6.2 化学反应的速率与限度(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一化学必修2（人教版2019）

第二节　化学反应的速率与限度 必备知识 清单破 知识点 1　化学反应的速率 1.认识化学反应速率 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒    ①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体;②化学反应 速率是某段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率,且取正值;③同一反应用不同的物质表 示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。不同物质表示的反应速率,存在速率之比等于化 学计量数之比,如对于反应mA(g)+nB(g)  pC(g)+qD(g),v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) =m∶n∶p∶q。 2.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,如对于反应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。 第1讲　描述运动的基本概念 1.主要因素(内因) 　　反应物的性质是决定化学反应速率的主要因素。如Mg、Al与稀硫酸的反应速率:Mg>Al。 2.外界因素   知识点 2　化学反应速率的影响因素 第1讲　描述运动的基本概念 特别提醒    科学研究中,对于多因素的问题,常常采用只改变其中的某一个因素,控制其他因 素不变的研究方法,使多因素的问题变成几个单因素的问题,分别加以研究,最后再将几个单 因素问题的研究结果加以综合,这种方法叫变量控制法。可利用变量控制法探究影响化学反 应速率的因素。 第1讲　描述运动的基本概念 1.可逆反应 (1)概念:在同一条件下,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   知识点 3　化学反应的限度 第1讲　描述运动的基本概念 归纳提升　正确理解可逆反应 (1)可逆反应这一概念中的关键词是“同一条件”。如2H2+O2  2H2O和2H2O  2H2↑+ O2↑不互为可逆反应。 (2)正反应方向、逆反应方向的热效应相反。若正反应是吸(放)热反应,则逆反应是放(吸)热 反应。 (3)绝大多数化学反应都有一定的可逆性,但有些反应的可逆性小,可视为“不可逆”。 2.化学平衡的建立 (1)化学平衡的建立 对于可逆反应2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g),在一定温度下,将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入 一定体积的密闭容器中,其化学反应速率与时间关系如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念   a.反应开始时,正反应速率最大,原因是反应物浓度最大;逆反应速率为0,原因是生成物浓度为 0。 b.反应进行过程中,正反应速率的变化是逐渐减小,原因是反应物浓度逐渐减小;逆反应速率 的变化是逐渐增大,原因是生成物浓度逐渐增大。 c.反应一段时间后,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度都不再改 变。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)化学平衡状态 　　在一定条件下,当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,反应物的 浓度与生成物的浓度都不再改变,达到一种表面静止的状态,称为化学平衡状态,简称化学平衡。 (3)化学平衡状态的特征   第1讲　描述运动的基本概念 3.化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度,即该反应进行的 限度。 (2)对化学反应限度的理解 ①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。 ②同一可逆反应,不同条件下,化学反应的限度不同,即改变反应条件可以在一定程度上改变 一个化学反应的限度。 第1讲　描述运动的基本概念 1.目的:促进有利的化学反应,抑制有害的化学反应。 2.基本措施 (1)改变化学反应速率:改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以 及合理使用催化剂等。 (2)改变可逆反应进行的限度:改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。 3.考虑因素 　　控制反应条件的成本和实际可能性。 4.合成氨工业中反应条件的控制 (1)温度:控制在400~500 ℃,综合考虑了氨的产率、反应速率和催化剂的活性。 (2)压强:控制在10 MPa~30 MPa,综合考虑了生产成本和设备条件等因素。 知识点 4　化学反应条件的控制 第1讲　描述运动的基本概念 1.