2014年高考化学苏教版一轮复习教案第5单元第1讲化学反应速率化学反应的方向

第五单元化学反应速率与化学平衡第1讲化学反应速率化学反应的方向一、化学反应速率1．化学反应速率的概念及表示方法(1)概念：化学反应速率是用来____________________。(2)表示方法：化学反应速率通常用________________________________来表示，数学表达式为__________，式中的Δc表示物质的量浓度的变化，Δt表示变化的时间，化学反应速率的常用单位为mol·(L·min)－1、mol·(L·s)－1。2．影响化学反应速率的因素(1)影响化学反应速率的根本因素(即内因)是______________。如金属与水反应的速率：Na____Mg____Al。(2)影响化学反应速率的外界条件(即外因)是____________________等。①浓度对化学反应速率的影响其他条件一定，增大反应物浓度，单位体积内活化分子总数____，反应速率____。②压强对化学反应速率的影响其他条件一定，增大气体反应体系的压强，单位体积内气体活化分子总数____，反应速率____。③温度对化学反应速率的影响其他条件一定，升高反应体系的温度，是____反应速率的有效途径。④催化剂对化学反应速率的影响使用催化剂能降低反应所需______，使反应易于发生，使正、逆反应速率都____，且增大的倍数____。⑤其他因素：如光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂等。另外搅拌、形成原电池也可以加快化学反应速率。3．化学反应速率的微观解释单位体积分子总数活化分子百分数单位体积活化分子数增大浓度变大不变变大增大压强变大不变变大升高温度[不变变大变大正催化剂不变变大变大即时训练1(2012山西师大附中月考)下列有关影响化学反应速率的因素的说法错误的是()。A．影响化学反应速率的主要因素是内因，即反应物本身的性质B．增大反应物浓度，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增多C．升高温度可以增大活化分子百分数，也可以增大分子碰撞的频率D．在其他条件不变时，增大反应物浓度，反应物中的活化分子百分数增大二、化学反应的方向和限度1．化学反应的方向(1)焓变与反应方向焓变是一个与反应能否自发进行的有关因素。放热反应有利于反应的自发进行。多数自发进行的化学反应是放热反应，即ΔH＜0。有些吸热反应也能自发进行，由此可见，焓变不是判断反应能否自发进行的唯一因素。(2)熵变与反应方向熵是描述体系______的一个物理量，用符号____表示，熵值越大，体系混乱度____。同一条件下，不同物质的熵值________；同一物质的熵与其________及________有关，即S(g)＞S(l)＞S(s)。对于有气体参加的反应，气体的物质的量增加，体系的混乱度增大，即为熵增加。熵增加有利于反应自发进行。熵减小的反应有些也能自发进行，由此可见，熵变(ΔS)是与反应能否自发进行有关的因素，但也不是唯一因素。(3)焓变、熵变与反应方向在温度、压强一定的条件下，化学反应方向是反应的____和____共同影响的结果，反应方向的判据为________。ΔH－TΔS＜0时，反应能够自发进行＝0时，反应达到平衡状态＞0时，反应不能自发进行即在温度、压强一定的条件下，反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。化学反应方向可归纳为下图四个方面：即时训练2(2012山西师大附中月考)某化学反应的ΔH＝－122kJ·mol－1，ΔS＝＋231J·mol－1·K－1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()。A．在任何温度下都能自发进行B．在任何温度下都不能自发进行C．仅在高温下自发进行D．仅在低温下自发进行2．化学反应的限度(1)可逆反应在相同条件下，既可以向____方向进行，同时又可以向____方向进行的反应。方程式中用“____”，不用“===”。(2)化学平衡状态①化学平衡状态的建立②概念：____________________________，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。③特征(五字)：“逆”——可逆反应。“_______”——指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是动态平衡状态。“_______”——处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。即v(正)=v(逆)≠0。“_______”——一定条件下的可逆反应，达平衡状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持一定(即不随时间改变而改变)。“_______”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。而与达到平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达到平衡，也可以从逆反应方向开始达到平衡)。三、化学平衡的特征及平衡状态的标志1．化学平衡的特征(1)逆：可逆反应。(2)等：v(正)＝v(逆)≠0，即同一物质的消耗速率与生成速率相等。(3)动：动态平衡，从表面上看反应好像停止了，但本质上反应并未停止，正、逆反应仍在进行，且v(正)＝v(逆)。(4)定：平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定，不再随时间变化而改变。(5)变：v(正)＞v(逆)，原平衡正向移动v(正)＜v(逆)，原平衡逆向移动2．化学平衡状态的标志特别提示：可逆反应达到平衡状态的判断方法：(1)根据v(正)＝v(逆)判断时，首先寻找正、逆反应，然后看是否满足方程式中化学计量数之比。(2)反应过程中不发生变化的量不能作为反应达到平衡状态的判断依据。(3)各组分浓度是否满足化学计量数比与反应是否达到平衡状态不相关。即时训练3(2012上海，改编)(双选)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)高温Si3N4(s)＋12HCl(g)ΔH＜0一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是()。A．3v逆(N2)＝v正(H2)B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)C．