化学反应的速率和限度教案.docx
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化学反应的速率和限度教案
化学反应的速率和限度教案
第三节化学反应的速率和限度
重难点一有关化学反应速率的注意事项
1．化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的即时速率。
2．对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。
3．由于压强的变化对固体和液体的体积影响很小，故改变压强对它们的浓度影响很小，所以改变压强对无气体参与的反应的化学反应速率无影响。
4．对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。
因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作标准。
5．同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。
重难点二影响化学反应的因素及影响结果
1．内因
反应物自身的性质。
如燃烧、爆炸、中和等反应都是很快就能完成，而金属的锈蚀、溶岩的形成、煤和石油的形成等都是比较缓慢的，这些都是由反应物自身的性质决定的。
2．外因
（1）温度：
温度越高，化学反应速率越大；温度越低，化学反应速率越小。
（2）浓度：
一般来说，其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
（3）压强：
对于有气体参加的反应来说，增大压强，可以使单位体积内气体的物质的量增大，实际上相当于增大了气体反应物的浓度，所以，增大压强，化学反应速率增大。
（4）催化剂：
催化剂可以改变化学反应速率，常见的催化剂能极大地加快反应速率。
（5）增大固体反应物的表面积，增大了反应物的接触面积，能加快化学反应速率。
特别提醒
（1）增加固体或纯液体的量，不能改变化学反应速率。
（2）压强的改变引起气体浓度的改变时，才能改变化学反应速率。
重难点三化学平衡的特征和平衡状态的判断方法
1．化学平衡的特征
（1）“等”
化学平衡的实质是正、逆反应速率相等，即同一物质的消耗速率与生成速率相等。
注意：
不同物质的反应速率不一定相等。
（2）“动”
化学反应达到平衡状态从表面看好像反应停止了，但从本质上、微观上看反应并未停止，只不过是正反应速率和逆反应速率相等，即v（正）＝v（逆）>0，所以化学平衡是一种动态平衡。
（3）“定”
一定条件下，在反应达平衡状态的混合物中，各组分的浓度及质量分数、体积分数保持一定（但不一定相等），不再随时间变化而变化。
（4）“变”
化学平衡是在一定条件下暂时的平衡，若外界条件发生改变，则化学平衡状态可能随之发生改变，即可能发生化学平衡移动。
2．化学平衡状态的判断
（1）v（正）＝v（逆）。
（2）体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
（3）全是气体参加的前后化学计量数改变的可逆反应，压强保持不变。
（4）全是气体参加的前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。
（5）对于有颜色的气体参加或生成的可逆反应，颜色不随时间发生变化。
（6）对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
特别提醒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。
题型1化学反应速率的计算与比较
例1反应：
3A（g）＋B（g）===2C（g）＋2D（g），在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：
①v（A）＝0.6mol/（L•min）；
②v（B）＝0.45mol/（L•min）；
③v（C）＝0.015mol/（L•min）；
④v（D）＝0.45mol/（L•min）。
则此反应在不同条件下进行最快的是（）
A．②③B．①③C．②④D．②
解析化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比
v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为：
①v（A）＝0.6mol/（L•min）；
②v（A）＝3v（B）＝1.35mol/（L•min）；
③v（A）＝32v（C）＝0.0225mol/（L•min）；
④v（A）＝32v（D）＝0.675mol/（L•min）。
则该反应在不同的条件下进行最快的是②。
答案D
同一化学反应在同一段时间内的反应速率如果用不同物质来表示，其数值之间的关系符合化学方程式中的化学计量数之比。
在比较化学反应速率大小时应换算成用同一种物质来表示，然后进行比较。
也可以比较化学反应速率与化学计量数的比值。
例如：
对于反应aA+bBcC+dD,若,则用A表示的反应速率比用B表示的快。
应当把“化学反应速率”与物理概念中的“运动速率”区别开，化学反应速率数值大，不一定代表反应速率快。
题型2影响化学反应速率的因素
例2
