化学反应的速率和限度教案

化学反应的速率和限度一、化学反应速率的概念与计算1、化学反应速率的概念概念化学反应速率就是化学反应进行的快慢程度（平均反应速度），用单位时间内反应物或生成物的物质的量来表示。

在容积不变的反应容器中，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加（均取正值）来表示。

单位：mol/(L﹒min)或mol/(L﹒s)2、正确理解化学反应速率①化学反应速率是平均速率，均取正值。

②同一反应选用不同物质的浓度的改变量表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同。

③各物质表示的速率之比等于该反应方程式中相应化学计量数之比。

④在一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积里的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此，它们的化学反应速率也被视为常数。

【例1】在一定条件下，向体积为2L的密闭容器中加入2mol N2和10mol H2，发生反应：N2 + 3H22NH3，2min 时，测得剩余的N2为1mol 则化学反应速率的表示正确的是（）A、v（N2）=1 mol/(L﹒min)B、v（H2）=0.75 mol/(L﹒min)C、v（NH3）=0.25 mol/(L﹒min) C、v（N2）=0.5 mol/(L﹒min)【例2】对于反应N2+O22NO在密闭容器中进行，下列哪些条件能加快反应的速率A. 缩小体积使压强增大B. 体积不变充入N2使压强增大C. 体积不变充入H2使压强增大D. 压强不变充入N2使体积增大【例3】在一密闭容器里装有氮气和氢气。

反应开始时，氮气的浓度为2mol/L，氢气的浓度为5mol/L, 反应开始2min时，测得容器中氮气的浓度为1.8mol/L。

2min后氢气的浓度为多少mol/L?这2min内氮气的平均反应速率是多少？氢气和氨气的平均反应速率各是多少？2min内氮气、氢气和氨气的速率之比为多少?二、影响化学反应速率的因素：影响化学反应速率的因素规律内因反应物的性质外因催化剂反应物的温度反应物的浓度气态反应物的压强固体反应物的表面积其他注意：对气体反应体系的情况分析（恒温、恒容、恒压）【例4】把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL 2mol/L盐酸的烧杯中，均加入稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（）A、10℃20mL 3mol/L 的X溶液B、20℃30mL 2mol/L 的X溶液C、20℃10mL 4mol/L 的X溶液D、10℃10mL 2mol/L 的X溶液【例5】在下列事实中，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）黄铁矿煅烧时要粉碎成细小的矿粒；（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；（4）熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2后很快产生气体；（5）同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体的速率有块有慢；（6）同样大小的石灰石分别在0.1 mol/L的盐酸和1 mol/L的盐酸中反应，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。

【例6】用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（）A. 加热B. 不用稀硫酸，改用98％的硫酸C. 滴加少量CuSO4溶液D. 不用铁片，改用铁粉三、可逆反应1、概念可逆反应：能同时向＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿进行的化学反应叫做可逆反应。

理解可逆反应需注意三同：同＿＿、同＿＿、同＿＿＿＿。

2、表示方法可逆反应用化学方程式表示，但化学方程式中“===”用“”代替。

如二氧化硫与水的反应时可逆反应，可表示为SO 2+H2O H2SO33、特点（三同）可逆反应的特点：双向可逆，不彻底性（有限度）四、化学平衡1、定义在一定条件下，当一个可逆反应的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿相等时，＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿不再改变，达到一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。

任何化学反应都有一定的限度，有的反应限度较大，反应进行的比较彻底，反应物转化为生成物的转化率较大；有的反应限度较小，反应物转化为生成物的转化率较小。

转化率=反应中消耗的量/反应开始时投入的该物质的总量2、化学平衡状态化学平衡状态是指：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

