第2章化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)規(guī)律第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的快慢和限度第1課時化學(xué)反應(yīng)的快慢

一、化學(xué)反應(yīng)速率【做一做】向體積為2L的密閉容器中通入10molSO2、10molO2,發(fā)生反應(yīng)2SO2+O22SO3。反應(yīng)5min時測得SO2的物質(zhì)的量為6mol。△催化劑請完成下表中相關(guān)空格。物質(zhì)SO2O2SO3起始濃度(mol·L-1)______變化濃度Δc(mol·L-1)______5min時濃度(mol·L-1)______5min內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率(mol·L-1·min-1)____________化學(xué)反應(yīng)速率之比________5502123420.40.20.42∶1∶2二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素影響因素變化規(guī)律內(nèi)因_________________越活潑,反應(yīng)越快反應(yīng)物本身的性質(zhì)影響因素變化規(guī)律外因溫度升高溫度,反應(yīng)_____反應(yīng)物濃度增大濃度,反應(yīng)_____催化劑使用催化劑,改變反應(yīng)速率壓強(氣體反應(yīng)物)增大壓強,反應(yīng)_____固體接觸面積接觸面積越大,反應(yīng)_____加快加快加快越快【想一想】在下列事實中,各是什么因素影響了化學(xué)反應(yīng)速率。(1)集氣瓶中H2和Cl2的混合氣體,在瓶外點燃鎂條時發(fā)生爆炸;(2)黃鐵礦煅燒時要粉碎成礦粒;(3)熔化的KClO3放出氣泡很慢,撒入少量MnO2,則很快產(chǎn)生氣體;(4)同濃度、同體積的鹽酸放入同樣大小的鋅粒和鎂條,產(chǎn)生氣體有快有慢;(5)同樣大小的石灰石分別與0.1mol·L-1鹽酸和1mol·L-1鹽酸反應(yīng),速率不同。提示:(1)光(2)反應(yīng)物的接觸面積(3)催化劑(4)反應(yīng)物本身的性質(zhì)(5)反應(yīng)物的濃度三、調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率的意義【情境·思考】食品添加劑是為改善食品色、香、味等品質(zhì),以及為防腐和加工工藝的需要而加入食品中的人工合成的物質(zhì)或者天然物質(zhì)。例如油脂抗氧化劑就是一種常見的食品添加劑。請分析油脂抗氧化劑是如何利用了化學(xué)反應(yīng)速率的原理。提示:食品中添加抗氧化劑,目的是減慢食品的變質(zhì)速率,與反應(yīng)速率有關(guān)。知識點一化學(xué)反應(yīng)速率的計算及大小比較【重點釋疑】1.化學(xué)反應(yīng)速率的計算(1)定義式法:v(A)=(2)關(guān)系式法:對于化學(xué)反應(yīng):aA(g)+bB(g)====cC(g)+dD(g),滿足如下關(guān)系:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d。上述關(guān)系可總結(jié)為化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)值之比=化學(xué)計量數(shù)之比。2.化學(xué)反應(yīng)速率的大小比較(1)歸一法:①統(tǒng)一單位:若單位不統(tǒng)一,則要換算成相同的單位;②換算:若為不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,則要換算成同一物質(zhì)來表示反應(yīng)速率;③比較:比較數(shù)值的大小,數(shù)值越大,反應(yīng)速率越快。(2)比值法:比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的比值,如aA(g)+bB(g)====cC(g)+dD(g),比較若則說明用A表示的化學(xué)反應(yīng)速率大于用B表示的化學(xué)反應(yīng)速率?！局R拓展】“三段式”計算化學(xué)反應(yīng)速率(1)計算模式設(shè)amol·L-1、bmol·L-1分別為A、B兩種物質(zhì)的起始濃度,mxmol·L-1為反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化濃度,nxmol·L-1為B的轉(zhuǎn)化濃度,則:

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始濃度(mol·L-1)a

b

0

0轉(zhuǎn)化濃度(mol·L-1)mx

nx

px

qx終態(tài)濃度(mol·L-1)a-mx

b-nx

px

qx(2)基本步驟①確定反應(yīng)物或生成物的起始加入量;②確定反應(yīng)過程中各物質(zhì)的變化量;③確定反應(yīng)進行至某時刻時各物質(zhì)的量;④依據(jù)題干中的條件建立等式關(guān)系進行解答;⑤應(yīng)用比例關(guān)系解答:化學(xué)反應(yīng)速率之比=濃度變化之比=物質(zhì)的量變化之比=化學(xué)計量數(shù)之比?！舅伎肌び懻摗?1)若以mol·L-1·min-1為化學(xué)反應(yīng)速率的單位,能用固體來表示某一反應(yīng)的反應(yīng)速率嗎?提示:不能。固體或純液體的濃度視為常數(shù),Δc=0,因此不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。(2)反應(yīng)速率是該化學(xué)反應(yīng)在某一時刻的瞬時速率嗎?提示:不是?；瘜W(xué)反應(yīng)速率是一段時間內(nèi)的平均反應(yīng)速率,而不是某一時刻的瞬時速率?！景咐痉丁俊镜淅?2019·日照高一檢測)(1)在反應(yīng)A(g)+3B(g)====2C(g)中,若以物質(zhì)A表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為0.2mol·L-1·min-1,則以物質(zhì)B表示此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為________mol·L-1·min-1。

