2012年高中化学学业水平测试课件：第14讲 化学反应速率和限度

(共26张PPT)
第十四讲　化学反应速率和限度
1．了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2．知道催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
3．了解化学反应的可逆性。
4．了解化学平衡建立的过程。
一、化学反应速率
1．化学反应速率的概念及表示方法
(1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行______程度的物理量。
(2)表示方法
①化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的______或生成物浓度的______来表示。化学反应速率为平均速率。
②数学表达式为v(A)＝Δc(A)/Δt，式中的Δc(A)—某物质的浓度变化量，常用mol·L－1；Δt—时间变化量，常用s、min。
③单位：化学反应速率v(A)的常用单位为
mol·(L·s)－1、mol·(L·min)－1。
快慢
减少
增加
2．影响化学反应速率的因素
(1)内因：化学反应速率是由反应物的________决定的，它是决定化学反应速率的主要因素。
(2)外因：主要是指________、________、________、压强及其他因素。如光辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等等。总之，向反应体系输入能量，都有可能改变化学反应速率。
①浓度：在其他条件不变时，________反应物的浓度，化学反应速率________；________反应物的浓度，化学反应速率________，与反应物的总量无关。
2．(1)性质　(2)浓度　温度　催化剂　
①增大　增大 减小　减小　
注意： 对有气体参加的化学反应而言。在温度一定时，对一定量气体，增大压强，气体体积缩小，使气体浓度增大，化学反应速率增大；若减小压强，气体体积增大，气体反应物浓度减小，化学反应速率减小。
②温度：a.升高温度：无论是吸热反应还是放热反应，反应速率都________。
b．降低温度：无论是吸热反应还是放热反应，反应速率都________。
c．影响程度：一般情况下，温度每升高10℃，反应速率增大2～4倍。反之，温度每降低10℃，反应速率减小2～4倍。
③催化剂能改变(增大或减小)化学反应速率，但是不能将不能发生的反应变为可能。催化剂可以参加化学反应过程，但是反应前后催化剂的各项性质不变。
增大
减小
④其他因素：固体颗粒大小、光、电、声、波的强度，溶剂的性质等都会影响化学反应的速率。
注意：对有固体参加的反应，固体颗粒越小，表面积越大， 固体跟气体或溶液的接触面积越大，导致反应速率增大，反之则减小。改变固体物质的用量对反应速率无影响。
特别提示：1.固体或纯液体(不是溶液)的浓度可视为不变的常数，其物质的量的变化不影响化学反应速率。
2．同一反应里，用不同物质浓度变化来表示反应速率时，其数值不一定相等，故应标明是用哪种物质表示的化学反应速率，但这些数值表示的意义是相同的，均表示该化学反应的快慢。
二、化学反应限度
1．可逆反应
(1)可逆反应概念：在同一条件下，既能向________方向(左往右)进行，同时又能向________方向(右往左)进行的反应，叫做可逆反应。如：
2SO2＋O2 2SO3
(2)可逆反应的特点
①正反应和逆反应发生条件相同。如：2SO2＋O2→2SO3与2SO3→2SO2＋O2的条件都是催化剂、加热。
②正反应和逆反应同时进行，且反应方向相反。
③各反应物、生成物同时存在，反应________进行到底。无论可逆反应时间多长，反应物都________全部转化为产物。
1．(1)正反应　逆反应　(2)不能　不能
加热
催化剂
(3)催化剂影响：使用正催化剂，改变反应过程，反应易于发生，使反应速率________。催化剂具有选择性，催化剂的使用仅能影响化学反应速率，对于可逆反应，催化剂可以________的增加正、逆反应速率，不改变反应进行方向。
2．化学平衡时间一速率图像 (下图)
(3)增大　同等倍数