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产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是（）
组别c（HCl）（mol/L温度（℃）状态
12.025块状
22.530块状
32.550块状
42.550粉末状
A.4－3－2－1B．1－2－3－4C．3－4－2－1D．1－2－4－3
解析其他条件一定时，反应物的浓度越大，化学反应速率越快；温度的升高和固体表面积的增大，即由块状变成粉末状，都能显著增大反应速率。
实验1中酸浓度最小，温度最低，故反应速率最小；实验2比实验3的温度低，而其他条件相同，故反应速率前者小于后者；实验4的温度最高，固体接触面积最大，故反应速率最快。
答案A
题型3化学平衡状态的判断
例3一定温度下，反应A2（g）＋B2（g）2AB（g）达到平衡的标志是（）
A．单位时间内生成nmolA2的同时生成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的同时生成nmolB2
D．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolB2
解析A项中生成A2是逆反应，生成AB是正反应，显然v正答案C
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（或百分含量）是否保持不变。
在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：
有的化学反应进行得快，有的化学反应……
提示日常生活中的化学反应有快有慢。
炸药爆炸反应极快，瞬间完成。
牛奶变质较快，通常1～2天出现异味。
金属的锈蚀有快有慢。
溶洞的形成极慢。
人们在不同的情况下对化学反应的快慢有不同的预期，有时人们需要反应在瞬间完成，如炸药的爆炸；有时人们需要反应越慢越好，如钢铁的锈蚀。
在2支大小相同的试管中，装入2～3mL约5%的H2O2溶液，分别滴入1～2滴1mol/LFeCl3溶液……
提示
现象结论
温度越高，H2O2的分解速率越快；温度越低，H2O2的分解速率越慢
热水中单位时间内，生成气泡最多
能使带火星的木条复燃
常温单位时间内，生成气泡较多
冷水中单位时间内，生成气泡较少
在3支大小相同的试管中各装入2～3mL约5%的H2O2溶液，再向其中2支试管中……
提示
现象结论
MnO2和FeCl3能加快H2O2的分解反应速率
加入MnO2单位时间内，生成较多气泡
加入FeCl3单位时间内，生成较多气泡
不加其他试剂单位时间内，生成较少气泡
1．为什么要将食物存放在温度低的地方（如电冰箱）?
提示温度越低，食物变质腐败的速率越慢。
这也是温度对化学反应速率的影响在生活中的应用。
2．实验时，通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。
原因是什么？
提示固体药品研得越细，其表面积越大，混匀后反应物之间接触的面积也越大，反应也迅速、充分。
3．人们常把固体试剂溶于水配成溶液后再进行化学实验，原因是什么？
提示固体物质溶于水后，发生了电解质的电离，离子在溶液里受水分子作用而运动，增大了离子之间接触反应的机会，从而提高了化学反应速率。
4．实验室常用30%左右的硫酸溶液（约3.7mol/L）与锌粒反应制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变得稀少了（锌粒还有剩余），如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来。
原因是什么？
提示Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，c（H＋）的大小影响着该反应的反应速率，气泡变少了，是因为c（H＋）减小了，反应速率减小，如果添加适当浓度的硫酸溶液时，由于溶液中c（H＋）又迅速增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。
水的生成（H2＋O2）与电解，二次电池的放电与充电，CO2和H2O在植物体中……
提示不属于可逆反应。
判断某一反应是否是可逆反应，应把握两个“相同”，即“相同条件”和“同时发生”。
上述三组反应均不是在相同条件下同时发生的，故不能称之为可逆反应。
（1）你看到过建筑物的定向爆破吗？
观察下图，你从中得到什么启示？
提示控制反应条件，可使化学反应按人们预期的速率和方向进行。
（2）回忆你在实验室进行过和观察过的实验……
提示我们可以通过调整反应物的量、浓度、温度、固体反应的接触面积和催化剂来调整化学反应速率，达到人们的预期效果。
请分析下列措施的目的：
1．大多数化学实验要用酒精灯等进行加热。
提示升高反应体系的温度，加快化学反应速率。
2．一些橡胶或塑料制品中要添加抑制剂（负催化剂，能减缓反应速率）。
提示减小相关物质变质的速率，延长使用时间。
3．使一些金属制品的表面形成保护层。
提示减小金属被腐蚀的速率，延长使用时间。
4．森林灭火时，有时要制造隔离带。
提示避免树木与火焰接触而损毁。
5．在袋装食品，瓶装药品中放入硅胶袋。
提示吸收空气中的水蒸气，防止在水蒸气存在时物质变质。
1.
