1、专题二化学反应与能量转化第一单元 化学反应速率与反应限度有一位化学家，虽早已长眠地下，却给世人留下非常激烈的争论，赞扬他的人说：他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包的圣人；诅咒他的人说：他是魔鬼，给人类带来灾难、痛苦和死亡。他就是本世纪初世界闻名的德国物理化学家、合成氨的发明者弗里茨哈伯。1906 年，哈伯在 600 的高温、2.01.01105 Pa 个大气压下、用锇作催化剂，以电解水生成的氢气与大气中的氮气为原料，得到了产率为 6%8%的氨，第一次让合成氨工业化完成，使大气中的氮变成生产用的氮肥，给农作物生产带来了福音，填饱了无数人的肚子；同时他利用合成氨技术将氨氧化，生产军需
2、品硝酸和黄色炸药，解决了德军的军火问题，使德国拥有了足够的炸药去发动战争，使几千万人痛苦地死去哈伯合成氨工艺的创立不仅开辟了固定氮的新途径，更重要的是这一工艺实现了人们对化学反应速率和化学平衡的控制，对化学工业的发展产生了重大的影响，极大地推动了相关科技的发展，从这点上说，哈伯开创了化学的新时代。1知道化学反应速率的概念和表示方法。2认识温度、浓度和催化剂等影响化学反应速率的因素，并能用于说明有关问题。3认识可逆反应有一定限度和化学平衡概念。4知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。5会应用以上知识分析平衡等图象问题。第1课时 化学反应速率课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基
3、础巩固一、化学反应速率1化学反应速率是用来衡量，表示符号：。2化学反应速率的表示方法(1)化学反应速率可以用单位时间内化学反应的现象(如生成沉淀、气体、溶液颜色变化等)出现的快慢定性表示。(2)化学反应速率通常用或来表示，指定物质的化学反应速率的计算方法为。化学反应进行快慢程度的v单位时间内反应物浓度的减少生成物浓度的增加vctc：某物质的变化，若是反应物，表示其浓度的，若是生成物，表示其浓度的，常用单位：。t：时间，常用单位：s、min、h。因此，化学反应速率 v 的常用单位是：。浓度减少增加mol/Lmol/(Ls)、mol/(Lmin)、mol/(Lh)(3)对于同一个化学反应，用不同的
4、物质来表示化学反应速率时，数值可能，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率，因此，表示化学反应速率时，必须指明，在 v 的后面将该物质的用小括号括起来。在化学反应中，各物质的物质的量之比等于化学计量数之比，因此，用不同物质表示的化学反应速率的比值等于化学方程 式中 相应的 化学计 量数 之比，对于化 学反 应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，v(A)v(B)v(C)v(D)。(4)化学反应速率指的是单位时间内的反应速率，不是反应速率。不相同用哪种物质作标准化学式abcd平均瞬时二、外界条件对化学反应速率的影响(1)有关规律浓度：产生影响，在其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反
5、应速率，与反应物的总量。压强：对有参加的化学反应而言，在温度一定时，对一定量的气体，增大压强就会使缩小，使气体增大，化学反应速率。若减小压强，气体体积增大，气体反应物浓度就减小，化学反应速率也减小。对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应增大无关气体气体体积浓度增大温度升高，化学反应速率，一般地说，温度每升高10，反应速率增大到原来的倍。升高温度，无论是吸热反应还是放热反应，速率。催化剂化学反应速率。但不能使本来不会发生的反应变为可能。催化剂反应过程，只是反应前后质量与组成。其他：光、超声波、激光、射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂等因素也都能对某些化学反应的反应速率产生一定的影响，例
