人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度集体备课课件ppt

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度集体备课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了4mol·，L-1，2mol·，08mol·，L-1·s-1，04mol·，∶1∶2，反应物本身的性质，2特点，不再改变等内容，欢迎下载使用。
一、化学反应速率及其表示方法1.化学反应速率的含义及表示方法
注意事项:(1)在同一化学反应里,用不同的物质表示的反应速率数值可能不同,但意义相同。(2)不用固体或纯液体表示化学反应速率。(3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率。
【巧判断】(1)化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加。(　　)提示:×。不能用固体或纯液体来表示化学反应速率。
(2)由v= 计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为负值。(　　)提示:×。化学反应速率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,其值均为正值。
(3)化学反应速率为0.8 ml·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 ml·L-1。(　　)提示:×。化学反应速率是一段时间内的平均速率,不是某时刻的即时速率。
【做一做】在一个体积为2 L的密闭容器中发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),经过5 s后,测得SO3的物质的量为0.8 ml。填写下表:
2.影响化学反应速率的因素(1)内因:_________________(主要因素)。
【做一做】形状大小相同的铁块、铝块分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率:铁________铝。 提示:”或“乙>丙=甲。答案:(1)0.03　(2)丁>乙>丙=甲
【误区警示】化学反应速率计算与大小比较注意“2”点(1)利用公式v= 计算化学反应速率时应注意容器的体积。(2)比较化学反应速率时一定注意单位是否统一,若不统一,先换算成相同的单位。
【知识·巩固】1.氨分解反应在容积为2 L的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为4 ml,5 s末为2.4 ml,则用氨气表示该反应的速率为(　　) ml·L-1·s-1　　 ml·L-1·s-1C.1.6 ml·L-1·s-1　　D.0.8 ml·L-1·s-1
【解析】选B。v(NH3)= =0.16 ml·L-1·s-1,B正确。
2.(2020·合肥高一检测)反应A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)=0.45 ml·L-1·min-1②v(B)=0.6 ml·L-1·s-1③v(C)=0.4 ml·L-1·s-1
④v(D)=0.5 ml·L-1·s-1该反应进行的快慢顺序为(　　)A.④>③>②>① B.④③>④ D.④>③=②>①
【解析】选D。①v(A)=0.45 ml·L-1·min-1=0.007 5 ml·L-1·s-1,则 =0.007 5 ml·L-1·s-1,② =0.2 ml·L-1·s-1;③ =0.2 ml·L-1·s-1;④ =0.25 ml·L-1·s-1,故反应速率④>③=②>①。
3.(2020·资阳高一检测)一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是世纪金榜导学号(　　)
A.反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 ml·L-1·s-1B.反应开始到10 s时,Y的转化率为79.0%C.t1 s时,Z和X的浓度相等,达到了化学平衡状态D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g) Z(g)
【解析】选B。反应开始到10 s时,v(Z)=0.079 ml·L-1·s-1,Y的转化率为 ×100%= 79.0%,A项错误、B项正确;分析图象知,10 s时X、Y、Z三种物质的物质的量不再变化,即反应达到平衡状态,C项错误;从0→10 s,X、Y、Z物质的量的变化量分别为0.79 ml、0.79 ml、1.58 ml,所以三者的物质的量的变化量之比为1∶1∶2,反应的化学方程式为X(g)+ Y(g) 2Z(g),D项错误。
【补偿训练】1.将N2、H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器后,测得反应速率分别为甲:v(H2)=3 ml·L-1·min-1;乙:v(N2)=2 ml·L-1·min-1;丙:v(NH3)=1 ml·L-1·min-1。则三个容器中合成氨的速率(　　)
