2018_2019学年高中化学期末大串讲专题08化学反应限度（知识讲解）.docx

专题08 化学反应限度知识网络意义：表示化学反应快慢的物理量；化学反应速率：单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度增大公式：V(A)c(A)/t；单位：molL1s1或molL1min1。 对于同一个反应来说，用不同的物质来表示该反应的速率时，其数化 表示方法 值往往不同，但数值之比等于方程式中各物质化学计量数之比。学 说明 如：对于方程式aAbBcCdD，则有：v(A): v(B) :v(C) :v(D) = 反 a:b:c:d，v(A)/a= v(B) /b=v(C)/c =v(D)/d应 一般不用固体或纯液体物质表示物质的反应速率速率 内因 ：（主要因素）反应物的性质 在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度，化学反浓度 应速加快，反之减慢 固体或纯液体时，浓度为常数，改变固体或纯液体的量，影响因素 不改变浓度，不影响化学反应速 温度：其他条件不变时，升高温度化学反应速率加快，反之减慢 外因 对有气体参加化学反应，若其他条件不变，增大压强， 压强 反应速率加快，反之减慢 改变压强必须改变浓度，否则速率不变，如通稀有气体 催化剂：使用催化剂一般能加快化学反应速率 其他：光、电磁波、固体颗粒大小、形成原电池等重难突破一、化学反应速率典例1下列关于化学反应速率的说法正确的是()A.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B.化学反应速率通常表示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C.化学反应速率为0.8 molL1s1是指1 s时某物质的浓度为0.8 molL1D.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢【答案】D【解析】A项，化学反应速率越大，反应现象不一定越明显，如盐酸与氢氧化钠溶液的反应；B项，固体或纯液体的浓度可视为常数，一般不用固体或纯液体表示化学反应速率；C项，0.8 molL1s1表示1 s的时间内，某物质的浓度变化了0.8 molL1；D项，化学反应速率就是表示化学反应进行快慢的物理量。【特别提醒】1、对于有固体或纯液体参加的反应，由于固体或纯液体的浓度为一常数，即c0（无意义），所以不用固体或纯液体表示反应速率。2、对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。对于反应aAbBcCdD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)，v(A)v(B)v(C)v(D)n(A)n(B)n(C)n(D)c(A)c(B)c(C)c(D)abcd。3、在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率。典例2反应：3A(g)B(g)=2C(g)2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为v(A)0.6 molL1min1v(B)0.45 molL1min1v(C)0.015 molL1min1v(D)0.45 molL1min1，则此反应在不同条件下进行最快的是()A. B. C. D.【答案】D【解析】化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计量数之比，即v(A)v(B)v(C)v(D)3122，则用A表示的化学反应速率分别为中v(A)0.6 molL1min1；中v(A)3v(B)0.45 molL1min131.35 molL1min1；中v(A)v(C)0.015 molL1min10.022 5 molL1min1；中v(A)v(D)0.45 molL1min10.675 molL1min1；所以在不同条件下，进行最快的是，D项正确。4、化学反应速率的计算模式设a molL1、b molL1分别为A、B两物质的起始浓度，mx molL1为反应物A的转化浓度，nx molL1为反应物B的转化浓度，则：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)起始浓度/molL1 a b 0 0变化浓度/molL1 mx nx px qx终态浓度/molL1 amx bnx px qx典例3在一定条件下，将3 mol A和1 mol B 两种气体在容积固定的2 L密闭容器中混合，发生如下反应：3A(g)B(g)xC(g)2D(g)。2 min 末时生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 molL1。下列判断不正确的是()Ax1B2 min内A的反应速率为0.3 molL1min1CB的转化率为40%Dx无法求解 【答案】D【解析】3A(g)B(g) xC(g)2D(g)n始 3 mol 1 mol 0 0n 1.2 mol 0.4 mol 0.22 mol 0.8 mol故x20.40.8，所以x1；v(A)0.3 molL1min1；(B)100%40%。二、影响化学反应速率的因素影响因素一般规律内因反应物自身的性质(主要因素)反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢外因催化剂一般情况下，使用合适的催化剂能极大地加快反应速率温度升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢反应物的浓度增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减小反应物的浓度，化学反应速率减慢气体反应物的压强增大气体反应物的压强，化学反应速率加快；减小气体反应物的压强，化学反应速率减慢固体反应物的表面积增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快其他光波、电磁波、超声波、溶剂等，也能影响化学反应的速率【特别提醒】1.影响化学反应速率的主要因素(内因)不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。