混合气体密度保持不变[来源:Zxxk.Com]D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6[来源:学科【例3－1】下列方法中可以证明2HI(g)H2(g)＋I2(g)已达到平衡状态的是______。①单位时间内生成了nmolH2的同时生成了nmolHI②一个H—H键断裂的同时有两个H—I断裂③百分组成HI%＝I2%④反应速率v(H2)＝v(I2)＝12v(HI)⑤温度和体积一定时，某一生成物浓度不变的状态⑥c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化的状态⑧温度和体积一定时，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变化⑩温度和体积一定时，混合气体密度不再变化方法归纳可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要特征：一是正反应速率和逆反应速率相等，二是反应混合物中各组分百分含量保持不变。v(正)＝v(逆)和各组分百分含量不变这两个特征是判断可逆反应达到化学平衡的核心依据。【例3－2】可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，在容积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是()。①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．①②③④⑤⑥⑦网]一、化学反应速率的意义及其计算1．化学反应速率的意义(1)化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的，通常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。(2)化学反应速率是某一段时间内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时反应速率。2．化学反应速率的计算(1)同一反应在同一时间间隔内的反应速率如果用不同物质的浓度变化来表示时，其数值不一定相等，但是这些数值所表示的意义是相同的。(2)同一反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中其化学计量数之比。对于反应：nA＋mB===pC＋qD有如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝n∶m∶p∶q。【例1】一定温度下，在2L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下图所示，下列描述正确的是()。A．反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol·(L·s)－1B．反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol·L－1C．该反应为可逆反应D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)方法归纳(1)利用公式v＝ΔcΔt＝ΔnV·Δt计算。(2)利用化学方程式计算，即反应速率之比等于方程式前的化学计量数之比。(3)计算时，单位要统一。二、影响化学反应速率的因素1．浓度(1)固体或纯液体的浓度是一个常数(因为在一定温度下其密度是一个常数)，所以改变固体或纯液体的量，不影响化学反应速率。(2)有固体参加的反应，需考虑接触面积。固体物质间的反应只与接触面积有关，改变用量对反应速率无影响。2．温度(1)升温，v(正)、v(逆)均加快，吸热反应速率增加的倍数大于放热反应速率增加的倍数。(2)降温，v(正)、v(逆)均减小，吸热反应速率减小的倍数大于放热反应速率减小的倍数。3．压强(1)若参加反应的物质为固体或液体(溶液)，由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响，改变压强时可以认为反应速率不变。(2)对于有气体参加的可逆反应，增大压强，正、逆反应速率都增大；减小压强，正、逆反应速率都减小。(3)对于有气体参加的反应而言，改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变，所以讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原因，这种改变对反应物的浓度产生何种影响，由此判断出对反应速率有何影响。对于气体反应体系，有以下几种情况：①恒容时：充入“稀有气体”――→引起总压增大，但各反应气体分压不变，即各反应物的浓度不变，反应速率不变。②恒压时：充入“稀有气体”――→引起体积增大――→引起各反应物浓度减小――→引起反应速率减慢。充入与反应无关的其他气体时分析方法同上。总之，压强改变，若引起各反应物浓度改变，则速率改变。4．催化剂催化剂能较大幅度地降低反应的活化能，从而有效地提高化学反应速率。采用增大压强和升高温度的方法提高化学反应速率往往对设备提出更高的要求，常常难以实现。因此，研制高效催化剂来提高相关化学反应的速率对化工生产具有重要意义。【例2】下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据：[序号金属质量/g金属状态稀硫酸浓度来稀硫酸体积溶液温度/℃金属消失的时间/s反应前反应后10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.85020362560.10丝1.050203512570.10丝1.05035505080.10丝1.150203410090.10丝1.150304440分析上述数据，回答下列问题：(1)实验4和5表明，____________对反应速率有影响，________，反应速率越快，能表明同一规律的实验还有________(填实验序号)。(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有______(填实验序号)。(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有___，其实验序号是________。(4)实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15℃)相近，推测其原因：____________________________关于化学反应速率影响因素的实验探究实验探究化学反应速率的影响因素，通常利用对比实验得出不同条件下化学反应速率的不同，从而得出外界条件对化学反应速