6、如氯水经光照能加速次氯酸分解，加快Cl2 与水的反应。形成原电池也是增大反应速率的一种途径。增大24都增大改变(增大或减弱)参与不变(2)对于反应 3A(g)B(s)=C(g)(正反应放热)，在其他条件不变时，改变其中一个条件，则生成 C 的速率：升温；增大压强；增大容器容积；加入 A；加入 B；压缩体积。增大增大减小增大不变增大探究点一 对化学反应速率的理解及计算1对化学反应速率的理解(1)化学反应速率实际上指的是某物质在某一时间段内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的即时速率。(2)表示化学反应速率时，不论是用反应物浓度的减少，还是用生成物浓度的增加表示，化学反应速率均取正值。(3)由于固
7、体或纯液体，在一定温度下，单位体积内的物质的量保持不变，即固体或纯液体的浓度是个常数，所以对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。(4)由于压强的变化对固体和液体的体积影响很小，故改变压强对它们的浓度影响很小，所以改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。(5)对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作依据。(6)同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，
8、这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。如：A2B=C3D中，v(A)v(B)v(C)v(D)1213。(7)在比较化学反应速率的大小时，如果是用同一个反应中不同的物质表示的反应速率，应按照化学计量数之比统一转化成用同一种物质表示的反应速率后再比较。2化学反应速率的计算(1)定义式法利用公式 vct计算化学反应速率，亦可利用该公式计算浓度变化量或时间。(2)关系式法化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化学计量数之比。1单位时间内，反应物消耗的物质的量越多，是不是反应速率越大？提示：不一定。反应物物质的量消耗多，浓度变化不一定大。2某一化学反应在第 5 s 时的反应速率是 0.2
9、 molL1s1的说法正确吗？提示：不正确。通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。【例 1】反应 4A(s)3B(g)2C(g)D(g)，经 2 min 后，B 的浓度减少了 0.6 molL1。对此反应速率的表示正确的是()A用 A 表示的反应速率是 0.4 mol(Lmin)1B分别用 B、C、D 表示反应的速率，其比值是 321C在 2 min 末的反应速率，用 B 表示是 0.3 mol(Lmin)1D在这 2 min 内用 D 表示的反应速率为 0.1B【思路分析】依据定义计算化学反应速率，并应用化学反应速率之比等于化学计量数之比关系求解。【
10、解析】A 为固体，不能用 A 表示该反应的反应速率，A 错误；化学反应速率之比等于化学计量数之比，B 正确；化学反应速率为平均值，而非瞬时值，C 错误；使用化学反应速率时，必须指明其单位，D 错误。将 10 mol A 和 5 mol B 放入容积为 10 L 的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)B(g)2C(g)，在最初 2 s 内，消耗 A的平均速率为 0.06 molL1s1，则在 2 s 时容器中有mol A，此时 C 的物质的量浓度为。8.80.08mol/L解析：3A(g)B(g)2C(g)起始浓度mol/L 1.0 0.5 0转化浓度mol/L 0.0620.12 0.04
11、 0.08 2s时浓度mol/L 1.00.120.88 0.50.040.46 0.08则 2s 时，n(A)0.88 mol/L10 L8.8 molc(C)0.08 mol/L。探究点二 影响化学反应速率的因素1基本规律影响化学反应速率的因素规律内因反应物的性质在其他条件相同时，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，化学反应速率越慢催化剂在其他条件相同时，使用正催化剂，化学反应速率加快外因反应物的温度在其他条件相同时，升高反应物的温度，化学反应速率加快，降低反应物的温度，化学反应速率降低影响化学反应速率的因素规律反应物的浓度在其他条件相同时，增大反应物的浓度
