第6章 第2节 化学反应的速率与限度-【一本】高中化学知识大盘点

规律方法燃料电池电极反应的书写 续表 第一步：写出燃料电池反应的总反应式 固体电解质（高温 02+4e—2021 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产 下能传导0-) 物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。 熔融碳酸盐（如 02+2C02+4e-2C0 第二步：写出电池的正极反应式 熔融KC03)】 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生反应 第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写 必 的物质是O2,电解质溶液不同，其电极反应式 出负极反应式 不同，大致有以下四种情况： 总反应式一正极反应式=负极反应式。由于 修第二册 酸性电解质溶液O2十4H+4e -2HO O2不是负极反应物，所以两个反应式相减时 碱性电解质溶液 O2+2H20+4e -40H 要彻底消除O2。 第六章 第二节 化学反应的速率与限度5阵8考 盘 必备知识 化学反应与能量 知识点1化学反应速率 重点 ® 1.定义：描述化学反应过程进行快慢的物理量。 学以致用 2.表示：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的 (浙江卷改编)取50mL 增大来表示（取正值）。 H2O2溶液，在有少量 3.公式：u(A)=△c(A) 厂存在的情况下分解： △t 2H,0,T2H,0+ 4.单位：mol·L1·min1(或mol·L1·s1)。 O2个。在一定温度下， 5.规律：对于反应mA(g)十nB(g)一C(g)十qD(g),有v(A): 将测得生成O2的量转 (B):v(C):o(D)=m:n:p:q=△c(A):△c(B): 换成H2O2的浓度(c) △c(C):△c(D)=△n(A):△n(B):△n(C):△n(D)。 如表所示。 (注意 t/min c/(mol·L-1) (1)对于一个化学反应，用不同的物质表示的反应速率可能不 0 0.80 同，故描述反应速率时必须指明具体的物质，如(H2)。 20 0.40 (2)固体或纯液体的浓度为定值，因此不用固体或纯液体表示 40 0.20 反应速率。 60 0.10 (3)化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时 速率。 。121● 知识点2影响化学反应速率的因素◆重点 2040min,消耗H2○ 反应速率首先是由反应物本身的性质等因素决定的，外界因 的平均速率为 素也会影响反应速率。 答案： 0.01mol·L-1·min-1 1.温度的影响 ◆易混易错 实验原理 2H2O2 FeCl3 2H20+O2 ①计算速率时一定不能 FeCla FeCl 忽视容器或溶液的体 Y溶液 溶液 修 积，盲目地把△n当作△c 2 mL5%H2O 2mL5%H,0 探究温度 实验操作 溶液 溶液 二册 代入公式进行计算。 对反应速 率的影响 冷水(5℃) 热水(40℃) ②注意单位的书写规 第 范，如mol/L/s是错误 实验现象 B中产生气泡的速率明显快于A的 的，应写为mol/(L·s) 实验结论]其他条件相同时，温度越高反应速率越快 或mol·L1·s1 名 ◆特别提醒 2.浓度的影响 反 控制变量法 FeCl; 实验原理 2H2O 2H2O+O2个 与能 只改变自变量，其他条 件均保持一致。 FeCl: FeCla 溶液 溶液 确定研究对象 实验操作 控制溶液的 探究浓度 体积相等 确定自变量和因变量 对反应速 3mL5%H202溶液 2mL5%H,0, 率的影响 溶液+1mL水 设计实验操作，改变 实验现象]A中产生气泡的速率明显快于B的 单一自变量 实验结论] 其他条件相同时，浓度越大反应速率越快 确定变量的观测指标 3.催化剂的影响 国 实验原理 2H202 —2H20+02个 学以致用 FeCl: 铁与盐酸反应的速率随 溶液 时间的变化如图所示， 探究催化剂 实验步骤 的使用对反 AB段反应速率加快是 应速率的影 2mL5%H,02溶液2mL5%H,02溶液 因为 响 A B BC段反应速率下降是 实验现象 B中产生气泡的速率明显快于A的 因为 实验结论 其他条件相同时，使用催化剂可以加快 反应速率 4.