(2)在2L的密閉容器中,充入2molN2和3molH2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng),3s后測得N2的物質(zhì)的量為1.9mol,則以H2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為________。

(3)將10molA和5molB放入容積為10L的密閉容器中,某溫度下發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g)====2C(g),在最初2s內(nèi),消耗A的平均速率為0.06mol·L-1·s-1,則在2s時,容器中有________molA,此時C的物質(zhì)的量濃度為________。

(4)反應(yīng):3A(g)+B(g)====2C(g)+2D(g),在不同條件下,用不同物質(zhì)表示其反應(yīng)速率,分別為①v(A)=0.6mol·L-1·min-1②v(B)=0.45mol·L-1·min-1③v(C)=0.015mol·L-1·min-1④v(D)=0.45mol·L-1·min-1,則此反應(yīng)在不同條件下進行最快的是________。

A.②③ B.①③ C.②④ D.②【思維建?！坑嬎慊瘜W(xué)反應(yīng)速率的一般思路為【解析】(1)根據(jù)化學(xué)方程式中的計量數(shù)關(guān)系:v(B)=3v(A)=3×0.2mol·L-1·min-1=0.6mol·L-1·min-1。(2)解法一:3s內(nèi)消耗的N2的物質(zhì)的量為2mol-1.9mol=0.1mol,根據(jù)化學(xué)方程式N2+3H22NH3,可以計算出3s內(nèi)消耗的H2的物質(zhì)的量為0.3mol,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的計算公式,v(H2)==0.05mol·L-1·s-1。高溫、高壓催化劑解法二:先計算出用N2表示的化學(xué)反應(yīng)速率:v(N2)=

再根據(jù)化學(xué)方程式的計量數(shù)關(guān)系,計算出用H2表示的化學(xué)反應(yīng)速率:v(H2)=3v(N2)=0.05mol·L-1·s-1。(3)

3A(g)

+B(g)====2C(g)起始濃度/mol·L-1 1.0 0.5 0轉(zhuǎn)化濃度/mol·L-1 0.12 0.04 0.082s時濃度/mol·L-1 0.88 0.46 0.08則2s時,n(A)=0.88mol·L-1×10L=8.8mol,c(C)=0.08mol·L-1。(4)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)反應(yīng)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比,即v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=3∶1∶2∶2,則用A表示的化學(xué)反應(yīng)速率分別為①中v(A)=0.6mol·L-1·min-1;②中v(A)=3v(B)=0.45mol·L-1·min-1×3=1.35mol·L-1·min-1;③中v(A)=v(C)=×0.015mol·L-1·min-1=0.0225mol·L-1·min-1;④中v(A)=v(D)=×0.45mol·L-1·min-1=0.675mol·L-1·min-1,所以在不同條件下,進行最快的是②。答案:(1)0.6

(2)0.05mol·L-1·s-1(3)8.8

0.08mol·L-1

(4)D【方法規(guī)律】反應(yīng)速率大小比較的兩種方法同一化學(xué)反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示時數(shù)值可能不同,比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢不能只看數(shù)值大小,還要進行一定的轉(zhuǎn)化:(1)方法一:換算成同一物質(zhì)、同一單位表示,再比較數(shù)值大小。(2)方法二:比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的比值。如反應(yīng)aA(g)+bB(g)====cC(g),要比較v(A)與v(B)的相對大小,即比較的相對大小,若則用v(A)表示的反應(yīng)速率比用v(B)表示的反應(yīng)速率大?！具w移·應(yīng)用】1.(2019·菏澤高一檢測)在1L的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)4A(s)+3B(g)2C(g)+D(g),經(jīng)2min后B的濃度減少0.6mol·L-1。對此反應(yīng)速率的正確表示是 (

)世紀金榜導(dǎo)學(xué)號A.用A表示的反應(yīng)速率是0.4mol·L-1·min-1B.用B、C、D分別表示反應(yīng)的速率,其比值是3∶2∶1C.在第2min末的反應(yīng)速率用B表示是0.3mol·L-1·min-1D.在這2min內(nèi)用B表示的速率的值逐漸減小,用C表示的速率的值逐漸增大【解析】選B。A為固體,一般不用固體表示反應(yīng)速率,A項錯誤;同一反應(yīng)中,用不同物質(zhì)表示的速率與方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)成正比,B項正確;反應(yīng)速率為平均值,并非2min末的速率,C項錯誤;同一時間段內(nèi),用反應(yīng)物、生成物表示的速率的意義是相同的,變化趨勢也是一樣的,D項錯誤。2.在N2+3H22NH3的反應(yīng)中,經(jīng)過一段時間后,NH3的濃度增加了0.6mol·L-1,在此時間內(nèi)用NH3表示的反應(yīng)速率為0.3mol·L-1·s-1。則此段時間是

