第01讲 化学反应速率与反应限度（寒假预习讲义）高一化学苏教版

第01讲 化学反应速率与反应限度 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（7大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1.能从内因、外因两方面认识化学反应速率。 2.学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素。 3.初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化。 4.认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用。 第1课时 化学反应速率 一、生活中常见化学反应的快慢 1．极快反应——烟花的爆炸、煤炭窑内的瓦斯爆炸等。 2．慢反应——食物的腐败、钢铁的生锈等。 3．非常缓慢反应——水滴石穿、溶洞中的石笋和石油的形成等。 二、化学反应的概念及表示方法 1．定义：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 2．实验探究 实验步骤 实验现象 剧烈反应，产生气泡较快 缓慢反应，产生气泡较慢 实验结论 镁与盐酸的反应比铁更快 3．表达式：v(A)＝ 。如某反应的反应物A浓度在5 min内由6 mol·L－1变成了2 mol·L－1，则v(A)＝0.8 mol·L－1·min－1。 4．常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。 5．意义：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表示的意义相同。 【温馨提示】①固体或纯液体其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。 ②化学反应速率无论是用反应物表示还是用生成物表示都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。 三、化学反应的计算 1．用不同物质表示化学反应速率时的关系 在同一化学反应中,若用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率,其数值之比等于该反应化学方程式中相应物质的化学计量数之比,如对于化学反应aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),有下列恒等式： v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d。 2．化学反应速率的计算方法 （1）利用公式v＝＝计算，其中Δc表示反应物(或生成物)浓度的变化量，Δn表示物质的量的变化，V表示反应容器的体积，Δt表示其浓度变化的时间间隔。 （2）对于已知反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，同一段时间内用不同物质的化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 【温馨提示】三段式计算化学反应速率方法 设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则： 　　　　　　 mA(g)＋nB(g) == pC(g)＋qD(g) 起始浓度/mol·L－1　 a　　　 b 　　 0　　　0 转化浓度/mol·L－1 mx nx px qx 某时刻浓度/mol·L－1 a－mx b－nx px qx v(A)= mol/L-1·s-1，v(B)= mol/L-1·s-1，v(C)= mol/L-1·s-1，v(D)= mol/L-1·s-1。 3．化学反应速率大小的比较方法 （1）归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 （2）比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 【温馨提示】①将不同物质表示的速率换算成同一物质表示的反应速率，再进行比较。 ②用不同物质表示的反应速率进行比较：反应速率与对应物质的化学计量数之比越大，它的反应速率越大。如反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，可以通过比较不同情况下、、、的相对大小，该比值越大，化学反应速率越大。 ③单位要一致。 第2课时　影响化学反应速率的因素 一、外界条件对化学反应速率的影响 1．影响反应速率的因素 （1）内因：反应物本身的性质（决定作用） （2）外因：反应物浓度、温度、压强（有气体参加）、催化剂、固体颗粒大小、光照、磁场、辐射等。 2．实验探究外界条件对化学反应速率的影响 （1）探究温度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快 实验结论 对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快 （2）催化剂对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现 ②能产生大量气泡 ③能产生大量气泡 实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快 （3）浓度对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 装有12% H2O2溶液的试管中先产生气泡 实验结论 增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快 （4）探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢 实验结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越快 【温馨提示】对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大（相当于浓度越大），化学反应速率越快。 二、调控化学反应速率的方法 1．控制变量法 科学研究中，对于多因素（多变量）的问题，常常采用改变其中的某一个因素，控制其他因素不变的研究方法，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合，得出最后结论，这种方法称为控制变量法。 例如，在比较不同温度对化学反应速率的影响时，控制浓度和其他影响因素相同；而比较不同浓度对化学反应速率的影响时，则控制温度和其他影响因素相同；最后综合得出影响化学反应速率的多种因素。 2．调控化学反应速率的方法（以H2O2分解） （1）影响H2O2分解反应速率的因素的实验中，影响反应速率（因变量）的因素有催化剂、温度、浓度等。 （2）探究催化剂对H2O2分解反应速率的影响，自变量是催化剂； （3）探究温度对H2O2分解反应速率的影响，自变量是温度； （4）探究浓度对H2O2分解反应速率的影响，自变量是浓度。 【温馨提示】影响化学反应速率的因素 影响因素 一般规律 内因 反应物自身的性质(主要因素) 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢 外因 催化剂 一般情况下，使用合适的催化剂能极大地加快反应速率 温度 升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢 反应物的浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减小反应物的浓度，化学反应速率减慢 气体反应物的压强 增大气体反应物的压强，化学反应速率加快；减小气体反应物的压强，化学反应速率减慢 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 其他 光波、电磁波、超声波、溶剂等，也能影响化学反应的速率 第3课时　化学反应的限度和化学平衡 一、化学反应的限度 1．可逆反应 （1）定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。 （2）特点： ①相同条件下，正逆反应同时进行。 ②反应物与生成物同时存在，反应不能进行到底，反应物的转化率都小于100%。 ③在方程式中用“”而不能用“===”表示。 （3）表示方法：在可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号。 【温馨提示】不是所有化学反应都是可逆反应。大多数的化学反应都具有可逆性，有些化学反应在某一条件下可逆程度很小（逆反应倾向很小），通常称为不可逆反应。如金属镁与盐酸的反应等，可逆是绝对的，不可逆是相对的。 2．化学反应的限度 （1）实验探究：验证 Fe3+ 与 I- 的反应是可逆反应 (已知常温下 2Fe3+ +2I- == 2Fe2+ +I2 ) 实验步骤 实验现象 溶液颜色由无色变为褐色 溶液分层，下层为浅绿色，上层油状液体呈紫色 溶液变为血红色 实验结论 有I2生成 有Fe2＋和I2生成 下层清液中含有未反应的Fe3＋ 离子方程式 2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2 反应特点 （结论） I-过量条件下，反应物Fe3＋不能完全转化为生成物，即可逆反应具有一定的限度 （2）反应限度的概念、意义及特点 ①概念：化学反应的限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的最大程度。 ②意义：化学反应的限度的意义在于决定了反应物在该条件下的最大转化率。 ③特点：不同的可逆反应在给定条件下的化学反应的限度不同；同一可逆反应在不同条件(如温度、浓度、压强等)下，其反应的限度不同；无论进行多长时间，反应物都不可能100％地全部转化为生成物。 【温馨提示】化学反应限度在生活生产中的应用：①通过改变反应条件，促进有利反应，抑制有害反应；②通过反应改变条件，控制反应速率、提高反应物的利用率。 二、化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 （1）化学平衡状态的定义：化学平衡状态(简称化学平衡)是指在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等（即同一物质的生成速率和消耗速率相等），反应物和生成物的浓度不再改变的表面静止状态。 （2）化学平衡状态的建立过程（以2SO2+O22SO3为例） c(SO2) c(O2) c(SO3) 起  始 最大 最大 0 过  程 减少 减少 增大 最  终 不变 不变 不变 速率—时间图 ①反应开始时：v正最大，v逆为0，原因是反应物浓度最大，生成物浓度为0。 ②反应进行中，v正逐渐减小，v逆逐渐增大，原因是反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大。 ③反应一段时间(t1)后，v正=v逆，反应物和生成物的浓度不再发生变化。 2．化学平衡状态 （1）概念：在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。 （2）特征： ①逆：只有可逆反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。 ②等：反应达到平衡时，v正=v逆。 ③动：化学平衡是一种动态平衡，也就是说可逆反应达到动平衡状态时，反应并没有停止，正反应和逆反应仍在进行。 ④定：在一定条件下平衡体系的混合物中，各组分的含量（反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)都保持一定(即不随时间的改变而改变)。 ⑤变：化学平衡是一定条件下达到的平衡，当外界条件发生改变时，当反应条件发生改变时，原有的平衡状态被打破，一段时间后反应会达到新的平衡状态。 （3）速率—时间图像： （4）化学平衡状态的判断依据 ①直接依据——根据速率关系 i.同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ⅱ.不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD，＝。即： — ②间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 即— 【温馨提示】 ①化学平衡状态的建立过程 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 ②化学平衡状态 i.在化学反应中,只有可逆反应才有可能达到化学平衡状态,非可逆反应不存在化学平衡状态。 ⅱ.可逆反应在有关条件(如温度、压强等)确定的前提下才能够达到化学平衡状态,即化学平衡状态是有条件的。 ⅲ.化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大程度,即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 ⅳ.不同条件下,同一可逆反应的化学反应限度不一定相同,当条件(温度、压强、各组分的浓度等)改变时,化学平衡也随之改变。 教材习题01 下列关于化学反应速率的说法中，错误的是（ ） A. 化学反应速率用于表示化学反应进行的快慢 B. 化学反应速率会受到反应物本身性质的影响 C. 可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率都变为0 D. 增大反应物的浓度、提高反应体系温度都能增大反应速率 解题思路 本题考查化学反应速率的概念、影响因素极与化学平衡状态的关系。化学反应有快有慢，化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的一个物理量，A正确；化学反应速率会受到反应物自身性质的影响，如常温下金属钠与水剧烈反应，金属铁与水不反应等，B正确；可逆反应在一定条件下可达到动态化学平衡状态，正、逆反应的速率相等，但不等于0，C错误；反应速率受多种因素影响，在其他条件不变时。增大反应物的浓度、提高反应体系温度都能增大反应速率。D正确。 【答案】C 教材习题02 对于二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫的反应，下列说法中错误的是（ ） A. 降低温度会使反应速率减小 B. 使用合适的催化剂能使反应速率增大 C. 达到平衡状态时，仍有SO2与O2反应生成SO3 D. 增大压强能使SO2完全转化为SO3 解题思路 本题考查化学反应的限度及可逆反应的特点。在其他条件不变时，所有化学反应升高温度，反应速率都会加快，降低温度会反应速率减小，A正确；一般来说，其他条件相同时，加入催化剂能显著地增大反应速率，B正确；可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态时，反应物不可能全部转化为生成物，即反应物和生成物共处于同一化学平衡体系中，C正确；对于二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫的可逆反应，不可能完全转化为生成物，D错误。 【答案】D 教材习题03 3. 请解释下列现象。 （1）把食物放在冰箱里，可以延长食物的保质期。 （2）将大小相同的铁片分别放入相同体积的 0.1 mol·L-1 和 1 mol·L-1 盐酸中，后者产生氢气的速率比前者大。 （3）常温常压下合成氨反应的速率极小，工业上常采用的反应条件是约 500 ℃、20～50 MPa （约 200 ～ 500 个大气压）下用铁触媒作催化剂。 解题思路 （1）食物腐败变质过程中会发生一系列化学反应，将食物放在冰箱里，可以降低反应的温度，从而降低反应速率，可以达到延长食物的保质期的目的。 （2）化学反应速率受反应物浓度（或气体压强）、温度、催化剂、反应 物的表面积等多种因素的影响。在其他条件不变的情况下，分次改变其中一个因素进行实验，即可分别得出浓度、温度、催化剂、反应物的表面积等条件对化学反应速率的影响（控制变量法）。将大小相同的铁片分别放入相同体积的 0.1 mol·L-1 和 1 mol·L-1 盐酸中，由于后者浓度更大，所以产生氢气的速率比前者大。 （3）有气体参加的反应，通常情况下，反应温度越高，压强越大及使用催化剂都可以增大反应速率。工业上常采用的反应条件是约 500 ℃、20～50 MPa （约 200 ～ 500 个大气压）下用铁触媒作催化剂合成氨是综合考虑的结果，若温度太低，反应速率太慢，温度太高，可能影响催化剂的催化效率（催化剂中毒），压强太低，反应速率太慢，压强太高，会对设备要求高，增大生产成本。 【答案】C 核心考点一：化学反应速率的定义及表示方法 【例1】下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．因是同一反应，所以用不同物质表示化学反应速率时，所得数值是相同的 B．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢 C．化学反应速率为“1mol/(L•min)”表示的意思是：时间为1min时，某物质的浓度为1mol/L D．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或者任何一种生成物浓度的增加 【答案】B 【解析】A．同一反应，用不同物质表示化学反应速率时，数值比值等于方程式的系数之比，则不一定相等，故A错误；B．化学反应速率的大小可以体现化学反应进行的快慢，即根据化学反应速率的大小可以判断化学反应进行的快慢，故B正确；C．化学反应速率为“1 mol/(L•min)”表示的意思是：时间1min内，某物质的浓度变化量为1mol/L，故C错误；D．化学反应的反应速率不能用固体物质单位时间内浓度的变化量表示，故D错误；故答案为B。 核心考点二：影响化学反应速率的因素 【例2】容积可变的密闭容器中加入WO3和H2发生反应：WO3(s)＋3H2(g)W(s)＋3H2O(g)，下列说法不正确的是(　　) A．将容器的体积缩小一半，其反应速率增大 B．保持体积不变，充入氩气，其反应速率不变 C．保持压强不变，充入氖气，H2O(g)的生成速率增大 D．保持压强不变，充入氖气，H2O(g)的生成速率减小 【答案】 C 【解析】将容器的体积缩小一半，导致压强增大，气体浓度增大，则反应速率增大，故A正确；保持体积不变，充入氩气，参加反应的气体的浓度不变，则其反应速率不变，故B正确；保持压强不变，充入氖气，则容器体积增大，参加反应的气体的浓度减小，H2O(g)的生成速率减小，故C错误，D正确。 核心考点三：化学反应速率的应用 【例3】CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如右图所示。下列结论不正确的是( ) A．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 B．一段时间后，反应速率减小的原因是c(H＋)减小 C．反应在2～4 min内平均反应速率最大 D．