K12教育学习资料学习湖北省黄冈市高考化学一轮复习 化学反应速率和化学平衡教案.docx

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K12教育学习资料学习湖北省黄冈市高考化学一轮复习化学反应速率和化学平衡教案

化学反应速率和化学平衡

李仕才

课题名称

化学反应速率和化学平衡

授课类型

复习课

课时安排

10课时

复习重点

速率的影响因素，平衡状态，平衡移动及平衡图像，计算。

复习难点

速率和平衡影响条件的界定，解决多变量平衡图像问题，平衡的计算。

教法安排

诱导思维，自学探究，练习巩固，教师纠错归纳。

设备支持

多媒体投影仪，电脑等

教学思想

以学生为主体，教师组织学生先讨论探究再练习纠错最后归纳总结的方式复习，充分调动学生学习的主动性和学习的兴趣，加深对知识的巩固，理解和应用；培养良好的思维、学习品质；培养学生探索求是、务实的唯物主义精神。

在教学中融入化学学科的核心素养，让学生认识化学反应速率和化学平衡知识的动态美和应用价值。

教学过程

化学反应速率

考点一　化学反应速率（1课时）

学生自主学习

1．化学反应速率

2．化学反应速率与化学计量数的关系

（1）原理：

对于已知反应mA（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g），其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，即v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q，或

v（A）＝

v（B）＝

v（C）＝

v（D）。

（2）实例：

一定温度下，在密闭容器中发生反应：

3A（g）＋B（g）2C（g）。

已知v（A）＝0.6mol·L－1·s－1，则v（B）＝0.2mol·L－1·s－1，v（C）＝0.4mol·L－1·s－1。

[拓展归纳]

（1）化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率而不是某一时刻的瞬时反应速率。

（2）同一化学反应，在相同条件下用不同物质表示的化学反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同。

（3）不能用固体或纯液体物质（不是溶液）表示化学反应速率，因为固体和纯液体物质的浓度视为常数。

学生练习

一．化学反应速率的计算

1．在N2＋3H2

2NH3的反应中，在5s内NH3的浓度变化了8mol·L－1，则NH3的平均反应速率（　　）

A．2.4mol·L－1·s－1　　　　B．0.8mol·L－1·s－1

C．1.6mol·L－1·s－1D．0.08mol·L－1·s－1

2．在298K时，实验测得溶液中的反应：

H2O2＋2HI===2H2O＋I2，在不同浓度时的化学反应速率见表，由此可推知当c（HI）＝0.500mol·L－1，c（H2O2）＝0.400mol·L－1时的反应速率为（　　）

实验编号

1

2

3

4

5

c（HI）/mol·L－1

0.100

0.200

0.300

0.100

0.100

c（H2O2）/mol·L－1

0.100

0.100

0.100

0.200

0.300

v/mol·L－1·s－1

0.00760

0.0153

0.0227

0.0151

0.0228

A．0.0380mol·L－1·s－1B．0.152mol·L－1·s－1

C．0.608mol·L－1·s－1D．0.760mol·L－1·s－1

3．反应4A（s）＋3B（g）2C（g）＋D（g），经2min后，B的浓度减少了0.6mol·L－1。

对此反应速率的正确表示是（　　）

A．用A表示的反应速率是0.8mol·L－1·s－1

B．分别用B、C、D表示的反应速率，其比值是3∶2∶1

C．在2min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3mol·L－1·min－1

D．在这2min内用B和C表示的反应速率的值都是相同的

教师纠错，归纳总结

[规律方法]　反应速率计算的三种常用方法

（1）定义式法

v（B）＝

＝

。

（2）比例关系法

化学反应速率之比等于化学计量数之比，如mA（g）＋nB（g）===pC（g）中，v（A）∶v（B）∶v（C）＝m∶n∶p。

（3）三段式法

列起始量、转化量、最终量，再根据定义式或比例关系计算。

对于反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），起始时A的浓度为amol·L－1，B的浓度为bmol·L－1，反应进行至t1时，A消耗了xmol·L－1，则化学反应速率可计算如下：

　　　　　　mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

起始/（mol·L－1）ab00

转化/（mol·L－1）x

t1/（mol·L－1）a－xb－

则：

v（A）＝

mol·L－1·s－1，v（B）＝

mol·L－1·s－1，

v（C）＝

mol·L－1·s－1，v（D）＝

mol·L－1·s－1。

二．化学反应速率的比较

4．在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应：

N2＋3H22NH3。

根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是（　　）

A．v（H2）＝0.01mol·L－1·s－1

B．v（N2）＝0.3mol·L－1·min－1

C．v（NH3）＝0.15mol·L－1·min－1

D．v（H2）＝0.3mol·L－1·min－1

5．（2018·长沙模拟）反应A（g）＋3B（g）===2C（g）＋2D（g）在四种不同情况下的反应速率分别为①v（A）＝0.45mol·L－1·s－1　②v（B）＝0.6mol·L－1·s－1　③v（C）＝0.4mol·L－1·s－1　④v（D）＝0.45mol·L－1·s－1。