(1)反应开始：v(正)>v(逆)，反应向________方向进行。
(2)反应过程：v(正)减小，v(逆)增大，有________反应发生。
(3)反应平衡(t1时刻起)：v(正)________v(逆)
3．化学平衡特点
(1)平衡状态：在一定条件下化学反应的正反应速率和逆反应速率达到________的状态。
(2)判断平衡状态的主要特征
①同一物质的消耗速率和生成速率________。即：
v(正)＝v(逆)。
②反应体系中各组分的百分含量、物质的浓度或一定条件下气体密度保持________。
2．(1)正　(2)逆　(3)＝
3．(1)相等　(2)①相等　②不变
③对于有颜色物质参加或生成的可逆反应，混合物的________不随时间发生变化。
④对于隔热状态的吸热或放热反应的温度________。
(3)化学平衡移动
化学平衡是有条件的、暂时的平衡，当外界条件发生变化时，原来的化学平衡状态被破坏，经过一定时间反应会建立新的平衡状态，即发生化学平衡移动。这些外界条件主要有浓度、温度、压强。(催化剂只影响化学反应速率，不影响化学平衡移动。)
特别提示：1.化学反应的限度即是在该外界状态下化学反应到达转化率的最大值。
2．化学平衡状态是一个动态平衡状态，反应在宏观上结束，微观上v(正)＝v(逆)>0，且在外界条件改变时，化学平衡发生移动。
颜色
不变
影响化学反应速率的因素
　(2010年广东学业水平模拟)下列情况，反应速率不加快的是(　　)
A．在空气中燃着的木条插入盛有纯氧的瓶中
B．用煤粉代替煤块燃烧
C．锌粉和碘粉的混合物中滴入水
D．用0.01 mol/L的盐酸代替1 mol/L的盐酸与铁反应制取氢气
解析：纯氧中氧气的浓度比空气中的大，用煤粉代替煤块能增大反应物的接触面积，滴入水后的溶液中反应物之间的接触更加充分，这些都会导致化学反应速率的增大；用0.01 mol/L的盐酸代替1 mol/L的盐酸，降低了反应物的浓度，反应速率降低。
答案：D
有关化学反应速率的计算
(安徽省2011年高中学业水平测试模拟)4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)在10 L密闭容器中进行，10 s后，水蒸气的物质的量增加了0.60 mol，则此反应的平均速率 (X) (反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为(　　)
A. (NH3)＝0.0060 mol/(L·s)
B. (NO)＝0.0040 mol/(L·s)
C. (O2)＝0.0060 mol/(L·s)
D. (H2O)＝0.036 mol/(L·min)
解析： (H2O)＝0.60 mol/(10 L×10 s)＝0.006 mol/ ( L·s)＝0.36 mol/(L·min)，故D错；由化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，可得 (NH3)＝0.004 mol/(L·s)， (O2)＝0.005 mol/(L·s)，A、C错、B对；故本题正确答案为B。
答案：B
化学平衡状态判断
在一定温度下的不变容积的容器中进行反应：
C(固)＋CO2(气) CO(气)；ΔH＞0(吸热反应)，当下列物理量不再发生变化时，能表明可逆反应已达到平衡状态的是(　　)
A．混合气体的分子数
B．混合物的质量
C．CO2的物质的量浓度
D．单位时间消耗1 mol CO2同时生成1 mol CO
解析：选项A正确，该可逆反应在反应前后气体的分子数不相等，在未达平衡时，容器内气体分子数一定改变。选项B错误，由质量守恒定律分析，混合物的总质量总是不变的；选项C正确，反应达到平衡状态时，体系中各组分的百分含量、物质的浓度保持一定；选项D错误，选项D只描述了正反应速率。
答案：AC
一、单项选择
1．(2010年山东学业水平测试)下列关于化学反应速率的说法错误的是(　　)
A．化学反应速率是用于衡量化学反应进行快慢的物理量
B．决定化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质
C．可逆反应达到化学平衡状态时，反应停止，正、逆反应速率都为零
D．增大反应物浓度或升高反应温度都能加快化学反应速率