反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.06 mol·L－1·s－1 【答案】D 【解析】随着反应的进行c(H＋)减小，而前4 min内反应速率变大，根据反应是放热反应，可推出前4 min内温度对反应速率的影响比浓度大，A、B项正确；在2～4 min内 n(CO2)的变化量最大(或曲线的斜率最大)，可判断出平均反应速率最大，C项正确；由题意及图可知，该题不知道容器体积，故不能计算出反应速率。 核心考点四：化学反应速率快慢及计算 【例4】反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1；③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1；④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1。则此反应在不同条件下进行最快的是(　　) A．②③　　　　 B．①③ C．②④ D．② 【答案】 D 【解析】化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝3∶1∶2∶2，则用A表示的化学反应速率分别为①中v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；②中v(A)＝3v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1×3＝1.35 mol·L－1·min－1；③中v(A)＝v(C)＝×0.015 mol·L－1·min－1＝0.022 5 mol·L－1·min－1；④中v(A)＝v(D)＝×0.45 mol·L－1·min－1＝0.675 mol·L－1·min－1。所以在不同条件下，进行最快的是②，D项正确。 核心考点五：化学反应的限度及可逆反应 【例5】下列有关化学反应速率和限度的说法不正确的是 A．已知工业合成氨的正反应方向放热，所以升温正反应速率减小，逆反应速率增大 B．实验室用Zn与稀硫酸反应制备H2，可适当增加稀硫酸浓度，提高化学反应速率 C．2SO2+O2⇌2SO3反应中，SO2的转化率不能达到100% D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快 【答案】A 【解析】A．不管是吸热反应还是放热反应，升温则正逆反应速率均增大，A不正确；B．适当增加稀硫酸浓度，增大反应物浓度，反应速率加快，B正确；C．该反应是可逆反应，反应不能完全，SO2的转化率不能达到100%，C正确；D．粉末状碳酸钙比块状碳酸钙和盐酸的接触面积大，反应速率更快，D正确；故选A。 核心考点六：化学平衡状态的标志及判断 【例6】下列说法不正确的是（ ） A．当平衡体系中各物质的浓度相等时，化学反应一定达到平衡状态 B．对某一可逆反应，当正、逆反应速率相等时，各组分的浓度一定保持不变 C．甲、乙两个容积相同、温度恒定且密闭容器中，分别充入2 mol NH3、1 mol N2和3 mol H2，平衡时，甲和乙的压强是相同的 D．化学平衡建立前，v(正)≠v(逆)，达到化学平衡后v(正)＝v(逆) 【答案】A　 【解析】达到化学平衡状态时各组分浓度保持不变，但不一定相等，A错误；可逆反应正、逆反应速率相等时，达到平衡状态，各组分浓度保持不变，B正确；两容器中是加入不同物质建立的等效平衡，达到平衡状态时，两容器中压强相等，C正确；化学平衡建立前正、逆反应速率不等，但达到平衡状态时正、逆反应速率相等，D正确。 核心考点七：化学反应速率与限度的综合应用 【例7】一定温度下，在2 L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图所示。下列描述正确的是（ ） A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L－1·s－1 B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L－1 C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0% D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g) 【答案】C 【解析】反应开始到10 s，Z的物质的量增加1.58 mol，用Z表示的反应速率为＝0.079 mol·L－1·s－1，A错误；由图可知，反应开始到10 s，X的物质的量减少了1.20 mol－0.41 mol＝0.79 mol，浓度减少了0.79 mol÷2 L＝0.395 mol·L－1，B错误；达到平衡时消耗Y的物质的量为1.00 mol－0.21 mol＝0.79 mol, Y的转化率是79.0%，C正确；由题图可知，X、Y、Z的物质的量的改变量分别是0.79 mol、0.79 mol、1.58 mol，化学方程式中X、Y、Z的化学计量数之比是1∶1∶2，不是1∶1∶1，D错误。 【基础练】 1．下列说法不正确的是（ ） A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度变化来表示 B．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 C．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比 D．若某化学反应的反应速率为0.5mol/(L•s)，就是指在1s内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol/L 【答案】D 【解析】A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度变化（均取正值）来表示，A正确；B．化学反应有快有慢化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的一个物理量，B正确；C．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比，C正确；D．若某化学反应的反应速率为0.5mol/(L•s)，是指用某一物质表示的平均反应速率，与其它物质的速率不一定相等，D错误；故选D。 2．下列措施不能延长食品保存时间的是（ ） A．冷藏 B．真空包装 C．添加营养强化剂 D．高温灭菌 【答案】C 【解析】A．冷藏可以降低温度，降低反应速率，从而延长食品保存时间，A不符题意；B．真空包装可以减小氧气的浓度到几乎为0，降低食品被氧化的速率，从而延长食品保存时间，B不符题意；C．添加营养强化剂是为了补充人体缺乏的某种营养或元素，不能延长食品保存时间，C符合题意；D．高温灭菌可以延长食品保存时间，D不符题意；答案选C。 3．下列各组反应互为可逆反应的是（ ） ①2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O   CO2＋H2O＋Na2CO3=2NaHCO3 ②SO2＋H2O=H2SO3　H2SO3=SO2＋H2O ③2SO2＋O22SO3　2SO32SO2＋O2 ④NH3＋HCl=NH4Cl　NH4ClNH3↑＋HCl↑ A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】B 【解析】可逆反应为在相同条件下可以相互转化的反应；①两者反应条件不同，不是可逆反应； ②两者为在相同条件下可以相互转化的反应，是可逆反应；③两者为在相同条件下可以相互转化的反应，是可逆反应；④两者反应条件不同，不是可逆反应；故选B。 4．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢起反应生成大气成分中的无毒物质，提高该反应化学反应速率最优的方法是（ ） A．使用催化剂 B．改变压强 C．提高反应温度 D．调节反应物浓度 【答案】A 【解析】A．使用适当的催化剂能加快反应速率，A正确；B．对于气相反应，改变压强可以改变反应速率，但对于大气中尾气处理反应，操作起来困难不是最优方法，B错误；C．提高反应温度可以提高反应速率，但对于大气中尾气处理反应，操作起来困难不是最优方法，C错误；D．调节反应物浓度可以改变反应速率，但联系实际不是最佳方法，D错误； 故选A。 5．温度不变恒容的容器中进行反应H22H，若反应物浓度由0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1需20s，那么由0.06mol·L－1降到0.02mol·L－1所需反应时间应为 A．等于20s B．等于20s C．大于20s D．小于20s 【答案】C 【解析】反应物的浓度由0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1需20s，即反应物的浓度变化为(0.1-0.06)mol•L-1=0.04 mol•L-1，反应物的浓度由0.06mol·L－1降到0.02mol·L－1，即反应物的浓度变化(0.06-0.02)mol•L-1=0.04mol•L-1，若反应速率不变，则所需时间为20s，但随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率逐渐减小，故所需时间大于20s，故C正确；故选C。 6．在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的A气体和B气体进行下述反应：A(g)+B(g)2C(g)+D(s)。下列表述不能判断该反应达到化学平衡状态的是（ ） A． B．容器中混合气体的密度不再变化 C．容器中混合气体总压强不再发生变化 D．