由v=Δc/Δt计算平均反应速率,用反应物表示的反应速率为正值,用生成物表示的反应速率 为负值。这种说法正确吗? (　    ) 化学反应速率无论用反应物还是生成物表示均取正值,所以不存在数值为负值的 反应速率。 2.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度变化为0.8 mol·L-1。这种说法正确吗? (　    ) 化学反应速率表示的是某段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。 3.2A(s)+B(g)  3C(g)+D(l)表示的反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=2∶1∶3∶1。这种说 法正确吗? (　    ) 化学反应速率通常用气体或溶液的浓度变化表示,不能用固体和纯液体表示化学 反应速率。 知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 ✕ ✕ ✕ 提示 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 4.升高温度时,吸热反应的反应速率增大,放热反应的反应速率减小,这种说法正确吗? (　    ) 当升高反应体系温度时,无论是吸热反应,还是放热反应,反应速率均增大。 5.CaCO3和盐酸的反应,增加CaCO3的用量或增大盐酸的浓度,均能加快化学反应速率。这种 说法正确吗? (　    ) CaCO3是固体,增加其用量,对反应速率无影响;适当增大盐酸的浓度,能加快化学 反应速率。 6.铅酸蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4  2PbSO4+2H2O,该反应属于可逆反应。这种 说法正确吗? (　    ) 可逆反应是在同一条件下进行的,而该反应正向和逆向的反应条件不同,不属于可 逆反应。 ✕ ✕ ✕ 提示 提示 提示 第1讲　描述运动的基本概念 7.化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等,是指同一物质的消耗速率和生成速率 相等,若用不同物质表示时,反应速率的值不一定相等。这种说法正确吗? (　    ) 可逆反应达到平衡状态时,同种物质表示的正、逆反应速率相等;用不同物质表示的 正、逆反应速率不一定相等,但其速率之比等于化学计量数之比。 √ 提示 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点1　化学反应速率的计算   1.利用“三段式法”计算 　　一般计算步骤: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根据已知条件计算。 例如:化学方程式 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 t s时浓度/ 第1讲　描述运动的基本概念 (mol·L-1):　　    a-mx　　　    b-nx　　　    px　　　    qx 则0~t s内用A、B、C、D表示的反应速率分别为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。 2.化学反应速率的相关计算 ①计算用某物质的浓度变化表示的化学反应速率。 ②同一化学反应中,用不同物质表示的化学反应速率间的相互转化。 ③根据反应速率,计算反应的时间或确定某物质的浓度变化量。 ④根据不同物质的反应速率关系确定反应的化学方程式。 ⑤比较同一化学反应在不同条件下化学反应速率的相对大小。 第1讲　描述运动的基本概念   1.浓度对反应速率的影响 　　反应物的浓度影响反应速率只适用于在溶液中进行的反应或有气体参加的反应。固体 或纯液体的浓度视为常数,所以增加其用量时,化学反应速率不变。 2.温度对反应速率的影响 　　无论是放热反应还是吸热反应,升温都能加快化学反应速率,不能认为升温只会加快吸 热反应的反应速率。温度对反应速率的影响与反应物的状态无关。 3.压强对反应速率的影响 　　压强对反应速率的影响,是通过改变气体反应物或生成物的浓度来实现的,故一般意义 上的增大压强是指压缩参与反应气体的体积,减小压强则是指扩大参与反应气体的体积。 (1)对无气体参加的化学反应,改变压强时,化学反应速率基本不变。如MgO+2HCl  MgCl2 定点2　正确理解外界条件对化学反应速率的影响 第1讲　描述运动的基本概念 +H2O。 (2)对于有气体参加的化学反应,压强对化学反应速率的影响可通过下列模型进行简化理解: 压强改变→  ①恒温时:增大压强  体积缩小  反应速率增大。 ②恒温时气体反应体系中充入“惰性气体”(不参与反应)对反应速率的影响: 恒容:充入“惰性气体”→总压增大→参与反应气体的浓度不变→反应速率不变; 恒压:充入“惰性气体”→体积增大→参与反应气体的浓度减小→反应速率减小。 4.催化剂对反应速率的影响 　　催化剂具有选择性和专一性,能同等程度地改变正、逆反应速率。 5.固体反应物表面积对反应速率的影响 　　在其他条件相同时,增大固体反应物的表面积(如固体反应物由块状变为粉末状),化学反 应速率增大;减小固体反应物的表面积,化学反应速率减小。 