高考苏教版化学一轮复习精品教案 第5单元 第1讲 化学反应速率化学反应的方向Word格式.docx

高考苏教版化学一轮复习精品教案 第5单元 第1讲 化学反应速率化学反应的方向Word格式.docx

《高考苏教版化学一轮复习精品教案 第5单元 第1讲 化学反应速率化学反应的方向Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考苏教版化学一轮复习精品教案 第5单元 第1讲 化学反应速率化学反应的方向Word格式.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

不变

增大压强

升高温度

正催化剂

即时训练1（2012山西师大附中月考）下列有关影响化学反应速率的因素的说法错误的是（　　）。

A．影响化学反应速率的主要因素是内因，即反应物本身的性质

B．增大反应物浓度，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增多

C．升高温度可以增大活化分子百分数，也可以增大分子碰撞的频率

D．在其他条件不变时，增大反应物浓度，反应物中的活化分子百分数增大

二、化学反应的方向和限度

1．化学反应的方向

（1）焓变与反应方向

焓变是一个与反应能否自发进行的有关因素。

放热反应有利于反应的自发进行。

多数自发进行的化学反应是放热反应，即ΔH＜0。

有些吸热反应也能自发进行，由此可见，焓变不是判断反应能否自发进行的唯一因素。

（2）熵变与反应方向

熵是描述体系______的一个物理量，用符号____表示，熵值越大，体系混乱度____。

同一条件下，不同物质的熵值________；

同一物质的熵与其________及________有关，即S（g）＞S（l）＞S（s）。

对于有气体参加的反应，气体的物质的量增加，体系的混乱度增大，即为熵增加。

熵增加有利于反应自发进行。

熵减小的反应有些也能自发进行，由此可见，熵变（ΔS）是与反应能否自发进行有关的因素，但也不是唯一因素。

（3）焓变、熵变与反应方向

在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的____和____共同影响的结果，反应方向的判据为________。

ΔH－TΔS

即在温度、压强一定的条件下，反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。

化学反应方向可归纳为下图四个方面：

2．化学反应的限度

（1）可逆反应

在相同条件下，既可以向____方向进行，同时又可以向____方向进行的反应。

方程式中用“____”，不用“===”。

（2）化学平衡状态

①化学平衡状态的建立

②概念：

____________________________，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。

③特征（五字）：

“逆”——可逆反应。

“_______”——指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是动态平衡状态。

“_______”——处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。

即v（正）=v（逆）≠0。

“_______”——一定条件下的可逆反应，达平衡状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量（即反应物与生成物的物质的量浓度、质量分数、体积分数等）保持一定（即不随时间改变而改变）。

“_______”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的（与浓度、压强、温度等有关）。

而与达到平衡的过程无关（化学平衡状态既可从正反应方向开始达到平衡，也可以从逆反应方向开始达到平衡）。

特别提示：

可逆反应达到平衡状态的判断方法：

（1）根据v（正）＝v（逆）判断时，首先寻找正、逆反应，然后看是否满足方程式中化学计量数之比。

（2）反应过程中不发生变化的量不能作为反应达到平衡状态的判断依据。

（3）各组分浓度是否满足化学计量数比与反应是否达到平衡状态不相关。

即时训练2（2012山西师大附中月考）某化学反应的ΔH＝－122kJ·

mol－1，ΔS＝＋231J·

mol－1·

K－1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行（　　）。

A．在任何温度下都能自发进行

B．在任何温度下都不能自发进行

C．仅在高温下自发进行

D．仅在低温下自发进行

即时训练3（2012上海，改编）（双选）用氮化硅（Si3N4）陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。

工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：

3SiCl4（g）＋2N2（g）＋6H2（g）

Si3N4（s）＋12HCl（g）

ΔH＜0

一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是（　　）。

A．3v逆（N2）＝v正（H2）

B．v正（HCl）＝4v正（SiCl4）

C．混合气体密度保持不变

D．c（N2）∶c（H2）∶c（HCl）＝1∶3∶6

一、化学反应速率的意义及其计算

1．化学反应速率的意义

（1）化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的，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来表示。