压强的影响仅影响有气体参与的反应 压强的改变只有引起反应物浓度的变化才能影响反应速率， 答案：反应放热，溶液温 对于气体反应体系可分为以下两种情况。 度逐渐升高随着反应 进行，溶液中盐酸浓度 减小容器容积 增大容器容积 降低 ●122 (1)减小体积→压强增大→反应物浓度增大→反应速率加快。 (2)增大体积→压强减小→反应物浓度减小→反应速率降低。 (注意 充入惰性气体（不参与反应的气体）对反应速率的影响。 学以致用 恒温恒容：充入惰性气体→总压增大，分压不变→反应物浓度 (辽宁卷节选)用硫酸浸 不变→反应速率不变。 取镍钻矿时，提高浸取 恒温恒压：充入惰性气体→体积增大，分压变小→反应物浓度 速率的方法有 减小→反应速率降低。 0 5.其他 答案：适当增大硫酸浓度 固体反应物接触面积、能否形成原电池、光辐照、超声波、强磁 或适当升高温度或将镍 修第二册 场等因素都有可能改变化学反应速率。 钴矿粉碎增大接触面积 第 知识点3化学反应的限度化学平衡◆一重难 1.可逆反应 到学以致用 (1)定义：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向 恒温、恒容时，发生可逆 化学反 逆反应方向进行的化学反应。 反应2(g)+3H(g) (2)特点：反应物不能完全转化为生成物，存在反应限度，反应 2NH(g),达到平衡 与能量 物与生成物共存。如在一定条件下，将1molN2和3molH2 状态的标志是 置于密闭容器中充分反应，不能得到2 mol NH3。 ①单位时间内消耗1mol 2.化学平衡 指同一种物质的消耗速率与生成速率相等 N2,同时生成1molN。 (1)定义：在一定条件下的可逆反应体系中，正、逆反应的速率 ②单位时间内消耗1mol 相等，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随 N,同时生成2 mol NH。 时间而改变的状态，叫化学平衡状态，简称化学平衡。 ③单位时间内消耗1mol (2)化学平衡的建立 ①从浓度对速率的影响角度分析（恒温条件） N,同时生成3molH。 ④断裂3molH-H,同 项目 浓度 速率变化 U正、℃懂的关系 时生成6molN-H。 反应物浓度最大 正最大 开始 VE>UV逆 ⑤(N2)=(H2)。 生成物浓度最小 逆最小 答案：①③ 反应物浓度减小 正减小 变化 V正>℃逆 生成物浓度增大 逆增大 反应物浓度不变 压不变 V正=噬 平衡 生成物浓度不变 噬不变 ②利用速率-时间图像分析 反应速率 ↑反应速率 c反最大 v(正) V正最大 C反 v(正)=（逆） (化学平衡状态) V正=V逆≠0 w(逆) c生为0， c反、c生各自保持不变 逆为0」 U逆 (表面静止，实质是动态平衡) 。123● (3)化学平衡状态的特征 逆 研究的对象是可逆反应 等 化学平衡的条件是v和v递相等 动 化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止 定 当可逆反应达到平衡时，各组分的质量（或浓度、质量分数、体 积分数等)为定值 变 若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡 修第二册 (4)化学平衡状态的判断[以mA(g)+nB(g)、一C(g)十 qD(g)为例] 正逆相等，变量不变 ◆易混易错 项目 是否达到 可能的情况举例 平衡 第六章 对于反应前后气体分子 各物质的物质的量或物质的量分数一定 平衡 数不变的可逆反应，不 混合物体 各物质的质量或质量分数一定 平衡 论反应是否达到平衡状 系中各成 分的含量 各气体的体积或体积分数一定 平衡 反 态，气体总物质的量、总 总压强、总体积、总物质的量一定 不一定平衡 体积、总压强等始 晶 终不变。 在单位时间内消耗了m mol A,同时生成 平衡 m mol A,即v(正)=（逆） ◆特别提醒 化学平衡状态判断 在单位时间内消耗了n mol B,同时生成 不一定平衡 “三关注” 正、逆反mol C,均指正向进行 应速率的 ①关注反应条件，是恒 在单位时间内生成了n mol B,同时消耗 关系 不一定平衡 g mol D,均指逆向进行 温、恒容，恒温、恒压，还 是绝热、恒容。 