高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 化学反应速率与反应限度图片ppt课件

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1 | 化学反应速率及其影响因素
第一单元 化学反应速率与反应限度
必备知识 清单破
1.化学反应速率 
2.影响化学反应速率的因素(1)内因:反应物自身的性质。(2)外因:催化剂、温度、浓度、反应物的接触面积等。(详见定点2)
1.化学反应的限度(1)Cl2与H2O的反应
2 | 化学反应的限度
(2)FeCl3溶液与KI溶液的反应
2.可逆反应(1)定义:在同一条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点(3)表示方法:书写可逆反应的化学方程式时,不用“ ”,用“ ”。
特别提醒    对于可逆反应来说,在一定条件下,反应物不能全部转化成生成物,即反应物与生 成物共同存在,反应只能进行到一定程度。知识拓展　醋酸在水溶液中的电离常温下,在0.1 ml·L-1醋酸水溶液中,大约只有1%的醋酸分子电离成H+和CH3COO-,醋酸分子 的电离过程是一个可逆过程,其电离方程式可表示为:CH3COOH  CH3COO-+H+
 　　上述过程用图像表示为:
3.化学反应的限度——化学平衡状态(1)化学平衡状态的建立
(2)化学平衡　　在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而 发生变化,正反应速率和逆反应速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。当可 逆反应达到化学平衡后,正、逆反应仍在继续进行,因此化学平衡是一种动态平衡。(3)特征
知识辨析1.对任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象越明显。这种说法对吗?2.可逆反应等同于可逆过程。这种说法对吗?3.改变压强,化学反应速率必然改变。这种说法对吗?4.用铁和稀硫酸反应制氢气时,硫酸浓度越大,化学反应速率越快。这种说法对吗?5.可逆反应达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓度相等。这种说法对吗?
一语破的1.不对。有些化学反应的反应速率很大,但没有明显现象。2.不对。可逆过程包括物理变化和化学变化,而可逆反应属于化学变化。3.不对。对于无气体参加的反应,改变压强,化学反应速率基本不变;对于有气体参加的反应, 恒容时充入与反应无关的气体,化学反应速率不变。4.不对。常温下,铁遇浓硫酸钝化,表面生成致密的氧化物薄膜,阻止反应进一步进行。5.不对。达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓度保持不变,但不一定相等。
1 | 化学反应速率的正确理解及计算方法
关键能力 定点破
1.化学反应速率的正确理解 
2.化学反应速率的计算方法(1)根据v= 计算化学反应速率,也可利用该公式计算浓度变化或时间。(2)同一反应中,化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比=物质的量变化量之比=化学计 量数之比。(3)对于比较复杂的化学反应速率,常采用“三段式法”进行计算,如下所示: 2A(g)+B(g)  2C(g)起始浓度/(ml·L-1)　　2　　 1　　 0转化浓度/(ml·L-1)　　2x　     x　　 2xn s时浓度/(ml·L-1)　　2-2x　1-x　　 2xn s内,v(A)=  ml·L-1·s-1,v(B)=  ml·L-1·s-1,v(C)=  ml·L-1·s-1;n s时B的转化率为 ×100%。
特别提醒    起始量、变化量、某时刻的量三个物理量及单位要统一,都是物质的量或物质的量浓度。
3.化学反应速率大小比较的两种方法　　同一化学反应用不同物质表示其化学反应速率时数值可能不同,比较化学反应速率的快 慢不能只看数值大小,还要进行一定的转化(单位统一)。(1)将不同物质表示的反应速率换算成同一物质表示的反应速率,再比较数值大小。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA(g)+bB(g)  cC(g)在不同条件下的反应速率分别用v(A)、v(B)表示,若 > ,则v(A)对应条件下的反应速率大于v(B)对应条件下的反应速率。
典例1 反应4NH3(g)+5O2(g)  4NO(g)+6H2O(g)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 ml,则此反应的平均反应速率为 (　    )A.v(NH3)=0.004 ml·L-1·s-1B.v(O2)=0.15 ml·L-1·min-1C.v(NO)=0.008 ml·L-1·s-1D.v(H2O)=0.16 ml·L-1·min-1
思路点拨    先根据已知数据求出用NO表示的反应速率,然后根据化学计量数之间的关系求 出用其他物质表示的反应速率,注意单位的换算。