典例4为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位学生分别设计了如下AD四个实验，你认为结论不正确的是()A将相同大小、形状的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时，两者速率一样大B在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同盐酸反应，大理石粉反应快C将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解D两支试管中分别加入相同质量的氯酸钾，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热，产生氧气的快慢不同【答案】A【解析】A中Mg、Al性质不同，在相同外界条件下反应速率不同；B、C、D均为外因影响因素，增大固体反应物的表面积、光照、加入催化剂均可使化学反应加快。2.影响化学反应速率的外界因素(外因)(1)溶液的浓度：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。浓度必须是混合后的浓度。典例5把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 molL1盐酸的烧杯中，均加水稀释到50 mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是()A.10 20 mL 3 molL1的X溶液B.20 30 mL 2 molL1的X溶液C.20 10 mL 4 molL1的X溶液D.10 10 mL 2 molL1的X溶液【答案】B【解析】在化学反应中，当其他条件不变时，浓度越大，反应速率越快；温度越高，反应速率越快。本题中要综合考虑浓度和温度的影响。先比较浓度的大小，这里的浓度应该是混合以后的浓度，由于混合后各烧杯中盐酸的浓度相等，因此只要比较X的浓度即可，X浓度越大，反应速率越快。因为反应后溶液的体积均为50 mL，所以X的物质的量越大，浓度就越大。通过观察可知，混合后A、B选项中X的浓度相等，且比C、D两项的大，但B中温度更高，因此B的反应速率最大。(2)压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体的压强，可以增大化学反应速率；减小气体的压强，可以减小化学反应速率。典例6在反应C(s)CO2(g)=2CO(g)中，可使反应速率增大的措施是()增大压强升高温度通入CO2增加碳的量 用等量炭粉代替焦炭A. B.C. D.【答案】C【解析】因为碳是固体，只增加它的量，不能加快反应速率，但是若用炭粉代替焦炭，能增大与CO2的接触面积，所以反应速率加快。(3)温度：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。提醒：不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，故不能认为升高温度只会增大吸热反应的反应速率，如木炭燃烧是放热反应，温度越高，燃烧越快。典例7为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是()【答案】D【解析】没有对比实验，A错误；催化剂不同，温度不同，无法比较，B错误；前者没有催化剂，后者有催化剂，且温度不同，无法比较，C错误；只有温度不同，其他条件都相同，该方案可行，D正确。典例8硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3H2SO4=Na2SO4SO2SH2O，下列各组实验中最先出现浑浊的是()实验反应温度/Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/molL1V/mLc/molL1V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210【答案】D【解析】影响化学反应速率的因素众多，本题从浓度和温度两个因素考查，只要抓住浓度越大，温度越高，反应速率越大，D正确。(4)催化剂：当其他条件不变时，使用适当的催化剂通常能极大地加快化学反应速率。 (5)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。典例9某探究性学习小组用相同质量的锌和相同浓度的足量的稀盐酸反应得到实验数据如表所示：实验编号锌的形态反应温度/收集100 mL氢气所需时间/s薄片15200薄片2590粉末2510(1)该实验的目的是探究 、 对锌和稀盐酸反应速率的影响。(2)实验和表明 ，化学反应速率越大。(3)能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是 和 。(4)请设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响： 。【答案】(1)固体表面积温度(2)温度越高(3)(4)在相同的温度下，采用相同形态的质量相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的盐酸反应【解析】(1)影响化学反应速率的因素有固体表面积、温度、催化剂、浓度，对气体来说还有压强等。根据表格提供的信息，锌有薄片和粉末两种状态，反应温度有15 和25 。(2)根据表格提供的信息，实验和实验中锌片的形态相同，温度不同，温度高的收集相同体积的氢气所需时间短，说明化学反应速率大。(3)探究固体表面积对反应速率的影响，需要温度相同。(4)探究浓度对化学反应速率的影响，必须其他条件相同，故设计的实验方案为在相同的温度下，采用相同形态的质量相同的锌片与两种体积相同但浓度不同的盐酸反应。(6) 形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。三、化学反应限度1、化学平衡的建立(1)对于可逆反应2SO2O22SO3，在一定温度下，将 2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入一定体积的密闭容器中，其化学反应速率与时间关系如图所示。分析回答下列问题：反应开始时，正反应速率最大，原因是反应物浓度最大；逆反应速率为0，原因是生成物浓度为0；反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小，原因是反应物浓度逐渐减小；逆反应速率的变化是逐渐增大，原因是生成物浓度逐渐增大；反应一段时间(t1)后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度不再改变。(2)化学平衡状态也可从逆反应开始建立。如图：2、化学平衡状态(1)化学平衡状态的概念：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。