(

)A.1s

B.2s

C.0.44s

D.1.33s高溫、高壓催化劑【解析】選B?！狙a償訓(xùn)練】氨分解反應(yīng)在容積為2L的密閉容器內(nèi)進行。已知起始時氨氣的物質(zhì)的量為4mol,5s末為2.4mol,則用氨氣表示該反應(yīng)的速率為 (

)A.0.32mol·L-1·s-1B.0.16mol·L-1·s-1C.1.6mol·L-1·s-1D.0.8mol·L-1·s-1【解析】選B。v(NH3)==0.16mol·L-1·s-1?！舅仞B(yǎng)提升】醫(yī)學(xué)上把未滿月(出生28天內(nèi))新生兒的黃疸,稱之為新生兒黃疸,新生兒黃疸是指新生兒時期,由于膽紅素代謝異常,引起血清中膽紅素濃度升高,而出現(xiàn)以皮膚、黏膜、鞏膜及其他組織被染成黃色為特征的病癥,是新生兒中最常見的臨床問題?？茖W(xué)家為探究膽紅素的作用機理,在特定條件下用一定波長的光照射膽紅素,發(fā)現(xiàn)其能發(fā)生分解反應(yīng),反應(yīng)物濃度隨反應(yīng)時間變化如圖所示,試計算反應(yīng)4～8min的平均反應(yīng)速率和推測第16min反應(yīng)物的濃度。提示:由圖可知,4～8min期間,反應(yīng)物濃度變化為(20-10)μmol·L-1=10μmol·L-1,所以4～8min期間,反應(yīng)速率為=2.5μmol·L-1·min-1。由圖可知,0～4min期間,反應(yīng)物濃度變化為(40-20)μmol·L-1=20μmol·L-1,4～8min期間,反應(yīng)物濃度變化為(20-10)μmol·L-1=10μmol·L-1,可知,每隔4分鐘,濃度變化量降為原來的一半。所以8～12min濃度變化為5μmol·L-1,12～16min濃度變化為2.5μmol·L-1。所以16min時濃度為10μmol·L-1-5μmol·L-1-2.5μmol·L-1=2.5μmol·L-1。知識點二外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響【重點釋疑】1.濃度(1)只適用于氣體參加或在溶液中進行的化學(xué)反應(yīng)。(2)在一定溫度下,固體或純液態(tài)物質(zhì)的濃度是一個常數(shù),改變其用量,對化學(xué)反應(yīng)速率無影響。2.溫度(1)對任何化學(xué)反應(yīng)都適用,且不受反應(yīng)物狀態(tài)的影響。(2)不論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),升高溫度都能增大化學(xué)反應(yīng)速率,降低溫度都能減小化學(xué)反應(yīng)速率。3.壓強(1)壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響實質(zhì)是通過改變濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響實現(xiàn)的。(2)由于固體或液體的體積受壓強的影響很小,所以壓強只影響有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。(3)改變壓強必須引起反應(yīng)物或生成物的濃度改變才能改變化學(xué)反應(yīng)速率,否則,化學(xué)反應(yīng)速率不變。如恒溫恒容:充入稀有氣體→容器壓強增大,各反應(yīng)物的濃度不變→化學(xué)反應(yīng)速率不變。4.催化劑催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率。5.固體接觸面積化學(xué)反應(yīng)速率與固體顆粒的大小有關(guān),顆粒越小,表面積越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快?！局R拓展】壓強對反應(yīng)速率影響的理解改變氣體的壓強,實質(zhì)上是改變氣體物質(zhì)的濃度,從而達到改變(增大或減小)化學(xué)反應(yīng)速率的目的。常見的有下列幾種情況:(1)恒溫時:增大壓強體積縮小濃度增大反應(yīng)速率加快。(2)恒容時:①充入氣體反應(yīng)物總壓增大濃度增大反應(yīng)速率加快。②充入“惰性氣體”總壓增大(各分壓不變)濃度不變反應(yīng)速率不變。(“惰性氣體”是指不參與該反應(yīng)的氣體,并不是專指稀有氣體)(3)恒壓時:充入“惰性氣體”體積增大濃度減小反應(yīng)速率減慢?？傊?在其他條件一定時,改變壓強,若引起濃度改變,則化學(xué)反應(yīng)速率改變。另外,由于壓強的變化對固體、液體的體積影響很小,因而對它們濃度改變的影響也很小,可以認為改變壓強對它們的反應(yīng)速率無影響?！舅伎肌び懻摗?1)增加反應(yīng)物的用量,一定能增大化學(xué)反應(yīng)速率嗎?為什么?提示:不一定,固態(tài)和純液態(tài)反應(yīng)物的濃度是一個常數(shù),增加固態(tài)和純液態(tài)物質(zhì)的用量,化學(xué)反應(yīng)速率不變。(2)升高溫度,吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的速率都加快嗎?提示:都加快。升高溫度,分子運動加快,單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多,反應(yīng)速率必然加快。(3)改變壓強后,化學(xué)反應(yīng)速率一定變化嗎?提示:不一定,改變壓強,對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度改變。當(dāng)壓強改變,但對物質(zhì)的濃度無影響時,化學(xué)反應(yīng)速率不變。如恒容密閉容器中通入“惰性氣體”時,化學(xué)反應(yīng)速率不變。【案例示范】【典例】(2019·蘭州高一檢測)用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反應(yīng)研究影響反應(yīng)速率的因素,離子方程式為2+5H2C2O4+6H+====2Mn2++10CO2↑+8H2O。一實驗小組欲通過測定單位時間內(nèi)生成CO2的速率,探究某種影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,設(shè)計實驗方案如下(KMnO4溶液已酸化):實驗序號A溶液B溶液①20mL0.1mol·L-1H2C2O4溶液30mL0.01mol·L-1KMnO4溶液②20mL0.2mol·L-1H2C2O4溶液30mL0.01mol·L-1KMnO4溶液(1)該實驗探究的是什么因素對化學(xué)反應(yīng)速率的影響?如圖一,相同時間內(nèi)針筒中所得CO2的體積大小關(guān)系是什么?(2)若實驗①在2min末收集了4.48mLCO2(標(biāo)準狀況下),則在2min末,c()為多少?(3)除通過測定一定時間內(nèi)CO2的體積來比較反應(yīng)速率外,本實驗還可通過測定什么量來比較化學(xué)反應(yīng)速率?(4)小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率總是如圖二,其中t1～t2時間內(nèi)速率變快的主要原因可能是哪些?【解題指南】解答本題需要注意以下兩點:(1)溫度、濃度、壓強、催化劑以及接觸面積都影響化學(xué)反應(yīng)速率;(2)可以用三段式求算化學(xué)反應(yīng)速率及反應(yīng)后的濃度。【解析】(1)對比①②實驗可探究濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,②中A溶液的濃度比①中大,化學(xué)反應(yīng)速率大,相同時間內(nèi)所得CO2的體積大;(2)CO2的物質(zhì)的量為n(CO2)==0.0002mol,根據(jù)2+5H2C2O4+6H+====2Mn2++10CO2↑+8H2O,所以反應(yīng)的的物質(zhì)的量為n()=n(CO2)=×0.0002mol=0.00004mol,剩余的的物質(zhì)的量為n()=30×10-3L×0.01mol·L-1-0.00004mol=0.00026mol,其物質(zhì)的量濃度為c()==0.0052mol·L-1;(3)因?qū)嶒炛蠬2C2O4過量,故可通過測定KMnO4溶液完全褪色所需時間或產(chǎn)生相同體積氣體所需時間來比較化學(xué)反應(yīng)速率;(4)①該反應(yīng)放熱;②催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率,產(chǎn)物Mn2+是反應(yīng)的催化劑。答案:(1)濃度②>①