解析    反应在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 ml,所以v(NO)=  =0.002 ml·L-1·s-1。A项,v(NH3)=v(NO)=0.002 ml·L-1·s-1,不正确;B项,v(O2)= v(NO)=0.002 5 ml·L-1·s-1=0.15 ml·L-1·min-1,正确;C项,v(NO)=0.002 ml·L-1·s-1,不正确;D项,v(H2O)=  v(NO)=0.003 ml·L-1·s-1=0.18 ml·L-1·min-1,不正确。
典例2 对于反应3A(g)+B(g)  4C(g)+2D(g),测得4种条件下的反应速率分别为①v(A)=0.9 ml·L-1·s-1,②v(B)=24 ml·L-1·min-1,③v(C)=1.6 ml·L-1·s-1,④v(D)=1.8 ml·L-1·min-1,则上述4种条件下的反应速率大小关系正确的是 (　    )A.②>④>③>①　    B.②>①>④>③C.②=③>①>④　    D.②=③>④=①
思路点拨    比较化学反应速率的三步骤:转换物质→统一单位→比较大小。也可以通过比较 化学反应速率与相应化学计量数的比值进行反应速率大小的比较,但要注意单位的统一。
解析    同一反应中,用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比。①v(B)=  v(A)=0.9 ml·L-1·s-1× =0.3 ml·L-1·s-1,②v(B)=24 ml·L-1·min-1=0.4 ml·L-1·s-1,③v(B)= v(C)=1.6 ml·L-1·s-1× =0.4 ml·L-1·s-1,④v(B)= v(D)=1.8 ml·L-1·min-1× =0.9 ml·L-1·min-1=0.015 ml·L-1·s-1,上述4种条件下的反应速率大小关系为②=③>①>④。
1.外界条件对化学反应速率的影响(1)浓度、温度、催化剂、反应物的接触面积对化学反应速率的影响
2 | 影响化学反应速率的因素
(2)压强对化学反应速率的影响其他条件一定时,对于有气体参加的反应,增大(减小)反应体系的压强,反应速率增大(减小)。 有气体参加的反应,改变反应体系的压强,对反应速率产生影响的根本原因是气体的浓度发 生了改变。特别提醒    (1)对于有气体参加的反应,压缩容器容积或充入气态反应物,使压强增大,能增大 化学反应速率。(2)充入与反应无关的气体对化学反应速率的影响:①恒温恒容时:充入与反应无关的气体→体系总压强增大,但反应体系中各组分的浓度不变→ 反应速率不变。②恒温恒压时:充入与反应无关的气体→压强不变→容器容积增大→反应体系中各组分的浓 度减小→反应速率减小。
2.控制变量法探究影响化学反应速率的因素(1)确定变量　　在探究影响化学反应速率的因素时,由于外界影响因素较多,故为弄清某个因素的影响 需控制其他因素相同或不变,再进行实验。(2)定多变一　　在探究时,应先确定其他因素不变,只改变一种因素,看这种因素与探究的问题存在怎样 的关系,确定一种因素的影响以后,再确定另一种因素的影响。通过分析每种影响因素与所 探究问题之间的关系,得出所有影响因素与所探究问题之间的关系。
典例 Fentn法常用于处理含难降解有机污染物p-CP的工业废水,在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2溶液,所产生的羟基自由基能氧化降解污染物p-CP。控制p-CP的初始浓度相同,其余实验条件见下表,探究有关因素对该降解反应速率的影响。下列说法不正确的是 (　    )
A.实验①⑤做对照,可探究溶液pH对p-CP降解速率的影响B.实验②④做对照,可探究温度对p-CP降解速率的影响C.若实验①③做对照,可探究H2O2浓度对p-CP降解速率的影响,则x=8D.实验测得温度过高时,降解反应速率减小,可能的原因是H2O2受热分解
解析    实验①⑤中其他条件均相同,只有溶液pH不同,则实验①⑤做对照,可探究溶液pH对p- CP降解速率的影响,A正确;实验②④中Fe2+的浓度和反应温度都不同,变量不唯一,无法探究 温度对p-CP降解速率的影响,B错误;若实验①③做对照,可探究过氧化氢浓度对p-CP降解速 率的影响,实验时应控制单一变量,溶液总体积不变,则x=15-3.5-3.5=8,C正确;若实验时温度过 高,H2O2受热分解,H2O2浓度减小,产生的羟基自由基减少,p-CP降解速率减小,D正确。
思路点拨    实验①⑤做对照,可探究溶液pH对p-CP降解速率的影响;实验①②做对照,可探究 温度对p-CP降解速率的影响;实验①③做对照,可探究H2O2浓度对p-CP降解速率的影响;实验 ①④做对照,可探究Fe2+浓度对p-CP降解速率的影响。控制唯一变量才能达到相关实验目的。
归纳总结    探究影响化学反应速率的因素,关键是控制好变量。其步骤如下: 
 1.直接标志——“正逆相等”(1)v正=v逆①同一种物质的生成速率等于消耗速率;②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比;③在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。(2)各组分的浓度一定①各组分的浓度不随时间的改变而改变;②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
