2017_2018学年高中化学专题2化学反应与能量转化本专题重难点突破教学案苏教版必修2

专题2 化学反应与能量转化本专题重难点突破一、化学反应速率影响因素探究北京故宫的“云龙陛石”上曾经雕刻有精美的蟠龙图案，近些年来，这些浮雕遭到严重的损坏。

而以前几百年这种腐蚀都是很慢的，那为什么近些年来的腐蚀就加快了呢？这就要从影响化学反应速率的因素来分析了。

1．内因决定化学反应速率大小的主要因素是反应物的性质，而不是外界条件。

2．外因影响化学反应速率的外界条件很多，如浓度、压强、温度、催化剂等。

另外，形成原电池也可以加快反应速率。

注意 ①对于有固体或纯液体参加的化学反应，改变它们的量不会引起浓度的变化，对它们的反应速率无影响。

例如：C(s)＋CO 2(g)=====高温2CO(g)，增加C 的量，对此反应的反应速率无影响。

②压强只对有气体参加或生成的化学反应的速率有影响，若一个化学反应的反应物、生成物中均无气体，则压强对此反应的反应速率无影响。

压强对反应速率的影响关键是看改变压强是否改变相关物质的浓度。

对于有气体参加的反应体系，压强改变的实质是气体物质浓度的改变。

有以下几种情况：A ．恒温：增大压强→体积减小→浓度增大→反应速率加快B ．恒容：充入气体反应物→浓度增大→反应速率加快充入稀有气体→总压增大，但各物质浓度不变→反应速率不变C ．恒压：充入稀有气体→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢③多个因素影响反应速率变化要看主要因素例如：锌与稀硫酸反应的图像如图，由图像可知氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。

反应体系中硫酸所提供的氢离子浓度是由高到低，若氢气的生成速率由其决定，速率的变化趋势也应由快到慢，所以反应前半程速率增大的原因是温度所致，锌与硫酸反应时放热体系温度逐渐升高，温度对反应速率的影响占主导地位。

一定时间后，硫酸的浓度下降占据主导地位，因而氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。

【例1】 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 产生气体体积V 的数据，根据数据绘制得到下图，则曲线a 、b 、c 、d 所对应的实验组别是( )A.4－3－2－1 B．1－2－3－4C．3－4－2－1 D．1－2－4－3解析化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积大小有关，实验1的盐酸的浓度最小，反应的温度最低，所以化学反应速率最小；物质状态相同时由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高，所以反应速率实验3的大于实验2的；而实验4和实验3盐酸的浓度相同，反应的温度也相同，但物质的状态不相同，所以实验4的反应速率大于实验3的。

【例2】反应E＋F===G在温度T1下进行，反应M＋N===K在温度T2下进行，已知：T1>T2，且E和F的浓度均大于M和N的浓度，则两者的反应速率( )A．前者大B．后者大C．一样大D．无法判断解析因为这两个反应是不同的反应，而决定反应速率的主要因素是内因(反应物本身的性质)，故尽管前者的反应温度高、浓度大，但反应速率不一定大于后者，如合成氨反应在高温、高压且有催化剂的条件下进行，其速率也不如低温下的酸碱中和反应的速率大。

故两者的反应速率快慢无法比较。

答案 D易错警示本题很容易错选A，因为教材中用较多的篇幅介绍了温度、浓度、催化剂等外界因素对化学反应速率的影响，而忽视了内因才是决定化学反应速率的关键；外界因素在内因相同的情况下(即反应相同时)才会决定反应速率的大小，在进行分析判断反应速率大小时应遵循以下思路：①先看内因；②内因相同者，再看外界因素(温度、浓度、压强、催化剂等)。

二、化学反应速率及平衡图像问题的分析方法化学反应速率及化学平衡的图像，能直观描述反应进行的快慢、反应进行的程度等问题。

图像题是化学中常见的一种题目，做这类题既要读文字内容，又要读图。

解答化学反应速率图像题三步曲：“一看”“二想”“三判断”。

“一看”——看图像①看坐标轴：弄清纵、横坐标表示的含义；②看线：弄清线的走向、趋势；③看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如曲线的折点、交点、最高点与最低点等；④看量的变化：弄清是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化等。

“二想”——想规律如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的速率之比与化学计量数之比的关系等。

“三判断”——通过对比分析，作出正确判断。

【例3】在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是( )A．反应的化学方程式为2M NB．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡C．t3时，正反应速率大于逆反应速率D．t1时，N的浓度是M浓度的2倍解析由图像可知N为反应物，M为生成物，然后找出在相同时间段内变化的M、N的物质的量之比(与是否达平衡无关)以确定M、N在化学方程式中的化学计量数之比，即该反应的化学方程式为2N M。

t2时刻M、N的物质的量相等，但此时M、N的物质的量仍在发生变化，反应未达到平衡状态，因此正反应速率不等于逆反应速率。

t3时刻及t3时刻之后，M、N 的物质的量不再改变，证明已达到平衡状态，此时正、逆反应速率相等。

【例4】在密闭容器中充入一定量NO2，发生反应2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－57 kJ·mol－1。