下列有关反应速率的比较中正确的是（　　）

A．④>③＝②>①　　　　B．①>④>②＝③

C．①>②>③>④D．④>③>②>①

教师纠错，归纳总结

[规律方法]　化学反应速率大小的比较方法

（1）归一法

将同一反应中的不同物质的反应速率转化成同一单位、同一种物质的反应速率，再进行速率的大小比较。

（2）比值法

将各物质表示的反应速率转化成同一单位后，再除以对应各物质的化学计量数，然后对求出的数值进行大小排序，数值大的反应速率快。

如反应mA（g）＋nB（g）===pC（g）＋qD（g），若

>

，则反应速率A>B。

考点二　影响化学反应速率的因素（2课时）

学生讨论影响化学反应速率有哪些因素

1．内因

反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。

如相同条件下，Na、Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系是Na>Mg>Al。

2．外因（其他条件不变，只改变一个条件）

3．理论解释——有效碰撞理论（宏观辨识与微观探究）

（1）活化分子、活化能、有效碰撞

①活化分子：

能够发生有效碰撞的分子。

②活化能：

如图

[注意]　E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能，且ΔH＝E1－E2，E3为使用催化剂时的活化能。

③有效碰撞：

活化分子之间能够引发化学反应的碰撞。

（2）活化分子、有效碰撞与反应速率的关系

教师归纳总结

[拓展归纳]

（1）升高温度，不论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率均加快。

（2）催化剂能同等程度的改变正、逆化学反应速率，但不能改变反应进行的程度。

（3）压强及惰性气体对化学反应速率的影响

①改变压强，实质是通过改变物质的浓度来实现化学反应速率改变的。

若压强改变导致了反应物浓度增大或减小，则化学反应速率会增大或减小。

②根据上述第①条原则，充入惰性气体对化学反应速率的影响可分为以下两种情况：

恒温恒容

充入“惰性气体”

总压强增大，但各物质的浓度不变（活化分子浓度不变），反应速率不变

恒温恒压

充入“惰性气体”

体积增大

各反应物浓度减小（活化分子浓度减小）

反应速率减慢

③对于没有气体参加的反应，改变体系压强，反应物的浓度不变，则化学反应速率不变。

（4）固体反应物量的增减，不能改变化学反应速率，固体的表面积改变才能改变化学反应速率。

学生对应练习

一．　影响化学反应速率的因素

1．下列说法正确的是________。

A．100mL2mol·L－1稀盐酸与锌反应时，加入少量硫酸铜固体，生成氢气的速率加快

B．相同条件下，等量的锌粒分别与100mL2mol·L－1稀硫酸、100mL2mol·L－1稀盐酸反应，反应速率相同

C．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸反应可以加快产生氢气的速率

D．对于A（s）＋B（g）C（g）＋D（g）的反应，加入A，反应速率加快

E．工业生产中常将矿石粉碎，可以增大接触面积，使反应速率加快

F．2NO2N2O4（正反应放热），升高温度，v（正）增大，v（逆）减小

G．某恒容密闭容器中，发生反应A（g）===B（g）＋C（g），通入He，压强增大，反应速率加快

H．某恒压密闭容器中，发生反应A（g）===B（g）＋C（g），通入He，压强不变，反应速率不变

2．NO和CO都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓缓地反应生成N2和CO2，化学方程式为2NO＋2CO

N2＋2CO2，对此反应，下列叙述错误的是（　　）

A．使用正催化剂能加大反应速率

B．改变反应物的压强对反应速率产生影响

C．冬天气温低，反应速率减慢，对人体危害更大

D．无论外界条件怎样改变，均对此化学反应的速率无影响

题点

（二）　“控制变量法”探究影响化学反应速率的因素

3．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

金属状态

c（H2SO4）/（mol·L－1）

V（H2SO4）/mL

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

0.10

粉末

0.5

50

20

35

50

3

0.10

丝

1.0

50

20

35

125

4

0.10

丝

1.0

50

35

50

50

分析上述数据，回答下列问题：

（1）实验1和2表明，__________________对反应速率有影响，而且________，则反应速率越快。

（2）表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验是______（填实验序号）。

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

（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：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