化学平衡研究的对象是可逆反应。(2)化学平衡状态的特征：典例10对于可逆反应2SO2O2 2SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长时间后，18O原子()A存在于SO2、O2、SO3中B只存在于SO2、O2中C只存在于O2、SO3中D只存在于SO3中【答案】A【解析】由于该反应是可逆的，加入18O2后生成的SO3中含有18O，SO3分解生成SO2和O2，所以SO2和O2中也含有18O。典例11可逆反应2NO2(g) NO(g)O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为221的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A. B.C. D.全部【答案】A【解析】中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，知v正v逆，所以能说明达到平衡状态；所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；无论达到平衡与否，物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比；有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；因容器体积固定，密度是一个常数，所以不能说明；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以均能说明达到平衡。3、影响化学反应的限度的因素(1)决定因素：化学反应的限度首先决定于反应物的化学性质。不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同，反应物的最大转化率不同。(2)外界因素：化学反应的限度受温度、浓度、压强等条件的影响。改变其中的一个条件，可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。要注意的是，压强只影响有气体物质参与或生成的可逆反应的限度。四、化学反应条件的控制1、化学反应条件的控制(1)目的：促进有利的化学反应，提高原料的利用率，加快反应速率。控制有害的化学反应，减小甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生。(2)基本措施改变化学反应速率：改变反应物的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂的合理使用等；改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)等。2、提高煤的燃烧效率问题探究(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的依据是与空气中O2的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率加快；通入过量空气的依据是空气充足，煤粉燃烧充分，生成CO2，放出热量多，若空气不足，煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。(2)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失。(3)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。典例将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()使煤充分燃烧，提高煤的利用率减少SO2的产生，避免造成“酸雨”减少有毒的CO产生，避免污染空气 减少CO2的产生，避免“温室效应”A. B.C. D.【答案】A【解析】煤块粉碎是为了提高煤的利用率；脱硫是为了减少SO2的产生；过量空气是为了减少CO的产生。课后练习：1、下列关于化学反应速率的说法中正确的是()A.化学反应速率可用某时刻生成物的物质的量来表示B.在同一反应中，用反应物或生成物表示的化学反应速率的值是相等的C.化学反应速率是指反应进行的时间内，反应物浓度的减少或生成物浓度的增加D.可用单位时间内氢离子物质的量浓度的变化来表示氢氧化钠和硫酸的反应速率【答案】D【解析】化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物浓度的变化值来表示的平均速率，故A、C两项错误；因化学反应速率与各反应物、生成物的化学计量系数成正比，如果方程式中反应物与生成物的计量系数不同，则反应速率的值不相同，B选项错误。2、下列说法正确的是()A化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的质量变化来表示B用不同物质的物质的量浓度变化表示同一时间内同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比C化学反应速率的单位通常由时间单位和物质的量单位决定D在化学反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值【答案】B【解析】A、C不正确，常用单位时间内物质的量浓度的变化表示；D不正确，反应速率均为正值；B正确。3、已知合成氨反应的浓度数据如下：N23H22NH3N2H2NH3起始浓度/molL11.03.002 s末浓度/molL10.61.80.8当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为()A.0.2 molL1s1 B.0.4 molL1s1C.0.6 molL1s1 D.0.8 molL1s1【答案】B【解析】v(NH3)0.4 molL1s1，B项正确。4、在反应A(g)2B(g)=3C(g)4D(g)中，表示该反应速率最快的是() Av(A)0.5 mol/(Ls)Bv(B)0.5 mol/(Ls)Cv(C)0.8 mol/(Ls)Dv(D)1 mol/(Ls)【答案】A【解析】将各物质的化学反应速率均转化为A的反应速率。A项中，v(A)0.5 mol/(Ls)，B项中，v(A)v(B)0.25 mol/(Ls)，C项中，v(A)v(C) mol/(Ls)，D项中，v(A)v(D)0.25 mol/(Ls)，数值大者反应速率快。5、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()盐酸的浓度镁条的