2020高考化学第一轮复习 专题 化学反应的快慢与限度学案 鲁科版

2020高考化学第一轮复习 专题 化学反应的快慢与限度学案 鲁科版

专题 化学反应的快慢与限度 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ ‎ 高考第一轮复习：《化学必修2》‎ ‎ 第2章 化学键、化学反应与能量 ‎ 第2节 化学反应的快慢与限度 ‎ 1、化学反应速率 ‎ 2、影响化学反应速率的条件 ‎ 3、化学平衡 ‎ 4、影响化学平衡的条件 ‎ 5、化学反应速率和化学平衡理论在化工生产中的应用 二. 教学目的 ‎ 1、理解化学反应速率的概念及表示方法 ‎ 2、掌握影响化学反应速率的条件 ‎ 3、了解化学平衡的特征，建立化学平衡的观点 ‎ 4、掌握影响化学平衡的条件 ‎ 5、了解化学反应速率和化学平衡理论在化工生产中的应用 三. 重点和难点 复习重点：影响化学反应速率的条件 复习难点：化学平衡观点的建立 四. 考点分析 本节知识在高考中的主要考查点是：‎ ‎ 1、浓度、温度、催化剂等条件对化学反应速率的影响 ‎ 2、化学平衡的特征，影响化学平衡的条件 ‎ 3、控制反应条件在生产和科学研究重点的应用 五. 知识要点 化学反应有快有慢，进行的程度也有很大差别，有的化学反应进行得非常完全，有的化学反应却进行得很不完全。化学反应的快慢怎样表示？又受什么因素影响？化学反应进行的程度又受什么影响呢？‎ ‎（一）化学反应速率 ‎ 1、概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。‎ ‎ 2、表达式：‎ ‎ 式中各符号的表示意义：v——化学反应速率；‎ ‎ △c——反应物或生成物浓度的变化量，单位：mol/L；‎ ‎ △t——时间，单位：秒（s）、分（min）、小时（h）。‎ ‎ 3、单位：mol/（L·s）、mol/（L·min）、mol/（L·h）。‎ 注意：‎ ‎ （1）表示化学反应速率时，必须指明以何种物质的浓度变化表示。‎ 6‎ ‎ （2）化学反应速率实际是一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。‎ ‎ （3）不能用固体和纯液体来表示反应速率。‎ ‎ （4）化学反应速率都是正值。‎ ‎（二）影响化学反应速率的条件 ‎ 1、内因（主要因素）‎ ‎ 参加反应的反应物的性质是决定化学反应速率的内因，如离子反应通常比有机反应快得多，Na、Mg、Al活泼性不同，与水反应速率也不同。‎ ‎ 2、外因（次要因素）‎ ‎ （1）温度 ‎ 其他条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度可以减小反应速率。‎ ‎ （2）浓度 ‎ 其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。‎ ‎ （3）压强 ‎ 对有气体参加的化学反应，增大压强可以增大化学反应速率，减小压强可以减小化学反应速率。‎ ‎ （4）催化剂 ‎ 催化剂能够改变化学反应速率。‎ ‎ 原因：催化剂能降低反应物分子间反应时的能量（活化能）增大了有效碰撞次数。‎ ‎ （5）影响化学反应速率的其他因素 ‎①固体表面积：一般颗粒越小与其他物质的接触面积越大反应速率越大。‎ ‎②物质的状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触机会，有利于加快反应速率。‎ ‎③其他的如光、电磁波、超声波等也能影响物质的化学反应速率。‎ ‎（三）化学反应的限度——化学平衡 ‎ 1、可逆反应 ‎ （1）可逆反应：一定条件下既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。‎ ‎ 正向进行的反应叫正反应，逆向进行的反应叫逆反应。‎ ‎ 可逆反应的前提是“在相同条件下”，如果条件不同，即使可以向逆方向进行，也不是可逆反应，如；，因为反应条件不同，不属于可逆反应。‎ ‎ （2）可逆反应在写化学方程式时不用“”而用“”。