化學反應(yīng)的速率和限度-高一化學下學期期中期末知識串講（人教版2019必修第二冊）

專題07化學反應(yīng)的速率和限度

【知識串講】

一'化學反應(yīng)速率

1.正確理解化學反應(yīng)速率

⑴在同一化學反應(yīng)里，用不同的物質(zhì)

-----------表示的反應(yīng)速率可能不同，但意義相同，

故描述反應(yīng)速率時必須指明具體的物質(zhì)。

AC(A)I(2)固體或純液體的濃度記為常數(shù)，Ac=O,

U(A)=?--因此不用固體或純液體表示化學反應(yīng)速率。

—(3)化學反應(yīng)速率是一段時間內(nèi)的平均

反應(yīng)速率，而不是瞬時速率。

(4)用不同反應(yīng)物表示化學反應(yīng)速率時：

----------化學反應(yīng)速率之比=物質(zhì)的量濃度變化之比

=物質(zhì)的量變化之比=化學計量數(shù)之比。

2.化學反應(yīng)速率的比較方法

不

同

情

況

下

化

學

反

應(yīng)

速

率

快

慢

的

判

斷

⑴歸一法:

(2)比值法:

比較化學反應(yīng)速率與化學計量數(shù)的比值。如反應(yīng)?A+6B?,要比較V(A)與V(B)的相對大小:

若普一>v(A)>v(B)

3.化學反應(yīng)速率的計算:

⑴公式法:

/A、ΔcAΔMA

V(A)=H=西7

(2)“三段式”法:

①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學方程式。

②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時刻量。

③根據(jù)已知條件列方程式計算。

例如，反應(yīng)mA+〃B====pC

tos∕mol?L1ah0

nx

轉(zhuǎn)化∕mol?L」x空

mm

nx莊

t↑s∕mol?L^1cι-χh1——

mm

m,lAX1?I-↑

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'化學反應(yīng)速率的影響因素

1.內(nèi)因

內(nèi)容:反應(yīng)物本身的性質(zhì)是影響化學反應(yīng)速

率的決定因素。

規(guī)律:反應(yīng)物的化學性質(zhì)越活潑,化學反應(yīng)速

率越快;反之.化學反應(yīng)速率越慢.

實例:表面積相同的饅片和鐵片分別與同濃

度的拄酸反應(yīng)時,前者反應(yīng)速率更快.

2.外因

在其他條件相同時，改變某一條件:

影響因素影響結(jié)果

增大反應(yīng)物的濃度，速率加快；

濃度

減小反應(yīng)物的濃度，速率減慢

升高溫度，速率加快；

溫度

降低溫度，速率減慢

增大氣態(tài)反應(yīng)物的壓強，速率加快；

壓強

減小氣態(tài)反應(yīng)物的壓強，速率減慢

催化劑使用催化劑能極大地加快反應(yīng)速率

增大固體反應(yīng)物的表面積，化學反應(yīng)速率加快；減小固體反應(yīng)物

固體反應(yīng)物的表面積

的表面積，化學反應(yīng)速率減慢

其他形成原電池、使用合適的溶劑等也影響化學反應(yīng)速率

點撥：(1)由于增大反應(yīng)物濃度造成的反應(yīng)速率減慢，此時要考慮常溫下鐵和鋁在濃硫酸和濃硝酸中的鈍化。

例如，鐵和稀硫酸生成氫氣的反應(yīng)，若將稀硫酸換成濃硫酸，發(fā)生鈍化，反應(yīng)不進行。

(2)中學階段一般只討論其他條件相同時，改變一個條件對化學反應(yīng)速率的影響。

3.稀有氣體對反應(yīng)速率的影響

A(g)+B(g)=C(g),恒溫恒容，充入氨氣，對反應(yīng)速率有何影響？恒溫恒壓，充入氨氣，對反應(yīng)速率又有何

影響？

"、V均不變，c不

變，速率不變

n不變，V變大,c

減小，速率減小

4.“控制變量法”探究影響化學反應(yīng)速率的因素

常見變量外界因素主要有：濃度、壓強、溫度、催化劑、固體表面積等

確定變量根據(jù)實驗?zāi)康?，研究某個變量對反應(yīng)速率的影響，需要控制其它外界因素不變，再

進行實驗

定多變一探究時，先確定一種變量，保證其它外界因素不變，看這個變量與探究的問題之間

存在什么關(guān)系，這樣依次進行，從而得出每種因素改變的影響結(jié)論

數(shù)據(jù)統(tǒng)一要注意控制數(shù)據(jù)，使變量統(tǒng)一，才能得出正確結(jié)論

【特別提醒】多個因素影響反應(yīng)速率變化要看主要因素:

