6.2 化学反应的速率与限度 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第二节 化学反应速率和限度 化学反应速率 1.化学反应速率的含义及表示方法 2.对化学反应速率的正确理解 （1）在同一化学反应里，用不同物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，故描述反应速率时必须指明具体的物质。 （2）由v＝计算得到的是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 固体或纯液体的浓度视为常数，Δc＝0，因此一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。 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 产生气泡速率的相对大小为③＞②＞① 实验结论 其他条件不变时，温度越高，化学反应速率越快 实验操作 实验现象 产生气泡速率的相对大小为②＞①、③＞① 实验结论 FeCl3、MnO2能加快H2O2分解的反应速率 2.探究催化剂对化学反应速率的影响 3.探究浓度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 装有12％ H2O2溶液的试管中产生气泡的速率更快 实验结论 增大反应物浓度能使H2O2分解速率加快 实验操作 实验现象 加粉末状碳酸钙的试管内产生气泡速率较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡速率较慢 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 4.探究固体反应物表面积对化学反应速率的影响 5.其他影响因素：电磁波、溶剂和光照等都可以影响化学反应速率。 反应物为固态或纯液态时，增加反应物的量，不影响反应速率。 可逆反应 1.正向反应：由反应物得到生成物的化学反应。 2.逆向反应：由生成物得到反应物的化学反应。 3.可逆反应：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。 4.表示方法：化学方程式中反应物与生成物之间用“ ”连接而不用“”。 5.实例：工业合成氨的反应：N2＋3H2 2NH3。 6.可逆反应的特点 化学平衡状态 1.化学平衡状态的建立 （1）化学平衡状态的建立过程 （2）图示 2.化学平衡状态的概念 在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。 3.化学平衡状态的特征 4.化学反应的限度 化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下所能达到的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。 对化学反应限度的理解 （1）任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。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。 化学反应条件的控制 1.反应条件的控制 2.实例——燃料的燃烧 （1）燃料燃烧的条件 ①燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量； ②温度达到燃料的着火点。 （2）提高燃烧效率的措施 ①尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率； ②尽可能地充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。 化学反应速率的有关计算 1.正确理解化学反应速率 2.化学反应速率的比较方法 （1）归一法 （2）比值法 比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA＋bBcC，通过比较与的大小，判断反应速率的相对大小。 3.化学反应速率的计算 （1）公式法 （A）＝＝ （2）“三段式”法 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根据已知条件列三段式计算。如 则（A）＝ mol·L－1·s－1， （B）＝ mol·L－1·s－1， （C）＝ mol·L－1·s－1。 某反应物的转化率： α＝×100％。 将4 mol A气体和2 mol B气体置于2 L的密闭容器中，混合后发生反应2A（g）＋B（g）2C（g），若经2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，已知：A的转化率＝×100％。下列说法正确的是（　　） A.用物质A表示的反应速率为0.6 mol·L－1·s－1 B.