容器中混合气体的平均相对分子质量不再变化 【答案】C 【解析】A．2v正（A）=v逆（C），说明该反应正逆反应速率相等，能判断该反应达到化学平衡状态，A项正确；B．该反应中D是固体，反应前后气体总质量发生改变，容器体积不变，所以混合气体的密度是变量，当容器中混合气体的密度不再变化，能判断该反应达到化学平衡状态，B项正确；C．该反应是气体体积不变的反应，反应前后体系的压强始终不变，不能判断该反应达到化学平衡状态，C项错误；D．混合气体的平均相对分子质量，该反应中D是固体，反应前后气体总质量发生改变，该反应是气体体积不变的反应，反应前后混合气体的总物质的量不变，所以混合气体的平均相对分子质量是变量，当混合气体的平均相对分子质量不再变化时，能判断该反应达到化学平衡状态，D项错误；答案选C。 7．研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．比较实验②④得出：升高温度，化学反应速率加快 B．比较实验①②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快 C．若实验②③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂 D．在0～10 min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0.04 mol·L－1·min－1 【答案】 D 【解析】实验②④起始浓度相同，但温度不同，实验④反应速率较大，则可得出：升高温度，化学反应速率加快，故A正确；实验①②温度相同，但浓度不同，实验①浓度较大，则可得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快，故B正确；实验②③温度、浓度相同，实验③反应速率较大，应为加入催化剂，故C正确；在0～10 min之间，实验②中X的浓度变化为0.2 mol·L－1，则v(Y)＝v(X)＝×＝0.01 mol·L－1·min－1，故D错误。 8．一定温度下，2.5 mol A、2.5 mol B和足量W在容积为2 L的密闭容器里发生如下反应：3A(g)＋B(g)＋W(s)xC＋2D(g)，5s后反应达到平衡，在此5s内C的平均生成速率为0.2 mol·L－1·s－1，同时生成1 mol D。下列叙述中不正确的是（ ） A．x＝4 B．达到平衡状态时，A的物质的量浓度为c(A)＝0.5 mol·L－1 C．当混合气体的密度不再改变时，该反应已达到平衡状态 D．当3v(A)正＝3v(D)逆时，标志着该反应达到平衡状态 【答案】D 【解析】经5 s反应达平衡，在此5 s内C的平均反应速率为0.2 mol·L－1·s－1可知生成C为0.2 mol·L－1·s－1 ×2 L×5 s＝2 mol，同时生成1 mol D，x∶2＝2 mol∶1 mol，解得x＝4，则 3A(g)＋B(g)＋W(s)4C＋2D(g) 起始量/mol 2.5 2.5 0 0 起始量/mol 1.5 0.5 2 1 平衡量/mol 1 2 2 1 据此逐项分析如下：A项，由上述分析可知，x＝4，正确；B项，平衡时生成1 mol D，则反应消耗1.5 mol A，所以平衡时A的浓度为c(A)＝＝0.5 mol·L－1，正确；C项，ρ＝，该反应中有固体参与，整个过程中气体的质量会改变，故当质量不变，密度不变，可以说明反应已达到平衡状态，正确；D项，当3v(A)正＝2v(D)逆时，正逆反应速率不等，应为2v(A)正＝3v(D)逆，标志着该反应达到平衡状态，错误。 9．工业上可以用CO2来生产甲醇燃料。在体积为2 L的密闭容器中，充入l mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH和CO2的物质的量随时间变化如图所示。下列描述正确的是（ ） A．达到平衡时，H2的转化率为75% B．3 min 时，CH3OH和CO2的浓度相等，达到了化学平衡状态 C．反应进行到10 min时，CO2的正逆反应速率相等，反应停止 D．反应开始到10 min，用CO2表示的反应速率为0.0375 mol·L-1·min-1 【答案】AD 【解析】A．由题中图示可知，平衡时生成甲醇为0.75mol，根据CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，则消耗的氢气为0.75mol×3=2.25mol，H2的转化率为(2.25mol/3mol)×100%=75%，故A正确；B．由题中图示可知，3 min后CH3OH和CO2的浓度仍在变化，没有达到平衡状态，故B错误；C．CO2的正逆反应速率相等，反应达到化学平衡，但反应没有停止、仍在进行，故C错误；D．由题中图示可知，反应开始到10 min，消耗CO2的物质的量为n(CO2)=1mol-0.25mol=0.75mol，反应开始到10min，CO2减少了0.75mol，则用CO2表示的反应速率v(CO2)=0.75mol/(2L×10min)=0.0375mol·L-1·min-1，故D正确；答案为AD。 10．某课外兴趣小组利用硫代硫酸钠(Na2S2O3)与稀硫酸反应探究影响化学反应速率的因素[反应方程式为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O]，设计了如表系列实验。下列说法不正确的是（ ） 实验序号 反应温度(℃) Na2S2O3浓度 稀硫酸 H2O V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL 1 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 2 40 V1 0.10 V2 0.50 V3 3 20 V4 0.10 4.0 0.50 V5 A．设计该实验的基本原理为控制变量法 B．实验1和2可探究温度对反应速率的影响 C．若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响，则需V4=10，V5=0 D．将水更换为Na2SO4溶液，对实验结果无影响 【答案】C 【解析】A．从表中数据看，实验1、2应为探究温度对反应速率的影响，实验1、3应为探究浓度对反应速率的影响，所以设计该实验的基本原理为控制变量法，A正确；B．实验1和2的温度不同，则各物质的浓度必须分别相同，所以可探究温度对反应速率的影响，B正确；C．实验1、3的温度相同，应为探究浓度对反应速率的影响，若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响，则需V4=10.0，V5=6.0，C不正确；D．因为Na2SO4对反应速率不产生影响，所以将水更换为Na2SO4溶液，对实验结果无影响，D正确；故选C。 【提升练】 1．下列有关化学反应速率的说法正确的是（ ） A．常温下用铝片和硫酸反应制氢气，硫酸浓度越高，反应速率越快 B．锌和稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，可加快反应速率 C．升高温度、增大压强和使用催化剂，反应速率一定加快 D．等质量的铁片分别与同物质的量浓度的稀盐酸和稀硫酸反应，反应速率相等 【答案】B 【解析】A．常温下浓硫酸和Al发生氧化还原反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，且生成的气体不是氢气，故A错误；B．锌和稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，Zn置换出硫酸铜中的Cu，Zn、Cu和稀硫酸构成原电池，原电池反应加快化学反应速率，故B正确；C．对于化学反应中有气体参加的化学反应，增大压强，化学反应速率加快，对于化学反应中没有气体参加反应，增大压强不影响化学反应速率，如稀盐酸和NaOH溶液的反应，故C错误；D．等质量的铁片分别与同物质的量浓度的稀盐酸和稀硫酸反应时，稀硫酸溶液中氢离子浓度大于稀盐酸中氢离子浓度，稀硫酸溶液中反应速率比稀盐酸快，故D错误；故选B。 2．氮是生命的基础，氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。工业上用氨的催化氧化生产硝酸，其热化学方程式为4NH3(g)＋5O2(g)==4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1。生产硝酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物，可用石灰乳等碱性溶液吸收处理，并得到Ca(NO3)2、Ca(NO2)2等化工产品。对于反应4NH3(g)＋5O2(g)== 4NO(g)＋6H2O(g)，下列有关说法正确的是（ ） A．氨气在足量的氧气中时，催化氧化的产物是NO B．反应中生成22.4L NO时，转移2.5 mol电子 C．断裂4mol N-H键的同时，形成6molO-H键，说明该反应达到平衡状态 D．氨气的水溶液能导电，氨气是电解质 【答案】A 【解析】A．氮元素的化合价由-3价升高到+2价，氨气失电子被氧化，则催化氧化的产物是NO，A正确；B．生成22.4L NO所处的温度、压强未知，无法计算NO的物质的量，也就无法计算转移电子的物质的量，B错误；C．断裂N-H键和形成O-H键，均表示正反应速率，无法判断平衡状态，C错误；D．氨气的水溶液能导电，是氨气与水反应生成的一水合氨电离出离子使溶液导电，不是氨气自身电离出离子使溶液导电，氨气是非电解质，D错误；答案选A。 3．为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是（ ） A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小 B．