專題07化學(xué)反應(yīng)的速率和限度（知識串講）-2022-2023學(xué)年高一化學(xué)下學(xué)期期中期末考點大串講（人教版2019）

專題07化學(xué)反應(yīng)的速率和限度【知識串講】一、化學(xué)反應(yīng)速率1．正確理解化學(xué)反應(yīng)速率2．化學(xué)反應(yīng)速率的比較方法(1)歸一法：(2)比值法：比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的比值。如反應(yīng)aA＋bBcC，要比較v(A)與v(B)的相對大?。喝鬳q\f(vA,a)>eq\f(vB,b)→v(A)>v(B)3．化學(xué)反應(yīng)速率的計算：(1)公式法：v(A)＝eq\f(ΔcA,Δt)＝eq\f(ΔnA,V·Δt)(2)“三段式”法：①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)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＋nB=====pCt0s/mol·L－1ab0轉(zhuǎn)化/mol·L－1xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)t1s/mol·L－1a－xb－eq\f(nx,m)eq\f(px,m)則：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、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素1．內(nèi)因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)果濃度增大反應(yīng)物的濃度，速率加快；減小反應(yīng)物的濃度，速率減慢溫度升高溫度，速率加快；降低溫度，速率減慢壓強增大氣態(tài)反應(yīng)物的壓強，速率加快；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)速率固體反應(yīng)物的表面積增大固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué)反應(yīng)速率加快；減小固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué)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(xué)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(xué)階段一般只討論其他條件相同時，改變一個條件對化學(xué)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，充入氦氣，對反應(yīng)速率有何影響？恒溫恒壓，充入氦氣，對反應(yīng)速率又有何影響？4.“控制變量法”探究影響化學(xué)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，由圖像可知氫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(dǎo)地位，一定時間后，硫酸的濃度下降占據(jù)主導(dǎo)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)1.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)化率均小于100%。3.表示：化學(xué)方程式中用“?”表示。4.很多化學(xué)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(xué)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：H2+I2?2HI，2SO2+O2?2SO3，SO2+H2O?H2SO3，NH3+H2O?NH3﹒H2O等。四、化學(xué)反應(yīng)(限度)平衡狀態(tài)的建立和理解1．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立(1)化學(xué)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(xué)平衡狀態(tài)的建立過程(3)化學(xué)平衡建立過程中化學(xué)反應(yīng)速率的變化圖像2．化學(xué)平衡狀態(tài)的特征——“五字訣”化學(xué)平衡狀態(tài)的特征概括為逆、等、動、定、變，即：逆—化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)等—達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等動—化學(xué)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—達到化學(xué)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—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(xué)平衡狀態(tài)的判斷1．直接標志(1)v正=v逆。①同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率；②在化學(xué)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(xué)計量數(shù)之比；③在化學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等。3．化學(xué)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：eq\x(逆向相等)—eq\x(\a\al(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,同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等))|eq\x(變量不變)—eq\x(\a\al(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)；,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(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否平衡混合物體系中各成分的含量①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分數(shù)一定平衡②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分數(shù)一定平衡③各氣體的體積或體積分數(shù)一定平衡④總體積、總壓強、總物質(zhì)的量一定不一定平衡正、逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系①單位時間內(nèi)消耗了mmolA，同時也生成了mmolA平衡②單位時間內(nèi)消耗了nmolB，同時也消耗了pmolC平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q不一定平衡④單位時間內(nèi)生成了nmolB，同時也消耗了qmolD不一定平衡壓強①其他條件一定、總壓強一定，且m＋n≠p＋q平衡②其他條件一定、總壓強一定，且m＋n＝p＋q不一定平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量①平均相對分子質(zhì)量一定，且m＋n≠p＋q平衡②平均相對分子質(zhì)量一定，且m＋n＝p＋q不一定平衡溫度任何化學(xué)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(xué)反應(yīng)條件的控制1．目的：eq\x(目的)——促進有利反應(yīng)—eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(__加快反應(yīng)速率__,__提高原料利用率__)))—eq\a\vs4\al(抑制有,害反應(yīng))—eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(減慢__有害反應(yīng)__速率,減少甚至消除有害物質(zhì)產(chǎn)生,控制__副反應(yīng)__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__和__實際可能性__。(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇：eq\x(\a\al(合成氨,生產(chǎn)條,件選擇))——400～500℃—eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(溫度越低氨的產(chǎn)率越高,溫度低反應(yīng)速率小，達到,平衡需要的時間很長，生,產(chǎn)成本高)))—10～30MPa—eq\a\vs4\al(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(壓強越大，氨的產(chǎn)率越高,壓強越大，對動力和生產(chǎn),設(shè)備的要求越高)))七、化學(xué)反應(yīng)速率與限度的圖像題解題通法化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)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(xué)計量數(shù)之比的關(guān)系，各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比與化學(xué)計量數(shù)之比的關(guān)系，外界條件的改變對化學(xué)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。(3)“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(xué)平衡建立過程中反應(yīng)速率變化圖像根據(jù)圖像可進行如下分析：2.化學(xué)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，Z是生成物。②t3s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～t3s時間段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。(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v(X)＝eq\f(n1－n3,V·t3)mol·L－1·s－1；Y的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(n2－n3,n2)×100%。②確定化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比，X、Y、Z三種物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比為(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。3．瞬時速率—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—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：t1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－時間圖像分析圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應(yīng)為放熱反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)壓強增大減小增大減小正反應(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．全程速率—時間圖像例如：Zn與足量鹽酸的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。原因：(1)AB段(v增大)，反應(yīng)放熱，溶液溫度逐漸升高，v增大。(2)BC段(v減小)，溶液中c(H＋)逐漸減小，v減小。八、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計算解答有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計算題時，一般需要寫出化學(xué)方程式，列出起始量、變化量及平衡量，再根據(jù)題設(shè)其他條件和定律列方程求解，要注意單位的統(tǒng)一。如：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/molab00轉(zhuǎn)化/molmxnxpxqx平衡/mola?mxb?nxpxqx(1)分析三個量：起始量、變化量、平衡量。(2)明確三個關(guān)系①對于同一反應(yīng)物，起始量－變化量＝平衡量。②對于同一生成物，起始量＋變化量＝平衡量。③各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。(3)計算模式①關(guān)于反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的計算A的轉(zhuǎn)化率=×100%(計算式中A的量可以指反應(yīng)物的物質(zhì)的量、質(zhì)量、濃度、體積等)②關(guān)于某氣體組