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1、第二章 化学反响与能量 第三讲 化学反响的速率和限度复习重点：化学反响速率和反响限度概念；了解影响化学反响速率和反响限度的因素。复习难点：化学反响限度的本质原因及外部特征。知识梳理一、化学反响过程进行的快慢化学反响速率。1、化学反响速率的表示方法化学反响速率通常用来表示。表达式：，其常用的单位是或 。例如：某反响的反响物浓度在5min内由6mol/L变成了2mol/L，那么以该反响物浓度的变化表示的该反响在这段时间内的平均反响速率为：。2、影响化学反响速率的因素：影响化学反响速率的因素规律内因反响物的性质外因催化剂反响物的温度反响物的浓度气态反响物的压强固体反响物的外表积其他3、应用化学反响速
2、率需注意以下问题：(1)化学反响速率是标量，只有而没有；(2)一般计算出来的化学反响速率是一段时间内的速率，不同时刻的化学反响速率是不相同的；(3)固体或气体反响中的液体物质，反响在其外表进行，它们的“浓度是变的，因此一般用固体、纯液体表示化学反响速率；(4)对于同一化学反响，用不同的物质表示其化学反响速率可能相同，但其化学反响速率之比等于之比。三、化学反响的限度化学平衡 1、可逆反响：能同时向进行的化学反响叫做可逆反响。理解可逆反响需注意三同：同、同、同。 2、 当一个可逆反响的相等时，不再改变，到达一种“平衡状态，这就是这个反响所能到达的限度。任何化学反响都有一定的限度，有的反响限度较大，
3、反响进行的比较彻底，反响物转化为生成物的转化率较大；有的反响限度较小，反响物转化为生成物的转化率较小。3、化学平衡的特点：“、a.反响物与生成物处于动态平衡，在化学平衡状态，可逆反响的正反响和逆反响都还在不断的进行着，只是此时V正=V逆且都大于0。而不是停止了化学反响。b.在化学平衡状态，任何反响物与生成物浓度保持一定，百分组成保持一定；或说反响物与生成物的含量保持一定c.影响平衡的外界条件改变，平衡状态即被破坏，发生平衡移动。4、影响化学平衡的条件：化学平衡状态是与外界条件有关的。外界某种条件改变时，使正、逆反响速率不等，平衡混合物中各组成物质的百分含量或浓度也随之改变，原来的平衡被破坏直到
4、建立新条件下的另一种平衡状态。这种改变的过程，叫化学平衡的移动。影响化学平衡的主要条件有_、_、_。疑难点拨一、怎样用活化分子和活化能的概念理解浓度、温度等外界条件对反响速率的影响据研究，在一定温度下，气体分子具有一定的平均能量，但不是所有分子都具有这样大的能量的，有的分子能量高些，有的分子能量低些。只有极少数具有能量比平均值高得多的分子，它们才能发生有效的碰撞；也就是说，碰撞后才能引起反响，这样的分子叫做活化分子。活化分子具有的最低能量，与同温度下分子的平均能量之差叫做活化能，这是反响物分子在一定条件下进行反响，所必须具备的能量。不同的反响，具有不同的活化能，反响的活化能越低，活化分子的百分
5、数就越大，反响就越快。活化能的单位通常是kJ/mol。例如，实验测得：2SO2O2=2SO3反响的活化能为209kJ/mol2N2O54NO2O2反响的活化能为100.32kJ/mol活化分子和活化能的概念，可用来解释浓度、温度等因素对反响速率的影响。对某一反响来说，在一定温度下，活化分子在反响物分子中所占的百分数是一定的。因此，单位体积内活化分子的数目，是和单位体积内反响物分子的总数成正比，也就是和反响物的浓度成正比。显然，当反响物的浓度增大时，单位体积内活化分子的数目也相应地增多，这样也就增加了单位时间内有效碰撞的次数，因此反响速率加快。另外，如果升高反响温度，那么分子运动加快，从而增加了
6、单位时间内分子间的碰撞次数；更重要的是由于一些分子获得了能量，增加了活化分子的百分数，因而加快了反响速率。至于催化剂加快反响速率的原因，乃是由于降低了反响的活化能，增加了活化分子的百分数的缘故。二、与化学反响速率变化机理有关的两个理论1中间产物论例如：二氧化锰催化氯酸钾的分解反响，二氧化锰亦参加了化学反响，形成了中间产物。首先是氯酸钾和二氧化锰生成高锰酸钾、氯气和氧气：2KClO32MnO2=2KMnO4Cl2O2高锰酸钾进一步分解：2KMnO4=K2MnO4MnO2O2形成的锰酸钾与氯气反响：K2MnO4Cl2=2KClMnO2O2总起来为：由于二氧化锰参加反响，使得活化能降低，从而大大加快