A.v(甲)>v(乙)>v(丙)B.v(乙)>v(丙)>v(甲)C.v(丙)>v(甲)>v(乙)D.v(乙)>v(甲)>v(丙)
【解析】选D。N2、H2合成氨的反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),三个容器中的反应速率都转化为N2的反应速率分别为甲:v(N2)= v(H2)=1 ml·L-1·min-1,乙:v(N2)=2 ml·L-1·min-1;丙:v(N2)= v(NH3)=0.5 ml·L-1·min-1;即v(乙)>v(甲)>v(丙)。
2.(2019·菏泽高一检测)一定条件下在一容积恒为2 L的容器内发生反应:2A(g)+B(g) 2C(g),已知起始投入4 ml A(g)和2 ml B(g),经2 s后测得C的浓度为0.6 ml·L-1,并且2 s后各组分浓度不再改变。下列说法正确的是(　　)
A.2 s内用物质A表示的平均反应速率为0.3 ml·L-1·s-1B.2 s内用物质B表示的平均反应速率为0.6 ml·L-1·s-1C.2 s后反应物A和B完全转化为CD.2 s时物质B的浓度为0.5 ml·L-1
【解析】选A。2 s内用物质C表示的平均反应速率为v(C)= =0.3 ml·L-1·s-1,v(A)=v(C)=0.3 ml·L-1·s-1,A正确;v(B)= v(C)=0.15 ml·L-1·s-1,B错误;可逆反应中反应物不可能完全转化为生成物,C错误;Δc(B)= Δc(C)=0.3 ml·L-1,2 s时物质B的浓度为1 ml·L-1-0.3 ml·L-1=0.7 ml·L-1,D错误。
知识点二　影响化学反应速率的因素1.影响化学反应速率的因素 (外因对化学反应速率的影响,其他条件不变,只改变一个条件)
2.外因影响速率深度剖析(1)在浓度对化学反应速率的影响中,“浓度”是指反应物的浓度,但不包括固体或纯液体的浓度。另外注意,浓度改变不能过犹不及,如金属铝与稀硫酸反应生成氢气,若变成浓硫酸则发生钝化现象。
(2)压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的,所以分析压强的改变对反应速率的影响时要从浓度是否发生改变的角度来分析,若改变总压强而各物质的浓度不改变,则反应速率不变。(3)升高温度,反应速率一定增大。温度每升高10℃,速率一般变为原来的2～4倍。
(4)使用催化剂,反应速率一定发生变化。催化剂能同等程度加快正逆反应的速率。但催化剂只能改变化学反应速率,不能改变反应的转化率。
(5)压强对速率影响的其他几种情况①恒容时:充入气体反应物 压强增大 浓度增大 速率加快。②恒容时:充入惰性气体 总压强增大,但各气体物质的量浓度不变,反应速率不变。③恒压时:压强不变充入惰性气体 体积增大 各物质浓度减小 反应速率减慢。
【规律方法】宏观辨识——浓度、压强对速率的影响(1)增大反应物的浓度反应速率不一定增大,如铁和稀硫酸生成氢气的反应,若将稀硫酸换成浓硫酸,反应速率降低。
(2)压强对反应速率的影响有气体参加的反应,改变压强对反应速率的影响实质是改变体积,使反应物的浓度改变。①压缩体积或恒容充入反应物,使压强增大,都能加快化学反应速率。
②体积不变,充入不参与反应的气体。虽然总的压强增大,但反应物浓度不发生变化,故化学反应速率不变。③体积可变的恒压容器,充入不参与反应的气体。虽然压强不变,但容器体积增大,反应物浓度减小,故化学反应速率减小。
【思考·讨论】(1)实验室中,为加快生成氢气的速率,通常用锌粉代替锌粒,其原理是什么?提示:增大锌与硫酸的接触面积,使生成氢气的速率加快。
(2)在恒压容器进行的有气体参与的反应中,充入氦气。化学反应速率如何改变?提示:总压不变,体积增大,反应物浓度减小,反应速率减小。
【案例示范】【典例1】(2019·黄冈高一检测)下列条件下的反应,放出氢气最快的是 (　　)
【思维建模】分析影响化学反应速率因素的一般步骤
【解析】选B。因决定化学反应速率的因素是反应物本身的性质,在上述金属中镁的活泼性最强,但硝酸与金属反应得不到氢气,4 ml·L-1 H2SO4中氢离子的浓度为8 ml·L-1,但Cu不与稀硫酸反应,金属与酸反应的本质是与氢离子反应,3 ml·L-1 HCl中氢离子的浓度为3 ml·L-1,Al比Fe活泼,所以放出氢气最快的是Al。
【方法规律】 分析判断反应速率大小时应遵循的思路
【典例2】(2020·镇江高一检测)下列表格中的各种情况,可以用下面对应选项中的图象曲线表示的是(　　)
【解析】选C。反应速率与物质本身的性质有关。由于K比Na活泼,故外形、大小相近的K和Na,K的反应速率快,又由于Na、K与H2O反应均为放热反应,随反应进行,放出大量的热,反应速率逐渐加快,A项错误;由于起始时乙中H2C2O4浓度大,故其反应速率比甲中快,B项错误;由于甲反应是在热水中进行,温度高,故甲的反应速率
高于乙的,随反应进行,反应物浓度逐渐减小,故甲、乙中反应速率逐渐减小,C项正确;MnO2在H2O2分解过程中起催化作用,故乙反应速率应大于甲,D项错误。
【情境·迁移】秸秆、木材、碳的燃烧,风一吹,会烧得更旺,这是为什么呢?点炉子时,为什么用扇子扇呢?在炉火燃烧的过程中,为什么要不断挑动炉火?
