苏教版选修四专题二 化学反应速率与化学平衡 （教案）

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专题二《化学反应速率与化学平衡》
第一单元《化学反应速率》
1、 化学反应速率
1. 概念及计算公式
对于反应体系体积不变的化学反应，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化学反应速率
计算公式 单位：mol·L-1·s-1
2. 应用中应注意的问题
①概念中的反应速率实际上是某段时间间隔内的平衡反应速率。时间间隔越短，在这段时间发生的浓度变化越接近瞬时反应速率（指在某一瞬间的反应速率）
②对某一具体化学反应来说，在用不同物质表示化学反应速率时所得数值往往不同。用各物质表示的核心反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质的系数之比。
③气体的浓度用 气体的物质的量/容器的体积 来表示
④无论用任何物质来表示，无论浓度的变化是增加还是减少，都取正值，反应速率都为正数（没有负数）。
⑤在发言中对于固体或纯液体而言，其物质的量浓度无意义，所以不用题目来表示化学反应速率。
二、影响化学反应速率的因素
（一）内因：
物质本身的结构和性质是化学反应速率大小的决定因素，反应类型不同有不同的化学反应速率，反应类型相同但反应物不同，化学反应速率也不同。
（二）外界条件对化学反应速率的影响
1. 浓度对化学反应速率的影响。
结论：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。
注意：a、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。
原因：在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子百分数是一定的，所以当反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数增多，活化分子数也相应的增多，反应速率也必然增大。
。
2. 压强对反应速率的影响。
　　结论：对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。
　　原因：对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积的反应物的物质的量，即增加反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多，因而可以增大化学反应的速率。
3. 温度对化学反应速率的影响。
结论：其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率。
原因：(1)浓度一定时，升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的数量，反应速率增大。
(2)温度升高，使分子运动的速度加快，单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。
4. 催化剂对化学反应速率的影响。[来源:21世纪教育网]
结论：催化剂可以改变化学反应的速率。正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。
如不特意说明，指正催化剂。
原因：在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加活化分子百分数，因而使反应速率加快。
5. 其他因素：如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响
6. 有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。
活化分子：能量较高、有可能发生有效
碰撞的分子。
活化能：活化分子的平均能量与所有分子平均能量之差。
活化分子百分数： (活化分子数/反应物分子数)×100%
第二单元《化学反应的方向和限度》
一、自发反应：在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反应。
能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H ＜ 0）。
对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全
焓变（△H）是决定反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素
熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。
对于同一物质：S（g）﹥S（l）﹥S（s）
熵变：反应前后体系熵的变化叫做反应的熵变.用△S表示。
△S=S生成物总熵－S反应物总熵
反应的△S越大,越有利于反应自发进行
熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（ △S＞0）。且△S越大，越有利于反应自发进行。
正确判断一个化学反应 是否能够自发进行： 必须综合考虑反应的焓变和熵变
焓变和熵变对反应方向的共同影响
判断依据： △G= △H－T △S ＜ 0 反应能自发进行
1. △H <0，△S>0 该反应一定能自发进行；
2. △H >0，△S<0 该反应一定不能自发进行；
3. △H <0，△S<0 该反应在较低温度下能自发进行
4. △H >0，△S>0 该反应在较高温度下能自发进行
注意：
1．反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向，但是能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。
2．在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。例如石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。
二．可逆反应
(1)可逆反应：在相同条件下，能同时向正、逆反应方向进行的反应。
不可逆反应：在一定条件下，进行得很彻底或可逆程度很小的反应。[来源:21世纪教育网]
(2)可逆反应的普遍性：大部分化学反应都是可逆反应。
(3)可逆反应的特点：
①相同条件下，正反应和逆反应同时发生
②反应物、生成物共同存在
③可逆反应有一定的限度(反应不能进行到底)
三、化学平衡
1.化学平衡状态的定义
指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。21世纪教育网
3.化学平衡状态的标志
(1)υ正 = υ逆 （本质特征）
① 同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。