（2）化学反应速率是某一段时间内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时反应速率。

2．化学反应速率的计算

（1）同一反应在同一时间间隔内的反应速率如果用不同物质的浓度变化来表示时，其数值不一定相等，但是这些数值所表示的意义是相同的。

（2）同一反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中其化学计量数之比。

对于反应：

nA＋mB===pC＋qD有如下关系：

v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝n∶m∶p∶q。

【例1】一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示，下列描述正确的是（　　）。

A．反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol·

s）－1

B．反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol·

L－1

C．该反应为可逆反应

D．反应的化学方程式为X（g）＋Y（g）

Z（g）

方法归纳

（1）利用公式

＝

计算。

（2）利用化学方程式计算，即反应速率之比等于方程式前的化学计量数之比。

（3）计算时，单位要统一。

二、影响化学反应速率的因素

1．浓度

（1）固体或纯液体的浓度是一个常数（因为在一定温度下其密度是一个常数），所以改变固体或纯液体的量，不影响化学反应速率。

（2）有固体参加的反应，需考虑接触面积。

固体物质间的反应只与接触面积有关，改变用量对反应速率无影响。

2．温度

（1）升温，v（正）、v（逆）均加快，吸热反应速率增加的倍数大于放热反应速率增加的倍数。

（2）降温，v（正）、v（逆）均减小，吸热反应速率减小的倍数大于放热反应速率减小的倍数。

3．压强

（1）若参加反应的物质为固体或液体（溶液），由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响，改变压强时可以认为反应速率不变。

（2）对于有气体参加的可逆反应，增大压强，正、逆反应速率都增大；

减小压强，正、逆反应速率都减小。

（3）对于有气体参加的反应而言，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变，所以讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因，这种改变对反应物的浓度产生何种影响，由此判断出对反应速率有何影响。

对于气体反应体系，有以下几种情况：

①恒容时：

充入“稀有气体”

总压增大，但各反应气体分压不变，即各反应物的浓度不变，反应速率不变。

②恒压时：

体积增大

各反应物浓度减小

反应速率减慢。

充入与反应无关的其他气体时分析方法同上。

总之，压强改变，若引起各反应物浓度改变，则速率改变。

4．催化剂

催化剂能较大幅度地降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。

采用增大压强和升高温度的方法提高化学反应速率往往对设备提出更高的要求，常常难以实现。

因此，研制高效催化剂来提高相关化学反应的速率对化工生产具有重要意义。

【例2】下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：

实验

序号

金属

质量/g

状态

溶液温度/℃

金属消失

的时间/s

反应前

反应后

1

0.10

丝

0.5

50

20

34

500

2

粉末

35

3

0.7

36

250

4

0.8

200

5

25

6

1.0

125

7

8

1.1

100

9

30

44

40

分析上述数据，回答下列问题：

（1）实验4和5表明，____________对反应速率有影响，________，反应速率越快，能表明同一规律的实验还有________（填实验序号）。

（2）仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有________________（填实验序号）。