教师归纳总结

[规律方法]　“控制变量法”的解题策略

三．　利用“断点”突破化学反应速率图像（

t图）

4．对于反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH<0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是（O～t1：

v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡）（　　）

5．密闭容器中发生反应：

A（g）＋3B（g）2C（g）　ΔH<0，根据下列vt图像，回答下列问题：

（1）下列时刻所改变的外界条件是t1_______________________________________；

t3____________________；t4__________________________________________。

（2）反应速率最快的时间段是________。

（3）下列措施能增大正反应速率的是________。

A．通入A（g）　　　　　　B．分离出C（g）

C．降温D．增大容积

教师归纳总结

[规律方法]

（1）速率—时间图像“断点”分析

当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。

根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。

如图，t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强（仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应）。

（2）常见含“断点”的速率变化图像分析

图像

t1时刻所改变的条件

温度

升高

降低

升高

降低

适合正反应为放热的反应

适合正反应为吸热的反应

压强

增大

减小

增大

减小

适合正反应为气体物质的量增大的反应

适合正反应为气体物质的量减小的反应

化学平衡

考点一　化学平衡状态（1课时）

学生探讨平衡状态是如何建立的？

平衡状态的特点？

有哪些判断依据？

建立变化观念和平衡的思想。

1．可逆反应

2．化学平衡的建立

（1）化学平衡的建立过程

（2）化学平衡状态的概念

一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。

3．化学平衡状态的特点

4．化学平衡状态的判断

化学反应

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

是否平衡

混合物体系中各成分的含量

①各物质的物质的量或物质的量分数一定

平衡

②各物质的质量或质量分数一定

平衡

③各气体的体积或体积分数一定

平衡

④总体积、总压强、总物质的量一定

不一定平衡

正、逆反应速率之间的关系

①在单位时间内消耗了mmolA，同时也生成了mmolA

平衡

②在单位时间内消耗了nmolB，同时也消耗了pmolC

平衡

③v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q

不一定平衡

④在单位时间内生成了nmolB，同时也消耗了qmolD

不一定平衡

压强

①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q

平衡

②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q

不一定平衡

混合气体的平均相对分子质量

①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q

平衡

②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q

不一定平衡

温度

任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时

平衡

气体的密度

密度一定

不一定平衡

颜色

反应体系内有色物质的颜色稳定不变

平衡

[典例]　（2017·全国卷Ⅲ节选）298K时，将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：

AsO

（aq）＋I2（aq）＋2OH－（aq）AsO

（aq）＋2I－（aq）＋H2O（l）。

溶液中c（AsO

）与反应时间（t）的关系如图所示。

下列可判断反应达到平衡的是________（填标号）。

a．溶液的pH不再变化

b．v（I－）＝2v（AsO

）

c．c（AsO

）/c（AsO

）不再变化

d．c（I－）＝ymol·L－1

教师归纳总结

[规律方法]

判断化学平衡状态的方法——“正逆相等，变量不变”

考点二　化学平衡移动（2课时）

学生探讨平衡移动的原因，影响平衡移动的因素。

1．化学平衡的移动

平衡移动就是由一个“平衡状态→不平衡状态→新平衡状态”的过程。

一定条件下的平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动，如下所示：

2．外界因素对化学平衡移动的影响

（1）影响化学平衡的因素

条件的改变（其他条件不变）

化学平衡的移动

浓度

增大反应物浓度或

减小生成物浓度

向

反应方向移动

减小反应物浓度或

增大生成物浓度

向

反应方向移动

压强（对有气体存在的反应）

反应前后气体分子数改变

增大压强

向气体体积减小的方向移动

减小压强

向气体体积增大的方向移动

反应前后气体分子数不变

改变压强

平衡

移动

温度

升高温度

向吸热反应方向移动

降低温度

向放热反应方向移动

催化剂

使用催化剂

平衡

移动

（2）通过图像分析影响化学平衡移动的因素

某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：

①加催化剂对反应速率影响的图像是___（填字母，下同），平衡____移动。

②升高温度对反应速率影响的图像是___，平衡向逆反应方向移动。

③增大反应容器体积对反应速率影响的图像是___，平衡向____方向移动。

④增大O2的浓度对反应速率影响的图像是___，平衡向____方向移动。

（3）几种特殊情况说明

①改变固体或纯液体的量，对化学平衡无影响。

②“惰性气体”对化学平衡的影响。

恒温

恒容

条件

原平衡体系

体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动

恒温

恒压

条件

③同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。

3．勒夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件之一（如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