相同环境下若图甲所示实验中反应速率为①＞②，则一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好 C．用图乙所示装置测定反应速率，只能通过测定反应产生的气体体积 D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位 【答案】BC 【解析】A．图甲所示实验中，气泡产生的快，则表明相同时间内生成O2的体积大，反应速率快，A正确；B．相同环境下反应速率①＞②，说明FeCl3的催化效果比CuSO4好，但由于不清楚Cl-和SO的催化效果，所以不能肯定Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好，B不正确；C．用图乙装置测定反应速率，可以测定相同时间内产生的气体体积的大小，也可以测定产生相同体积气体所用的时间长短，C不正确；D．关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，若活塞回到原位，表明装置气密性良好，若活塞不能回到原位，则表明装置漏气，D正确；故选BC。 4．一定温度下，在体积为2L的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。反应过程中的部分数据如表所示： n/(mol)t/min n(N2) n(H2) n(NH3) 0 1.0 3.0 0 2 0.875 4 0.4 8 0.8 下列说法不正确的是（ ） A．升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大 B．0～2min内，用NH3表示的平均反应速率为0.0625mol•L-1•min-1 C．该反应达到化学反应限度时，N2的转化率为20% D．容器内气体的密度保持不变，说明该反应已达到化学平衡状态 【答案】D 【解析】A．升高温度，正逆反应速率均会变大，A正确；B．由图表数据和化学方程式可知，0～2 min内，用NH3表示的平均反应速率为v(NH3)= 2v(N2)=（1.0-0.875）×2mol/（2L×2min）=0.0625mol·L-1·min-1，B 正确；C．由图表数据和化学方程式可知，4min时生成氨气0.4mol，则反应氮气0.2mol，剩余氮气0.8mol，结合8min数据说明此时该反应达到化学反应限度，此时N2的转化率为：(1.0-0.8)mol/1.0mol×100%=20%，C正确；D．反应在恒温、恒容密闭容器中进行，气体的体积不变，反应前后气体的总质量不变，故密度是个定值不会改变，D错误；故选D。 5.某实验小组通过铁与盐酸反应的实验,研究影响反应速率的因素(铁的质量相等,铁块的形状一样,盐酸均过量),设计实验如下表: 实验编号 盐酸浓度/(mol·L-1) 铁的形态 温度/K 1 4.00 块状 293 2 4.00 粉末 293 3 2.00 块状 293 4 2.00 粉末 313 （1）若四组实验均反应进行1分钟(铁均有剩余),则以上实验需要测出的数据是　　　　　　。  （2）实验　　　　　和　　　　　(填实验编号)是研究盐酸的浓度对该反应速率的影响;实验1和2是研究　　　　　　　对该反应速率的影响。  （3）测定在不同时间产生氢气的体积V的数据,绘制出图甲,则曲线c、d分别对应的实验组别可能是　　　　　、　　　　　。  （4）分析其中一组实验,发现产生氢气的速率随时间变化情况如图乙所示。 ①其中t1~t2速率变化的主要原因是　　　　　　　　　。  ②t2~t3速率变化的主要原因是　　　　　　　　　　　　　。  （5）实验1产生氢气的体积随时间的变化如丙中的曲线a,添加某试剂能使曲线a变为曲线b,则添加的试剂可能是　　　　。  A.CuO粉末 B.NaNO3固体 C.NaCl溶液 D.浓硫酸 【答案】 （1）产生H2的体积 （2）1　3　固体表面积 　（3）第1组　第3组 （4）①铁与盐酸反应时放出热量　②盐酸的浓度减小 （5）D 【解析】（1）若四组实验均反应进行1分钟,其中铁均有剩余,则可以通过测定生成H2的体积大小判断反应速率的快慢。 （2）根据“变量控制法”原理,研究盐酸的浓度对反应速率的影响,反应温度、铁的形态应相同,故实验1和实验3符合要求。实验1和2中盐酸的浓度和温度相同,铁的形态不同,固体表面积不同,化学反应速率不同。 （3）温度越高,盐酸的浓度越大,固体表面积越大,反应速率越快,而温度对反应速率的影响比浓度对反应速率的影响更大,则四组实验中反应速率:4>2>1>3。结合图中曲线变化分析,c代表第1组实验,d代表第3组实验。 （4）盐酸与铁的反应是放热反应,反应放出热量使体系温度升高,反应速率加快;盐酸的浓度减小,反应速率减慢。①t1~t2时间内,温度对反应速率的影响占主导,化学反应速率加快。②t2~t3时间内,盐酸的浓度对反应速率的影响占主导,化学反应速率减慢。 （5）由曲线a变为曲线b,生成H2的体积不变,反应时间缩短,说明反应速率加快。加入CuO粉末,消耗盐酸,溶液中c(H+)减小,反应速率减慢,A不符合题意;加入NaNO3固体,溶液中Fe、N和H+发生氧化还原反应生成NO,得不到H2,B不符合题意;加入NaCl溶液,溶液总体积增大,c(H+)减小,反应速率减慢,C不符合题意;加入浓硫酸,溶液中c(H+)增大,反应速率加快,D符合题意。 6．NO2(红棕色)和N2O4(无色)之间发生反应：N2O4(g)2NO2(g)。将一定量N2O4气体充入体积为2L的恒容密闭容器中，控制反应温度为T。 （1）该反应为吸热反应，则反应物的化学键断裂要吸收的能量____________(填“>”、“<”或“=”)生成物的化学键形成要放出的能量。 （2）下列可以说明该反应达到平衡的是______________。 A．c(N2O4)：c(NO2)==1：2 B．v正(N2O4)==2v逆(NO2) C．容器内气体的颜色不再变化 D．混合气体的压强不再变化 （3）在温度为T的条件下，向该恒容密闭容器中充入0.04mol/LN2O4，c(NO2)随时间的变化曲线如图所示： i.在图中画出0～16min时间段内，c(N2O4)随时间的变化曲线_________________。 ii.1~4四个点中，v正=v逆的点有____________。 iii.反应进行到16min时，N2O4的转化率是_________________%。 【答案】（1）> （2）CD （3）         1、2     75% 【解析】（1）断键吸热、成键放热，该反应为吸热反应，则反应物的化学键断裂要吸收的能量>生成物的化学键形成要放出的能量。 （2）A．反应达到平衡状态，各物质浓度不再改变，c(N2O4)：c(NO2)==1：2，不能判断浓度是否改变，反应不一定平衡，故不选A；    B．反应达到平衡状态，正逆反应速率比等于系数比，v正(N2O4)==2v逆(NO2)时反应不平衡，故不选B；C．容器内气体的颜色不再变化，说明NO2的浓度不再改变，反应达到平衡状态，故选C；D．反应前后气体系数和不同，压强是变量，混合气体的压强不再变化，反应达到平衡状态，故选D；选CD。 （3）i.根据图示，4min时c(NO2)=0.04mol/L，则此时c(N2O4)=0.04-0.04÷2= 0.02mol/L，12min时反应达到平衡，c(NO2)=0.06mol/L，则此时c(N2O4)=0.04-0.06÷2= 0.01mol/L，c(N2O4)随时间的变化曲线为 。 ii. v正=v逆时，反应达到平衡状态，1~4四个点中，v正=v逆的点有1、2。 iii. 反应进行到16min时，c(NO2)=0.06mol/L， N2O4的浓度变化为0.03mol/L，N2O4的转化率是（0.03/0.04）×100%=75%。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第01讲 化学反应速率与反应限度 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（7大考点） 模块五 小试牛刀过关测 1.能从内因、外因两方面认识化学反应速率。 2.学会运用控制变量方法研究影响化学反应速率的因素。 3.初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化。 4.认识化学反应速率的研究在生产、生活中的重要作用。 第1课时 化学反应速率 一、生活中常见化学反应的快慢 1．极快反应——烟花的爆炸、煤炭窑内的瓦斯爆炸等。 2．慢反应——食物的腐败、钢铁的生锈等。 3．非常缓慢反应——水滴石穿、溶洞中的石笋和石油的形成等。 二、化学反应的概念及表示方法 1．定义：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。 2．实验探究 实验步骤 实验现象 剧烈反应，产生气泡较快 缓慢反应，产生气泡较慢 实验结论 镁与盐酸的反应比铁更快 3．表达式：v(A)＝ 。如某反应的反应物A浓度在5 min内由6 mol·L－1变成了2 mol·L－1，则v(A)＝0.8 mol·L－1·min－1。 4．常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1。 5．意义：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，同一化学反应用不同的物质来表示化学反应速率时，其数值可能不同，但这些数值所表示的意义相同。 【温馨提示】①固体或纯液体其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。 ②化学反应速率无论是用反应物表示还是用生成物表示都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。 三、化学反应的计算 1．用不同物质表示化学反应速率时的关系 在同一化学反应中,若用不同物质的浓度变化来表示化学反应速率,其数值之比等于该反应化学方程式中相应物质的化学计量数之比,如对于化学反应aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),有下列恒等式： v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d。 2．化学反应速率的计算方法 （1）利用公式v＝＝计算，其中Δc表示反应物(或生成物)浓度的变化量，Δn表示物质的量的变化，V表示反应容器的体积，Δt表示其浓度变化的时间间隔。 （2）对于已知反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，其化学反应速率可用不同的反应物或生成物来表示，当单位相同时，同一段时间内用不同物质的化学反应速率的数值之比等于方程式中各物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q。 【温馨提示】三段式计算化学反应速率方法 设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则： 　　　　　　 mA(g)＋nB(g) == pC(g)＋qD(g) 起始浓度/mol·L－1　 a　　　 b 　　 0　　　0 转化浓度/mol·L－1 mx nx px qx 某时刻浓度/mol·L－1 a－mx b－nx px qx v(A)= mol/L-1·s-1，v(B)= mol/L-1·s-1，v(C)= mol/L-1·s-1，v(D)= mol/L-1·s-1。 3．化学反应速率大小的比较方法 （1）归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 （2）比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，比较与，若＞，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 【温馨提示】①将不同物质表示的速率换算成同一物质表示的反应速率，再进行比较。 ②用不同物质表示的反应速率进行比较：反应速率与对应物质的化学计量数之比越大，它的反应速率越大。如反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)，可以通过比较不同情况下、、、的相对大小，该比值越大，化学反应速率越大。 ③单位要一致。 第2课时　影响化学反应速率的因素 一、外界条件对化学反应速率的影响 1．影响反应速率的因素 （1）内因：反应物本身的性质（决定作用） （2）外因：反应物浓度、温度、压强（有气体参加）、催化剂、固体颗粒大小、光照、磁场、辐射等。 2．实验探究外界条件对化学反应速率的影响 （1）探究温度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 ①产生气泡速率最慢 ②产生气泡速率较快 ③产生气泡速率最快 实验结论 对于反应2H2O22H2O＋O2↑来说，温度升高，H2O2的分解速率加快 （2）催化剂对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现 ②能产生大量气泡 ③能产生大量气泡 实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快 （3）浓度对化学反应速率影响的探究 实验操作 实验现象 装有12% H2O2溶液的试管中先产生气泡 实验结论 增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快 （4）探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢 实验结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越快 【温馨提示】对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大（相当于浓度越大），化学反应速率越快。 二、调控化学反应速率的方法 1．控制变量法 科学研究中，对于多因素（多变量）的问题，常常采用改变其中的某一个因素，控制其他因素不变的研究方法，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合，得出最后结论，这种方法称为控制变量法。 例如，在比较不同温度对化学反应速率的影响时，控制浓度和其他影响因素相同；而比较不同浓度对化学反应速率的影响时，则控制温度和其他影响因素相同；最后综合得出影响化学反应速率的多种因素。 2．调控化学反应速率的方法（以H2O2分解） （1）影响H2O2分解反应速率的因素的实验中，影响反应速率（因变量）的因素有催化剂、温度、浓度等。 （2）探究催化剂对H2O2分解反应速率的影响，自变量是催化剂； （3）探究温度对H2O2分解反应速率的影响，自变量是温度； （4）探究浓度对H2O2分解反应速率的影响，自变量是浓度。 【温馨提示】影响化学反应速率的因素 影响因素 一般规律 内因 反应物自身的性质(主要因素) 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢 外因 催化剂 一般情况下，使用合适的催化剂能极大地加快反应速率 温度 升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢 反应物的浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减小反应物的浓度，化学反应速率减慢 气体反应物的压强 增大气体反应物的压强，化学反应速率加快；减小气体反应物的压强，化学反应速率减慢 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 其他 光波、电磁波、超声波、溶剂等，也能影响化学反应的速率 第3课时　化学反应的限度和化学平衡 一、化学反应的限度 1．可逆反应 （1）定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。 （2）特点： ①相同条件下，正逆反应同时进行。 ②反应物与生成物同时存在，反应不能进行到底，反应物的转化率都小于100%。 ③在方程式中用“”而不能用“===”表示。 （3）表示方法：在可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号。 【温馨提示】不是所有化学反应都是可逆反应。大多数的化学反应都具有可逆性，有些化学反应在某一条件下可逆程度很小（逆反应倾向很小），通常称为不可逆反应。如金属镁与盐酸的反应等，可逆是绝对的，不可逆是相对的。 2．化学反应的限度 （1）实验探究：验证 Fe3+ 与 I- 的反应是可逆反应 (已知常温下 2Fe3+ +2I- == 2Fe2+ +I2 ) 实验步骤 实验现象 溶液颜色由无色变为褐色 溶液分层，下层为浅绿色，上层油状液体呈紫色 溶液变为血红色 实验结论 有I2生成 有Fe2＋和I2生成 下层清液中含有未反应的Fe3＋ 离子方程式 2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2 反应特点 （结论） I-过量条件下，反应物Fe3＋不能完全转化为生成物，即可逆反应具有一定的限度 （2）反应限度的概念、意义及特点 ①概念：化学反应的限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的最大程度。 ②意义：化学反应的限度的意义在于决定了反应物在该条件下的最大转化率。 ③特点：不同的可逆反应在给定条件下的化学反应的限度不同；同一可逆反应在不同条件(如温度、浓度、压强等)下，其反应的限度不同；无论进行多长时间，反应物都不可能100％地全部转化为生成物。 【温馨提示】化学反应限度在生活生产中的应用：①通过改变反应条件，促进有利反应，抑制有害反应；②通过反应改变条件，控制反应速率、提高反应物的利用率。 二、化学平衡状态 1．化学平衡状态的建立 （1）化学平衡状态的定义：化学平衡状态(简称化学平衡)是指在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等（即同一物质的生成速率和消耗速率相等），反应物和生成物的浓度不再改变的表面静止状态。 （2）化学平衡状态的建立过程（以2SO2+O22SO3为例） c(SO2) c(O2) c(SO3) 起  始 最大 最大 0 过  程 减少 减少 增大 最  终 不变 不变 不变 速率—时间图 ①反应开始时：v正最大，v逆为0，原因是反应物浓度最大，生成物浓度为0。 ②反应进行中，v正逐渐减小，v逆逐渐增大，原因是反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大。 ③反应一段时间(t1)后，v正=v逆，反应物和生成物的浓度不再发生变化。 2．化学平衡状态 （1）概念：在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。 （2）特征： ①逆：只有可逆反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。 ②等：反应达到平衡时，v正=v逆。 ③动：化学平衡是一种动态平衡，也就是说可逆反应达到动平衡状态时，反应并没有停止，正反应和逆反应仍在进行。 ④定：在一定条件下平衡体系的混合物中，各组分的含量（反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)都保持一定(即不随时间的改变而改变)。 ⑤变：化学平衡是一定条件下达到的平衡，当外界条件发生改变时，当反应条件发生改变时，原有的平衡状态被打破，一段时间后反应会达到新的平衡状态。 （3）速率—时间图像： （4）化学平衡状态的判断依据 ①直接依据——根据速率关系 i.同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ⅱ.不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD，＝。即： — ②间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 即— 【温馨提示】 ①化学平衡状态的建立过程 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 ②化学平衡状态 i.在化学反应中,只有可逆反应才有可能达到化学平衡状态,非可逆反应不存在化学平衡状态。 ⅱ.可逆反应在有关条件(如温度、压强等)确定的前提下才能够达到化学平衡状态,即化学平衡状态是有条件的。 ⅲ.化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大程度,即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 ⅳ.不同条件下,同一可逆反应的化学反应限度不一定相同,当条件(温度、压强、各组分的浓度等)改变时,化学平衡也随之改变。 教材习题01 下列关于化学反应速率的说法中，错误的是（ ） A. 化学反应速率用于表示化学反应进行的快慢 B. 化学反应速率会受到反应物本身性质的影响 C. 可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率都变为0 D. 增大反应物的浓度、提高反应体系温度都能增大反应速率 解题思路 本题考查化学反应速率的概念、影响因素极与化学平衡状态的关系。化学反应有快有慢，化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的一个物理量，A正确；化学反应速率会受到反应物自身性质的影响，如常温下金属钠与水剧烈反应，金属铁与水不反应等，B正确；可逆反应在一定条件下可达到动态化学平衡状态，正、逆反应的速率相等，但不等于0，C错误；反应速率受多种因素影响，在其他条件不变时。增大反应物的浓度、提高反应体系温度都能增大反应速率。D正确。 【答案】C 教材习题02 对于二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫的反应，下列说法中错误的是（ ） A. 降低温度会使反应速率减小 B. 使用合适的催化剂能使反应速率增大 C. 达到平衡状态时，仍有SO2与O2反应生成SO3 D. 增大压强能使SO2完全转化为SO3 解题思路 本题考查化学反应的限度及可逆反应的特点。在其他条件不变时，所有化学反应升高温度，反应速率都会加快，降低温度会反应速率减小，A正确；一般来说，其他条件相同时，加入催化剂能显著地增大反应速率，B正确；可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态时，反应物不可能全部转化为生成物，即反应物和生成物共处于同一化学平衡体系中，C正确；对于二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫的可逆反应，不可能完全转化为生成物，D错误。 【答案】D 教材习题03 3. 请解释下列现象。 （1）把食物放在冰箱里，可以延长食物的保质期。 （2）将大小相同的铁片分别放入相同体积的 0.1 mol·L-1 和 1 mol·L-1 盐酸中，后者产生氢气的速率比前者大。 （3）常温常压下合成氨反应的速率极小，工业上常采用的反应条件是约 500 ℃、20～50 MPa （约 200 ～ 500 个大气压）下用铁触媒作催化剂。 解题思路 （1）食物腐败变质过程中会发生一系列化学反应，将食物放在冰箱里，可以降低反应的温度，从而降低反应速率，可以达到延长食物的保质期的目的。 （2）化学反应速率受反应物浓度（或气体压强）、温度、催化剂、反应 物的表面积等多种因素的影响。在其他条件不变的情况下，分次改变其中一个因素进行实验，即可分别得出浓度、温度、催化剂、反应物的表面积等条件对化学反应速率的影响（控制变量法）。将大小相同的铁片分别放入相同体积的 0.1 mol·L-1 和 1 mol·L-1 盐酸中，由于后者浓度更大，所以产生氢气的速率比前者大。 （3）有气体参加的反应，通常情况下，反应温度越高，压强越大及使用催化剂都可以增大反应速率。工业上常采用的反应条件是约 500 ℃、20～50 MPa （约 200 ～ 500 个大气压）下用铁触媒作催化剂合成氨是综合考虑的结果，若温度太低，反应速率太慢，温度太高，可能影响催化剂的催化效率（催化剂中毒），压强太低，反应速率太慢，压强太高，会对设备要求高，增大生产成本。 【答案】C 核心考点一：化学反应速率的定义及表示方法 【例1】下列关于化学反应速率的说法正确的是 A．因是同一反应，所以用不同物质表示化学反应速率时，所得数值是相同的 B．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢 C．化学反应速率为“1mol/(L•min)”表示的意思是：时间为1min时，某物质的浓度为1mol/L D．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或者任何一种生成物浓度的增加 核心考点二：影响化学反应速率的因素 【例2】容积可变的密闭容器中加入WO3和H2发生反应：WO3(s)＋3H2(g)W(s)＋3H2O(g)，下列说法不正确的是(　　) A．将容器的体积缩小一半，其反应速率增大 B．保持体积不变，充入氩气，其反应速率不变 C．保持压强不变，充入氖气，H2O(g)的生成速率增大 D．保持压强不变，充入氖气，H2O(g)的生成速率减小 核心考点三：化学反应速率的应用 【例3】CaCO3与稀盐酸反应(放热反应)生成CO2的量与反应时间的关系如右图所示。下列结论不正确的是(　　) A．反应开始4 min内温度对反应速率的影响比浓度大 B．一段时间后，反应速率减小的原因是c(H＋)减小 C．反应在2～4 min内平均反应速率最大 D．反应在2～4 min内生成CO2的平均反应速率为v(CO2)＝0.06 mol·L－1·s－1 核心考点四：化学反应速率快慢及计算 【例4】反应：3A(g)＋B(g)===2C(g)＋2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为①v(A)＝0.6 mol·L－1·min－1；②v(B)＝0.45 mol·L－1·min－1；③v(C)＝0.015 mol·L－1·min－1；④v(D)＝0.45 mol·L－1·min－1。则此反应在不同条件下进行最快的是(　　) A．②③　　　　 B．①③ C．②④ D．② 核心考点五：化学反应的限度及可逆反应 【例5】下列有关化学反应速率和限度的说法不正确的是 A．已知工业合成氨的正反应方向放热，所以升温正反应速率减小，逆反应速率增大 B．实验室用Zn与稀硫酸反应制备H2，可适当增加稀硫酸浓度，提高化学反应速率 C．2SO2+O2⇌2SO3反应中，SO2的转化率不能达到100% D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快 核心考点六：化学平衡状态的标志及判断 【例6】下列说法不正确的是（ ） A．当平衡体系中各物质的浓度相等时，化学反应一定达到平衡状态 B．对某一可逆反应，当正、逆反应速率相等时，各组分的浓度一定保持不变 C．甲、乙两个容积相同、温度恒定且密闭容器中，分别充入2 mol NH3、1 mol N2和3 mol H2，平衡时，甲和乙的压强是相同的 D．化学平衡建立前，v(正)≠v(逆)，达到化学平衡后v(正)＝v(逆) 核心考点七：化学反应速率与限度的综合应用 【例7】一定温度下，在2 L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图所示。下列描述正确的是（ ） A．反应开始到10 s，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L－1·s－1 B．反应开始到10 s，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L－1 C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0% D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g) 【基础练】 1．下列说法不正确的是（ ） A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度变化来表示 B．化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量 C．用不同物质的浓度变化表示同一时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比 D．若某化学反应的反应速率为0.5mol/(L•s)，就是指在1s内反应物和生成物的浓度变化都为0.5mol/L 2．