例如：鋅與稀硫酸反應(yīng)的圖像如下圖，由圖像可知氧氣的生成速率隨時間先由慢到快，然后又由快到慢。

反應(yīng)體系中硫酸所提供的氫離子濃度是由高到低，若氫氣的生成速率由其決定，速率的變化趨勢也應(yīng)由快

到慢，反應(yīng)前半程的原因只能是溫度所致，鋅與硫酸反應(yīng)時放熱，體系溫度逐漸升高，溫度對反應(yīng)速率的

影響占主導地位，一定時間后，硫酸的濃度下降占據(jù)主導地位，因而氫氣的生成速率隨時間先由慢到快，

然后又由快到慢。

三、可逆反應(yīng)

L概念：在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進行，同時又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)。

2.特征：三同：相同條件，正、逆反應(yīng)同時進行，反應(yīng)物、生成物同時存在；

反應(yīng)不能進行完全，即任一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均」hjioo%。

3.表示：化學方程式中用表示。

4.很多化學反應(yīng)在進行時都有一定的可逆性，不同反應(yīng)的可逆性不同，有些化學反應(yīng)在同一條件下可逆程

度很小，如2Na+2H2O===2NaOH+H2↑.視為“不可逆”反應(yīng)。

典型的可逆反應(yīng)有：Hz+L≠2HI,2SO2+C?w2SO3,

SO2+H2OH2SO3,NH3+H2ONH3?H2O等。

四、化學反應(yīng)(限度)平衡狀態(tài)的建立和理解

1.化學平衡狀態(tài)的建立

(1)化學平衡狀態(tài):在一定條件下，當一個可逆反應(yīng)進行到正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時，反應(yīng)物的濃度和

生成物的濃度不再變化，達到一種表面靜止的狀態(tài)。

(2)化學平衡狀態(tài)的建立過程

物質(zhì)濃度反應(yīng)過程反應(yīng)速率

反應(yīng)物濃度最大反應(yīng)

生成物濃度最小開始

反應(yīng)物濃度逐漸減小，

過程中

生成物濃度逐漸增大

反應(yīng)體系中各組

平衡時

分濃度不再改變

(3)化學平衡建立過程中化學反應(yīng)速率的變化圖像

從正反應(yīng)開始建立從逆反應(yīng)開始建立

2.化學平衡狀態(tài)的特征——“五字訣”

化學平衡狀態(tài)的特征概括為逆、等、動、定、變，即:

逆一化學平衡研究的對象是可逆反應(yīng)

等一達到化學平衡狀態(tài)時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等

動一化學平衡是一種表面靜止狀態(tài)，反應(yīng)并未停止，是一種動態(tài)平衡

定一達到化學平衡狀態(tài)后，各組分濃度保持不變，不隨時間變化而變化

變一外界條件發(fā)生改變時，原平衡狀態(tài)將被打破，再在新條件下建立新的平衡狀態(tài)

五、化學平衡狀態(tài)的判斷

1.直接標志

(I)VJE=V逆。

①同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率；

②在化學方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學計量數(shù)之比；

③在化學方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等于化學計量數(shù)之比。

(2)各組分的濃度保持一定。

①各組分的濃度不隨時間的改變而改變；

②各組分的質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)不隨時間的改變而改變。

2.間接標志

(1)反應(yīng)體系中的總壓強不隨時間的改變而變化(適用于反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng))。

(2)對于反應(yīng)混合物中存在有顏色變化的物質(zhì)的可逆反應(yīng)，若體系中顏色不再改變，則反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。

(3)全是氣體參加的反應(yīng)前后化學計量數(shù)改變的可逆反應(yīng)，平均相對分子質(zhì)量保持不變。

(4)對同一物質(zhì)而言，斷裂化學鍵的物質(zhì)的量與形成化學鍵的物質(zhì)的量相等。

3.化學平衡狀態(tài)判斷“三關(guān)注”“一等一不變”

(1)三關(guān)注：

①關(guān)注反應(yīng)條件，是恒溫恒容，恒溫恒壓，還是絕熱恒容容器；

②關(guān)注反應(yīng)特點，是等體積反應(yīng)，還是非等體積反應(yīng)；

③關(guān)注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應(yīng)。

(2)一等一不變:

,一.∣速率必須一個是正反應(yīng)速率，一個是逆反應(yīng)速率，且經(jīng)過換算后

?≡H?∣-同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等

心」才M如果一個物理量隨著反應(yīng)的進行而改變，當其不變時為平衡狀態(tài);

父典小刈一隨反應(yīng)的進行保持不變的物理量，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)

4.反應(yīng)類型分析(如下表所示)

化學反應(yīng)mA(g)+“B(g)'pC(g)+qD(g)是否平衡

①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分數(shù)一定平衡

混合物體

②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分數(shù)一定平衡

系中各成

③各氣體的體積或體積分數(shù)一定平衡

分的含量

④總體積、總壓強、總物質(zhì)的量一定不一定平衡

①單位時間內(nèi)消耗了巾molA,同時也生成了〃?molA平衡

正、逆反應(yīng)