12、，化学反应速率加快，减小反应物的浓度，化学反应速率降低气态反应物的压强在其他条件相同时，增大气态反应物的压强，化学反应速率加快，减小气态反应物的压强，化学反应速率降低外因固体反应物的表面积在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快，减小固体反应物的表面积，化学反应速率降低2.几点说明(1)除了上述影响化学反应速率的因素以外，光、电磁波、超声波、射线、溶剂等也能影响化学反应速率。(2)催化剂是能够改变其他物质的化学反应速率而自身的组成、化学性质和质量在反应前后保持不变的物质。催化剂有正、负之分，正催化剂能加快化学反应的速率，负催化剂能降低化学反应的速率。我们通常所说的催化剂是正催
13、化剂。在影响化学反应速率的各种外因中，催化剂的效果最好，它能使化学反应速率增大几个到十几个数量级。催化剂是现代化学中关键而又神奇的物质之一。据统计，约有 80%85%的化工生产过程使用催化剂(如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，石油、天然气、煤的综合利用等等)，目的是加快化学反应速率，提高生产效率。催化剂与化学反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(专一性)。这就是说，并不是每一个化学反应都有适宜的催化剂，也并不是一种催化剂会万能地作用于所有的化学反应。催化剂最佳效能的发挥需要有一个适宜的温度，不同的催化剂所需要的适宜温度也不一定相同。混在反应物中的一些杂质往往会
14、使催化剂效率降低甚至失去催化效能，即催化剂中毒。因此在使用催化剂时采取必要的措施来防止催化剂中毒。(3)在温度对化学反应速率的影响中，温度每升高 10，化学反应速率就提高到原来的 24 倍。(4)对于氧化还原反应来说，构成原电池也是影响化学反应速率的主要因素之一。原电池反应比非原电池反应要快得多。3注意事项(1)在影响化学反应速率的因素中，内因是决定性的因素。一个本来就不可能发生的化学反应，任何外因都无济于事，而对于客观上能够发生的化学反应，外因能够改变其反应速率。(2)在浓度对化学反应速率的影响中，“浓度”是指反应物的浓度，或生成物的浓度。“改变反应物的浓度”不包括改变固体和纯液体反应物的浓
15、度。(3)在压强对化学反应速率的影响中，“压强”是指气体反应物的压强，因为在温度和物质的量一定的条件下，气体压强的变化实质上是气体浓度的变化，而固体和液体的体积受压强的影响甚小，通常忽略不计。(4)温度对化学反应速率的影响是最广的。放热反应、吸热反应、正反应、逆反应等反应速率都受温度的影响。(5)当改变某一条件化学反应速率发生变化时，条件改变越大，化学反应速率变化越大。(6)影响化学反应速率的条件有很多，不同的条件对化学反应速率的影响“方向”可能不同。因此，当面对两种或多种影响因素而判断化学反应速率的变化时，要注意应用“令其他条件一定(或不变)，改变某一条件看化学反应速率怎么变化”的科学方法。
16、(7)从数形关系规律的角度来看，可以用直角坐标系中的图象来表示化学反应速率与影响因素之间的关系。例如在锌跟盐酸的反应中，反应速率与盐酸浓度的关系、反应速率与反应物温度的关系，分别可用图中的和表示出来。以锌与稀硫酸反应制取氢气为例，讨论固体的表面积、溶液的浓度对化学反应速率的影响。(1)在实验室中，为加快生成氢气的速率，通常用锌粉代替锌粒，其原理是什么？(2)实验室常用 30%左右的硫酸(约 3.7 molL1)与锌粒反应制取 H2，当反应一段时间后，气泡变得稀少了(锌粒还有剩余)，如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来，原因是什么？提示：(1)反应物的接触面积越大，反
17、应速率越快，锌粉的表面积远大于锌粒，用锌粉代替锌粒时，增大了锌与硫酸的接触面积，使生成氢气的速率加快。(2)ZnH2SO4=ZnSO4H2，离子方程式为 Zn2H=Zn2H2。c(H)的大小影响着该反应的反应速率。气泡变稀少了，是因为 c(H)减小了，反应速率减慢。如果添加一些适当浓度的硫酸溶液，由于溶液中 c(H)又迅速增大，使反应物之间的接触机会增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。【例 2】下列各组反应中，反应刚开始时，放出 H2 的速率最大的是()金属(粉末状)金属/mol酸的体积/mL酸的浓度/molL1酸的种类反应温度/AMg0.1106HNO360BMg0.2103HC