(2)0.0052mol·L-1(3)KMnO4溶液完全褪色所需時間(或產(chǎn)生相同體積氣體所需時間)。(4)①該反應(yīng)放熱;②催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率,產(chǎn)物Mn2+是反應(yīng)的催化劑?！疽?guī)律方法】化學(xué)反應(yīng)速率大小的分析判斷(1)在內(nèi)因不相同的情況下(即反應(yīng)物不相同),只能根據(jù)反應(yīng)事實及實驗現(xiàn)象定性分析反應(yīng)的快慢。(2)在內(nèi)因相同的情況下(即反應(yīng)物相同),可根據(jù)外界條件對反應(yīng)速率的影響來定量判斷反應(yīng)速率的大小?！具w移·應(yīng)用】1.一定條件下,分別對反應(yīng)C(s)+CO2(g)2CO(g)進行如下操作(只改變條件):①升高反應(yīng)體系的溫度;②增加反應(yīng)物C的用量;③縮小反應(yīng)體系的體積;④減少體系中CO的量。上述措施中一定能使反應(yīng)速率顯著變大的是 (

)A.①②③④

B.①③④

C.①②

D.①③高溫【解析】選D。①升高反應(yīng)體系的溫度,反應(yīng)速率顯著增大,正確;②C為固體,增加反應(yīng)物C的用量,反應(yīng)速率不變,錯誤;③縮小反應(yīng)體系的體積,CO2、CO的濃度增大,反應(yīng)速率增大,正確;④減少體系中生成物CO的量,反應(yīng)速率不可能增大,錯誤,選D。2.硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2S2O3+H2SO4====Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O。下列各組實驗中最先出現(xiàn)渾濁的是 世紀金榜導(dǎo)學(xué)號(