提示:空气的流动带来了比燃烧物附近氧气浓度更高的空气。
【知识·巩固】1.一定温度下,反应N2(g)+O2(g) 2NO(g)在密闭容器中进行,下列措施不改变化学反应速率的是(　　)A.缩小体积使压强增大 B.恒容,充入N2C.恒容,充入He D.恒压,充入He
【解析】选C。缩小体积,压强增大,反应速率加快,A项不符合题意;恒容条件下,N2的浓度增大,反应速率加快,B项不符合题意;恒容,充入He,各物质的浓度不变,化学反应速率不变,C项符合题意;恒压,充入He,反应物浓度减小,化学反应速率减小,D项不符合题意。
2.(2019·淮北高一检测)下列有关化学反应速率的说法中正确的是世纪金榜导学号(　　)A.二氧化锰能加快所有化学反应的速率B.用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,适当增大硫酸浓度可以加快产生氢气的速率
C.100 mL 2 ml·L-1的盐酸与锌反应时,加入浓氯化钠溶液,生成氢气的反应速率变大D.对于任何反应,增大压强都可加快反应速率
【解析】选B。A项,催化剂具有选择性,二氧化锰不能加快所有化学反应的速率,错误;B项,适当增大浓度可加快反应速率,则用铁片和稀硫酸反应制取氢气时,适当增大硫酸浓度可以加快产生氢气的速率,正确;C项,加入浓氯化钠溶液,溶液总体积变大,氢离子浓度减小,则生成氢气的反应速率减小,错误;D项,对于气体参加的反应,增大压强可加快反应速率,中和反应无气体参与,反应速率不变,错误。
3.CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如图所示。下列结论不正确的是(　　)
A.反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大B.一段时间后,反应速率减小的原因是c(H+)减小C.反应在2～4 min内平均反应速率最大D.反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)=0.06 ml·L-1·s-1
【解析】选D。随着反应的进行c(H+)减小,而前4 min内反应速率变大,根据反应是放热反应,可推出前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大,A、B项正确;在2～4 min内n(CO2)的变化量最大(或曲线的斜率最大),可判断出平均反应速率最大,C项正确;由题意及图可知,该题不知道容器体积,故不能计算出反应速率。
【补偿训练】1.(2020·长春高一检测)向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2和O2,开始反应时,按反应速率由大到小排列顺序正确的是(　　)甲:500 ℃,10 ml SO2和5 ml O2的反应乙:500 ℃,用V2O5作催化剂,10 ml SO2和5 ml O2的反应
丙:450 ℃,8 ml SO2和5 ml O2的反应丁:500 ℃,8 ml SO2和5 ml O2的反应A.甲、乙、丙、丁　　 B.乙、甲、丁、丙C.乙、甲、丙、丁 D.丁、丙、乙、甲
【解析】选B。本题比较的是三种因素(催化剂、温度和浓度)影响化学反应速率的情况,甲、乙相比,不同的是乙中使用了催化剂,所以反应速率乙>甲。甲、丁相比,丁中SO2的浓度小于甲中的浓度,所以反应速率甲>丁。丙、丁相比,丙中的温度较低,故反应速率关系为丁>丙。故反应速率由大到小的顺序为乙、甲、丁、丙。
2.(2019·湛江高一检测)把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率变化曲线如图所示。下列因素中,影响该反应速率的是(　　)
①盐酸的浓度　②镁条的表面积　③溶液的温度④Cl-的浓度A.①④B.③④C.①③D.②③
【解析】选C。镁与盐酸反应的离子方程式为Mg+2H+ ====Mg2++H2↑,与H+有关,与Cl-无关。在镁与盐酸的反应中,刚开始时H+的浓度最大,反应速率应最大,但由于此反应为放热反应,温度升高,化学反应速率还会增大,随着化学反应的进行,H+浓度逐渐减小,化学反应速率又逐渐减慢。
知识点三　化学平衡状态的理解和判断1.化学平衡状态的特征——“五字诀”化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变,即
2.化学平衡状态的判断依据可逆反应达到化学平衡时有两个主要特征:一是同一物质的正逆反应速率相等,二是混合物中各组分的百分含量保持不变。
(1)直接特征①速率特征:指“等”,即v(正)=v(逆)。对于同一物质而言,该物质的生成速率等于消耗速率;对于不同物质而言,速率之比等于方程式中的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率。
②含量特征:指“定”,即反应混合物中各组成成分的含量保持不变。