第1讲　描述运动的基本概念   　　原则:正逆相等、变量不变 1.v正=v逆≠0 (1)同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。 (2)不同物质:必须标明是“异向”的反应速率关系。如对于反应aA(g)+bB(g)  cC(g)+dD (g), = 时,反应达到平衡状态。 2.各种“变量”不变 (1)各物质的质量、物质的量或浓度不变。 (2)各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数等)不变。 (3)温度(绝热容器)、压强(恒温恒容,反应前后气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。 定点3　化学平衡状态的判断 第1讲　描述运动的基本概念 (4)反应前后气体的密度不变[恒温恒容,有固体(或液体)和气体参加的反应]。 　　总之,若物理量由“变量”变成了“不变量”,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理 量为“不变量”,则不能作为平衡标志。 3.化学平衡状态判断举例[以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例] 可能的情况举例 是否平衡 正、逆反应 速率的关系 在单位时间内消耗m mol A,同时也生成m mol A,即v正(A)=v逆(A) 平衡 在单位时间内消耗n mol B,同时也消耗p mol C,即v正=v逆 平衡 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆 不一定平衡 在单位时间内消耗n mol B,同时也生成p mol C,相当于只给出v正 不一定平衡 第1讲　描述运动的基本概念 混合物体系中 各成分的含量 各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡 各物质的质量或质量分数一定 平衡 各气体的体积或体积分数一定 平衡 总物质的量一定 不一定平衡 压强 m+n≠p+q时,压强不再变化 平衡 m+n=p+q时,压强不再变化 不一定平衡 第1讲　描述运动的基本概念 混合气体的平均 相对分子质量( ) m+n≠p+q时, 一定 平衡 m+n=p+q时, 一定 不一定平衡 温度 绝热容器中,体系温度一定 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不再变化 平衡 第1讲　描述运动的基本概念 典例 在恒温恒容密闭容器中,可以作为合成氨反应达到化学平衡状态的标志的是(　    ) A.混合气体中N2与H2的物质的量之比保持恒定 B.单位时间内生成1 mol H—H键的同时,断裂2 mol N—H键 C.混合气体的密度保持不变 D.混合气体的总压强保持不变 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    根据“正逆相等,变量不变”进行分析判断。 解析    氮气和氢气都是反应物,如果起始量之比为1∶3,其物质的量之比始终不变,故其物质 的量之比不变不能证明反应达到平衡,A错误;生成H—H键表示逆反应速率,断裂N—H键也 表示逆反应速率,不能证明反应达到平衡,B错误;由质量守恒定律知,气体的总质量不变,容器 的容积不变,混合气体密度始终保持不变,故混合气体的密度保持不变不能证明反应达到平 衡,C错误;反应前后气体体积不相等,当容器中混合气体的压强不变时,可以表明反应已达平 衡,D正确。 答案    D 第1讲　描述运动的基本概念   　　化学反应速率问题常以图像题的形式出现,在相关图像的平面直角坐标系中,可能出现 的物理量有物质的量、浓度、时间等。解题时,重点是理解图像的意义和特点。 1.关注图像中的“点、线、面” (1)关注“面”——明确研究对象 　　理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。 (2)关注“线” ①弄清曲线的走向,是增大还是减小,确定反应物和生成物,减小的是反应物,增大的是生成 物。 ②分清突变和渐变;理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义。 定点4　化学反应速率与化学平衡图像的分析 第1讲　描述运动的基本概念 (3)关注“点” 　　解题时要特别关注特殊点,如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。 深刻理解这些特殊点的意义。 2.联系理论知识 　　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等。 3.正确判断 　　根据题干和题目要求,结合图像信息,正确利用相关知识做出正确的判断。 第1讲　描述运动的基本概念 典例 T1 ℃时,向容积为2 L的恒容密闭容器中充入SO2和O2发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g),容器中各组分的物质的量随时间变化如图所示,下列说法正确的是(　    ) A.a、b两点反应速率va<vb B.0~t2 min内,反应速率v(SO3)=  mol·L-1·min-1 C.t2 min时,向容器中充入一定体积的氦气,使容器中气体总的压强增大,则v正、v逆均增大 D.