7、反响速率。这一理论对实验室制氧气时产生的现象能很好地解释。例如制造出的氧气有氯气的味道。最后剩余产物溶于水后的溶液呈淡紫色。说明中间产生氯气和高锰酸钾有一定的道理。2活性中心吸附论合成氨中铁做催化剂时，铁在适当温度，例如500550时做为活性中心，吸附氮分子，使氮分子的化学键变弱，进而使化学键破裂而离解为氮原子。气体氢分子与铁外表吸附的氮原子作用，逐步反响形成氨，可表示为：上述反响过程需要的活化能降低了，使活化分子百分数增高，因而反响速率大大增加。在有气体参加的反响中，使用催化剂，由于催化剂中心的吸附产生中间产物，并使反响物在活性中心周围的浓度增大，活化分子增多，有效碰撞时机增大，从而使反响速
8、率增大。以上两个学说是与有效碰撞理论有关的。三、探究影响反响速率的另类因素1、增大外表积可提高反响速率一定量的固体，其颗粒越小，外表积越大，反响中碰撞的时机越多，反响越快。如燃煤时将大块的煤粉碎后再燃烧可以使煤燃烧得更快、更充分；将硫铁矿粉末高温燃烧；铜丝与硫粉加热反响；与盐酸反响时，大理石粉比大理石块的反响更剧烈；面粉厂车间遇火种易发生爆炸等。2、加大光照强度提高反响速率氯水、AgBr、HClO、浓HNO3等见光分解加快，强光照射H2与Cl2混合气体、甲烷与Cl2混合气体易发生爆炸等。光照还是光化学烟雾形成的主要原因，光化学烟雾是氮氧化物和碳氢化合物CXHY在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射
9、后产生一种新的二次污染物。3、电化学原理增大反响速率在相同条件下，电化学反响比化学反响的反响速率快得多。如粗锌跟盐酸反响速率比纯锌快，这是由于粗锌中杂质与Zn构成原电池加快反响速率，不纯金属易被腐蚀原因也由于杂质C与金属Fe构成原电池。利用电化学原理也可使几乎不发生反响能进行反响，如铜与盐酸反响，可设计成原电池，也可设计成电解池。另如在水中参加强酸或强碱都可使电解水的速率加快。人们可利用电化学原理增大有利的化学反响速率，也可利用电化学原理减弱有害的化学反响速率，如牺牲阳极保护金属法。4、采用不同的溶剂可改变反响速率研究溶液中反响要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响。溶剂的极性对反响速率存在影
10、响。如果生成物的极性比反响物大，那么在极性溶剂中反响速率比较大；反之，如反响物的极性比生成物大，那么在极性溶剂中的反响速率必变小。如甲醇羰基化反响，在非极性溶剂中、介电常数较小的溶剂能增加反响速率；另如CH3COCl与苯酚反响当以硝基苯为溶剂时主要产品为对位，当以CS2为溶剂时主要产品为邻位。CH3CH2Cl在NaOH水溶液中发生水解反响，在NaOH醇溶液中发生消去反响。5、超声波射线、激光、电磁波等对反响速率均有影响。超声波作为一种高频机械波,具有波长较短,能量集中 的特点. 可利用超声波增大物质分子运动频率和速度。超声波具有强烈的乳化作用,并能起到均匀搅拌、研磨粉碎和加速化学反响的作用。激
11、光具有单色性、高强度和短脉宽等优越性能，是诱发光化学反响最理想的光源。例如，激光光解可以产生自由基或原子，所产生的自由基又可以诱发链锁反响。典例剖析【例1】 对于反响N2+O22NO在密闭容器中进行，以下哪些条件能加快反响的速率A. 缩小体积使压强增大 B. 体积不变充入N2使压强增大C. 体积不变充入H2使压强增大 D. 压强不变充入N2使体积增大解析：对有气体参加的化学反响，增大压强如果能增大反响物的浓度，那么可以加快反响速率，AB均如此。C选项充入氢气，虽然压强增大，但反响物浓度不变，D选项体积增大，减小了氧气的浓度，也不加快反响。答案：AB。【例2】温度为500时，反响4NH3+5O2
12、 4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行，半分钟后NO的物质的量浓度增加了0.3mol，那么此反响的平均速率 (x)为A、vO2=0.01mol/Ls B、vNO=0.08mol/LsC、vH2O=0.003mol/Ls D、vNH3=0.002mol/Ls解析：根据化学方程式4NH3+5O2 4NO+6H2O，NO的物质的量增加了0.3mol，那么H2O增加了0.45mol，NH3和O2分别减少了0.3mol和0.375mol。所以，用反响中各气态的反响物和生成物表示的该反响的化学反响速率分别为：vNH3= =0.002mol/Ls vO2= =0.0025mol/LsvNO= =0.002