(2)间接特征:所表述的内容间接反映“等”和“定”的意义。①反应物的转化率保持不变。②生成物的产率保持不变。③平衡体系的颜色保持不变。④绝热的恒容反应体系中温度保持不变。
(3)“特殊”特征:所表述的内容只有在某些特定的情况下才能表示反应已经达到平衡状态。①体系中气体物质的总质量保持不变。②体系中气体物质的总物质的量(或总体积或总分子个数)保持不变。
③体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。④体系中气体的总压强不再发生变化。⑤体系中气体的密度不再发生变化。
以上五项中,对反应前后气体物质Δn≠0的可逆反应,如mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),其中m+n≠p+q,除①外均可作为反应达到平衡的特征。但对于反应前后气体物质Δn=0的可逆反应,如mA(g)+nB(g) pC(g) +qD(g),其中m+n=p+q,以上五项均不能作为反应达到平衡的特征。
【方法规律】化学平衡状态判断的注意事项(1)化学反应达到平衡时,各组分的浓度保持不变,不要理解为各组分浓度相等,也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。
(2)化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等的状态。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。(3)利用v(正)=v(逆)>0判断平衡状态时注意:反应速率必须是一正一逆,不能都是v(正)或都是v(逆)。
【思考·讨论】(1)H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),恒温、恒容下,反应体系中气体的颜色保持不变是否是平衡状态?提示:是。颜色的深浅与浓度有关,气体的颜色保持不变说明溴分子的浓度不再发生变化,反应达到平衡状态。
(2)2NO2(g) N2O4(g),恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变是否是平衡状态?提示:是。正反应是气体体积减小的反应,则恒温、恒容下,反应体系中气体的压强保持不变可以说明反应达到平衡状态。
【案例示范】【典例】庄子在《知北游》里说:“天地有大美而不言,四时有明法而不议,万物有成理而不说。”化学反应的发生也自有他的道理!在一定的条件下会达到一定的平衡。
在一个体积固定的密闭容器中,进行的可逆反应A(s) +3B(g) 3C(g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是世纪金榜导学号(　　)
①C的生成速率与C的分解速率相等;②单位时间内生成a ml A,同时生成3 a ml B;③B的浓度不再变化;④混合气体总的物质的量不再发生变化;⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3;⑥混合气体的密度不再变化A.①②③　　B.①③④⑥　　C.①③⑥　　D.①③④
【解题指南】解答本题注意关注以下三个方面:(1)关注反应条件,是恒温恒容,恒温恒压,还是绝热恒容容器。(2)关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应。(3)关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
【解析】选C。①C的生成速率与C的分解速率相等,说明正逆反应速率相等,故①正确;②化学反应速率之比等于化学计量数之比,无论是否达到平衡状态,都存在单位时间内生成a ml A,同时生成3 a ml B,故②错误;③当反应达到化学平衡状态时,各物质的浓度不变,故③正确;④气体反应物与气体生成物的化学计量数之
和相等,无论是否达到平衡状态,混合气体总的物质的量都不变,故④错误;⑤平衡时各物质的物质的量取决于起始配料比以及转化的程度,不能作为判断是否达到平衡状态的依据,故⑤错误;⑥A为固体,当反应达到平衡状态时,气体的总质量不变,反应达到平衡状态,故⑥正确。
【方法规律】平衡状态判断两方法——逆向相等、变量不变(1)“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。
(2)“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不变的量,不能作为是否是平衡状态的判断依据。
【知识·巩固】1.(2020·嘉定区高一检测)可逆反应在一定条件下达到化学平衡时,下列说法错误的是(　　)A.正反应速率等于逆反应速率B.反应物和生成物浓度不再发生变化C.反应体系中混合物的组成保持不变D.正、逆反应速率都为零