用物质B表示的反应速率为1.2 mol·L－1·s－1 C.2 s时物质A的转化率为30％ D.2 s时物质B的浓度为0.6 mol·L－1 列三段式如下： C 2 s内，用物质A表示的反应速率v（A）＝＝0.3 mol·L－1·s－1，A错误；2 s内，用物质B表示的反应速率为v（B）＝＝0.15 mol·L－1·s－1，B错误；2 s时物质A的转化率为×100％＝30％，C正确；2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1， D错误。 影响化学反应速率的因素 1.分析影响化学反应速率因素的一般步骤 2.分析判断反应速率大小时应遵循的思路 足量铝片和一定体积1 mol·L－1的盐酸充分反应，记录相关数据，作出反应过程中放出气体的体积随反应时间变化的图像（如图所示）。下列说法正确的是（　　） A.O点H＋浓度最大，此时反应速率最快 B.出现曲线a的图像，采取的措施可能为在溶液中加入少量CuSO4 C.出现曲线a的图像，采取的措施可能是将1 mol·L－1的盐 酸用18.4 mol·L－1的硫酸代替 D.为探究H＋浓度对反应速率的影响，在保持其他条件相 同的情况下，将1 mol·L－1的盐酸替换成1 mol·L－1的硫酸 进行对照 根据图知，O点H＋浓度最大，但由于反应放热，温度升高，反应速率加快，后随着反应的进行，H＋浓度下降，反应速率减慢，故反应速率先增大后减小，A错误；曲线a图像的反应速率较快，但生成氢气的总量不变，可能是加入了少量硫酸铜，Al置换出Cu，Al、Cu和稀盐酸构成原电池而加快了化学反应速率，且不影响生成氢气的量，符合图像所示，B正确；浓硫酸和Al会发生钝化现象且生成的气体是SO2而不是H2，不符合图像所示，C错误；为探究H＋浓度对反应速率的影响，应该只改变氢离子浓度，酸根阴离子应该相同，因此不能将1 mol·L－1的盐酸替换成1 mol·L－1的硫酸进行对照，D错误。 B 分析外界条件对化学反应速率影响的易错点 （1）改变反应物的用量，反应速率不一定改变。由于固体或纯液体的浓度可视为常数，改变其用量，反应速率不变。 （2）通过改变颗粒大小来改变固体的表面积，不能通过增加固体的用量来增大其表面积。 （3）压强对化学反应速率的影响是通过改变浓度实现的，因此分析压强的改变对反应速率的影响时，要从气体浓度是否发生改变的角度来分析。 （4）对于溶液中进行的反应，要结合离子方程式进行分析；如对于Zn和稀硫酸的反应（Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑），其反应实质为Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑，加入少量Na2SO4固体，对反应速率无影响。 化学平衡状态判断的“三关注”与“一等一不变” 1.“三关注” （1）关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器。 （2）关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应。 （3）关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。 2.“一等一不变” 逆向相等：速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后，同一物质的消耗速率和生成速率相等。 变量不变：如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时则为平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据。 在一定温度下的恒容密闭容器中，C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）达到化学平衡状态。下列说法正确的是（　　） A.混合气体的平均相对分子质量不再变化，说明该反应已达到平衡状态 B.充入N2使压强增大，可加快反应速率 C.增加碳的用量，可以加快反应速率 D.平衡建立的过程中，断裂的化学键只有碳碳键和氢氧键 该反应中C是固体，正向进行时混合气体的质量增大，气体总的物质的量增大，所以当混合气体的平均相对分子质量不再变化，说明该反应已达到平衡状态，A正确；恒容时充入N2（不参与反应）使容器中的总压强增大，但各气体浓度不变，反应速率不变，不能加快反应速率，B错误；碳为固体，浓度为定值，增加固体的量，反应速率不变，C错误；该反应是可逆反应，平衡建立的过程中，断裂的化学键有碳碳键、氢氧键、碳氧键和氢氢键，D错误。 反应过程中，正、逆反应同时进行。 A 对于有气体物质参加的反应，改变反应体系的压强，对化学反应速率的影响常有以下几种情况： （1）恒温时，缩小容积增大压强，气体浓度增大，化学反应速率增大。 （2）恒温恒容时，充入气体反应物使总压强增大，即充入的气体组分浓度增大，化学反应速率增大。 （3）恒温恒容时，充入“惰性气体”引起总压强增大，但各物质的浓度不发生变化，化学反应速率不变。 （4）恒温恒压时，充入“惰性气体”导致容器容积增大，气体浓度减小，化学反应速率减小。 说明：“惰性气体”是指不参与反应的气体。 