13、mol/Ls vH2O= =0.003mol/Ls可见，此题的正确答案是CD。【例3】一定条件下，在密闭容器中，能表示反响X(g)+2Y(g) 2Z(g)一定到达化学平衡状态的是A. X、Y、Z的物质的量之比为1:2:2 B. X、Y、Z的浓度不再发生变化C. 容器中的压强不再发生变化 D. 单位时间内生成n molZ，同时生成2n molY解析：到达化学平衡状态是指各组分浓度不变的状态，此时此题中压强也不再变化，而D选项表示反响向逆反响方向进行，没有到达平衡。答案：BC。解析：N2 + 3 H2 2NH3起始浓度mol/L 2 5 0浓度变化mol/L 02 06 042 min后浓度mol
14、/L 18 44 04 所以：vN2=01 mol/LminvH2=03 mol/LminvNH3=02 mol/Lmin知能训练一、选择题1、NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地反响生成氮气和二氧化碳，对此反响，以下表达正确的选项是A、 使用适当的催化剂不改变反响速率 B、降低压强能提高反响速率C、高温度能提高反响速率 D、改变压强对反响速率无影响2、以下说法不正确的选项是 A.物质发生化学反响都伴随着能量变化。B.化学反响的速率和限度均可通过改变化学反响条件而改变。 C.可逆反响只是代表少数反响。D.化学反响到达平衡状态时，正反响速率与逆反响速率相等。3在以下平衡体系中，保持温
15、度一定时，改变某物质的浓度，混合气体的颜色会改变；改变压强时，颜色也会改变，但平衡并不移动，这个反响是A2NOO2 2NO2 BN2O4 2NO2CBr2(g)H2 2HBr D6NO4NH3 5N23H2O4、铝与稀硫酸的反响中，10s末硫酸的浓度减少了0.6 mol/L，假设不考虑反响过程中溶液体积的变化，那么10s内生成硫酸铝的平均反响速率是A、0.02 mol/(Lmin)B、1.8mol/(Lmin) C、1.2 mol/(Lmin) D、0.18 mol/(Lmin)5、100 mL 6mol/L硫酸溶液与过量锌粉反响，在一定温度下，为了减缓反响速率但又不影响生成氢气的总量，可向反
16、响物中参加适量的A、碳酸钠B、水C、硫酸钾溶液D、烧碱溶液6、在以下影响化学反响速率的外界因素中，肯定能使化学反响速率加快的方法是升高温度参加正催化剂增大反响物浓度将固体块状反响物磨成末增大压强A、DCD7、在反响2SO2+18O2 2SO3中，其中氧气用18O标记上，其中含有18O的物质有A、SO2 B、SO2O2SO3C、O2SO3 D、SO2SO38通常A、B是五色溶液，产物AB是白色沉淀，那么以下各条件下发生的反响：A+BAB，最先看到有白色沉淀生成的是A、常温下，20mL中含有A、B各0003molL-1的溶液B在标准状况下，100mL中含A、B各005molL-1的溶液C常温下，0
17、1molL-l的A、B溶液各10mL相混合D在标准状况下，01molL-1的A、B溶液各lOmL相混合9一定条件下，在密闭容器中，能表示反响X(g)2Y(g)2Z(g) 一定到达化学平衡状态的是 X、Y、Z的物质的量之比为122 X、Y、Z的浓度不再发生变化 容器中的压强不再发生变化 单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol YA. B. C. D. 10在10时某化学反响速率为0.1 mol/(Ls)，假设温度每升高10反响速率增加到原来的2倍。为了把该反响速率提高到1.6 mol/(Ls)，该反响需在什么温度下进行 A、30B、40C、50D、6011、在m A + n B p
18、C的反响中，m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟增加a mol/L，B每分钟减少1.5a mol/L，A每分钟减少0.5a mol/L，那么m：n：p为A、2：3：2B、2：3：3C、1：3：2D、3：1：212可逆反响N23H22NH3的正、逆反响速率可用各反响物或生成物浓度的变化来表示，以下各关系中能说明反响已到达平衡状态的是A、 v正N2v正H2 B、v正N2v逆NH3C、2v正H23v逆NH3 D、v正N23v逆H213、空气中煅烧硫铁矿可以产生SO2和氧化铁。为了提高生产SO2的速度，以下措施可行的是A、 把块状矿石碾成粉末 B、增大O2压强，向炉内喷吹空气C、添加氧化铁作催化
