专题07化学反应的速率和限度（知识串讲）-2022-2023学年高一化学下学期期中期末考点大串讲（人教版2019）

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2．化学反应速率的比较方法(1)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aA＋bBcC，要比较v(A)与v(B)的相对大小：若eq\f(vA,a)>eq\f(vB,b)→v(A)>v(B)3．化学反应速率的计算：(1)公式法：v(A)＝eq\f(ΔcA,Δt)＝eq\f(ΔnA,V·Δt)(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＋nB=====pCt0s/mol·L－1ab0转化/mol·L－1xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)t1s/mol·L－1a－xb－eq\f(nx,m)eq\f(px,m)则：v(A)＝eq\f(x,t1－t0)mol·L－1·s－1、v(B)＝eq\f(nx,mt1－t0)mol·L－1·s－1、v(C)＝eq\f(px,mt1－t0)mol·L－1·s－1。二、化学反应速率的影响因素1．内因2．外因在其他条件相同时，改变某一条件：影响因素影响结果浓度增大反应物的浓度，速率加快；减小反应物的浓度，速率减慢温度升高温度，速率加快；降低温度，速率减慢压强增大气态反应物的压强，速率加快；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；减小固体反应物的表面积，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，充入氦气，对反应速率有何影响？恒温恒压，充入氦气，对反应速率又有何影响？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，由图像可知氫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1.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小于100%。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：H2+I2⇌2HI，2SO2+O2⇌2SO3，SO2+H2O⇌H2SO3，NH3+H2O⇌NH3﹒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(3)化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图像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—化学平衡研究的对象是可逆反应等—达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等动—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—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—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(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：eq\x(逆向相等)—eq\x(\a\al(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,同一物质的消耗速率和生成速率相等))|eq\x(变量不变)—eq\x(\a\al(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；,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)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否平衡混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡②各物质的质量或质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率之间的关系①单位时间内消耗了mmolA，同时也生成了mmolA平衡②单位时间内消耗了nmolB，同时也消耗了pmolC平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q不一定平衡④单位时间内生成了nmolB，同时也消耗了qmolD不一定平衡压强①其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q平衡②其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q不一定平衡混合气体的平均相对分子质量①平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q平衡②平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q不一定平衡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：eq\x(目的)——促进有利反应—eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(__加快反应速率__,__提高原料利用率__)))—eq\a\vs4\al(抑制有,害反应)—eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(减慢__有害反应__速率,减少甚至消除有害物质产生,控制__副反应__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__和__实际可能性__。(2)实例——合成氨生产条件的选择：eq\x(\a\al(合成氨,生产条,件选择))——400～500℃—eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(温度越低氨的产率越高,温度低反应速率小，达到,平衡需要的时间很长，生,产成本高)))—10～30MPa—eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(压强越大，氨的产率越高,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。(3)“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根据图像可进行如下分析：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，Z是生成物。②t3s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～t3s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。(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v(X)＝eq\f(n1－n3,V·t3)mol·L－1·s－1；Y的转化率＝eq\f(n2－n3,n2)×100%。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(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。3．瞬时速率—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—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：t1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－时间图像分析图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低正反应为放热反应正反应为吸热反应压强增大减小增大减小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．全程速率—时间图像例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。原因：(1)AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。(2)BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。八、有关化学反应速率和化学平衡的计算解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解，要注意单位的统一。如：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola−mxb−nxpxqx(1)分析三个量：起始量、变化量、平衡量。(2)明确三个关系①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。(3)计算模式①关于反应物转化率的计算A的转化率=×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)②关于某气体组