化学平衡状态的理解:（1）一定条件：指一定温度、浓度或压强。

说明化学平衡状态只有在一定条件下才能保持。

（2）研究对象：可逆反应（3）本质：v正＝v逆。

（4）特征或表面现象：反应混合物中各组分的浓度保持不变。

3、化学平衡状态的特征（逆、等、动、定、变、同）①逆：化学平衡的研究对象是可逆反应。

②等： v正= v逆是化学平衡的本质特征。

③动：动态平衡，反应始终在进行。

④定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，这是化学平衡的表面现象。

⑤变：外界条件改变，平衡被破坏；条件一定，又建立新平衡。

⑥同：在相同条件下，对于同一可逆反应，无论只充反应物还是只充生成物，只要符合一定的关系，可达到同一个化学平衡状态。

五、外界条件的变化对v 正= v 逆的影响1、温度的影响2、压强的影响3、浓度的影响4、催化剂的影响六、化学平衡状态的判断mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)状态特征平衡状态 混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡 各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡 各气体的体积或体积分数一定 平衡 总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A 同时生成m mol A ，则v 正= v 逆平衡 在单位时间内消耗了 n mol B 同时消耗了pmol C ，则v 正= v 逆平衡 v （A ）：v （B ）：v （C ）：v （D ）=m:n:p:q, v正不一定等于v 逆不一定平衡 在单位时间内生成了 n mol B 同时消耗了q mol D不一定平衡压强 m+n ≠p+q 时，总压力（其他条件一定） 平衡 m+n=p+q 时，总压力（其他条件一定）不一定平衡混合气体的平均相对分子质量（r M ） r M 一定，只有当m+n ≠p+q 时平衡 r M 一定，但m+n=p+q 时不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时（其他不变） 平衡 体系的密度（ρ） 密度一定不一定平衡其他 如体系颜色不再变化等平衡注意：化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。

用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时，要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，转化为同种物质的速率进行比较。

【例7】对于反应N 2+3H2 2NH 3，下列说法处于化学平衡状态的是：①υ（N 2生成）=υ（N 2消耗），②N 2、H 2、NH 3的分子数之比为1∶3∶2，③单位时间内生成2molNH 3，同时消耗1molN 2， ④N 2、H 2、NH 3的物质的量不再发生变化。

A 、①④ B 、②③ C 、②③④ D 、①③④ 【例8】 下列哪种说法可以证明反应N 2 + 3H 22NH 3达到平衡状态（ ）A.1个N N 键断裂的同时，有3个H —H 键形成B.1个N N 键断裂的同时，有3个H —H 键断裂C.1个 N N 键断裂的同时，有6个H —H 键断裂D.1个N N 键断裂的同时，有6个N —H 键形成【例9】一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)+2Y(g) 2Z(g)一定达到化学平衡状态的是A. X 、Y 、Z 的物质的量之比为1:2:2B. X 、Y 、Z 的浓度不再发生变化C. 容器中的压强不再发生变化D. 单位时间内生成n molZ ，同时生成2n molY【例10】可逆反应N 2＋3H 22NH 3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是A 、 v 正（N 2）＝v 正（H 2）B 、v 正（N 2）＝v 逆（NH 3）C 、2v 正（H 2）＝3v 逆（NH 3）D 、v 正（N 2）＝3v 逆（H 2）七、化学平衡的影响因素参加反应的物质的性质是影响化学平衡的内在因素，影响化学平衡的外界条件主要有浓度、压强和温度等。

外界条件的改变对化学平衡的影响实质上是通过改变正、逆反应速率来实现的。

(1)浓度对化学平衡的影响○1结论：在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减少生成物的浓度，都可以使化学平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减少反应物的浓度，都可以使化学平衡向逆反应方向移动。

○2若其他条件不变，一次性改变浓度对化学平衡的影响如下所示：化学平衡体系浓度改变 增大反应物浓度 增大生成物浓度 减小反应物浓度 减小生成物浓度 平衡移动方向正向移动逆向移动逆向移动正向移动 速率变化 v 正先增大，v 逆随后增大，且v ’正>v ’逆 v 逆先增大，v 正随后增大，且v ’逆>v ’正 v 正先减小，v 逆随后减小，且v ’逆>v ’正v 逆先减小，v 正随后减小，且v ’正>v ’逆图像3、注意：a.由于增加固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，所以化学平衡不移动。

b.在溶液中进行的反应，如果稀释溶液，反应浓度减小，生成物浓度也减小，v正、v逆的量减小，但减小的程度不同，总的结果使化学平衡向反应方程式中化学计量增大的方向移动。

c.在生产中适当增大廉价的反应物浓度，使化学反应向正反应方向移动，可提高价格较高原料的转化率，以降低生产成本。

(2)压强对化学平衡的影响○1结论：在其他条件不变的情况，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的反应方向移动，减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的反应方向移动。

2化学平衡体系压强改变加压加压减压减压平衡移动方向正向移动逆向移动正向移动逆向移动速率变化v正、v逆同时增大，v’正>v’逆v正、v逆同时增大，v’逆>v’正v正、v逆同时减小，v’正>v’逆v正、v逆同时减小，v’逆>v’正图像○3注意：a.化学平衡移动的过程是可逆反应中旧化学平衡破坏、新化学平衡建立的过程，就化学平衡的破坏就是改变v正=v逆的关系。

因此，无气态物质存在的化学平衡，由于改变压强不能改变化学反应速率，所以改变压强不能使气态物质存在的化学平衡发生移动。

b.如,等可逆反应，由于反应前后气体体积守恒，改变压强后，正逆反应速率同时、同程度的改变，因此增大或减小压强不能使其化学平衡发生移动。

c.在容积不变的密闭容器中，气体反应已达到平衡，若向该容器中充入一种不能发生化学反应的气体，化学平衡不移动，原因是气态反应物、生成物的浓度未变化。