例如：‎ ‎ ，。‎ ‎ 2、化学反应的限度——化学平衡状态 ‎ （1）概念：在一定条件下，可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相等（即v（正）=v（逆）），反应物和生成物的浓度不再改变的状态叫化学平衡状态。‎ ‎ （2）化学平衡状态的特点——可用“逆、等、动、定、变”描述。‎ ‎①逆——化学平衡状态概念的适用范畴是一切可逆反应。‎ ‎②等——v（正）=v（逆），反映了平衡状态的本质。‎ ‎③动——正反应和逆反应仍在进行，是一种动态平衡。‎ 6‎ ‎④定——达平衡状态后各反应混合物的浓度不再改变，达到了一个固定不变的状态，是平衡状态的外部表现。‎ ‎⑤变——改变影响平衡的条件使v（正）v（逆），则平衡发生移动，平衡状态发生改变。‎ ‎ 3、化学反应限度的改变——化学平衡的移动 ‎ （1）化学平衡移动的原因 ‎ 可逆反应达到化学平衡的根本原因是v（正）=v（逆），因此如果我们改变影响化学反应速率的一个因素，使v（正）v（逆），则化学平衡状态被打破，反应进行的限度就会改变。这就给我们控制化学反应限度提供了理论基础。‎ ‎ （2）影响化学平衡的客观条件 ‎ 化学反应体系的平衡状态是可以通过改变反应条件（温度、浓度、气体反应的压强）而发生变化的。这种现象称作平衡状态的移动，简称平衡移动。‎ ‎①浓度 其他条件保持不变时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动。‎ ‎②气体的压强 增大气体的压强，平衡向气体体积缩小的方向移动。‎ 减小气体的压强，平衡向气体体积增大的方向移动。‎ ‎③温度 在其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。‎ ‎④催化剂 催化剂对化学平衡无影响，但会改变反应到达平衡所需的时间。‎ ‎（四）化学反应条件的控制 ‎ 1、化学反应条件的选择 ‎ 由于化学反应的速率受温度、浓度、压强、催化剂、光照、表面积等条件的影响，因此人们通常从上述方面考虑，选取适当的条件既可以控制化学反应速率，又可以提高化学反应的限度。‎ ‎ 2、燃料充分燃烧条件的选择 ‎ （1）燃料燃烧的条件 ‎①燃料与空气接触；‎ ‎②温度达到燃料的着火点。‎ ‎（2）燃料充分燃烧的条件 ‎①要有足够的空气或氧气（助燃剂）；‎ ‎②燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。‎ ‎（3）燃料充分燃烧的意义 ‎①使有限的能源发挥最大的作用，节约能源；‎ ‎②降低污染的程度。‎ ‎ 3、提高燃料燃烧效率的措施 ‎ （1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是：燃料与空气或氧气要尽可能充分接触且空气要适当过量。‎ ‎ （2）尽可能充分利用燃料燃烧所放出的热量，提高热能的利用率。‎ 6‎ ‎【典型例题】‎ ‎ 例1. 反应A+3B=‎2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为（ ）‎ ‎①‎ ‎②‎ ‎③‎ ‎④‎ ‎ 该反应进行的快慢顺序为______________________。‎ ‎ 分析：方法一：由反应速率之比等于物质的化学计量数之比，比较后做出判断。由化学方程式A+3B=‎2C+2D得出：‎ ‎ v（A）：v（B）=1：3，而v（A）：v（B）=0.15：0.6=1：4‎ 故v（B）>v（A），从而得②>①‎ v（B）：v（C）=3：2‎ ‎ 而v（B）：v（C）=0.6：0.4=3：2‎ ‎ 故v（B）=v（C），从而③=②‎ ‎ v（C）：v(D)=2：2=1：1‎ ‎ 而v（C）：v（D）=0.4：0.45‎ ‎ 故v（D）>v（C），从而得④>③‎ ‎ 故该反应进行的快慢顺序为④>③=②>①‎ ‎ 方法二：将用不同物质表示的速率换算为同一物质表示的速率，再比较速率数值的大小。