)實驗反應(yīng)溫度/℃Na2S2O3溶液稀硫酸H2OV/mLc/(mol·L-1)V/mLc/(mol·L-1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210【解析】選D。升高溫度,增大反應(yīng)物的濃度就能提高化學(xué)反應(yīng)速率,即最先出現(xiàn)渾濁,故選D?！舅仞B(yǎng)提升】在用煤炭或者木柴生火時,我們通常用鼓風(fēng)機或扇子扇火使?fàn)t火更旺,而且如果向爐膛內(nèi)加入少量的碎煤或碎木屑同樣會使?fàn)t火更旺。請解釋為什么會有上述現(xiàn)象發(fā)生。提示:向爐膛內(nèi)鼓入空氣,會使氧氣的濃度增大,從而加快燃料的燃燒;向爐膛內(nèi)加入碎的燃料,會使燃料的接觸面積增大,從而加快燃燒的速率?！菊n堂回眸】第2章化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)規(guī)律第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的快慢和限度第2課時化學(xué)反應(yīng)的限度

一、可逆反應(yīng)1.含義:在相同條件下,能同時向_______兩個方向進行的反應(yīng)。2.表示:用“______”連接反應(yīng)物和生成物。正、反3.特點【情境·思考】氨氣和氯化氫氣體常溫下就能反應(yīng)生成氯化銨固體,氯化銨固體在加熱的條件下也能生成氨氣和氯化氫氣體,二者是不是可逆反應(yīng)?為什么?提示:不是。因為二者反應(yīng)的條件不同。二、化學(xué)平衡狀態(tài)1.含義:在一定條件下_________進行到一定程度時,反應(yīng)物和生成物的_____不再隨時間的延長而發(fā)生變化,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率_____,這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡?？赡娣磻?yīng)濃度相等2.化學(xué)平衡狀態(tài)的建立(正向建立平衡)過程反應(yīng)物、生成物濃度正、逆反應(yīng)速率反應(yīng)開始反應(yīng)物濃度_____,生成物濃度_____v(正)_____,v(逆)為零,v(正)__v(逆)反應(yīng)過程中反應(yīng)物濃度逐漸_____,生成物濃度逐漸_____v(正)逐漸_____,v(逆)逐漸_____反應(yīng)平衡反應(yīng)物濃度和生成物濃度均_____v(正)__v(逆)最大最小最大>減小增大減小增大不變=3.圖示4.特征【巧判斷】(1)化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度相等。 (

)提示:×。化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度不變而不是相等。(2)化學(xué)反應(yīng)達到平衡時,各物質(zhì)的反應(yīng)速率均相等。

(

)提示:×?；瘜W(xué)反應(yīng)達到平衡時,各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比。(3)化學(xué)反應(yīng)的限度與時間的長短無關(guān)。 (

)提示:√?；瘜W(xué)反應(yīng)達到一定的限度后,如果條件不變,化學(xué)反應(yīng)的限度不變。三、化學(xué)平衡移動1.探究溫度對化學(xué)平衡的影響實驗原理2NO2(g)N2O4(g)反應(yīng)放熱(紅棕色)

(無色)實驗步驟

實驗現(xiàn)象熱水中混合氣體顏色較常溫下的___,冰水中混合氣體顏色較常溫下的___實驗結(jié)論混合氣體受熱顏色變___,說明NO2濃度_____,即平衡向_________方向移動;混合氣體被冷卻顏色變___,說明NO2濃度_____,即平衡向_________方向移動深淺深增大吸熱反應(yīng)淺減小放熱反應(yīng)2.化學(xué)平衡移動已達化學(xué)平衡的可逆反應(yīng)中,當(dāng)條件改變時,原來的化學(xué)平衡被破壞,并在新的條件下建立起新的化學(xué)平衡的過程。3.影響化學(xué)平衡的因素(1)溫度:氣體條件不變時,升高溫度,平衡向_____反應(yīng)的方向移動;降低溫度,平衡向_____反應(yīng)的方向移動。(2)其他因素:除溫度外,___________、_____(有氣體參加的可逆反應(yīng))等外界條件的改變也可以使化學(xué)平衡發(fā)生移動。吸熱放熱反應(yīng)物濃度壓強【情境·思考】可樂和雪碧中都溶解了二氧化碳,當(dāng)打開可樂或雪碧時,會看到有大量氣泡產(chǎn)生,為什么?提示:可樂中溶解有二氧化碳氣體,二氧化碳與水反應(yīng)的方程式為CO2+H2OH2CO3,打開瓶塞,壓強減小,平衡向生成二氧化碳的方向移動,因此有大量氣體冒出?！厩膳袛唷?1)往平衡體系FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl中加入適量KCl固體,平衡逆向移動,溶液的顏色變淺。(

)提示:×。可逆反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3SCN-

Fe(SCN)3,鉀離子和氯離子的濃度變化與平衡體系沒有關(guān)系,所以平衡不移動,溶液顏色也不變淺。(2)化學(xué)平衡正向移動,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不一定增大。

(

)提示:√。如A和B反應(yīng),增加反應(yīng)物A的濃度,A的轉(zhuǎn)化率要降低,B的轉(zhuǎn)化率增大。(3)化學(xué)平衡發(fā)生移動,化學(xué)反應(yīng)速率一定改變;化學(xué)反應(yīng)速率改變,化學(xué)平衡也一定發(fā)生移動。 (