18、l60CFe0.1103HCl60DMg0.4103H2SO460D【思路分析】解本题的关键是横向或纵向对比数据。分析判断影响化学反应速率大小的因素时应遵循以下思路：(1)先看内因，即不相同的化学反应，只能根据反应事实和现象定性分析反应的快慢；(2)内因相同时，再看外因，即反应相同时，可根据外界影响因素来定量判断反应速率的大小。【解析】决定化学反应速率的主要因素是物质的性质，即内因。首先根据金属活动性排除 C 项。镁与硝酸反应不产生氢气，排除 A 项。镁与酸反应的实质为 Mg2H=Mg2H2，因为镁是固体，所以镁的物质的量对化学反应速率无影响，温度相同时，只有 H的浓度对化学反应速率有影响，因
19、酸的体积相同，则只比较酸的浓度即可。B 项中 H的浓度为 3 molL1，而 D 项中 H的浓度为 6 molL1，故 D 项放出 H2 的速率最大。判断下列事实中是什么因素影响了化学反应的速率。(1)集气瓶中有 H2 和 Cl2 的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：。(2)黄铁矿煅烧时需粉碎成细小的矿粒：。(3)KI 晶体和 HgCl2 晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色 HgI2 沉淀：。光固体反应物的表面积反应物溶解后增大了反应物的接触面积(4)熔化的 KClO3 放出气泡很慢，撒入少量 MnO2 很快产生气体：。(5)同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产
20、生气体有快有慢：。(6)同样大小的石灰石分别在 0.1 molL1 的盐酸和 1 molL1 的盐酸中反应速率不同：。(7)夏天的食品易变霉，冬天就不易发生该现象：。(8)葡萄糖在空气中燃烧需要较高的温度，可是在人体正常体温(37)时，就可以在人体内被氧化，这是因为：。催化剂反应物本身的性质反应物的浓度反应温度人体里的生物酶起催化作用1下列关于化学反应速率的说法，不正确的是()A化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质C化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示D化学反应速率常用单位有 molL1s1 和 molL1min1C解析：
21、化学反应速率用单位时间内反应物或生成物的浓度变化量来表示，而不采用物质的质量或物质的量。2在铝与稀硫酸的反应中，已知 10 s 末，稀硫酸的浓度减少了 0.6 molL1。若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则 10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是()A0.02 mol(Ls)1B1.8 mol(Ls)1C0.12 mol(Lmin)1D0.18 mol(Ls)1A 解析：根据反应速率的计算公式和化学方程式计算。2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H23 106 molL1 0.2 molL1v0.2 molL110 s0.02 mol(Ls)1002 mol(Ls)160 smin11.2
22、 mol(Lmin)1。3将 N2、H2 混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器中进行合成氨反应，经过一段时间后反应速率为：甲：v(H2)3 mol/(Lmin)；乙：v(N2)2 mol/(Lmin)；丙：v(NH3)1 mol/(Lmin)。在这段时间内三个容器中合成氨的反应速率()A甲乙丙 B甲乙丙C乙甲丙D甲丙乙C解析：比较反应速率的快慢，需转化成同种物质表示的反应速率，如都用 H2 表示化学反应速率，根据反应 N23H22NH3，甲中 v(H2)3 mol/(Lmin)；乙中，v(H2)3v(N2)6 mol/(Lmin)；丙中 v(H2)32v(NH3)32 mol/(Lmin)，因此