下列措施不能延长食品保存时间的是（ ） A．冷藏 B．真空包装 C．添加营养强化剂 D．高温灭菌 3．下列各组反应互为可逆反应的是（ ） ①2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O   CO2＋H2O＋Na2CO3=2NaHCO3 ②SO2＋H2O=H2SO3　H2SO3=SO2＋H2O ③2SO2＋O22SO3　2SO32SO2＋O2 ④NH3＋HCl=NH4Cl　NH4ClNH3↑＋HCl↑ A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 4．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢起反应生成大气成分中的无毒物质，提高该反应化学反应速率最优的方法是（ ） A．使用催化剂 B．改变压强 C．提高反应温度 D．调节反应物浓度 5．温度不变恒容的容器中进行反应H22H，若反应物浓度由0.1mol·L－1降到0.06mol·L－1需20s，那么由0.06mol·L－1降到0.02mol·L－1所需反应时间应为 A．等于20s B．等于20s C．大于20s D．小于20s 6．在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的A气体和B气体进行下述反应：A(g)+B(g)2C(g)+D(s)。下列表述不能判断该反应达到化学平衡状态的是（ ） A． B．容器中混合气体的密度不再变化 C．容器中混合气体总压强不再发生变化 D．容器中混合气体的平均相对分子质量不再变化 7．研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．比较实验②④得出：升高温度，化学反应速率加快 B．比较实验①②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快 C．若实验②③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂 D．在0～10 min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0.04 mol·L－1·min－1 8．一定温度下，2.5 mol A、2.5 mol B和足量W在容积为2 L的密闭容器里发生如下反应：3A(g)＋B(g)＋W(s)xC＋2D(g)，5s后反应达到平衡，在此5s内C的平均生成速率为0.2 mol·L－1·s－1，同时生成1 mol D。下列叙述中不正确的是（ ） A．x＝4 B．达到平衡状态时，A的物质的量浓度为c(A)＝0.5 mol·L－1 C．当混合气体的密度不再改变时，该反应已达到平衡状态 D．当3v(A)正＝3v(D)逆时，标志着该反应达到平衡状态 9．工业上可以用CO2来生产甲醇燃料。在体积为2 L的密闭容器中，充入l mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。测得CH3OH和CO2的物质的量随时间变化如图所示。下列描述正确的是（ ） A．达到平衡时，H2的转化率为75% B．3 min 时，CH3OH和CO2的浓度相等，达到了化学平衡状态 C．反应进行到10 min时，CO2的正逆反应速率相等，反应停止 D．反应开始到10 min，用CO2表示的反应速率为0.0375 mol·L-1·min-1 10．某课外兴趣小组利用硫代硫酸钠(Na2S2O3)与稀硫酸反应探究影响化学反应速率的因素[反应方程式为Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O]，设计了如表系列实验。下列说法不正确的是（ ） 实验序号 反应温度(℃) Na2S2O3浓度 稀硫酸 H2O V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL 1 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 2 40 V1 0.10 V2 0.50 V3 3 20 V4 0.10 4.0 0.50 V5 A．设计该实验的基本原理为控制变量法 B．实验1和2可探究温度对反应速率的影响 C．若用实验1和3探究稀硫酸浓度对该反应速率的影响，则需V4=10，V5=0 D．将水更换为Na2SO4溶液，对实验结果无影响 【提升练】 1．下列有关化学反应速率的说法正确的是（ ） A．常温下用铝片和硫酸反应制氢气，硫酸浓度越高，反应速率越快 B．锌和稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，可加快反应速率 C．升高温度、增大压强和使用催化剂，反应速率一定加快 D．等质量的铁片分别与同物质的量浓度的稀盐酸和稀硫酸反应，反应速率相等 2．氮是生命的基础，氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。工业上用氨的催化氧化生产硝酸，其热化学方程式为4NH3(g)＋5O2(g)==4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH=-904 kJ·mol-1。生产硝酸的尾气中主要含有NO、NO2等大气污染物，可用石灰乳等碱性溶液吸收处理，并得到Ca(NO3)2、Ca(NO2)2等化工产品。对于反应4NH3(g)＋5O2(g)== 4NO(g)＋6H2O(g)，下列有关说法正确的是（ ） A．氨气在足量的氧气中时，催化氧化的产物是NO B．反应中生成22.4L NO时，转移2.5 mol电子 C．断裂4mol N-H键的同时，形成6molO-H键，说明该反应达到平衡状态 D．氨气的水溶液能导电，氨气是电解质 3．为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解反应的催化效果，甲、乙两位同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。下列叙述中不正确的是（ ） A．图甲所示实验可通过观察产生气泡的快慢来比较反应速率的大小 B．相同环境下若图甲所示实验中反应速率为①＞②，则一定说明Fe3+比Cu2+对H2O2分解催化效果好 C．用图乙所示装置测定反应速率，只能通过测定反应产生的气体体积 D．为检查图乙所示装置的气密性，可关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位 4．一定温度下，在体积为2L的密闭容器中发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。反应过程中的部分数据如表所示： n/(mol)t/min n(N2) n(H2) n(NH3) 0 1.0 3.0 0 2 0.875 4 0.4 8 0.8 下列说法不正确的是（ ） A．升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大 B．0～2min内，用NH3表示的平均反应速率为0.0625mol•L-1•min-1 C．该反应达到化学反应限度时，N2的转化率为20% D．容器内气体的密度保持不变，说明该反应已达到化学平衡状态 5.某实验小组通过铁与盐酸反应的实验,研究影响反应速率的因素(铁的质量相等,铁块的形状一样,盐酸均过量),设计实验如下表: 实验编号 盐酸浓度/(mol·L-1) 铁的形态 温度/K 1 4.00 块状 293 2 4.00 粉末 293 3 2.00 块状 293 4 2.00 粉末 313 （1）若四组实验均反应进行1分钟(铁均有剩余),则以上实验需要测出的数据是　　　　　　。  （2）实验　　　　　和　　　　　(填实验编号)是研究盐酸的浓度对该反应速率的影响;实验1和2是研究　　　　　　　对该反应速率的影响。  （3）测定在不同时间产生氢气的体积V的数据,绘制出图甲,则曲线c、d分别对应的实验组别可能是　　　　　、　　　　　。  （4）分析其中一组实验,发现产生氢气的速率随时间变化情况如图乙所示。 ①其中t1~t2速率变化的主要原因是　　　　　　　　　。  ②t2~t3速率变化的主要原因是　　　　　　　　　　　　　。  （5）实验1产生氢气的体积随时间的变化如丙中的曲线a,添加某试剂能使曲线a变为曲线b,则添加的试剂可能是　　　　。  A.CuO粉末 B.NaNO3固体 C.NaCl溶液 D.浓硫酸 6．NO2(红棕色)和N2O4(无色)之间发生反应：N2O4(g)2NO2(g)。将一定量N2O4气体充入体积为2L的恒容密闭容器中，控制反应温度为T。 （1）该反应为吸热反应，则反应物的化学键断裂要吸收的能量____________(填“>”、“<”或“=”)生成物的化学键形成要放出的能量。 （2）下列可以说明该反应达到平衡的是______________。 A．c(N2O4)：c(NO2)==1：2 B．v正(N2O4)==2v逆(NO2) C．容器内气体的颜色不再变化 D．混合气体的压强不再变化 （3）在温度为T的条件下，向该恒容密闭容器中充入0.04mol/LN2O4，c(NO2)随时间的变化曲线如图所示： i.在图中画出0～16min时间段内，c(N2O4)随时间的变化曲线_________________。 ii.1~4四个点中，v正=v逆的点有____________。 iii.反应进行到16min时，N2O4的转化率是_________________%。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！8 学科网 学科网（北京）股份有限公司 $$