高中化学必修22.3化学反应的速率和限度教案人教版新课标

第二章化学反应与能量 第3节 化学反应的速率和限度（第1课时）一、化学反应速率1、定义：用单位时间内 反应物 物浓度的 减少量 或 生成物 物浓度的 增加量 来表示。2、计算公式： v C / t 单位: ：mol/(Ls ) mol/(Lmin) mol/(Lh)注意：（1）现表示的化学反应速率是平均 速率，同一反应用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同，必须注明物质。（2）起始浓度与化学计量数比无关，但是变化浓度一定与化学计量数成比例。（3） 同一反应各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。例如： 2A(g)+3B (g)C(g)+4D(g) (A):(B):(C):(D) = 2：3：1：4 【例1】 某一反应物的初始浓度是2摩尔/升，经过两分钟的反应，它的浓度变成了1.6摩尔/升，求该反应的反应速率。 0.2 mol/(Lmin) 【例2】 在一定条件下N2 + 3H2 2NH3 的反应中，起始C(N2) 为2mol/L，C(H2)为5mol/L， 反应到2分钟时，测得 C(NH3 )为0.4mol/L.(1)分别用N2 、 H2、 NH3 表示反应速率。 V(N2) = 0.1 mol/(Lmin) ；V(H2)= 0.3 mol/(Lmin) ； V(NH3)= 0.2 mol/(Lmin) 。(2)反应到2分钟时C(N2) 为_ _， C(H2)_ 。【例3】某温度时，2L容器中X、Y、Z三种物质的 量随时间的变化如图所示。由图中数据分析，该 反应的化学方程式为 3X +Y = 2Z ；反应开始至2min ，Z的平均反应速率为 ： 0.05 mol/(Lmin)【例4】 在2A + B = 3C + 4D的反应中, 下列表示该反应的化反速率最快的是-（ B ）A. V(A) = 0.5 mol/(Ls) B. V(B) = 0.3 mol/(Ls)C. V(C) = 0.8 mol/(Ls) D. V(D) = 1 mol/(Ls)第1页（共11页）【总结】 对于同一反应，比较用不同反应物或生成物表示的反应速率大小时，要换算成同一物质表示的速率，才能比较。3影响化学反应速率的因素 内因：由参加反应的物质的性质决定。影响反应速率的因素有 外因：浓度、温度、压强、催化剂、其它因素。（1）浓度：其它条件不变时，增大反应物浓度，可以 增大 反应速率。注意：“浓度”是指“溶液中溶质的浓度”或 “气体的浓度”；固体和纯液体的浓度可看成是一常数。对固体，反应速率与其表面积大小有关，固体的颗粒度越小（表面积越大，则反应速率越 快 。【例题5】在温度不变时，恒容的容器中进行反应H22H；H0，若反应浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L需要20s，那么由0.06mol/L降到0.036mol/L，所需时间为-（ C ）A.10s B.12s C.大于12s D.小于12s（2）温度：其它条件不变时，升高温度可以 增大 反应速率；降低温度可以 减小 反应速率。 【实验25】在两支大小相同的试管中各装入23mL 约5%的H2O2溶液，分别加入12滴1molL1的FeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将一支放入盛有5左右冷水的烧杯中，另将一支放入盛有40左右热水的烧杯中，观察现象并对比。待放热水烧杯中的试管里出现大量气泡时，用带火星的火柴梗检验放出的气体。 现 象 结 论 热 水 中 产生大量气泡升高温度反应速率加快 常 温 产生气泡冷 水 中 产生少量气泡降低温度反应速率减慢例6把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中，发现H2的生成速率v随时间t的变化关系如图， 其中0 t1速率变化的原因是 反应放热，温度升高时速率加快 ；t1t2速率变化的原因是 盐酸浓度变稀世反应速率减小 。第2页（共11页）（3）压强：对于有气体参加的反应，其它条件不变时，增大压强可以 增大 反应速率；减小压强，可以 减小 化学反应速率。 解释：在温度、气体的物质的量不变时，增大压强，必缩小容器引起气体的浓度增大，所以，反应速率加快。（4）催化剂：选择适当的催化剂可以成千上万倍的加快反应速率。 “催化剂”：能 改变 反应速率，而在反应前后本身的 组成 和 化学 性质不发生变化。 【实验26】在3支大小相同的试管中各装入23mL 约5%的H2O2溶液，再向其中两支试管中分别加入少量MnO2粉末、12滴1molL1 FeCl3溶液。对比观察。 现 象 结 论加入MnO2 产生大量气泡MnO2 加快H2O2分解速率 加入FeCl3溶液 产生大量气泡FeCl3加快H2O2分解速率不加其它试剂 产生少量气泡无催化剂时缓慢分解（5）其他：如：固体的表面积（颗粒度）、激光、射线、超声波、紫外线、溶剂等。