)提示:×?；瘜W(xué)平衡發(fā)生移動,說明v正不再等于v逆,速率一定發(fā)生變化,但如果速率發(fā)生變化,如果v正與v逆仍然相等,平衡并不移動。知識點一化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷【重點釋疑】1.直接標(biāo)志(1)v(正)=v(逆)①同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率②在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比③在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比(2)各組分的濃度保持一定①各組分的濃度不隨時間的改變而改變②各組分的質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)不隨時間的改變而改變2.間接標(biāo)志(1)恒溫恒容反應(yīng)體系中的總壓強不隨時間的改變而變化(適用于反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng))。(2)恒溫恒壓條件下,混合氣體的密度不隨時間的改變而變化(適用于反應(yīng)前后氣體體積不等且無固體、液體參與或生成的反應(yīng))。(3)對于反應(yīng)混合物中存在有顏色變化的物質(zhì)的可逆反應(yīng),若體系中顏色不再改變,則反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。(4)全是氣體參加的反應(yīng)前后化學(xué)計量數(shù)改變的可逆反應(yīng),平均相對分子質(zhì)量保持不變。(5)對同一物質(zhì)而言,斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等?！痉椒ㄒ?guī)律】判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的兩個標(biāo)志(1)“動態(tài)標(biāo)志”即“速率標(biāo)志”,指的是當(dāng)用同種物質(zhì)表示時,只要符合v(正)=v(逆),或者說在相同的時間內(nèi),某物質(zhì)的生成量=某物質(zhì)的消耗量;當(dāng)用不同的物質(zhì)表示時,要注意表明不同方向的反應(yīng)速率,即正逆兩個方向;再就是根據(jù)某物質(zhì)的反應(yīng)速率和化學(xué)計量數(shù),求算出另外一種物質(zhì)的反應(yīng)速率,只要滿足同種物質(zhì)的v(正)=v(逆)即可。(2)“靜態(tài)標(biāo)志”指的是反應(yīng)體系中,各物質(zhì)物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分數(shù)等不變,而不是各物質(zhì)的濃度相等或分子數(shù)滿足一定的關(guān)系,這一點極具迷惑性?！舅伎肌び懻摗?1)在密閉容器中進行反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),當(dāng)SO2、O2、SO3的濃度之比為2∶1∶2時,能否說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)?提示:不能,因為不能說明各組分的濃度一定不變。也不能說明該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等?！鞔呋瘎?2)對于在容積固定的密閉容器中進行的反應(yīng):2SO2+O2

2SO3,當(dāng)壓強恒定時,一定達到平衡嗎?密度一定時呢?提示:壓強恒定時,反應(yīng)一定達到平衡,因為壓強恒定,說明各氣體的物質(zhì)的量恒定;但密度恒定時,不一定達到平衡,因為氣體的總質(zhì)量守恒,容積不變,密度在任何時刻都不變?！鞔呋瘎?3)對于在容積固定的密閉容器中進行的反應(yīng):H2+I2

2HI,當(dāng)壓強恒定時,一定達到平衡嗎?密度或混合氣體平均相對分子質(zhì)量一定時呢?提示:均不一定,因為該反應(yīng)在反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,所以壓強、密度、混合氣體平均相對分子質(zhì)量均不變?！景咐痉丁俊镜淅?2019·福州高一檢測)一定條件下,可逆反應(yīng)N2+3H22NH3達到化學(xué)平衡狀態(tài),下列說法一定正確的是 (

)A.每1molN≡N斷裂的同時有2molN—H生成B.N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2C.N2減少的速率和NH3減少的速率之比為1∶2D.氣體體積為初始體積的

【思維建?！拷獯鹋袛嗥胶鉅顟B(tài)問題的思維流程如下:【解析】選C。反應(yīng)速率之比是相應(yīng)的物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)之比,根據(jù)方程式可知,每1molN≡N斷裂的同時有6molN—H生成,A不正確;平衡時物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,但各物質(zhì)的濃度之間不一定相等或滿足某種關(guān)系,B不正確;達到平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等,則N2減少的速率和NH3減少的速率之比為1∶2,C正確;不知道轉(zhuǎn)化率,則不能確定氣體體積和初始體積的關(guān)系,D不正確。【母題追問】(1)如果在恒溫恒壓條件下反應(yīng)的壓強不變,是否能判斷反應(yīng)達到平衡?提示:不能。恒壓說明壓強是個恒量,所以不能說明反應(yīng)達到平衡。(2)不管任何條件,如果氨氣的濃度不再發(fā)生變化,是否能說明反應(yīng)達到平衡?提示:能。濃度不變說明反應(yīng)達到一定限度,說明反應(yīng)達到平衡。【規(guī)律方法】化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的依據(jù)【遷移·應(yīng)用】1.(2019·萊蕪高一檢測)下列說法可充分說明反應(yīng)P(g)+Q(g)S(g)+R(g)在恒溫恒容密閉容器中已達平衡的是 (