②單位時間內(nèi)消耗了nmolB,同時也消耗了pmolC平衡

速率之間

③V(A)：v(B)：V(C)：v(D)=w：n：p：q不一定平衡

的關(guān)系

④單位時間內(nèi)生成了nmolB,同時也消耗了qmolD不一定平衡

①其他條件一定、總壓強一定，且，"+”≠p+q平衡

壓強

②其他條件一定、總壓強一定，且根+"=p+q不一定平衡

混合氣體①平均相對分子質(zhì)量一定，且膽+"τ%+q平衡

的平均相

②平均相對分子質(zhì)量一定，且m+"=p+q不一定平衡

對分子質(zhì)量

溫度任何化學反應(yīng)都伴隨著能量變化，當體系溫度一定時平衡

氣體的密度密度一定不一定平衡

顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變平衡

六、化學反應(yīng)條件的控制

1.目的:

'減慢有害反應(yīng)一速率

加快反應(yīng)速率_抑制有

目的——促進有利反應(yīng)一＜減少甚至消除有害物質(zhì)產(chǎn)生

提高原料利用率.害反應(yīng).

.控制一副反應(yīng)一的發(fā)生

2.化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控：

(1)考慮因素：

化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時，需要考慮控制反應(yīng)條件的_成本一和一實際可能性_。

(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇：

溫度越低氨的產(chǎn)率越高

合成氨溫度低反應(yīng)速率小，達到

生產(chǎn)條——400~500℃—*

平衡需要的時間很長，生

件選擇

產(chǎn)成本高

'壓強越大，氨的產(chǎn)率越高

一10?30MPa—，壓強越大，對動力和生產(chǎn)

.設(shè)備的要求越高

七、化學反應(yīng)速率與限度的圖像題解題通法

化學反應(yīng)速率與化學反應(yīng)限度問題常以圖像的形式出現(xiàn)在平面直角坐標系中，可能出現(xiàn)反應(yīng)物的物質(zhì)的量、

濃度、壓強、時間等因素。這類問題要按照“一看、二想、三判斷”這三步來分析。

(1)“一看”——看圖像

①看面，弄清楚橫、縱軸所表示的含義；

②看線，弄清楚線的走向和變化趨勢；

③看點，弄清楚曲線上點的含義，特別是曲線上的折點、交點、最高點、最低點等；

④看輔助線，作橫軸或縱軸的垂直線(如等溫線、等壓線、平衡線等)；

⑤看量的變化，弄清楚是物質(zhì)的量的變化、濃度的變化，還是轉(zhuǎn)化率的變化。

(2)“二想”——想規(guī)律

如各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比與化學計量數(shù)之比的關(guān)系，各物質(zhì)的化學反應(yīng)速率之比與化學計量數(shù)之比的關(guān)系，

外界條件的改變對化學反應(yīng)速率的影響規(guī)律以及反應(yīng)達到平衡時，外界條件的改變對正、逆反應(yīng)速率的影

響規(guī)律等。

⑶“三判斷”

利用有關(guān)規(guī)律，結(jié)合圖像，通過對比分析，作出正確判斷。

1.化學平衡建立過程中反應(yīng)速率變化圖像

反

應(yīng)

速M正）

率7”（正）R（逆）

助（逆）：

時商

根據(jù)圖像可進行如下分析:

[≡≡1口（反應(yīng)物）最大T（E）最大

l—C（生成物）=OTr（逆）=0

反應(yīng)物）減小T，,（止）減小

反應(yīng)過程中I

生成物）增大一＞『（逆）增大

-c（反應(yīng)物）與c（生成物）均不變

I反應(yīng)正衡時Ig

—r（∣E）="（逆）

2.化學平衡建立過程中物質(zhì)的量變化圖像

例如：某溫度時，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。

（1）由圖像得出的信息

①X、Y是反應(yīng)物,乙是生成物。

②hS時反應(yīng)達到平衡狀態(tài),X、Y并沒有全部反應(yīng)，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)。

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

（2）根據(jù)圖像可進行如下計算

①某物質(zhì)的平均速率、轉(zhuǎn)化率，如

n?~∏3

υ（X）=-77；—molL'?s；

V?13

Y的轉(zhuǎn)化率="*X100%O

∏2

②確定化學方程式中的化學計量數(shù)之比，X、Y、Z三種物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為（犯一〃3）：（世一〃3）:這。

3.瞬時速率一時間圖像

（1）當可逆反應(yīng)達到一種平衡后，若某一時刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率一時間圖像的曲線出現(xiàn)不連

續(xù)的情況，根據(jù)出現(xiàn)“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷。如圖：

Z1時刻改變的條件可能是使用了催化劑或增大壓強(僅適用于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。

(2)常見含“斷點”的速率一時間圖像分析

V

I

圖像次修

OO“IgtO0八t

溫升高降低升高降低

r?時刻

度正反應(yīng)為放熱反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

所改變

壓增大減小增大減小

的條件

強正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)

4