o(A):(B):(C):(D)=m:n:p:q U(A):u(B):u(C):o(D)始终等于m 不一定平衡 ②关注反应特点，是反 n:p:q 应前后气体分子数不变 压强（恒 压强一定，m十n≠p十q时 平衡 的反应，还是气体分子 温、恒容) 压强一定，m十n=p十q时 不一定平衡 数改变的反应。 ③关注特殊情况，是否 混合气体的 M,一定，m十n≠p十q时 平衡 平均相对分 有固体（或纯液体）参与 子质量 M,一定，m十n=p十q时 不一定平衡 反应。 气体的密 p一定，恒温恒容 不一定平衡 ◆特别提醒 p一定，恒温恒压，m十n≠p十q时 平衡 用体系的颜色作为平衡 度(o-得) 判断依据时，若有色气 p一定，恒温恒压，m十n=十q时 不一定平衡 体是反应物，反应达到 反应体系的颜色不再变化（反应体系中 颜色 平衡 平衡时体系颜色变浅； 存在有颜色的物质) 若有色气体是生成物， 温度一定，绝热容器 平衡 反应达到平衡时体系颜 温度 温度一定，恒温容器 不一定平衡 色变深。 ●124e 知识点4化学反应条件的控制 1.控制化学反应条件的目的 珍化学史实 提高原料利用率 将空气变成面包一人 (1)促进有利反应 工合成氨。德国化学家 提高反应速率 哈伯从1902年开始研究 降低反应速率 由氨气和氢气直接合成 (2)控制有害反应减少甚至消除有害物质的产生 氨，并于1908年申请了 控制副反应的发生 循环法合成氨的专利，于 2.合成氨反应条件的控制 1909年改进了合成工艺， 修第 在化工生产中，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。 氨的含量可超过6%。这 册 (1)合成氨反应条件和氨的产率关系 是工业上普遍采用的直 第 ①低温时，氨的产率较高。 接合成法，工业合成氨的 ②高压时，氨的产率较高。 化学方程式为N2十3H2 (2)合成氨反应条件的选择 高温、高压 2NH3。 催化剂 化学反 从速率角度考虑 从氨的产率角度考虑 ◆特别提醒 高温 低温 在实际生产过程中，压 与能量 高压 高压 强越大，对动力和设备 工业上通常在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合 的要求越高，成本也 越高。 成氨。 3.提高燃料的燃烧效率 ◆特别提醒 (1)燃料燃烧的条件 改变限度 ①燃料与适当过量的空气或氧气接触。 ②温度达到燃料的着火点。 催 (2)提高燃料燃烧效率的措施 剂 ①增大燃料与空气的接触面积（如粉碎、气化等）。 ②通入适当过量的空气或氧气。 改变速率 ③炉膛材料选用导热性差的物质。 ④烟道废气中的热量回收利用 高频考点 化学反应速率的计算 2D(g)。反应5min后，测得D的浓度为 考点1 和比较 5年3考 注意物质的状态和化学计量数的大小关系 例1T温度下，将2molA和2mol 0.5mol·L1,以C表示的平均速率v(C)= B混合于2L的密闭容器中，发生如 0.1mol·L1·min1,下列说法正确的是 下反应：3A(g)+B(s)=xC(g)十 () 。125● A.以B表示的平均反应速率为v(B)= ②计算举例 0.05mol.L-1·min-1 B.5min后，向容器中再添加2molB,会使 aA(g)十bB(g)=cC(g) 反应速率加快 起始量/mol 心 n 0 C.该化学方程式中，x=2 转化量/mol ax bx Cx D.其他条件不变，改变体系的温度为T2, 某时刻量/molm一a.x n-bx Cx 必 5min后，n(A)=0.6mol,则0~5min内 修 反应速率：以A7试)%：认C品 反应速率v(T1)<v(T2) 二册 (2)比较反应速率大小的方法 解析B为固体，没有浓度变化量，不能用B 表示该反应的平均反应速率，A错误；B为固 方法 归一法 比值法 第 体，加入B不能引起浓度变化，反应速率不 将不同化学反应速率的单位化为 变，B错误；反应5min后，测得D的浓度为 第一步 同一单位 0.5mol·L1,即D的浓度变化量为 反 0.5mol·L1,以D表示的平均反应速率 将不同物质的化 计算不同物质的 与能 v(D)=0.1mol·L1·min1,根据各物质 步 学反应速率转化 化学反应速率与 第二步 表示的化学反应速率之比等于化学计量数之 为同一物质的化对应物质化学计 比，可知z(9=0.1molL1·min1 