)A.容器里P、Q、R和S四種物質(zhì)共存B.容器里Q和R的體積分數(shù)不再變化C.容器內(nèi)氣體壓強、密度不隨時間變化D.同一時間內(nèi)生成nmolP同時生成nmolQ【解析】選B。可逆反應(yīng)的平衡狀態(tài),即反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時間的變化而變化,正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等的狀態(tài)。該反應(yīng)只要開始以后,必定P、Q、R和S四種物質(zhì)共存,故A不能說明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)。容器容積不變,氣體Q和R的體積分數(shù)不再變化,即Q和R的濃度不變,P和S的濃度也不變,故B說明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)。該反應(yīng)在平衡前后各氣體的總物質(zhì)的量不變,又因為容器容積不變,則在達到平衡前后氣體壓強不變;該反應(yīng)在平衡前后氣體的總質(zhì)量不變,又因為容器容積不變,則在達到平衡前后氣體密度不變,故C不能說明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)。D項只描述了逆反應(yīng),沒有指明正反應(yīng)的情況,故不能說明反應(yīng)已達平衡狀態(tài)。2.在一定溫度下,反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是 世紀金榜導(dǎo)學(xué)號(

)A.單位時間內(nèi)生成nmolH2,同時就有nmolHI生成B.單位時間內(nèi)有nmolH2生成,同時就有nmolI2生成C.容器內(nèi)氣體的總壓強不隨時間的變化而變化D.1個H—H鍵斷裂的同時,有2個H—I鍵斷裂【解析】選D。選項A,生成H2是逆反應(yīng),生成HI是正反應(yīng),根據(jù)化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系,如果正、逆反應(yīng)速率相等,則生成nmolH2的同時應(yīng)有2nmolHI生成,因此A選項并沒有達到化學(xué)平衡。選項B,生成H2和生成I2均是逆反應(yīng),沒有說明正反應(yīng)速率,且不管平衡是否建立,只要反應(yīng)進行,生成H2和I2的物質(zhì)的量之比始終為1∶1。因此B選項并不一定達到化學(xué)平衡。選項C,該反應(yīng)前后氣體總的物質(zhì)的量保持不變,在其他條件一定時,反應(yīng)從開始到反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,壓強就一直保持不變,故氣體總的壓強不變不能說明反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)。選項D,斷裂H—H鍵是正反應(yīng),斷裂H—I鍵是逆反應(yīng),根據(jù)化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)關(guān)系,斷裂1個H—H鍵的同時,有2個H—I鍵斷裂,其正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,因此D選項一定達到了化學(xué)平衡狀態(tài)?！狙a償訓(xùn)練】在一定溫度下某密閉容器中,加入1molA、3molB、2molC和2molD,發(fā)生反應(yīng):mA(g)+nB(g)xC(g)+yD(s),各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨著時間的變化如圖所示,則當(dāng)下列條件成立時,能說明反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是:①C的生成速率與C的分解速率相等;②v正(A)=2v逆(C);③A、B、C的濃度不再變化;④反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不再變化;⑤混合氣體的壓強不再變化;⑥混合氣體的物質(zhì)的量不再變化;⑦單位時間內(nèi)消耗amolA,同時生成3amolB;⑧A、B、C、D的分子數(shù)之比為1∶3∶2∶2 (

)A.①②③④⑤⑥⑦B.①③④⑤⑥⑦C.①③④⑥⑦D.①③⑤⑥⑦⑧

【解析】選B。反應(yīng)的化學(xué)方程式為A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s),①C的生成速率與C的分解速率相等,說明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故正確;②當(dāng)2v正(A)=v逆(C)時,正、逆反應(yīng)速率相等,所以v正(A)=2v逆(C),不能說明正、逆反應(yīng)速率相等,不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故錯誤;③A、B、C的濃度不再變化,說明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故正確;④反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不再變化,說明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故正確;⑤反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同,混合氣體的壓強不再變化,說明各組分濃度不變,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故正確;⑥反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不同,混合氣體的物質(zhì)的量不再變化,說明各組分濃度不變,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故正確;⑦單位時間內(nèi)消耗amolA,同時生成3amolB,說明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故正確;⑧反應(yīng)平衡后,各物質(zhì)的分子數(shù)不變,不一定等于其化學(xué)計量數(shù)之比,這和加入的物質(zhì)的多少以及反應(yīng)程度有關(guān),所以A、B、C、D的分子數(shù)之比為1∶3∶2∶2,不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故錯誤。知識點二化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的關(guān)系【重點釋疑】1.化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的比較化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡概念單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的變化量①條件一定;②可逆反應(yīng);③v(正)=v(逆)≠0;④各物質(zhì)的濃度一定化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡本質(zhì)物理量反應(yīng)狀態(tài)研究對象反應(yīng)的快慢反應(yīng)的限度研究范圍所有化學(xué)反應(yīng)可逆反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡特點單位不同,速率數(shù)值不同,用不同物質(zhì)表示其值可能不同逆、動、等、定、變影響因素濃度、溫度、壓強、催化劑等濃度、溫度、壓強2.化學(xué)平衡的移動可以用下列圖示理解:【易錯提醒】化學(xué)平衡移動的幾個易錯點(1)可逆反應(yīng)只有達到平衡后才會有平衡的移動,在沒達到平衡之前是化學(xué)平衡的建立過程,不是化學(xué)平衡的移動。(2)平衡移動的本質(zhì)是不同程度地改變了v(正)和v(逆),故化學(xué)反應(yīng)速率改變,化學(xué)平衡不一定移動,但化學(xué)平衡發(fā)生了移動,則化學(xué)反應(yīng)速率一定改變。(3)由于任何化學(xué)反應(yīng)都伴有熱效應(yīng),因此,對于可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)后只要改變體系的溫度,化學(xué)平衡一定發(fā)生移動,移動的方向取決于反應(yīng)是放熱還是吸熱。(4)由于催化劑可同等程度地改變v(正)和v(逆),故催化劑不會使化學(xué)平衡發(fā)生移動。【思考·討論】(1)對于所有的可逆反應(yīng),溫度升高,v正、v逆如何改變?平衡一定移動嗎?提示:溫度升高,v正、v逆一定都增大,平衡一定移動,且平衡向吸熱的方向移動。(2)對于可逆反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g),加壓時v正、v逆如何變化?平衡是否移動?加入催化劑呢?提示:加壓時v正、v逆二者都增大,但平衡不移動;加入催化劑時二者也同幅度增大,平衡也不移動。【案例示范】【典例】(2019·泰安高一檢測)紅信石就是三氧化二砷的一種天然礦物,加工以后就是著名的砒霜。砷(As)是第四周期ⅤA族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有著廣泛的用途。298K時,將20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,發(fā)生反應(yīng):(aq)+I2(aq)+2OH-(aq)(aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c()與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖所示。(1)下列可判斷反應(yīng)達到平衡的是________(填標(biāo)號)。