② 不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。
(2)反应混合物中各组成成分的含量保持不变（外部表现）：
① 各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。
② 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。
③ 若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。
④ 反应物的转化率、产物的产率保持不变。四.化学平衡常数
(1)定义:在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度系数之幂的积与反应物浓度系数之幂的积比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。用 K 表示。
(2) 表达式： aA(g)+bB(g) cC(g)+ dD(g)
在一定温度下无论反应物的起始浓度如何，反应达平衡状态后，将各物质的物质量浓度代入下式，得到的结果是一个定值。
这个常数称作该反应的化学平衡常数,简称平衡常数
(1)K 的意义： K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正反应进行的程度大,反应物的转化率也越大。因此，平衡常数的大小能够衡量一个化学反应进行的程度，又叫反应的限度。
(2)一定温度时，同一个反应,其化学方程式书写方式、配平计量数不同，平衡常数表达式不同。[来源:21世纪教育网]
(3)在平衡常数的表达式中，物质的浓度必须是平衡浓度（固体、纯液体不表达）。在稀溶液中进行的反应，水的浓度可以看成常数，不表达在平衡常数表达式中，但非水溶液中的反应，如果反应物或生成物中有水，此时水的浓度不能看成常数。
(4)K>105 时,可认为反应进行基本完全。
(5)K只与温度有关，与反应物或生成物浓度变化无关，与平衡建立的途径也无关，在使用时应标明温度。温度一定时， K 值为定值。
2.平衡转化率
(1)定义:物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值
(2)表达式:
小结：反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。
利用化学平衡常数可预测一定温度和各种起始浓度下反应进行的限度。
(3)产品的产率:转化率的研究对象是反应物，而产率的研究对象是生成物。
第三单元《化学平衡的移动》
一、化学平衡的移动
（1）定义：可逆反应中旧的化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程叫化学平衡的移动。
（2）移动的原因：外界条件发生变化。
移动的方向：由v正和v逆的相对大小决定。
（3）平衡移动的标志：
各组分浓度与原平衡比较发生改变。
（4）影响化学平衡的条件
(1)增大反应物或减小生成物的浓度化学平衡向正反应方向移动
减小反应物或增大生成物的浓度化学平衡向逆反应方向移动
(2) A：温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；
B：温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。
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(3) (对于反应前后气体体积改变的反应)
A：增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；
B：减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。
[注意]
①对于反应前后气体总体积相等的反应， 改变压强不能使化学平衡移动；
②对于只有固体或液体参加的反应， 改变压强不能使化学平衡移动；
(4)催化剂只能使正逆反应速率等倍增大，不能使化学平衡移动。
二、勒夏特列原理∶
如果改变影响平衡的条件之一（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。
三、等效平衡
化学平衡的建立与途径无关，即可逆反应无论从反应物方向开始，还是从生成物方向开始，只要条件不变（定温定容、定温定压），都可以达到同一平衡状态，此为等效平衡。
（1）定义：在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的分数（体积、物质的量）均相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。
在等效平衡中，若不仅任何相同组分的分数（体积、物质的量）均相同，而且相同组分的物质的量均相同，这类等效平衡又互称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。
(2) 等效平衡的规律：
①在定温定容条件下，对于反应前后气体分子数可变的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过反应的计量数换算成同一半边物质的物质的量与原平衡的相同，则两平衡等效。
②在定温定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的反应，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过反应的计量数换算成同一半边物质的物质的量之比与原平衡的相同，则两平衡等效。
③在定温定压条件下，改变起始时加入物质的物质的量，如通过反应的计量数换算成同一半边物质的物质的量之比与原平衡的相同，则两平衡等效。
不同化学反应
反应物性质
决定于
同一化学反应
反应条件
决定于
浓 度
压 强
温 度
催化剂
其他因素
单位体积分子总数增多， 但活化分子百分数不变
增大浓度(或加压)
反应速率加快
单位体积分子总数不变，但活化分子百分数增大
升高温度或催化剂
单位体积活化分子数增多
有效碰撞次数增多
2.化学平衡状态的特征
X(B)不变
注意
对象
条件
状态
结果
可逆反应
一定
V(正)=V(逆)
动
动态平衡：V(正)≠0；V(逆)≠0
等
定
变
V(正)＝V(逆)≠0
c(B)或n(B)或φ(B)一定
条件改变→平衡改变
逆
化学平衡的研究对象是可逆反应
一段时间后
条件改变
v正≠v逆
旧平衡
新平衡
平衡向正反应方向移动。
①若V正＞V逆 ，
平衡不移动。
②若V正＝V逆 ，
③若V正＜V逆 ，平衡向逆反应方向移动
V
t
0
V(正)
V(逆)
① 升高温度度
② 降低温度
V
t
0
V(正)
V(逆)
V(逆)
V(正)
如正反应是放热反应,改变温度时其平衡移动的图象是:
V(逆)
V(正)
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