（6）惰性气体对反应速率的影响：恒温恒容，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器P增大，但各物质C不变，v不变。恒温恒压，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器V增大，各物质C减小，v减小。 【随堂练习】1.下列措施肯定能使化学反应速率增大的是-（ C ）A.增大反应物的量 B.增大压强 C.升高温度 D.使用催化剂2.Na2S2O3溶液跟稀H2SO4反应的化学方方程式为：。下列各组实验中，溶液中最先变浑浊的是-（ D ）反应反 应 物H2O温度Na2S2O3H2SO4VV(ml)C(molL1)V(ml)C(molL1)（ml）A1050.1100.15B1050.150.110C3050.150.110D3050.250.210 第3页（共11页）3.下列条件一定能使反应速率加快的是-（ C ）增加反应物的物质的量升高温度 缩小反应容器的体积 加入生成物 加入MnO2A全部BCD4.反应在2L的密闭容器中进行，1分钟后，NH3减少了0.12mol，则平均每秒钟变化正确的是- -（ C ）ANO：0.001 BH2O：0.002 CNH3：0.002 DO2：0.00125 5.在N2 + 3H2 2NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 ,在此时间内用NH3表示的反应速率为0.30S1。则此一段时间是-（B）A1秒B2秒C0.44秒D1.33秒6.在其它条件不变时，10时以某物质表 示的反应速率为3 ，已知温度每升高10反应速率是原来的2倍，则温度为50时，该反应的速率为-（ A ）A48 S1B36 S1C24 S1D12 S17.在2N2O5 = 4NO2 + O2反应中，N2O5的起始浓度为2.1，经100秒钟后，N2O5的浓度为1.95，则反应速率： = 0.0015 mol/(LS) .8.某反应的速率，当温度每升高10增快为原来的2倍，如果温度由100降到50，则该反应的速率约为原来的 32 倍。9.在某一密闭容器中有A、B两种气体， 开始时浓度分别为a、b， A跟B反应生成C， 反应方程式为： A + 2B 3C t秒末时， 用C表示的反应速率为d S1，则此时B的浓度为 (b-2/3 dt) 。第4页（共11页） 第3节 化学反应的速率和限度（第2课时）二、化学反应的限度（一）可逆反应：1、定义：在同一条件下，同时向正、反两个方向进行的反应2、特点：（1）向两个相反的方向进行的两个化学反应，在相同的条件下同时进行、共存，两个化学反应构成了一个对立的统一体。（2）符号：“ ”号（3）通常从左向右的反应称为 正 反应，从右向左的反应称为 逆 反应；（4）在反应体系中，与化学反应有关的各种物质浓度 均不能为零 。（二）化学反应限度1、定义：. 当一个 可逆 反应进行到正向反应速率与逆向反应速率 相等 时，反应物和生成物的浓度_ 不再改变_，达到表 面上静止 的一种“_状态_”，这就是这个反应所能达到的限度；此时这个状态就叫做 化学平衡 状态。反 应 开始： 正 逆 反应过程中：正逐渐 减小 ，逆逐渐 增大 ； 反应物浓度 减小 ，生成物浓度 增大 ；平 衡 时：正 =逆；各组分的浓度不再 变化。2.化学平衡的特征：等： 正 逆 ；定：各组分的 浓度 一定 ； 动： 动态 平衡 。 变：如果外界条件的改变，原有的化学平衡状态将被破坏，平衡发生移动。【例1】在可逆反应体系2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)加入18O2后，哪些物质中会含有18O？ 答：SO2 、O2 、SO3 中均含有18O 。3.影响化学平衡的条件：（催化剂不影响化学平衡）（1）浓度：增大反应物的浓度或减少生成物的浓度 ，平衡向 正 反应方向移动； 减少反应物的浓度或增大生成物的浓度 ，平衡向 逆 反应方向移动。（2）温度：升高温度平衡向 吸热 反应方向移动； 降低温度平衡向 放热 反应方向移动。（3）压强：（只对于有气体参加且反应前后气体总体积发生变化的反应） 增大压强平衡向 气体总体积缩小 的方向移动 ； 减小压强平衡向 气体总体积增大 的方向移动 。 第5页（共11页） （三）化学反应条件的控制 促进有利的化学反应：提高反应物的转化率即原料的利率、加快在生产和生活中 反应速率等。抑制有害的化学反应：减慢速率、减少或消除有害物质的产生，控制副反应的发生等 这就涉及到反应条件的控制。通过控制反应条件，可以改变反应速率（加快或减慢）；也可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，使可逆反应朝着有利于人们需要的方向进行。 【应用】工业上合成氨的生产中：既要考虑反应的速率也要考虑反应所能达到的限度。二者兼顾，通过控制反应器的温度和压强，使反应既快又能达到较大的限度。合成氨的反应： N2 3H2 2NH3 反 应 特 点：正反应是放热反应、气体总体积缩小的反应 控 制 条 件: 速 率 快：高温有利 （1）温度 生产中二者兼顾，选择适宜的温度（约500） 反应限度: 低温有利 速 率 快：高压有利 （2）压强 生产中采用中压法（2050Mpa） 反应限度：高压有力 （3）催化剂：还原铁粉为主体的多成分催化剂。 