解析：化学平衡状态是一个动态平衡，达到平衡状态时正、逆反应速率相等但不等于零，宏观反应结束。
答案：C
2．(2010年广东泷水中学学业水平模拟)某一反应物的浓度为1.0 mol/L，经过20 s后，它的浓度变成了0.2 mol/L，在这20 s内它的反应速率为(　　)
A．0.04　　　　　　　 B．0.04 mol·L－1
C．0.04 mol·L－1·s－1 D．0.8 mol·L－1·s－1
3．(2011年江苏省新海高级中学业水平测试)下列措施中，能减慢化学反应速率的是(　　)
A．对铁窗门涂油漆
B．用30% H2SO4溶液代替10% H2SO4溶液与锌粒反应
C．将块状固体药品研细后再反应
D．用MnO2作H2O2分解反应的催化剂
解析：冰箱里温度较低，故将食物储存在冰箱里，可以减慢食物变质的速率，A正确。
答案：A
4．对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是(　　)
A．提高反应物的平衡转化率
B．可以同等程度改变正逆反应速度
C．增大正反应速率，降低逆反应速率
D．改变平衡混合物的组成
解析：催化剂的使用改变反应进程，可以同等程度的改变正逆反应速率。
答案：B
5．通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和提高生活质量，下列措施中，能加快化学反应速率的是(　　)
解析：用扇子扇煤炉火，增加了煤炉中氧气的含量，化学反应速率加快。
答案：C
6．(2011年江苏省姜堰中学高二化学学业水平测试模拟)下列说法不正确的是(　　)
A．可逆反应在同一条件下既向正反应方向进行同时也向逆方向反应进行
B．可逆反应中，反应物不可能完全转化为生成物
C．可逆反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度一定相等
D．化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率
解析：可逆反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度不一定相等，C明显错，其它选项明显正确；故选C。
答案：C
7．(2010年江苏省普通高中学业水平测试)对于工业合成氨反应：N2＋3H2 2NH3，下列说法错误的是(　　)
A．使用合适的催化剂可以加大反应速率
B．升高温度可以增大反应速率
C．增大N2浓度可以使H2转化率达到100%
D．增大N2浓度可以增大反应速率
解析：理解可逆反应的含义，可逆反应的转化率始终小于100%。
答案：C
8．(2011年常州市高二化学模拟)用锌片与稀硫酸反应制氢气时，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%浓硫酸
C．用粗锌代替纯锌
D．不用锌片，改用锌粉
解析：锌片与浓硫酸反应得不到氢气，故B 符合题意；用粗锌代替纯锌，因形成原电池，加快反应；A、C明显不合题意；故本题正确选项为B。
答案：B
二、多项选择(在每小题列出的四个选项中，至少有2个选项是正确的)
16．(2011年广东学业水平测试)一定条件下的某可逆反应，其正反应速率v(正)和逆反应速率v(逆)随时间的变化如图所示，下列判断正确的是(　　)
A．t1时刻，v(正)B．t2时刻，v(正)>v(逆)
C．t3时刻，v(正)＝v(逆)
D．t4时刻，v(正)＝v(逆)
解析：由图中可知，在t1时刻、t2时刻、t3时刻都是v(正)>v(逆)，故A错、B对、C错；在t4时刻，反应达到平衡，此时v(正)＝v(逆)，故D正确；本题正确选项为B、D。
答案：BD
17．反应4NH3＋5O2 4NO＋6H2O，在5 L的密闭容器中进行，半分钟后NO的物质的量增加了0.3 mol，则此反应的平均速率v(x)为(　　)
A．v(O2)＝0.01 mol/(L·s)
B．v(NO)＝0.08 mol/(L·s)
C．v(H2O)＝0.003 mol/(L·s)
D．v(NH3)＝0.002 mol/(L·s)
解析：先求出NO的反应速率，然后运用“化学反应速率之比＝化学方程式中各物质前的计量数(系数)之比”求出其他物质的反应速率。
答案：CD