电极反应式的书写 电化学中电极反应式的书写不仅是电化学教学的重点和难点，更是高考的热点题型之一，书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出电极反应式。 1.书写步骤 列物质标得失——参加反应的粒子和得失电子数 看环境配守恒— 两式加验总式—两电极反应式相加，与总反应式对照验证 2.书写方法 （1）拆分法 ①写出原电池的总反应式； ②把总反应式按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应式，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应式。 （2）差减法 ①写出总反应； ②写出其中容易写出的一个半反应式（正极或负极）； ③利用总反应式与上述的一个电极的反应式相减，即得另一个电极的反应式。 （2024·山东泰安第一中学高二月考）一种以液态肼（N2H4）为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液作为电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是（　　） A.b电极是负极 B.a电极的电极反应：N2H4＋4OH－＋4e－ N2↑＋4H2O C.放电时，电子从a电极经过负载流向b电极 D.电池工作时，K＋ 从正极移向负极 N2H4中，N元素化合价由－2价变为0价，失去电子，则a电极为负极，发生氧化反应；b电极空气得电子，作为正极，发生还原反应，A错误；a电极上，N2H4失去电子，与电解质溶液中的氢氧根离子反应生成氮气和水，电极反应为N2H4＋4OH－－4e－N2↑＋4H2O ，B错误；b电极为正极，放电时，电流从正极b电极经过负载流向a电极，电子从a电极经过负载流向b电极，C正确；放电时阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，K＋ 从负极移向正极，D错误。 C 书写电极反应式，基本策略为明确电极反应类型，根据参与的反应物，结合电荷守恒定律进行书写。书写正、负极反应式时，首先确定物质得失电子情况，然后结合电解质溶液来确定反应的生成物，最后结合守恒定律书写电极反应式。而对于较为复杂的电极反应，则可以采用“差减法”来拆解。 化学反应速率和化学反应限度的图像分析 化学反应速率和化学反应限度的图像，能直观描述反应进行的快慢、反应进行的程度等问题。图像题是化学中常见的一种题目，做这类题既要读文字内容，又要读图。解答化学反应速率图像题三步曲：“一看”“二想”“三判断”。 1.化学反应速率图像题的一般类型 （1）物质的量（或浓度）—时间图像 若某物质的物质的量从零开始增加，说明反应起始未加该物质，该物质是生成物；分析一段时间后物质的物质的量（或浓度）的变化，由此能计算反应物的转化率；曲线变成水平线时，物质的物质的量（或浓度）不再变化，反应达到平衡状态。 （2）反应速率—时间图像 根据起始时反应速率的大小，分析起始投料量，得出反应物与生成物；依据各物质的反应速率关系得出反应的化学方程式等；曲线变成水平线时，反应速率不再变化，反应达到平衡状态。 （3）实际反应中的速率图像分析 实际反应过程中，各物质的浓度不断变化，反应温度也可能改变，因此同时影响化学反应速率的外因可能有两个或多个，化学反应速率发生变化的原因不能取决于某一个外因，而是要分析哪个因素起主导作用，抓住矛盾的主要方面分析，忽略或弱化矛盾的次要方面。 2.化学反应速率图像题的一般解题思路 （1）看图像 ①看面：弄清楚横、纵坐标所表示的含义； ②看线：弄清楚线的走向和变化趋势； ③看点：弄清楚曲线上点的含义，如折点、交点、最高点、最低点等； ④看辅助线：作横轴或纵轴的垂直线（如等温线、等压线、平衡线等）。 （2）想规律 各物质的转化量之比、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以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等。 （3）做判断 利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。 （2025·重庆市第一中学高一期末）一定条件下，0.3 mol X（g）与0.3 mol Y（g）在体积为1 L的密闭容器中发生反应：X（g）＋3Y（g）2Z（g）。下列示意图合理的是（　　） X减少0.1 mol，Y消耗0.3 mol，则Y全部被消耗，反应完全进行，但该反应为可逆反应不能进行彻底，A错误；反应速率之比等于化学方程式中计量数之比，2v正（X）＝v逆（Z），此时反应达到平衡状态，v正（X）＝v逆（Z）时反应未达到平衡状态，B错误；由化学方程式可知，每消耗0.15 mol·L－1 Y，生成0.1 mol·L－1 Z，图像中反应的定量关系不符合化学计量数之比，C错误；Y减少0.15 mol，Z增加0.1 mol，二者反应的物质的量之比为0.15 mol∶0.1 mol＝3∶2，与化学方程式的化学计量数之比一致，D正确。 D $