19、剂 D、降低温度并降低SO2浓度14、温度为500时，反响4NH3+5O24NO+6H2O在5L的密闭容器中进行，半分钟后NO的物质的量浓度增加了0.3mol，那么此反响的平均速率(x)为A、O2=0.01mol/LsB、NO=0.08mol/LsC、H2O=0.003mol/LsD、NH3=0.002mol/Ls二、填空题15、分析以下实例，根据已有的知识和经验，填写下表。实例影响速率的因素如何影响夏天食物易变质硫在氧气中比在空气中燃烧快粉状的碳酸钙与盐酸反响比块状的碳酸钙反响快氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气工业合成氨通常要在高压下进行16可逆反响aA(g)bB(g)cC(g)dD(
20、g)，取amolA和b mol B置于V L容器内1 min后，测得容器内A的浓度为x molL1，这时B的浓度为，C的浓度为，这段时间内反响的平均速率假设以物质A的浓度变化来表示，应为。543210123/分钟CAB物质的量/mol17某可逆反响进行过程中，在不同反响时间各物质的量的变化情况如下列图。那么该反响的化学方程式为；反响开始至2分钟，能用C表示反响速率吗填“能或“不能，原因。三、实验题18实验室里常见到右图所示仪器，该仪器为两头密封的玻璃管，中间带有一根玻璃短柄。该仪器可进行多项实验。当玻璃管内装有碘晶体时，用此仪器可进行碘升华实验，具有装置简单、操作方便、现象明显、没有污染，可反
21、复使用等优点。(1)用此仪器不能反复进行的实验是填序号 ANH4Cl固体受热分解BKMnO4晶体受热分解C白磷和红磷一定温度下互相转变D无水CuSO4和胆矾的互变实验(2)当玻璃管内装有NO2和N2O4的混合气体时，亦可反复进行反响条件对化学平衡影响的实验，该实验的操作过程和实验现象是。(3)如果玻璃管内装有大量红色溶液，加热时溶液颜色变浅，冷却时恢复红色，该溶液可能是，如果玻璃管内封有少量无色溶液，加热溶液时，溶液变红，冷却后恢复无色。此溶液可能是。19、某研究性学习小组研究过氧化钠跟水等物质的反响，进行如下实验：向盛有少量过氧化钠固体的试管中滴加水，直至气体不再放出，参加稀释，将所得溶液平
22、均盛放在七支试管中，一支试管中滴加酚酞试液，溶液变红，半分钟内红色褪去；另六支试管中分别参加少量二氧化锰、氧化铜、土豆泥、生锈的铁钉、新鲜动物肝脏或用波长为320380 nm的光照射后，又有气体放出，待气体放出后，再滴加酚酞，溶液变红，持久不褪色。请写出：(1)过氧化钠跟水反响的化学方程式：a._；b._。(2)参加二氧化锰等后溶液中发生反响的化学方程式是_，反响中二氧化锰、氧化铜、土豆泥、生锈的铁钉、新鲜动物肝脏的作用是_。(3)新鲜动物肝脏的提取液稀释10倍与原溶液实验效果根本相同，这说明新鲜肝脏对该反响具有_。A.专一性B.多样性C.高效性D.稳定性三、计算题20在合成氨时，将1体积氮气
23、和3体积氢气混合后通过合成塔中的催化剂，假设从塔中导出的混合气体中，氨气的体积分数为12%，求N2和H2的体积分数各为多少参考答案：1、B2、C3、C4、C 5、BC6、D7、 B8、C9、C10、C11、C12、C13、AB14、CD15、实例影响速率的因素如何影响夏天食物易变质温度温度升高，反响速率加快硫在氧气中比在空气中燃烧快反响物浓度反响物浓度增大，反响速率加快粉状的碳酸钙与盐酸反响比块状的碳酸钙反响快反响物接触面积的大小反响物接触面积越大，反响速率越快氯酸钾与二氧化锰混合共热可快速产生氧气催化剂参加催化剂，增大反响速率16、molL1， molL1， molL1min117、2AB
24、2C，不能，因为体积为未知数。181B；2将该装置浸入冰水中，颜色变浅，再取出，擦干水，放在酒精灯上烘烤，颜色变深。3稀氨水和酚酞的混合溶液；被SO2漂白后的品红溶液提示：气体和液体都处在同一个封闭体系中，受热时气体在水中溶解度减小而从水中逸出，冷却后气体又溶于水，回复到加热前的状态。氨水的平衡；NH3H2O NH3H2O NH4OH，受热时平衡向左移动，逸出NH3气，溶液中OH降到一定值时酚酞不显色，溶液褪为无色。被SO2漂白了的品红溶液在受热时SO2从水中逸出，品红恢复红色，冷却后SO2溶于水又将品红漂白。19、1a.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2催化剂b.Na2O2+2H2O=2NaOH+H2O222H2O22H2O+O2 催化剂3C20、解析：设有x体积氮气转化为氨气，那么：N2 3H2 2NH3起始体积 1 3 0转化 x 3x 2x导出气体1x 33x 2x由题意得：2x4-2 x=12%解得：x =0.78 所以 N2 22% ， H2 66%