3 | 化学平衡状态的判断标志
2.间接标志——“变量不变”(1)反应体系的总压强不随时间的改变而变化(适用于恒温恒容条件下反应前后气体物质的量不等的反应)。(2)对于反应体系存在颜色变化的可逆反应,若反应体系颜色不再改变,则反应达到平衡状态。(3)全是气体参加的、反应前后气体物质的量不等的可逆反应,平均相对分子质量保持不变。(4)对于同一物质而言,断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
典例 一定条件下,在一恒容密闭容器中加入2 ml A、3 ml B,发生反应:2A(g)+3B(g)  3C(g),下列叙述能用来判断反应达到平衡状态的是 (　    )A.各物质的浓度之比为c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶3∶3B.气体的总物质的量是反应开始时的 C.混合气体的密度不再改变D.单位时间内,消耗a ml A的同时消耗1.5a ml C
思路点拨    判断反应是否达到平衡状态,要紧紧抓住“正、逆反应速率相等,各组分浓度不 变”进行分析。
解析    平衡时各物质的浓度之比与起始投料量以及转化的程度有关,c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶ 3∶3不能作为判断该反应是否达到平衡状态的依据,A错误;该反应为可逆反应,不可能完全 转化,则达到平衡时,气体的总物质的量不可能是反应开始时的 ,B错误;因为气体的总质量不变,容器的容积不变,无论是否达到平衡状态,气体的密度都不变,混合气体的密度不再改变 不能说明该反应达到平衡状态,C错误;单位时间内,消耗a ml A的同时消耗1.5a ml C,说明 正、逆反应速率相等,反应达到平衡状态,D正确。
方法点拨    可逆反应达到平衡状态时,正、逆反应速率相等,反应体系中各组分的物质的 量、物质的量浓度、百分含量等保持不变。平衡状态判断标志的核心是“变量不变”。
证据推理与模型认知——新情境下有关化学反应速率或转化率的图像分析
学科素养 情景破
　　科学家研究的一种以乙烯作还原剂的脱硝(NO)原理的示意图如图1所示,脱硝率与温 度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2所示。  图1 图2
问题1 根据图1分析,该脱硝原理总反应的化学方程式是怎样的?问题2 根据图2分析,为了达到最佳脱硝效果,应选择的适宜条件是什么?提示  温度为350 ℃左右,负载率为3.0%。
提示  6NO+3O2+2C2H4  3N2+4CO2+4H2O。
讲解分析　　化学反应速率问题常以图像题的形式出现,在相关的平面直角坐标系中,可能出现的物 理量有物质的量、浓度、时间等。解题的关键是理解图像的意义。1.关注图像中的“点、线、面”(1)关注“点”　　解题时要特别关注特殊点,如坐标轴的交点、几条曲线的交点、极值点、转折点等,理 解这些特殊点的意义。(2)关注“线”①弄清曲线的走向,是上升还是下降,确定反应物和生成物。浓度或物质的量减小的是反应物,浓度或物质的量增大的是生成物。
②分清突变和渐变,理解曲线“平”与“陡”的意义。(3)关注“面”——明确研究对象　　理解各坐标轴所代表量的意义,弄清楚曲线所示的是哪些量之间的关系,一般是物质的 量或浓度随时间的变化。2.联系规律如:各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系,用各物质表示的化学反应速率之比与化 学计量数之比的关系,外界条件的改变对化学反应速率的影响规律等。3.正确判断　　根据题目要求,结合图像信息,利用相关规律做出正确的判断。
例题 用Na2FeO4氧化废水中的还原性污染物M以达到降解M的目的,设计如下对比实验探究 温度、浓度、溶液pH对M的降解速率和降解效果的影响,实验测得M的浓度与时间的关系如 图所示。下列说法错误的是 (　    ) 
A.实验①在0~15 min内M的降解速率约为1.33×10-5 ml/(L·min)B.实验①②说明其他条件相同时,升高温度,M的降解速率增大C.实验①③说明其他条件相同时,溶液pH越高,越不利于M的降解D.实验②④说明其他条件相同时,M的浓度越小,M的降解速率越小
素养解读    本题以降解废水中的还原性污染物为情境素材,考查化学反应速率的影响因素以 及化学反应速率图像的分析,提升学生学以致用的能力,培养证据推理与模型认知的化学学 科核心素养。
信息提取    实验①②为其他条件相同时,探究温度对M的降解速率的影响;实验①③为其他 条件相同时,探究溶液pH对M的降解速率的影响;实验①④为其他条件相同时,探究M的浓度 对M的降解速率的影响。此外,还需关注图像中曲线的趋势和斜率等。
例题 用Na2FeO4氧化废水中的还原性污染物M以达到降解M的目的,设计如下对比实验探究 温度、浓度、溶液pH对M的降解速率和降解效果的影响,实验测得M的浓度与时间的关系如 图所示。下列说法错误的是 (　    )