溫度/℃溶液pH①251②451③257④251A.實(shí)驗(yàn)①在0~15min內(nèi)M的降解速率約為1.33×10-5mol/(L·min)B.實(shí)驗(yàn)①②說明其他條件相同