【随堂练习】1、高温高压催化剂条件下，3mol氢气和1mol氨气置于密闭容器中反应能够得到2mol氨气吗？为什么？ 答：不能。因为该反应是可逆反应。2.对于达到平衡的可逆反应：N2 3H2 2NH3 （正反应为放热），下列叙述中正确的是-（ C ） A.反应物和生成物的浓度相等 B.增大压强不利于氨的合成 C.反应物和生成物的浓度不再变化 D.降低温度，平衡混合物里氨的浓度减小 3.下列反应达到平衡后，加压或降温都能使平衡向正反应方向移动的是-（ D ） A. C(s) H2O(g) CO(g) H2(g) 正反应吸热 B. CO2(g) H2(g) CO(g) H2O(g) 正反应放热 C. 2H2O(g) 2H2(g) O2(g) 正反应吸热 D. N2(g) 3H2(g) 2NH3(g) 正反应放热 6.在一定条件下，可逆反应 2SO2(g) O2(g) 2SO3(g)（正反应放热）达到平衡后，若使平衡向正反应方向移动，可采取的措施是-（BC） A.升高温度 B.增大SO2的浓度 C.增大压强 D.使用催化剂 第6页（共11页）【知识拓展】判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡各物质的质量或各物质质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即V(正)=V(逆)平衡在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则V(正)=V(逆)平衡V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q，V(正)不一定等于V(逆)不一定平衡在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指V(逆)不一定平衡压强m+np+q时，总压力一定（其他条件一定）平衡m+n=p+q时，总压力一定（其他条件一定）不一定平衡混合气体平均相对分子质量MrMr一定时，只有当m+np+q时平衡Mr一定时，但m+n=p+q时不一定平衡温度任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其他不变）平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等（平衡体系中有带颜色气体参加）平衡例1一定温度下的密闭容器中进行可逆反应，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，下列情况能说明反应已达平衡的是 -（AB）A.混合气体的总物质的量不随时间而变化 B.混合气体的压强不随时间而变化C.混合气体的密度不随时间而变化 D.生成6molNH键的同时有3molHH键生成E.生成1molN2的同时有3 molH2的生成【例2】在一定条件下，反应 A(g) 3B(g) 2C(g) 达到平衡的标志是-（CD） A. A、B、C 的分子数比为 1 ：3 ：2 B. C的体积分数比B、A 大 C. 单位时间内生成a mol A 同时生成 2a mol CD. 单位时间内生成C的物质的量与消耗C的物质的量相等 第7页（共11页）第二章 第3节 化学反应的速率与限度 测试题一、 单项选择题（本题共9小题，每题4分，共36分）1.在下列过程中，需要加快反应速率的是-（ ）A.钢铁腐蚀 B.食物腐烂 C.工业炼钢 D.塑料老化2.对于某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是-（ ）A.提高反应物的平衡转化率 B.以同样程度改变正逆反应的速率C.增大正反应速率，减小逆反应速率 D.改变平衡混合物的组成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大的是-（ ）A.不用稀硫酸，改用98硫酸 B.加热C.滴加少量CuSO4溶液 D.不用铁片，改用铁粉4.反应2SO2O22SO3经一段时间后，SO3的浓度增加了0.4molL1，在这段时间内用O2表示的平均反应速率为0.04 mol/(Ls)，则这段时间为-( )A.0.1s B.2.5s C.5s D.10s5.已知反应A3B2CD在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应的速率为1 mol/(Lmin)，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为-( )A.0.5 mol/(Lmin) B.1 mol/(Lmin)C.2 mol/(Lmin) D.3 mol/(Lmin)6.可逆反应A3B2C2D，在各种不同的情况下的反应速率分别为：（A）0.15 molL1s1 （B）0.6 molL1s1（C）0.4 molL1s1 （D）0.45 molL1s1该反应进行最快的是-（ ）A. B. 和 C. D. 和7.下列说法正确的是-（ ）A.