23、反应速率乙甲丙。4用 25%的稀 H2SO4 与铁块反应制取氢气，下列措施能加快反应速率的是()A适当降低温度B将铁块改为铁粉C将所用硫酸改为 98.3%浓硫酸D滴加少量氢氧化钠溶液B解析：适当降低温度，反应速率减小，A 错误；将铁块改为铁粉，增大反应物的接触面积，反应速率加快，B 正确；将所用硫酸改为 98.3%浓硫酸，常温下铁在浓硫酸中钝化，得不到氢气，C 错误；滴加少量氢氧化钠溶液，中和硫酸，氢离子浓度降低，反应速率减小，D 错误。5在 N23H22NH3 的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了 0.6 molL1，在此时间内用 NH3 表示的反应速率为 0.30 molL1s1。
24、则此一段时间是()A1 s B2 sC0.44 s D1.33 sB解析：根据公式 v(NH3)ct，可得：tcvNH30.6 molL10.30 molL1s12 s。6在密闭系统中发生反应 C(s)CO2(g)=2CO(g)，下列措施能使化学反应速率增大的是()减小容器体积使压强增大 升高温度 将炭粉碎 通入 CO2 增加炭的量 恒容条件下通入 N2ABCDC 解析：减小容器体积、增大压强和通入 CO2 都增大了反应物的浓度，、都能使化学反应速率增大；升高温度，化学反应速率一定增大，正确；将炭粉碎，增大了炭与 CO2 的接触面积，化学反应速率增大，正确；由于炭是固体，增加炭的量，反应物的浓
25、度不会改变，故不能使化学反应速率增大；恒容条件下通入不参与反应的 N2，反应混合物的浓度不变，化学反应速率不变，错误。选 C。7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：(1)对于化学反应 CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O，在其他条件一定时，下列措施不能增大初始反应速率的是(填序号，下同)。a将盐酸的用量增加一倍b盐酸的浓度增加一倍，用量减半c适当加热d将块状碳酸钙换成粉末状固体e增大 CaCl2 的浓度ae(2)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BNaCl 固体cNaCl 溶液D浓盐酸除了上述方法外，你认为还可以采取哪些措
26、施来降低化学反应速率。用块状大理石或降低温度等ac(3)实验过程如上图所示，分析判断：段化学反应速率最快，段单位时间内收集的 CO2 最多。(4)已知某反应的各物质浓度数据如下：aA(g)bB(g)cC(g)起始浓度(molL1)3.0 1.0 02 s 末浓度(molL1)1.8 0.6 0.8据此可推算出 abc，v(A)v(B)v(C)，v(A).EFEF3123120.6molL1s1解析：(1)a 项，对于一定浓度的盐酸，增加盐酸的用量并不能增加其浓度，反应速率不变；b 项，虽然盐酸用量减半，但因浓度加倍，反应速率增大；c 项，温度升高，反应速率增大；d项，CaCO3 为固态物质，粉
27、末状碳酸钙比块状碳酸钙表面积大，反应速率增大；e 项，CaCl2 是生成物，增大 CaCl2 的浓度不能增大初始反应速率。(2)减缓反应速率可采用降低反应物浓度、降低反应温度、减小固体表面积等措施。加蒸馏水或加 NaCl 溶液，降低了反应物浓度；加浓盐酸，加快反应速率；加固体 NaCl，对反应速率没有影响。(3)化学反应速率是用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，改变量越多，反应速率越大。由图像可知EF 段单位时间内 CO2 的生成量最多，反应速率最快。(4)化学反应速率之比等于化学方程式各物质的计量数之比，等于各物质的浓度的变化量之比，故 v(A)v(B)v(C)abc1.2
28、0.40.8312，v(A)cAt 0.6 molL1s1。8如下图所示，某温度下在容积为 V L 的密闭容器中，经t min 后，物质 X、Y、Z、W 的物质的量变化情况，请回答：(1)反应物是，生成物是。(2)发生反应的化学方程式为。(3)该反应 t min 内的平均反应速率用 X 表示为。X、YZ、W4X2YZWv(X)4Vt mol/(Lmin)解析：(1)由图中看出随着反应的进行，X、Y 的物质的量不断减小，Z、W 的物质的量不断增加，所以 X、Y 为反应物，Z、W 为生成物。(2)化学方程式系数之比等于各物质的反应速率之比 n(X)6 mol2 mol4 mol，n(Y)5 mol3 mol2 mol,n(Z)2 mol1 mol1 mol，n(W)1 mol。所以 X、Y、Z、W 前的系数比为 4211。(3)v(X)4Vt mol/(Lmin)。温示提馨请 做：课时作业 9PPT文稿（点击进入）