（3）本实验中影响反应速率的其他因素还有________，其实验序号是________。

（4）实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值（约15℃）相近，推测其原因：

________________________________________________________________________。

三、化学平衡的特征及平衡状态的标志

1．化学平衡的特征

（1）逆：

可逆反应。

（2）等：

v（正）＝v（逆）≠0，即同一物质的消耗速率与生成速率相等。

（3）动：

动态平衡，从表面上看反应好像停止了，但本质上反应并未停止，正、逆反应仍在进行，且v（正）＝v（逆）。

（4）定：

平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定，不再随时间变化而改变。

（5）变：

v（正）＞v（逆），原平衡正向移动

v（正）＜v（逆），原平衡逆向移动

2．化学平衡状态的标志

以mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）为例，列表如下：

可能的情况举例

是否能判断

已达平衡

混合物体

系中各成

分的含量

①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定

平衡

②各物质的质量或各物质的质量分数一定

③各气体的体积分数一定

④总压强、总体积、总物质的量一定

不一定平衡

正、逆反

应速率

的关系

①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，即v（正）＝v（逆）

②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，均指v（正）

③v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q，v（正）不一定等于v（逆）

④在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD，均指v（逆）

压强不变

①m＋n≠p＋q（其他条件一定）

②m＋n＝p＋q（其他条件一定）

混合气体的平均相

对分子质量（

）

①

一定，当m＋n≠p＋q时

②

一定，当m＋n＝p＋q时

温度

任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定时

气体的密度

密度一定

颜色

反应体系内存在有色物质，反应体系的颜色不变，就是有色物质的浓度不变

【例3－1】下列方法中可以证明2HI（g）

H2（g）＋I2（g）已达到平衡状态的是______。

①单位时间内生成了nmolH2的同时生成了nmolHI

②一个H—H键断裂的同时有两个H—I断裂

③百分组成HI%＝I2%

④反应速率v（H2）＝v（I2）＝

v（HI）

⑤温度和体积一定时，某一生成物浓度不变的状态

⑥c（HI）∶c（H2）∶c（I2）＝2∶1∶1

⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化的状态

⑧温度和体积一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化

⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化

⑩温度和体积一定时，混合气体密度不再变化

可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要特征：

一是正反应速率和逆反应速率相等，二是反应混合物中各组分百分含量保持不变。

v（正）＝v（逆）和各组分百分含量不变这两个特征是判断可逆反应达到化学平衡的核心依据。

【例3－2】可逆反应：

2NO2（g）

2NO（g）＋O2（g），在容积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是（　　）。

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2

②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态

⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦

C．①③④⑤D．①②③④⑤⑥⑦

关于化学反应速率影响因素的实验探究

实验探究化学反应速率的影响因素，通常利用对比实验得出不同条件下化学反应速率的不同，从而得出外界条件对化学反应速率的影响结果。

该部分内容主要体现如下几个方面：

1．温度对化学反应速率的影响。

2．浓度对化学反应速率的影响。

3．压强对化学反应速率的影响。

4．催化剂对化学反应速率的影响。

催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响

1．课题研究时要考虑的问题

（1）催化剂的纯度、固体颗粒的大小、种类、用量等对反应速率及其结果有着重要的影响。

（2）过氧化氢的浓度、反应的温度、酸碱性条件对反应速率及其结果的影响等。

（3）实验装置的设计、实验仪器对反应速率及其结果的影响等。

2．具体实验内容

（1）反应原理分析：

2H2O2===2H2O＋O2↑

（2）实验设计依据

①确定判断依据——单位时间内氧气产生的量。

②设计反应实验装置——测定单位时间氧气产生的体积（量气装置）。

（3）设计实验方案

①不同量的同一催化剂对H2O2分解效果的比较。

②同一量不同性状的催化剂对H2O2分解效果的比较。

【实验典例】

某探究小组用HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素。

所用HNO3浓度为1.00mol·

L－1、2.00mol·

L－1，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为298K、308K，每次实验HNO3的用量为25.0mL、大理石用量为10.00g。

（1）请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：

实验编号

T/K

大理石规格

实验目的

298

粗颗粒

2.00

（Ⅰ）实验①和②探究HNO3浓度对该反应速率的影响；

（Ⅱ）实验①和________探究温度对该反应速率的影响；

（Ⅲ）实验①和________

______探究大理石规格（粗、细）对该反应速率的影响。

③

④

（2）实验①中CO2质量随时间变化的关系见下图：

依据反应方程式

CaCO3＋HNO3===

Ca（NO3）2＋

CO2↑＋

H2O，计算实验①在70～90s范围内HNO3的平均反应速率（忽略溶液体积变化，写出计算过程）。

（3）请画出实验②、③和④中CO2质量随时间变化关系的预期结果示意图。

1．下列说法正确的是（　　）。

A．凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的

B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变

C．自发反应在恰当条件下才能实现

D．自发反应在任何条件下都能实现

2．为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四同学分别设计了如下A～D四个实验，你认为结论不正确的是（　　）。

A．将相同大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时，两者速率一样大

B．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉末与相同浓度盐酸反应，大理石粉末反应快

C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解

D．两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同

3．哈伯因发现了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。

原理如下：

N2＋3H2

2NH3

现向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，在一定条件下使该反应发生，下列有关说法正确的是（　　）。

