化学反应的速率和限度-高一化学下学期期中期末知识串讲（人教版2019必修第二册）

专题07化学反应的速率和限度

【知识串讲】

一'化学反应速率

1.正确理解化学反应速率

⑴在同一化学反应里，用不同的物质

-----------表示的反应速率可能不同，但意义相同，

故描述反应速率时必须指明具体的物质。

AC(A)I(2)固体或纯液体的浓度记为常数，Ac=O,

U(A)=ɪ--因此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。

(4)用不同反应物表示化学反应速率时：

----------化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比

=物质的量变化之比=化学计量数之比。

2.化学反应速率的比较方法

不

同

情

况

下

化

学

反

应

速

率

快

慢

的

判

断

⑴归一法:

(2)比值法:

比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应∙A+6Bæ,要比较V(A)与V(B)的相对大小:

若普一>v(A)>v(B)

3.化学反应速率的计算:

⑴公式法:

/A、ΔcAΔMA

V(A)=H=西7

(2)“三段式”法:

①写出有关反应的化学方程式。

②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。

③根据已知条件列方程式计算。

例如，反应mA+〃B====pC

tos∕mol∙L1ah0

nx

转化∕mol∙L」x空

mm

nx庄

t↑s∕mol∙L^1cι-χh1——

mm

m,lAX1ɪI-↑

火∣J:U(AJmoι∙L•S、

h~to

，一、mr］一1

U(B)=mol∙L•S、

)fnt↑-to

心PX1-1

v(C)-mol∙L•Sλo

mt∖-to

二'化学反应速率的影响因素

1.内因

内容:反应物本身的性质是影响化学反应速

率的决定因素。

规律:反应物的化学性质越活泼,化学反应速

率越快;反之.化学反应速率越慢.

实例:表面积相同的馒片和铁片分别与同浓

度的拄酸反应时,前者反应速率更快.

2.外因

在其他条件相同时，改变某一条件:

影响因素影响结果

增大反应物的浓度，速率加快；

浓度

减小反应物的浓度，速率减慢

升高温度，速率加快；

温度

降低温度，速率减慢

增大气态反应物的压强，速率加快；

压强

减小气态反应物的压强，速率减慢

催化剂使用催化剂能极大地加快反应速率

增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；减小固体反应物

固体反应物的表面积

的表面积，化学反应速率减慢

其他形成原电池、使用合适的溶剂等也影响化学反应速率

点拨：(1)由于增大反应物浓度造成的反应速率减慢，此时要考虑常温下铁和铝在浓硫酸和浓硝酸中的钝化。

例如，铁和稀硫酸生成氢气的反应，若将稀硫酸换成浓硫酸，发生钝化，反应不进行。

(2)中学阶段一般只讨论其他条件相同时，改变一个条件对化学反应速率的影响。

3.稀有气体对反应速率的影响

A(g)+B(g)=C(g),恒温恒容，充入氨气，对反应速率有何影响？恒温恒压，充入氨气，对反应速率又有何

影响？

"、V均不变，c不

变，速率不变

n不变，V变大,c

减小，速率减小

4.“控制变量法”探究影响化学反应速率的因素

常见变量外界因素主要有：浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积等

确定变量根据实验目的，研究某个变量对反应速率的影响，需要控制其它外界因素不变，再

进行实验

定多变一探究时，先确定一种变量，保证其它外界因素不变，看这个变量与探究的问题之间

存在什么关系，这样依次进行，从而得出每种因素改变的影响结论

数据统一要注意控制数据，使变量统一，才能得出正确结论

【特别提醒】多个因素影响反应速率变化要看主要因素:

例如：锌与稀硫酸反应的图像如下图，由图像可知氧气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。

反应体系中硫酸所提供的氢离子浓度是由高到低，若氢气的生成速率由其决定，速率的变化趋势也应由快

到慢，反应前半程的原因只能是温度所致，锌与硫酸反应时放热，体系温度逐渐升高，温度对反应速率的

影响占主导地位，一定时间后，硫酸的浓度下降占据主导地位，因而氢气的生成速率随时间先由慢到快，

然后又由快到慢。

三、可逆反应

L概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。

2.特征：三同：相同条件，正、逆反应同时进行，反应物、生成物同时存在；

反应不能进行完全，即任一反应物的转化率均」hjioo%。

3.表示：化学方程式中用表示。

4.很多化学反应在进行时都有一定的可逆性，不同反应的可逆性不同，有些化学反应在同一条件下可逆程

度很小，如2Na+2H2O===2NaOH+H2↑.视为“不可逆”反应。

典型的可逆反应有：Hz+L≠2HI,2SO2+C⅛w2SO3,

SO2+H2OH2SO3,NH3+H2ONH3∙H2O等。

四、化学反应(限度)平衡状态的建立和理解

1.化学平衡状态的建立

(1)化学平衡状态:在一定条件下，当一个可逆反应进行到正反应速率和逆反应速率相等时，反应物的浓度和

生成物的浓度不再变化，达到一种表面静止的状态。

(2)化学平衡状态的建立过程

物质浓度反应过程反应速率

反应物浓度最大反应

生成物浓度最小开始

反应物浓度逐渐减小，

过程中

生成物浓度逐渐增大

反应体系中各组

平衡时

分浓度不再改变

(3)化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图像

从正反应开始建立从逆反应开始建立

2.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:

逆一化学平衡研究的对象是可逆反应

等一达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等

动一化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡

定一达到化学平衡状态后，各组分浓度保持不变，不随时间变化而变化

变一外界条件发生改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡状态

五、化学平衡状态的判断

1.直接标志

(I)VJE=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)各组分的浓度保持一定。

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。

2.间接标志

(1)反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。

(2)对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。

(3)全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。

(4)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。

3.化学平衡状态判断“三关注”“一等一不变”

(1)三关注：

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。

(2)一等一不变:

,一.∣速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后

⅜≡H⅜∣-同一物质的消耗速率和生成速率相等

心」才M如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时为平衡状态;

父典小刈一随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据

4.反应类型分析(如下表所示)

化学反应mA(g)+“B(g)'pC(g)+qD(g)是否平衡

①各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡

混合物体

②各物质的质量或质量分数一定平衡

系中各成

③各气体的体积或体积分数一定平衡

分的含量

④总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡

①单位时间内消耗了巾molA,同时也生成了〃?molA平衡

正、逆反应

②单位时间内消耗了nmolB,同时也消耗了pmolC平衡

速率之间

③V(A)：v(B)：V(C)：v(D)=w：n：p：q不一定平衡

的关系

④单位时间内生成了nmolB,同时也消耗了qmolD不一定平衡

①其他条件一定、总压强一定，且，"+”≠p+q平衡

压强

②其他条件一定、总压强一定，且根+"=p+q不一定平衡

混合气体①平均相对分子质量一定，且胆+"τ%+q平衡

的平均相

②平均相对分子质量一定，且m+"=p+q不一定平衡

对分子质量

温度任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时平衡

气体的密度密度一定不一定平衡

颜色反应体系内有色物质的颜色稳定不变平衡

六、化学反应条件的控制

1.目的:

'减慢有害反应一速率

加快反应速率_抑制有

目的——促进有利反应一＜减少甚至消除有害物质产生

提高原料利用率.害反应.

.控制一副反应一的发生

2.化工生产中反应条件的调控：

(1)考虑因素：

化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的_成本一和一实际可能性_。

(2)实例——合成氨生产条件的选择：

温度越低氨的产率越高

合成氨温度低反应速率小，达到

生产条——400~500℃—*

平衡需要的时间很长，生

件选择

产成本高

'压强越大，氨的产率越高

一10〜30MPa—，压强越大，对动力和生产

.设备的要求越高

七、化学反应速率与限度的图像题解题通法

化学反应速率与化学反应限度问题常以图像的形式出现在平面直角坐标系中，可能出现反应物的物质的量、

浓度、压强、时间等因素。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三步来分析。

(1)“一看”——看图像

①看面，弄清楚横、纵轴所表示的含义；

②看线，弄清楚线的走向和变化趋势；

③看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等；

④看辅助线，作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)；

⑤看量的变化，弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化，还是转化率的变化。

(2)“二想”——想规律

如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质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以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影

响规律等。

⑶“三判断”

利用有关规律，结合图像，通过对比分析，作出正确判断。

1.化学平衡建立过程中反应速率变化图像

反

应

速M正）

率7”（正）R（逆）

助（逆）：

时商

根据图像可进行如下分析:

[≡≡1口（反应物）最大T（E）最大

l—C（生成物）=OTr（逆）=0

反应物）减小T，,（止）减小

反应过程中I

生成物）增大一＞『（逆）增大

-c（反应物）与c（生成物）均不变

I反应正衡时Ig

—r（∣E）="（逆）

2.化学平衡建立过程中物质的量变化图像

例如：某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

（1）由图像得出的信息

①X、Y是反应物,乙是生成物。

②hS时反应达到平衡状态,X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。

③0~"s时间段：A"（X）="ι-"3mol,A"（Y）="2-"3mol,Azj（Z）=Hjmolo

（2）根据图像可进行如下计算

①某物质的平均速率、转化率，如

n∖~∏3

υ（X）=-77；—molL'∙s；

V∙13

Y的转化率="*X100%O

∏2

②确定化学方程式中的化学计量数之比，X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为（犯一〃3）：（世一〃3）:这。

3.瞬时速率一时间图像

（1）当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率一时间图像的曲线出现不连

续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图：

Z1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。

(2)常见含“断点”的速率一时间图像分析

V

I

图像次修

OO“IgtO0八t

温升高降低升高降低

rɪ时刻

度正反应为放热反应正反应为吸热反应

所改变

压增大减小增大减小

的条件

强正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应

4