影响反应
速率的条件如何影响实例
温度升高温度可以增大化学反应速率在夏季食品更易变质
浓度反应物的浓度增大可以增大化学反应速率与表面积相同的锌粒反应，浓盐酸比稀盐酸产生气体快
固体的表面积固体反应物的表面积越大，化学反应速率越大小块煤比大块煤燃烧得快
催化剂催化剂能够增大化学反应速率二氧化锰能大大加快过氧化氢的分解速率
2.D催化剂能加快反应速率，提高生产效率，A项说法正确；该反应是一个可逆反应，SO2不可能100%地转化为SO3，B项说法正确；增大一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，C项说法正确；达到平衡时，反应物与生成物的浓度不一定相等，D项说法不正确。
]
3．BD电解水需消耗大量的电能，成本高，A项错误；天然气、石油、煤等化石燃料在地球上的蕴藏量是有限的，C项错误。
]
4．面粉属于表面积非常大的有机物，与空气的接触面积大，所以，非常容易剧烈燃烧而发生爆炸。
5．
（1）升高温度或使用催化剂都可以促进KClO3的分解。
（2）2KClO3=====MnO2△2KCl＋3O2↑
6．略。
7．略。
1．下列说法正确的是（）
A．Na与水反应时增大水的用量可加快反应速率
B．Fe与硫酸反应制取H2时，选用浓硫酸可加快反应速率
C．两支试管中分别加入相同浓度的过氧化氢，其中一支试管中加少量MnO2，两支试管中产生氧气的快慢相同
D．Al在氧气中燃烧生成Al2O3，将铝片改成铝粉燃烧更剧烈
答案D
解析对纯液体改变其用量不影响反应速率，A项错误；常温下，浓H2SO4可使铁钝化，不生成H2，B项错误；使用MnO2可加快O2的生成速率，C项错误；将铝片改为铝粉，增大了铝与氧气的接触面积，反应速率增大，D项正确。
2．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是（）
①提高燃料的着火点②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎④将液体燃料雾化⑤将煤气化处理⑥通入足量的空气
A．①③④⑤B．②③⑤⑥C．③④⑤⑥D．①②③④
答案C
解析提高燃料的燃烧效率，应增大反应物的接触面积和提供充足的O2，而燃料的着火点无法改变。
3．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2s（秒）后测得C的浓度为0.6mol/L，现有下列几种说法：
①用物质A表示反应的平均速率为0.3mol/（L•s）
②用物质B表示反应的平均速率为0.6mol/（L•s）
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7mol/L
其中正确的是（）
A．①③B．①④C．②③D．③④
答案B
解析本题是考查物质浓度表示法，用不同反应物或产物表示反应的平均速率的方法和反应中转化率的计算等知识点，所以考查内容的知识量较大。
v（C）＝0.6mol/L2s＝0.3mol/（L•s）
①v（A）＝v（C）＝0.3mol/（L•s）
②v（B）＝12v（C）＝0.3mol/（L•s）×12＝0.15mol/（L•s）
③参加反应的A的物质的量为：
0．3mol/（L•s）×2s×2L＝1.2mol
A的转化率为：
1.2mol4mol×100%＝30%
④2s时B的浓度为1mol/L－0.15mol/（L•s）×2s＝0.7mol/L
4．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）。
下列说法不正确的是（）
A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定
D．单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡
答案A
解析升温，无论是正反应，还是逆反应，速率均加快，A项错；催化剂可以加快化学反应速率，B项正确；达平衡后，各组分的速率保持不变，C项正确；由于CO和CO2的计量系数相等，故当两者同时消耗的量相等时，反应即达平衡，D项正确。
5．一定条件下，对于反应X（g）＋3Y（g）2Z（g），若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为零），达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L和0.08mol/L，则下列判断不合理的是（）
A．c1∶c2＝1∶3
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X和Y的转化率相等
D．c1的取值范围为0答案B
解析分析浓度变化关系：
X（g）＋3Y（g）2Z（g）
c起始（mol/L）c1c2c3
c平衡（mol/L）0.10.30.08
反应方程式中反应物计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A正确；平衡时Y和Z的生成速率之比应该和方程式计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，B错误；由于起始时反应物是按方程式计量数之比配料，故X和Y转化率相等，C正确；运用极限法，假设Z完全转化为反应物，c1的极限值0.14mol/L，而题设c1>0，反应又是可逆的，故D也正确。
6.