【解析】选D。A项,化学反应为动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应速率相等,正确;B项,达到平衡状态时,反应物和生成物浓度不再发生变化,各组分浓度不变,正确;C项,当反应体系中混合物的组成保持不变时,达到平衡状态,正确;D项,达到平衡状态时,正逆反应速率相等,但不等于零,错误。
2.(改编题)二氧化氮(NO2)是一种红棕色、高度活性的气态物质,又称过氧化氮。二氧化氮在臭氧的形成过程中起着重要作用。某温度下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应:NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)　ΔH=-41.8 kJ·ml-1,下列能说明反应达到平衡状态的是(　　)世纪金榜导学号
A.体系压强保持不变B.SO2和NO的体积比保持不变C.每消耗1 ml SO3的同时生成1 ml NO2D.v(NO2)=v(SO3)
【解析】选B。A项,由于该反应为气体体积不变的反应,体系压强不变,压强不变时不一定是平衡状态,错误;B项,SO2和NO的体积比保持不变,说明各物质的物质的量保持不变,正确;C项,消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应,错误;D项,未指明正、逆反应,不一定是平衡状态,错误。
【补偿训练】1.一定条件下,反应:2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)在容积不变的密闭容器中进行,达到化学平衡状态的标志是(　　)A.单位时间内生成n ml B,同时消耗3n ml CB.容器内压强不随时间变化C.混合气体的密度不随时间变化D.单位时间内生成2n ml A,同时生成n ml D
【解析】选D。此反应是反应前后气体的体积不变的反应,只要反应一开始,其气体的总压强、总物质的量、密度均不随时间变化,故气体的总压强、气体的密度不变(m、V均不变),不能说明达到平衡状态;单位时间内生成2n ml A,则消耗n ml D,同时生成n ml D,则正逆反应速率相等,说明反应已达到平衡状态。
2.一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是(　　)A.体系的压强不再发生变化B.v正(CO)=v逆(H2O)C.生成n ml CO的同时生成n ml H2D.1 ml H—H键断裂的同时断裂2 ml H—O键
【解析】选C。A项,由于该反应前后气体总物质的量改变,当体系的压强不再发生变化时,说明反应已达到化学平衡状态。B项,CO的正反应速率等于其逆反应速率,说明反应已达到化学平衡状态。C项,生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行,没有表示出正、逆反应速率的关系,不能说明反应已达到化学平衡状态。D项,H—H
键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向,1 ml H—H键断裂的同时断裂2 ml H—O键,即消耗1 ml H2的同时消耗了1 ml H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应已达到化学平衡状态。
3.下列说法中能说明2HI(g) H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是________。 (1)单位时间内生成n ml H2的同时生成n ml HI;(2)一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂;(3)c(HI)=c(I2);
(4)反应速率:v(H2)=v(I2)= v(HI);(5)c(HI)∶c(I2)∶c(H2)=2∶1∶1;(6)温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化;(7)温度和体积一定时,容器内压强不再变化;
(8)条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化;(9)温度和体积一定时,混合气体的颜色不再发生变化;(10)温度和压强一定时,混合气体的密度不再发生变化。
【解析】(1)生成n ml H2的同时生成n ml HI说明正反应速率大于逆反应速率。(2)一个H—H键断裂(逆反应方向)的同时有两个H—I键断裂(正反应方向),即v正=v逆。(3)平衡状态时c(HI)、c(I2)浓度不变,但不一定相等。
(4)无论是否达到平衡状态都有这样的关系,未表示出正、逆反应速率。(5)平衡状态时不一定有这样的浓度关系。(6)生成物浓度不变,达到平衡状态。(7)无论是否达到平衡,容器内的压强都不变。
(8)气体的总质量不变,气体的物质的量也不变,故无论是否达到平衡状态,其平均相对分子质量都不变化。(9)反应体系中颜色不变即说明c(I2)不变化,达到平衡。(10)都是气体且体积不变,密度始终不发生变化。答案:(2)(6)(9)