学反应速率 量数的比值 o(D)0.1mol·L1·min7-z, 解得x=2,C正确；T2温度下，列三段式： 第三步 数值越大，反应速率越快 B(s)+3A(g)=2C(g)+2D(g) c给/(mol·L-1)1 影响化学反应速率的 c支/(mol·L1)0.7 考点2 因素 5年8考 c5min/(mol·L-1）0.3 例2某小组以KMnO4和草酸 0~5min内v(A)=0.7mol·L (H2C2O4)的实验研究化学反应速 5 min 0.14molL·minl,由于o(Az 率的影响因素，反应原理为 3 2KMnO,+5H2C2O+3H2SO-K2SO+ u(C)五，则u(T,)<(T),D错误。故选C。 10CO2A十2MnSO4十8H2O。甲小组设计如 下实验方案探究反应物浓度和溶液酸性对反 规律方法 应速率的影响。 (1)化学反应速率的有关计算 [限选试剂和仪器]0.5mol·L-1H2C2O4溶 ①“三段式”解答模板 a.写出有关反应的化学方程式。 液、0.05mol·L1KMnO4溶液（未酸化）、 b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 5mol·L1H2SO4溶液、试管、胶头滴管、 c.根据已知条件列方程式计算。 秒表。 ●126e V(H,CO V(H0) V(KMn0,) V(H2S04)） 审题指导 序号 /mL /mL /mL /mL 审反应条件：恒温、恒容、恒压、绝热 2.0 1.0 1.0 1.0 1.0 2.0 a 1.0 审反应特点：①物质的状态；②气态物质的化 学计量数之和（变大、变小或不变） 2.0 b 1.0 2.0 解析A、B、C的质量分数不再变化，说明正、 (1)表中a= ,b= 逆反应速率相等，该反应达到了平衡状态，A (2)为定量比较反应速率的快慢，本实验应测 不符合题意；产物中有固体，根据质量守恒定 修第 量 律，可知气体的总质量减小，又因为容器恒 、0 册 (3)对比实验 和 (填序号) 容，气体的体积不变，根据一侣，可知混合气 第 可探究溶液酸性对反应速率的影响。 体的密度是变量，当混合气体的密度不再变 章 解析(1)比较实验I、Ⅱ可知，为探究草酸 化（变量不变）时，该反应达到了平衡状态，B 浓度对反应速率的影响，应控制其他量相同， 不符合题意；该反应前后气体分子数不变，容 器恒容，反应前后气体的总压强不变，故混合 反 故表中a=1.0;比较实验I、Ⅲ可知，为探究 气体的总压强不再变化时，不能说明该反应 稀硫酸浓度对反应速率的影响，应控制其他 达到了平衡状态，C符合题意；该反应是气体 能 量相同，故表中b=0。（2)由表格数据和物 质量减小、气体总物质的量不变的反应，根据 质浓度，结合化学方程式可知，反应中 M二m盏，可知反应后气体的平均摩尔质量减 n总 KMnO4完全反应后的溶液为无色，为定量 小，故混合气体的平均摩尔质量不再变化（变 比较反应速率的快慢，本实验应测量溶液褪 量不变)时，该反应达到了平衡状态，D不符 色的时间。(3)实验I、Ⅲ的变量为稀硫酸的 合题意。故选C。 浓度，故可探究溶液酸性对反应速率的影响。 规律方法判断反应达到平衡状态的方法 答案(1)1.00(2)溶液褪色的时间 (1)“正逆相等”：反应速率必须一个是正反应 (3)I Ⅲ 的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后 同一种物质的消耗速率和生成速率相等（或不 考点3 化学平衡状态的判断6年6考、 同物质表示的速率之比等于其化学计量数之 例3在一定温度下，加人A和B发 比)。相同时间内的断键和成键数量、分子数 量变化等也可以用来表征速率。 生反应A(g)十3B(g)=4C(g)十 (2)“变量不变”：如果一个物理量是随反应进 2D(s),下列状态不能说明反应达 行而改变的，当其不变时就能说明反应达到了 到平衡状态的是 平衡状态；一个随反应的进行保持不变的物理 A.A、B、C的质量分数不再变化 量，不能作为达到平衡状态的判断依据。若是 由多个简单物理量组合而成的“复杂物理量”， B.恒容容器，混合气体的密度不再变化 要具体分析表达式中简单物理量的变化情况， C.恒容容器，混合气体的总压强不再变化 如气体的密度(=晋)、气体的平均相对分子 D.恒压容器，混合气体的平均摩尔质量不再 变化 质量(M-)。 n总 。127●