把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有500mL0.5mol/L硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间的关系可用如图所示的坐标曲线来表示，请回答下列问题：
（1）曲线由O―→a段不产生氢气的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
有关的化学方程式为_________________________________________________；
（2）曲线由a―→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是________________________________________________________________________；
（3）曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是
________________________________________________________________________。
答案
（1）硫酸首先和氧化铝反应，所以这段不产生氢气
Al2O3＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2O
（2）这段反应放热使温度升高是影响反应速率的主要因素，使反应速率增大
（3）曲线由c以后，硫酸的浓度逐渐减小，变为影响反应速率的主要因素，使反应速率减小
解析
（1）在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，因此，硫酸首先和氧化铝反应，不产生氢气；
（2）a―→c段，虽然硫酸的浓度渐小，但是该反应是放热反应，反应进行中温度逐渐升高，温度升高，化学反应速率加快；
（3）曲线由c以后，硫酸的浓度逐渐减小，成为影响化学反应速率的主要因素，因此，化学反应速率逐渐下降。
本题以铝和硫酸反应为载体考查了化学反应速率的影响因素，以及分析推理能力。
当影响化学反应速率的两因素作用相反时抓住主要因素。
7．某温度时，在3L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如下图所示。
由图中数据分析：
（1）该反应的化学方程式为__________________________________________________；
（2）反应开始至2min末，X的反应速率为__________；
（3）该反应是由________开始反应的（填“正反应”、“逆反应”或“正、逆反应同时”）。
答案
（1）2Z＋Y3X
（2）0.067mol/（L•min）
（3）正、逆反应同时
解析
（1）在时间为“0min”时X、Y、Z的物质的量分别为
0．4mol、1.2mol、2.0mol，在时间为“3min”时X、Y、Z的物质的量分别为1.0mol、1.0mol、1.6mol，在0～3min内X、Y、Z的物质的量变化分别为：
0.6mol（增加）、0.2mol（减少）、0.4mol（减少）。
即X、Y、Z变化的物质的量之比为：
n（X）∶n（Y）∶n（Z）＝3∶1∶2。
根据各物质变化的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比，得到化学方程式为：
2Z＋Y3X。
（2）在时间为“0min”和“2min”时，X的物质的量分别为0.4mol、0.8mol。
即在0～2min内X增加的物质的量为0.4mol。
故X的反应速率为：
v（X）＝0.4mol3L2min＝0.067mol/（L•min）。
（1）由于图中X、Y、Z三条曲线均未通过原点，故可断定该反应是由正、逆反应同时开
始反应的。
第1课时化学反应速率
1．反应2SO2＋O22SO3，经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4mol/L，在这段
时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/（L•s），则这段时间为（）
A．0.1sB．2.5sC．5sD．10s
答案C
解析由2SO2＋O22SO3可知，当c（SO3）增加0.4mol/L时，c（O2）减少了0.2mol/L，则Δt＝Δc/v＝0.2mol/L/0.04mol/（L•s）＝5s。
2．对反应A＋3B2C来说，下列反应速率中最快的是（）
A．v（A）＝0.3mol/（L•min）B．v（B）＝0.6mol/（L•min）