A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3

B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等

C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化

D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零

4．将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合，并在一定条件下发生如下反应：

2A（g）＋B（g）

2C（g），若经2s后测得C的浓度为0.6mol·

L－1，现有下列几种说法：

①用物质A表示的反应速率为0.3mol·

②用物质B表示的反应速率为0.6mol·

③2s时物质B的浓度为0.7mol·

其中正确的是（　　）。

A．①B．①③

C．②D．③

参考答案

基础梳理整合

一、1．

（1）描述化学反应快慢的物理量

（2）单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加　

2．

（1）物质本身的性质　＞　＞

（2）浓度、压强、温度、催化剂

①增加　加快

②增多　加快

③加快

④活化能　增大　相同

即时训练1

D　解析：

增大反应物浓度，反应物中的活化分子百分数不变。

由于单位体积内分子总数增加，活化分子总数增加，反应速率增大。

二、1．

（2）混乱度　S　越大　不同　聚集状态　外界条件

（3）焓变　熵变　ΔH－TΔS

2．

（1）正　逆　

（2）②在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化

③动　等　定　变

即时训练2

A　解析：

ΔH－TΔS＞0反应不自发，ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态，ΔH－TΔS＜0反应自发。

即时训练3

AC　解析：

用速率表示平衡状态既要描述正、逆两个方向，又要满足数值符合化学计量数比，所以A项正确，B项错误；

若反应未达到平衡，由于气体的质量发生变化，使密度发生变化，C正确；

物质的浓度满足化学计量数比不能作为平衡状态判断的依据，D项错误。

核心归纳突破

【例1】C　解析：

由图可知反应进行到10s时Z生成了1.58mol，则Z的反应速率是

＝0.079mol·

s）－1，A错；

反应到10s时X的物质的量浓度减少了

＝0.395mol·

L－1，B错；

反应后X、Y、Z三种气体共存，说明为可逆反应，C项正确；

根据10s时各物质的变化量可得其反应的化学方程式为X（g）＋Y（g）

2Z（g），D错误。

【例2】答案：

（1）固体反应物的表面积　表面积越大　1和2

（2）1、3、4、6、8任意两者之间或2和5之间

（3）开始反应时溶液的温度　6和7或8和9

（4）一定量的金属跟足量的硫酸反应放出的热量相同

解析：

（1）比较实验4和5可知，它们仅金属状态不同，其他条件（浓度、温度）均相同，丝状金属需要200s才消失而粉末状金属仅25s即消失，说明固体反应物的表面积对反应速率有影响，表面积越大则反应速率越快。

同样研究丝状和粉末状金属反应速率不同的实验还有1和2。

（2）从表中寻找反应物浓度不同而其他条件均相同的对比实验，不难发现是实验1、3、4、6、8任意两者之间或2和5之间。

（3）该实验除研究了金属状态、c（H2SO4）这两个因素外，还研究了反应前溶液的温度对反应速率的影响。

从实验6和7、8和9的比较中均可看出，反应前溶液温度越高，反应速率越快。

（4）金属消失的时间表明了反应的快慢，而溶液的温度变化则主要由反应放出的热量所决定。

由于m（金属）均为0.10g且均完全溶解，所放出的热量相等，所以溶液的温度变化值相近。

【例3－1】答案：

②⑤⑨

①中不能说明v（正）＝v（逆）；

②中一个H—H键断裂代表逆反应速率，两个H—I断裂代表正反应速率，能说明v（正）＝v（逆）；

③不能说明各组分浓度一定；

④中不知是正反应速率还是逆反应速率；

⑥不能说明各组分浓度一定；

⑦中因为该反应是反应前后气体体积不变的反应，所以不论有没有建立平衡，压强都不变，故不行；

⑧根据定义公式

＝m/n，质量和体积都没变，

肯定不变，故不行；

⑨中因为只有I2（g）有颜色，颜色不变，说明I（g）的浓度不变；

⑩根据定义公式ρ＝m/V，故不能说明。

【例3－2】A　解析：

本题不仅考查了化学平衡的直接标志，也要求对化学平衡的间接标志进行分析、判断。

①中单位时间内生成nmolO2必消耗2nmolNO2，而生成2nmolNO2时，必消耗nmolO2，能说明反应达到平衡。

②不能说明。

③中无论达到平衡与否，化学反应速率之比都等于化学计量数之比。

④有色气体的颜色不变，则表示有色物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡。

⑤体积固定、气体质量反应前后守恒，密度始终不变。

⑥反应前后气体体积不相等，压强不变，意味着各物质的含量不再变化。

⑦该反应反应前后气体体积不相等，由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，能说明反应达到平衡。

实验探究拓展

实验典例

答案与解析：

（1）

HNO3浓

度