化学反应速率是对可逆反应而言的，非可逆反应不谈化学反应速率B.在可逆反应里，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应是负值C.在同一化学反应里，其化学反应速率可以用反应物的浓度表示，其数值可能相同，也可能不相同D.化学反应速率的单位可以是gL1s1，也可以是kgL1s1，也可以用tL1s18.下列关于化学反应限度的叙述错误的是-（ ）A.不同的化学反应，限度可能不同 B.可以通过改变温度来控制化学反应的限度C.可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度D.当一个化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应便停止不再进行9.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是-( )提高燃料的着火点 降低燃料的着火点 将固体燃料燃烧 将液体燃料雾化 进行煤气化处理 通入适量的空气A. B. C. D. 第8页（共11页）二、 多项选择题（本题共6小题，每题4分，共24分）10.可逆反应达到平衡的重要标志是-（ ）A.反应停止了 B.正逆反应的速率相等C.正逆反应的速率均为零 D.正逆反应都还在继续进行11.下列说法正确的是-（ ）A.参加反应物质的性质是决定化学反应速率的主要因素B.光是影响某些化学反应速率的外界条件之一C.决定化学反应速率的主要因素是浓度D.不管什么反应，增大浓度，或加热或加压，或使用催化剂，都可以加快反应速率12.下列方法中可以证明2HI（g）H2(g)I2(g)已达平衡状态的是-（ ）A.温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化B.温度和体积一定时，容器内压强不再变化C.条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化D.温度和压强一定时混合气体的颜色不再变化E.温度和压强一定时混合气体的密度不再变化13.下列说法可以证明反应N23H32NH3已达平衡状态的是-（ ）A.1个NN键断裂的同时，有3个HH键形成B.1个NN键断裂的同时，有3个HH键断裂C.1个NN键断裂的同时，有6个NH键断裂D.1个NN键断裂的同时，有6个NH键形成14.在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：X(g)2Y（g）2Z（g），此反应达到平衡的标志是-( )A.容器内压强不随时间变化 B.容器内各物质的百分含量不随时间变化C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2D.单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ15.在一定温度下，反应A2（g）B2（g）2AB（g）达到平衡的标志是-( )A.单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的ABB.容器内的总压强不随时间变化C.单位时间内生成2nmol的AB同时生成nmol的B2D.单位时间内生成nmol的A2同时生成nmol的B2班级 学号 姓名 总分 编号123456789101112131415答案CBADCADDBBABADACABC 第9页（共11页）三、 填空题（本题共1小题，每空2分，共12分）16.对于反应：2SO2O22SO3，当其他条件不变时，只改变一个条件，将生成SO3的反应速率的变化填入下表格里（填“增大”、“减小”或“不变”）。编号改变的条件生成的SO3的速率升高温度增大降低温度减小增大O2的浓度增大使用催化剂增大压缩体积增大恒容下充入Ne不变四、 计算题（本题共3小题，共28分）17.（8分）在3L密闭容器中，放入气态物质X和Y，在一定条件下发生反应：2XY2Z。如右图是反应物X的物质的量随时间变化的曲线。分别求出2分钟和4分钟内的X的平均速率和Y的平均速率。解： 2分钟内（X）0.17 mol/(Lmin) （Y）0.08 mol/(Lmin)4分钟内（X）0.13 mol/(Lmin) （Y）0.06 mol/(Lmin)18.（10分）在2L的密闭容器中充入一定量的SO3，在一定温度和催化剂作用下，发生反应：2SO2O22SO3，4min后达到平衡，测得平衡时n(O2)=0.8mol，n(SO3)=6.4mol。求：（1）平衡时c（SO2）；（2）SO3的转化率；（3）（O2）。答案：（1）0.8 molL1（2）20（3）0.1 molL1min1第10页（共11页）19.（10分）恒温下，在2L容积固定的密闭容器内同时充入10molN2和4molH2，发生如下反应：N2（g） 3H2（g）2NH3（g），100s后达到平衡，测得平衡时N2剩余9mol。求：（1）（N2）；（2）H2的转化率；（3）平衡时NH3的体积分数。答案：(1)0.005 mol/(Ls) (2) 75% (3)16.7% 第11页（共11页）