C．v（C）＝0.5mol/（L•min）D．v（A）＝0.01mol/（L•s）
答案D
解析本题主要考查化学反应速率的应用。
以“A”为基准物质，“min”为时间单位表示反应速率，则有：
A：
v（A）＝0.3mol/（L•min）
B：
v（A）＝13v（B）＝13×0.6mol/（L•min）＝0.2mol/（L•min）
C：
v（A）＝12v（C）＝12×0.5mol/（L•min）＝0.25mol/（L•min）
D：
v（A）＝0.01mol/（L•s）×60s/min＝0.6mol/（L•min）
3．下列各组反应（表中物质均为反应物），反应刚开始时，放出H2的速率最大的是（）
金属（粉末状）/mol酸的浓度及体积反应温度
AMg0.16mol/L硝酸10mL60℃
BMg0.13mol/L盐酸10mL60℃
CFe0.13mol/L盐酸10mL60℃
DMg0.13mol/L硫酸10mL60℃
答案D
解析比较化学反应速率大小时，应该先看决定化学反应速率的主要因素——内部因素：
反应物本身的性质，然后再看影响化学反应速率的外界因素，如温度、浓度、催化剂、压强等。
由于Fe不如Mg活泼，金属与硝酸反应不产生H2，所以C项反应速率最小，A项不产生H2；其他两项中只比较c（H＋）即可，显然3mol/L盐酸中c（H＋）小于3mol/L硫酸中c（H＋），因
此D项放出H2的速率最大。
1．下列关于化学反应速率的说法正确的是（）
A．化学反应速率是指在一段时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加
B．化学反应速率为0.8mol/（L•s），是指在1s时某物质的浓度是0.8mol/L
C．化学反应速率可以衡量化学反应进行的快慢
D．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象越明显
答案C
解析一般情况下不用固体或纯液体表示化学反应速率，A项错误；0.8mol/（L•s）表示一段时间内，某物质的浓度平均每秒改变0.8mol/L，B项错误；对于无明显现象的化学反应而言，反应速率的大小与现象无关，D项错误。
2．为了说明影响化学反应快慢的因素，某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与相同浓度的盐酸反应，大理石粉反应快
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
答案A
解析影响化学反应速率的因素有浓度、压强、温度、催化剂等主要因素，还有光、固体颗粒大小、超声波等，而A中的镁和铝是由于其活泼性不同，决定了反应的快慢。
决定反应快慢的主要因素是反应物本身的性质。
3．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快的是（）
A．加热B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸
C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉
答案B
解析影响化学反应速率大小的因素有温度、浓度、固体表面积、原电池反应、催化剂等。
A项加热升高了温度；B项铁与浓硫酸反应，或被钝化或受热生成SO2等气体而不是H2；C项由于发生Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋形成Cu—Fe原电池，加快了氢气的生成速率；D项增大了固体的表面积。
4．在一定温度和一定容积的容器中进行反应2HIH2＋I2，若反应物浓度由0.1mol/L
降到0.06mol/L需20s，那么由0.06mol/L降到0.024mol/L，需要的反应时间为（）
A．等于18sB．等于12sC．大于18sD．小于18s
答案C
解析由题意知第一个反应阶段的反应速率为v＝0.1mol/L－0.06mol/L20s＝0.002
mol/（L•s），
在第二个阶段，若按第一个阶段的反应速率计算：
t＝0.06－0.024mol/L0.002mol/L•s＝18s，
但由于反应物浓度减小，反应速率变慢，故需要的时间比18s长。
5．将ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示。
在相同的条件下，将bg（a>b）粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线（图中虚线所示）正确的是（）
答案C
解析粉末状碳酸钙的表面积比块状碳酸钙的表面积大，故在相同条
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