在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。

下列说法正确的是( )A．a、c两点的反应速率：a>cB．a、b两点NO2的转化率：a<bC．a、c两点气体的颜色：a深，c浅D．由a点到b点，可以用加热的方法解析由图像可知，a、c两点都在等温线上，c的压强大，则a、c两点的反应速率：a<c，A项错误；a、b两点压强相同，但温度不同，a点二氧化氮的体积分数较大，说明a点的转化率较小，即a<b，B项正确；NO2为红棕色气体，由图像可知，a、c两点都在等温线上，c 的压强大，NO2气体的浓度较大，混合气体颜色较深，C项错误；升高温度，化学平衡向着逆向移动，NO2的体积分数增大，a点到b点二氧化氮体积分数减少，说明是降低了温度，所以不能用加热的方法实现由a点到b点的转变，D项错误。

答案 B三、化学平衡状态的特征及其判断方法1．化学平衡的特征化学平衡状态是一个动态平衡，化学反应并没有停止，不过反应物、生成物浓度不再改变，即反应混合物的百分组成不变的状态。

其特征是(1)动：动态平衡，正逆反应仍在进行，v正＝v逆≠0。

(2)定：反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变。

(3)变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。

2．判断化学反应达到平衡的标志(1)根本性标志：v正＝v逆≠0。

①正逆反应的描述：同一物质的消耗和生成速率相等，或反应物和生成物的消耗或生成按化学计量数成比例，即必须体现出双方向的变化。

②速率相等：同一物质速率的数值相等，不同物质速率比等于化学方程式中的化学计量数之比。

(2)等价标志：在其他条件一定的情况下，下列物理量不变可以说明反应达平衡。

①混合气体中各组分的体积百分含量不变(或体积比不变)；②某物质的转化率不变或某物质的质量或物质的量不变；③体系中含有色物质时，颜色不随时间的变化而变化；④同种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量相等，若以化学键或浓度表示，则必须对应反应物和生成物且要按反应方程式计量数关系成比例。

(3)特殊标志：①若反应前后气体的总分子数不相等，总压强不变或总物质的量不变或平均分子量不变，可以说明反应达到了平衡状态。

②若反应前后气体的总分子数相等时，若反应物或生成物中有一个是非气体，平均相对分子量不变，可以说明反应达到了平衡状态。

③当给定的是密度不变时，要考虑容器体积和气体总质量变化，若二者都不变，则不能说明反应达到了平衡状态。

【例5】某温度下，在2 L密闭容器中X、Y、Z三种物质(均为气态)间进行反应，其物质的量随时间的变化曲线如图。

依图回答：(1)该反应的化学方程式可表示为_______________________________________。

(2)反应起始至t1 min(设t1＝5)，Y的平均反应速率是_________________________。

(3)在t1 min时，该反应达到了________状态，下列可判断反应已达到该状态的是________(填字母)。

A．X、Y、Z的反应速率相等B．X、Y的反应速率比为2∶3C．混合气体的密度不变D．生成1 mol Z的同时生成2 mol XE．X、Y、Z物质的量之比等于化学方程式中计量数之比F．混合气体的总压强不再发生改变解析(1)观察图像可得X的物质的量减少2.4 mol－1.6 mol＝0.8 mol，X为反应物，Y的物质的量增加1.2 mol，Z的物质的量增加0.4 mol，Y、Z的物质的量增加，可判断Y、Z 为生成物，在相同时间内，同一容器中，其速率之比等于化学方程式中计量数之比，等于物质的量变化之比，即v(X)∶v(Y)∶v(Z)＝0.8 mol∶1.2 mol∶0.4 mol，反应达到t1时刻后，X、Y、Z共存，其物质的量不变可判断该反应为可逆反应，t1时刻达到了化学平衡，该反应的化学方程式为2X(g) 3Y(g)＋Z(g)。

(2)v(Y)＝1.2 mol2 L×5 min＝0.12 mol·L－1·min－1。

(3)由反应方程式可知，达平衡时X、Y、Z的反应速率不相等；反应进行中，无论是否达到平衡X、Y的速率之比始终为2∶3；X、Y、Z均为气体，反应前后气体的质量不变，体积也不变，密度不变，根据密度不能判断反应是否达到平衡；生成1 mol Z是正反应方向，生成2 mol X是逆反应方向，v正＝v逆，反应达到平衡；X、Y、Z物质的量之比与计量数比不等；根据反应方程式可知，该反应前后压强有变化，当压强不变时，反应达到了平衡。

答案(1)2X(g) 3Y(g)＋Z(g) (2)0.12 mol·L－1·min－1(3)化学平衡DF四、详析化学反应中热量的变化我们在做化学实验时，经常会感受到有热量的变化，比如钠与水的反应等，其实在化学反应中，不仅有物质的变化，即新物质的生成，而且还伴随着能量的变化，有的反应是吸热的，有的反应是放热的。

而化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。

化学反应是化学科学研究的核心，化学反应过程中的物质变化要遵循质量守恒定律，而能量变化要遵循能量守恒定律。

在化学反应过程中一定存在着能量的变化，而这些能量变化大多数表现为热量的变化，这就实现了化学能与热能的转化。

1．从化学键的角度理解在化学变化前后，参加反应的原子的种类和个数并没有改变，只是进行了原子之间的重组和整合；原子进行重组、整合的过程，实际上就是反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成的过程。