[注意]　外界条件改变时，化学平衡发生移动，最终结果只能“减弱”条件的改变，但不能“消除”条件的改变。

[典例]　（2016·全国卷Ⅱ）丙烯腈（CH2===CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛（CH2===CHCHO）和乙腈（CH3CN）等。

回答下列问题：

（1）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：

①C3H6（g）＋NH3（g）＋

O2（g）===C3H3N（g）＋3H2O（g）ΔH＝－515kJ·mol－1

②C3H6（g）＋O2（g）===C3H4O（g）＋H2O（g）ΔH＝－353kJ·mol－1

有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________________________________

________________________________________________________________________；

提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_______________________________________。

（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。

低于460℃时，丙烯腈的产率________（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________（双选，填标号）。

A．催化剂活性降低　　　　　B．平衡常数变大

C．副反应增多D．反应活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。

由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为________，理由是_____________________________________________________。

进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为___________________________________。

教师归纳总结

[规律方法]

化工生产适宜条件选择的一般原则

条件

原则

从化学反应速率分析

既不能过快，又不能太慢

从化学平衡移动分析

既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性

从原料的利用率分析

增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本

从实际生产能力分析

如设备承受高温、高压能力等

从催化剂的使用活性分析

注意催化剂的活性对温度的限制

考点三等效平衡（1课时）

化学平衡图像专项训练（2课时）

1．下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是（　　）

A．溴水中有平衡：

Br2＋H2OHBr＋HBrO，加入AgNO3溶液后，溶液颜色变浅

B．合成NH3反应，为提高NH3的产率，理论上应采取相对较低温度的措施

C．氯气在水中的溶解度大于在饱和食盐水中的溶解度

D．对CO（g）＋NO2（g）CO2（g）＋NO（g）平衡体系增大压强可使颜色变深

2．反应2A（g）2B（g）＋E（g）　ΔH＝QkJ·mol－1（Q>0），达到平衡时，要使正反应速率降低，A的浓度增大，应采取的措施是（　　）

A．缩小体积加压　　　　　　B．扩大体积减压

C．增加E的浓度D．降温

3．用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl，利用下列反应可实现氯的循环利用：

4HCl（g）＋O2（g）2Cl2（g）＋2H2O（g）　ΔH＝－115.6kJ·mol－1。

恒温恒容的密闭容器中，充入一定量的反应物发生上述反应，能充分说明该反应达到化学平衡状态的是（　　）

A．气体的质量不再改变

B．氯化氢的转化率不再改变

C．断开4molH—Cl键的同时生成4molH—O键

D．n（HCl）∶n（O2）∶n（Cl2）∶n（H2O）＝4∶1∶2∶2

4．一定温度下，某容器中加入足量碳酸钙，发生反应CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）达到平衡，下列说法正确的是（　　）

A．将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度为原来的2倍

B．增加CaCO3（s）的量，平衡正向移动，CO2的浓度增大

C．将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体密度不变

D．保持容器体积不变，充入He，平衡向逆反应方向进行

5．

（2018·亳州第二次联考）在t℃时，向aL密闭容器中加入1.6molHI（g），发生反应2HI（g）H2（g）＋I2（g）　ΔH>0，H2的物质的量随时间的变化如图所示，下列有关说法中正确的是（　　）

A．平衡时，I2蒸气的体积分数为25%

B．若在1.5min时降低温度，则反应将向左进行

C．平衡后若升高温度，v正增大，v逆减小

D．平衡后向容器中加入一定量的H2后，平衡向左移动，H2的体积分数减小

6．在容积均为1L的三个密闭容器中，分别放入铁粉并充入1molCO，控制在不同温度下发生反应：

Fe（s）＋5CO（g）Fe（CO）5（g），当反应进行到5min时，测得CO的体积分数与温度的关系如图所示。

下列说法一定正确的是（　　）

A．反应进行到5min时，b容器中v（正）＝v（逆）

B．正反应为吸热反应，平衡常数：

K（T1）>K（T2）

C．b中v（正）大于a中v（逆）

D．达到平衡时，a、b、c中CO的转化率为b>c>a

7．（2018·淮北一模）已知反应：

2NO2（红棕色）N2O4（无色）　ΔH<0。

将一定量的NO2充入注射器中并密封，改变活塞位置的过程中，气体透光率随时间的变化如图所示（气体颜色越深，透光率越小）。

下列说法不正确的是（　　）

A．b点达到平衡状态

B．b点与a点相比，c（NO2）、c（N2O4）均减小

C．d点：

v（正）

D．若在c点将温度降低，其透光率将增大

8．在恒容密闭容器中通入A、