a.溶液的pH不再變化b.v(I-)=2v()c.c()/c()不再變化 d.c(I-)=ymol·L-1(2)tm時,v正和v逆誰大?(3)tm時v逆和tn時v逆誰大?理由是什么?【解析】(1)pH不再變化,則c(OH-)不變,反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài),故a正確;根據(jù)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式的化學(xué)計量數(shù)之比,v(I-)=2v()始終成立,不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù),故b錯誤;達到平衡時各物質(zhì)的濃度保持不變,即c()/c()不再變化,反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故c正確;達到平衡時c()=ymol·L-1,c(I-)=2ymol·L-1,故d錯誤。(2)tm時平衡向正反應(yīng)方向移動,v正>v逆。(3)由圖可知,tm時濃度比tn時小,所以tm時的逆反應(yīng)速率小于tn時的逆反應(yīng)速率。答案:(1)ac

(2)v正大于v逆

(3)tm時v逆小于tn時v逆,tm時生成物濃度較低【遷移·應(yīng)用】1.(2019·德州高一檢測)一定溫度下,可逆反應(yīng)A2(g)+B2(g)2AB(g)達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是 (

)A.單位時間內(nèi)生成nmolA2,同時生成nmolABB.單位時間內(nèi)生成2nmolAB的同時生成nmolB2C.體系內(nèi)的總壓不隨時間變化D.單位時間內(nèi)生成nmolA2的同時,生成nmolB2【解析】選B。單位時間內(nèi)生成nmolA2,同時生成nmolAB,正逆反應(yīng)速率不相等,反應(yīng)未達到平衡狀態(tài),故A項錯誤;單位時間內(nèi)生成2nmolAB的同時生成nmolB2,說明正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故B項正確;反應(yīng)前后氣體體積相等,所以壓強不變不能說明各組分濃度不變,反應(yīng)不一定達到平衡狀態(tài),故C項錯誤;單位時間內(nèi)生成nmolA2的同時,生成nmolB2,都是逆反應(yīng)方向,無法證明是否達到平衡狀態(tài),故D項錯誤。2.一定條件下,0.3molX(g)與0.3molY(g)在體積為1L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):X(g)+3Y(g)2Z(g),下列示意圖合理的是 世紀金榜導(dǎo)學(xué)號(

)【解析】選D。X減少0.1mol,消耗Y0.3mol,生成Z0.2mol,當(dāng)達到平衡時X、Z的物質(zhì)的量相同,但反應(yīng)是可逆反應(yīng)不能進行徹底,圖象不符合反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故A不符合;反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比,2v正(X)=v逆(Z),此時反應(yīng)達到平衡狀態(tài),v正(X)=v逆(Z),不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故B不符合;Y消耗0.1mol,生成Z物質(zhì)的量為0.1mol,圖象中反應(yīng)的定量關(guān)系不符合反應(yīng)比,故C不符合;Y減少0.15mol,Z增加0.1mol,二者物質(zhì)的量變化之比為0.15∶0.1=3∶2,與方程式的化學(xué)計量數(shù)一致,圖象符合,故D符合?！狙a償訓(xùn)練】可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)正在逆向進行時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的大小是 (

)A.v正>v逆

B.v正<v逆C.v正=v逆

D.不能確定【解析】選B?？赡娣磻?yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)正在逆向