‎ ‎ 若以物质A为标准，将用其他物质表示的反应速率换算为用物质A表示的速率，则有：‎ ‎ v（A）：v（B）=1：3‎ ‎ 则②表示v（A）=0.2mol/（L·s）‎ ‎ v（A）：v（C）=1：2‎ ‎ 则③表示的v（A）=0.2mol/（L·s）‎ ‎ v（A）：v（D）=1：2‎ ‎ 则④表示v（A）=0.225mol/（L·s）‎ ‎ 故反应进行的快慢顺序为：④>③=②>①‎ ‎ 答案：④>③=②>①‎ ‎ 例2. 把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中，发现H2的生成速率v随时间t的变化关系如图所示，其中t1~t2速率变化的原因是___________________；t2~t3速率变化的原因是___________________。‎ ‎ 分析：根据影响化学反应速率的因素，镁与盐酸反应，即反应物的性质已定，故应从外因考虑，压强不变，无催化剂，故应排除两者，而应从盐酸的浓度和反应温度两者变化上考虑。‎ ‎ 答案：t1~t2时，盐酸浓度变化不大，但反应放热，使温度升高，反应速率增大。t2~t3‎ 6‎ 时，已达到一定的温度，温度变化不会太大，但此时随反应的进行，盐酸中降低，故反应速率又减小。‎ ‎ 例3. 一定温度下，反应达到平衡的标志是（ ）‎ ‎ A. 单位时间内生成nmolA2同时生成nmolAB ‎ B. 容器内的总压强不随时间的变化而变化 ‎ C. 单位时间内生成2nmolAB同时生成nmolB2‎ ‎ D. 单位时间内生成nmolA2同时生成nmolB2‎ ‎ 分析：在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正逆反应速率是否相等，体系中各组分的浓度（或含量）是否保持不变。A选项生成A2是逆反应，生成AB是正反应。显然，没有达到平衡。‎ ‎ B选项压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中A2、B2和AB的浓度是否保持一定，v正是否等于v逆。因为该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至反应达到平衡就一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态。‎ ‎ C选项表明，反应已达到平衡状态。‎ ‎ D选项只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成A2和B2的物质的量之比始终为1：1。‎ ‎ 答案：C ‎ 例4. 在373K时，把0.5molN2O4通入体积为‎5L的真空密闭容器中，立即出现棕色。反应进行到2s时，NO2的浓度为。在60s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是（ ）‎ ‎ A. 前2s以N2O4的浓度变化表示的平均反应速率为 ‎ B. 在2s时体系内的压强为开始时的1.1倍 ‎ C. 在平衡时体系内含N2O40.25mol ‎ D. 平衡时，N2O4的转化率为40%‎ ‎ 分析：N2O4和NO2存在如下转化关系：‎ ‎ N2O42NO2，前2s时 ‎ N2O4 2NO2‎ ‎ 起始（mol） 0.5 0‎ ‎ 反应（mol） 0.05 0.02×5‎ ‎ 2s时（mol） ‎ ‎ ‎ ‎ 气体总的物质的量为 ‎ 2s时的压强与开始时之比为 ‎ 60s达到平衡时，没有反应。则有 ‎ N2O4 2NO2‎ ‎ 起始（mol） 0.5 0‎ ‎ 反应（mol） x 2x ‎ 平衡（mol） 2x ‎ 平衡时，气体总的物质的量为 ‎ 所以有 6‎ ‎ 解得x=0.3mol ‎ 平衡体系中含0.2molN2O4，N2O4的转化率为 ‎ 答案：B ‎ 例5. 在A+BC（正反应是放热反应）中，如图所示，能正确表示反应速率（纵坐标）与温度（横坐标）关系的是（ ）‎ ‎ 分析：因为正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，且，平衡向逆反应方向移动。‎ ‎ 答案：B 6‎