当容器中气体压强为起始压强的 时,该反应达到最大限度 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    关注图像中的特殊点:起点、交点、拐点,明确其含义,结合选项问题作答。 解析    a点反应物浓度大于b点,反应速率va>vb,A错误;0~t2 min内,SO3的物质的量由0增大为0.8 mol,反应速率v(SO3)= =  mol·L-1·min-1,B正确;t2 min时,向容器中充入一定体积的 氦气,使容器中气体总的压强增大,但反应物、生成物的浓度不变,则v正、v逆均不变,C错误;根 据图示,反应达到平衡状态时,SO2、O2、SO3的物质的量分别为0.2 mol、0.2 mol、0.8 mol,同 温度、同体积条件下,气体压强之比等于物质的量之比,容器中气体压强为起始压强的  = ,D错误。 答案    B 第1讲　描述运动的基本概念 情境探究 Li-O2电池比能量高,在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来,科学家研究了一种 光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时,光催化电极产生电子(e-)和空穴(h+),驱动阴极反应 (Li++e-  Li)和阳极反应(Li2O2+2h+  2Li++O2)对电池进行充电。   学科素养 情境破 素养　证据推理与模型认知——建立原电池工作模型突破新型电池 (情境选自2022年全国乙卷12题) 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 阅读以上信息,分析材料中涉及的Li-O2电池属于一次电池还是二次电池? 二次电池。 第1讲　描述运动的基本概念 问题2 怎样判断该电池的正极、负极? 原电池负极发生氧化反应,正极发生还原反应。根据材料中的信息,金属锂电极放电 时Li转化为Li+,发生氧化反应,所以为负极;光催化电极上O2得电子,生成Li2O2,发生还原反应, 所以为正极。 第1讲　描述运动的基本概念 问题3 分析该装置中的离子交换膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜? 放电时,金属锂电极为负极,光催化电极为正极,Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移, 所以离子交换膜为阳离子交换膜。 第1讲　描述运动的基本概念 问题4 你能否根据材料中的信息写出放电时的电极反应及电池总反应? 放电时总反应为2Li+O2  Li2O2,正极反应为O2+2Li++2e-  Li2O2,负极反应为2Li-2 e-  2Li+。 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 　　新型高能化学电源主要包括新型可充电电池和新型燃料电池。近年高考中的新型可充 电电池的种类较多,如“储氢电池”“锂—空气电池”“高铁电池”“锂硫电池”等。可充 电电池是既能将化学能转化为电能(放电),又能将电能转化为化学能(充电)的可多次利用的 一类电池。新型燃料电池是利用氢气、甲烷、甲醇等为燃料与氧气或空气进行反应,将化学 能直接转化为电能的一类电池。其特点一是有两个不参与电极反应的多孔电极,且两个电极 材料可以相同;二是不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内;三是能量的转化率高,燃料 电池具有高能环保、电压稳定、经久耐用等优点。新型电源中电极反应式书写的步骤如下: 第1讲　描述运动的基本概念 注意:对于较复杂的电极反应,某一极反应式可用总反应减去较简单一极的电极反应式得 到。 第1讲　描述运动的基本概念 例题 电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量,其工作原理如图所示。下列说法不正 确的是 (　    )   A.O2在电极b上发生还原反应 B.溶液中OH-向电极a移动 C.电子流向:由负极经外电路流入正极,再通过内电路流回负极 典例呈现 D.负极的电极反应式为2NH3-6e-+6OH-  N2+6H2O 第1讲　描述运动的基本概念 素养解读    本题以电化学气敏传感器工作原理为情境载体,考查了电极反应式的书写、电子 的流向、离子的移动方向等相关知识,体现了证据推理与模型认知的化学学科核心素养。 信息提取    电极a通入氨气生成氮气,氨气被氧化,说明电极a为负极,则电极b为正极,在电极b 上氧气得电子被还原。 解题思路    电极b为正极,电极a为负极,氧气在电极b上发生还原反应,A正确;原电池中阴离子 向负极移动,则溶液中的阴离子向负极即电极a移动,B正确;电子只能通过导线传递,不能通过 溶液,C错误;负极是氨气发生氧化反应变成氮气,且OH-向电极a移动参与反应,故负极反应式 为2NH3-6e-+6OH-  N2+6H2O,D正确。 答案    C 第1讲　描述运动的基本概念 思维升华 　　高考中的新型电池种类繁多,题目素材常与生产、生活相联系,解答这类试题,首先要理 解常见的化学电源种类及原电池的工作原理,其次会判断正、负电极,以及会书写电极反应 式等。将陌生的题目与熟悉的原电池工作原理相联系,提升证据推理与模型认知的化学学科 核心素养。 第1讲　描述运动的基本概念 $$