6.2 化学反应的速率与限度【基础必牢】化学人教版必修第二册

该高中化学知识清单系统梳理了化学反应的速率与限度知识体系。从化学反应速率的表示方法和计算入手，明确不同物质表示速率的关系及计算方法，进而探讨影响速率的内因与外因，再深入可逆反应与化学平衡的建立、特征及判断，最终落脚于化学反应条件的控制。 知识链路按照概念定义、计算方法、影响因素、限度分析到实际应用的逻辑清晰呈现，通过“三段式”计算模型、表格分析平衡建立过程、变量控制探究影响因素等方式，结合易错提醒和实例分析。体现科学思维中的证据推理与模型建构，帮助学生形成从宏观现象到微观本质的认知，培养解决实际问题的能力。

6.2 化学反应的速率与限度 一、化学反应速率 1．表示方法：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 (均取正值)来表示。 2．表达式：v＝，单位 mol/(L·min) 或 mol/(L·s) 或 mol·L-1·min-1 或 mol·L-1·s-1。 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）固体或纯液体的浓度视为常数，Δc＝0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 （3）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。 易错提醒 3．化学反应速率的计算和比较 （1）化学反应速率的计算方法 ①定义式法：利用公式v＝计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。 ②关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 ③“三段式”法--化学反应中各物质浓度、反应速率的计算模式 a.写出有关反应的化学方程式。 b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 c.根据已知条件列式计算。 例如： 　反应　 　 　　 mA(g)＋　nB(g) =　pC(g) 　t0 s时浓度/（mol·L－1 a b c 　转化浓度/（mol·L－1） x 　t1 s时浓度/（mol·L－1）a－x b－ c＋ 则v(A)＝ mol·L－1·s－1； v(B)＝ mol·L－1·s－1； v(C)＝ mol·L－1·s－1； 其中各物质的转化浓度之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。 （2）反应速率大小的比较方法 ①归一法：同一化学反应速率用不同物质表示时，数值可能不同，比较反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化，换算成同一种物质、同一单位表示，再比较数值大小。 ②比值法（常用）：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。 二、化学反应速率的影响因素 （一）内因：反应物本身的性质是影响化学反应速率的主要因素。 （二）外因(其他条件不变，只改变一个条件) 1．浓度：增大反应物浓度，化学反应速率增大。 2．温度：升高温度，化学反应速率增大。 3．压强：对于气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变导致的， 如压强增大(体积缩小)浓度增大反应速率增大。 （1）恒温恒容时 ①充入气体反应物浓度增大反应速率增大； ②充入惰性气体总压强增大，但各反应物的浓度不变，反应速率不变。 (注：此处惰性气体指不参加反应的气体) （2）恒温、恒压时：充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减小。 (注：此处惰性气体指不参加反应的气体) 4．催化剂：催化剂可以改变化学反应速率，一般加快反应速率。 5．固体反应物表面积 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，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。 6．其他 形成原电池，使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。 （三）化学反应速率影响因素探究的指导思想——变量控制 三、化学反应的限度 1．可逆反应 （1）概念：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。 （2）特点：①反应不能进行到底（反应物不能100%转化）；②反应物与生成物同时存在；③正、逆反应方向同时进行。 2．化学平衡的建立 （1）化学平衡建立的分析 ①从浓度对速率的影响的角度：在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2＋3H2⇌2NH3。 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 生成物浓度最小 v逆最小 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利用速率－时间(v­t)图象分析 （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都不再改变，达到一种表面静止的状态。 （3）化学反应的限度：是指可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，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 。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。 转化率＝×100%。 3．化学平衡状态的特征——“五字诀” 4．化学平衡状态的判断 （1）直接标志 ①v正(A)＝v逆(A) a．同一种物质的生成速率等于消耗速率； b．在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比； c．在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 ②各组分的浓度保持不变 a．各组分的浓度不随时间的改变而改变； b．各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 达平衡时各组分的浓度不变，但不一定相等或成比例。 易错提醒 （2）间接标志 ①反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。 ②混合气体的密度不随时间的改变而变化 。 ③全是气体参加、反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。 ④对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。 ⑤对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。 不能判断反应达到平衡状态的几种情况 ①反应各组分的物质的量的变化量之比(或分子个数比)等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比的状态。 ②恒温恒容条件下Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的压强、气体总物质的量不随时间的改变而改变的状态。 ③全是气体参加且Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的平均相对分子质量不随时间的改变而改变的状态。 ④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变的状态。 易错提醒 5．化学平衡的影响因素：改变反应条件，可以在一定程度上改变该反应的化学平衡状态（即原平衡被破坏，建立新的平衡）。 6．有关化学平衡的简单计算 解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、转化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列式计算。如： 设a、b分别是A、B两物质起始量，mx为反应物A的转化量，则： 　　　 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量 a b 0 0 转化量 mx nx px qx 平衡量 a－mx b－nx px qx （1）关于反应物转化率的计算 A的转化率＝×100% （2）关于某组分的体积分数的计算 A的体积分数＝×100% 四、化学反应条件的控制 1．化学反应条件的控制 （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 、浓度、气体的压强 、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。 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。 2．提高煤的燃烧效率 （1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分 ，反应速率快；通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。 （2）选择保温隔热且耐热的炉灶材料的主要目的是防止热量散失。 （3）充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。 学科网（北京）股份有限公司 $ 6.2 化学反应的速率与限度 一、化学反应速率 1．表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度的 (均取正值)来表示。 2．表达式：v＝，单位 mol/(L·min) 或 mol/(L·s) 或 。 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 ，但意义 ，故描述反应速率时必须指明具体的物质。 （2）固体或纯液体的浓度视为常数，Δc＝0，因此不用 表示化学反应速率。 （3）由v＝计算得到的是一段时间内的 反应速率，而不是某一时刻的 速率。 易错提醒 （1）对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显(　　) （2）对有固体参加的化学反应，可用单位时间固体浓度的改变量表示化学反应速率(　　) （3）化学反应速率的单位通常为mol·L－1或mol·min－1(　　) （4）反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率(　　) （5）化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L－1(　　) 参考答案：　（1）×　（2）×　（3）×　（4）×　（5）× 易错辨析 3．化学反应速率的计算和比较 （1）化学反应速率的计算方法 ①定义式法：利用公式v＝计算化学反应速率，也可以利用该公式计算浓度变化量或反应时间。 ②关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度的变化量之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。 ③“三段式”法--化学反应中各物质浓度、反应速率的计算模式 a.写出有关反应的化学方程式。 b.找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 c.根据已知条件列式计算。 例如： 　反应　 　 　　 mA(g)＋　nB(g) =　pC(g) 　t0 s时浓度/（mol·L－1 a b c 　转化浓度/（mol·L－1） x 　t1 s时浓度/（mol·L－1）a－x b－ c＋ 则v(A)＝ mol·L－1·s－1； v(B)＝ mol·L－1·s－1； v(C)＝ mol·L－1·s－1； 其中各物质的转化浓度之比等于化学方程式中各物质的 之比。 （2）反应速率大小的比较方法 ①归一法：同一化学反应速率用不同物质表示时，数值可能不同，比较反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化，换算成同一种物质、同一单位表示，再比较数值大小。 ②比值法（常用）：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。 二、化学反应速率的影响因素 （一）内因： 的性质是影响化学反应速率的主要因素。 （二）外因(其他条件不变，只改变一个条件) 1．浓度：增大反应物浓度，化学反应速率 。 2．温度：升高温度，化学反应速率 。 3．压强：对于气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变导致的， 如压强增大(体积缩小)浓度 反应速率 。 （1）恒温恒容时 ①充入气体反应物浓度 反应速率 ； ②充入惰性气体总压强增大，但各反应物的浓度 ，反应速率 。 (注：此处惰性气体指不参加反应的气体) （2）恒温、恒压时：充入惰性气体体积 各反应物浓度 反应速率 。 (注：此处惰性气体指不参加反应的气体) 4．催化剂：催化剂可以改变化学反应速率，一般 反应速率。 5．固体反应物表面积 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率 ；减小固体反应物的表面积，化学反应速率 。 6．其他 形成原电池，使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。 （1）Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小(　　) （2）对一定条件下C(s)＋O2(g)CO2(g)的反应，增加C的量，该反应化学反应速率加快(　　) （3）对于放热反应，升高温度化学反应速率减小(　　) （4）改变压强，化学反应速率必然改变(　　) （5）用铁和稀硫酸反应制取氢气时，换成浓硫酸，产生氢气的速率加快(　　) 参考答案：　（1）√　（2）×　（3）×　（4）×　（5）× 易错辨析 （三）化学反应速率影响因素探究的指导思想——变量控制 三、化学反应的限度 1．可逆反应 （1）概念：在同一条件下 方向和 方向均能进行的化学反应。 （2）特点：①反应不能进行到底（反应物不能100%转化）；②反应物与生成物同时存在；③正、逆反应方向同时进行。 2．化学平衡的建立 （1）化学平衡建立的分析 ①从浓度对速率的影响的角度：在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2＋3H2⇌2NH3。 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 生成物浓度最小 v逆最小 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利用速率－时间(v­t)图象分析 （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 ，反应物的浓度和生成物的浓度都 ，达到一种表面静止的状态。 （3）化学反应的限度：是指可逆反应在一定条件下所能达到或完成的 ，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 。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 。 转化率＝×100%。 3．化学平衡状态的特征——“五字诀” 4．化学平衡状态的判断 （1）直接标志 ①v正(A)＝v逆(A) a．同一种物质的生成速率等于消耗速率； b．在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比； c．在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 ②各组分的浓度保持不变 a．各组分的浓度不随时间的改变而改变； b．各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 达平衡时各组分的浓度不变，但不一定相等或成比例。 易错提醒 （2）间接标志 ①反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。 ②混合气体的密度不随时间的改变而变化 。 ③全是气体参加、反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。 ④对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。 ⑤对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。 不能判断反应达到平衡状态的几种情况 ①反应各组分的物质的量的变化量之比(或分子个数比)等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比的状态。 ②恒温恒容条件下Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的压强、气体总物质的量不随时间的改变而改变的状态。 ③全是气体参加且Δn＝0(反应前后气体物质的量不变)的反应，体系的平均相对分子质量不随时间的改变而改变的状态。 ④全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变的状态。 易错提醒 （1）Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O为可逆反应(　　) （2）1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3(　　) （3）一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率(　　) （4）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，反应速率不一定相等(　　) （5）可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(　　) （6）在一定条件下，一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度(　　) （7）化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止(　　) 参考答案：　（1）×　（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）√　（7）× 易错辨析 5．化学平衡的影响因素：改变反应条件，可以在一定程度上改变该反应的化学平衡状态（即原平衡被破坏，建立新的平衡）。 6．有关化学平衡的简单计算 解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、转化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列式计算。如： 设a、b分别是A、B两物质起始量，mx为反应物A的转化量，则： 　　　 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量 a b 0 0 转化量 mx nx px qx 平衡量 a－mx b－nx px qx （1）关于反应物转化率的计算 A的转化率＝×100% （2）关于某组分的体积分数的计算 A的体积分数＝×100% 四、化学反应条件的控制 1．化学反应条件的控制 （1）目的：促进 的化学反应，抑制 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 、 、 、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。 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。 2．提高煤的燃烧效率 （1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分 ，反应速率快；通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。 （2）选择保温隔热且耐热的炉灶材料的主要目的是防止热量散失。 （3）充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。 学科网（北京）股份有限公司 $