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2019-2020年高中化學(xué) 專(zhuān)題二《化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡》教案 蘇教版選修4 一、 化學(xué)反應(yīng)速率 1. 概念及計(jì)算公式 對(duì)于反應(yīng)體系體積不變的化學(xué)反應(yīng)，通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率 計(jì)算公式 單位：molL-1s-1 2. 應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題 ①概念中的反應(yīng)速率實(shí)際上是某段時(shí)間間隔內(nèi)的平衡反應(yīng)速率。時(shí)間間隔越短，在這段時(shí)間發(fā)生的濃度變化越接近瞬時(shí)反應(yīng)速率（指在某一瞬間的反應(yīng)速率） ②對(duì)某一具體化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，在用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)所得數(shù)值往往不同。用各物質(zhì)表示的核心反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)之比。 ③氣體的濃度用 氣體的物質(zhì)的量/容器的體積 來(lái)表示 ④無(wú)論用任何物質(zhì)來(lái)表示，無(wú)論濃度的變化是增加還是減少，都取正值，反應(yīng)速率都為正數(shù)（沒(méi)有負(fù)數(shù)）。 ⑤在發(fā)言中對(duì)于固體或純液體而言，其物質(zhì)的量濃度無(wú)意義，所以不用題目來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。 二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 （一）內(nèi)因： 物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)速率大小的決定因素，反應(yīng)類(lèi)型不同有不同的化學(xué)反應(yīng)速率，反應(yīng)類(lèi)型相同但反應(yīng)物不同，化學(xué)反應(yīng)速率也不同。 不同化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)物性質(zhì) 決定于 同一化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)條件 決定于 濃 度 壓 強(qiáng) 溫 度 催化劑 其他因素 （二）外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 1. 濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 結(jié)論：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度，可以增大反應(yīng)速率；減小反應(yīng)物的濃度，可以減小化學(xué)反應(yīng)的速率。 注意：a、此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反應(yīng)，對(duì)于純固體或液體的反應(yīng)物，一般情況下其濃度是常數(shù)，因此改變它們的量不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。 原因：在其他條件不變時(shí)，對(duì)某一反應(yīng)來(lái)說(shuō)，活化分子百分?jǐn)?shù)是一定的，所以當(dāng)反應(yīng)物的濃度增大時(shí)，單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多，活化分子數(shù)也相應(yīng)的增多，反應(yīng)速率也必然增大。 單位體積分子總數(shù)增多， 但活化分子百分?jǐn)?shù)不變 增大濃度(或加壓) 。 反應(yīng)速率加快 單位體積分子總數(shù)不變，但活化分子百分?jǐn)?shù)增大 升高溫度或催化劑 單位體積活化分子數(shù)增多 有效碰撞次數(shù)增多 2. 壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響。 　　結(jié)論：對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，若其他條件不變，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快；減小壓強(qiáng)，反應(yīng)速率減慢。 　　原因：對(duì)氣體來(lái)說(shuō)，若其他條件不變，增大壓強(qiáng)，就是增加單位體積的反應(yīng)物的物質(zhì)的量，即增加反應(yīng)物的濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，因而可以增大化學(xué)反應(yīng)的速率。 3. 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 結(jié)論：其他條件不變時(shí)，升高溫度，可以增大反應(yīng)速率，降低溫度，可以減慢反應(yīng)速率。 原因：(1)濃度一定時(shí)，升高溫度，分子的能量增加，從而增加了活化分子的數(shù)量，反應(yīng)速率增大。 (2)溫度升高，使分子運(yùn)動(dòng)的速度加快，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物分子間的碰撞次數(shù)增加，反應(yīng)速率也會(huì)相應(yīng)的加快。前者是主要原因。 4. 催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 結(jié)論：催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)的速率。正催化劑：能夠加快反應(yīng)速率的催化劑。負(fù)催化劑：能夠減慢反應(yīng)速率的催化劑。 如不特意說(shuō)明，指正催化劑。 原因：在其他條件不變時(shí)，使用催化劑可以大大降低反應(yīng)所需要的能量，會(huì)使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子，大大增加活化分子百分?jǐn)?shù)，因而使反應(yīng)速率加快。 5. 其他因素：如光照、反應(yīng)物固體的顆粒大小、電磁波、超聲波、溶劑的性質(zhì)等，也會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的速率產(chǎn)生影響 6. 有效碰撞：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。 活化分子：能量較高、有可能發(fā)生有效 碰撞的分子。 活化能：活化分子的平均能量與所有分子平均能量之差。 活化分子百分?jǐn)?shù)： (活化分子數(shù)/反應(yīng)物分子數(shù))100% 第二單元《化學(xué)反應(yīng)的方向和限度》 一、自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下，無(wú)需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)。 能量判據(jù)：體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（△H ＜ 0）。 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，且放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全 焓變（△H）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一因素 熵：衡量一個(gè)體系混亂度的物理量叫做熵，用符號(hào)S表示。 對(duì)于同一物質(zhì)：S（g）﹥S（l）﹥S（s） 熵變：反應(yīng)前后體系熵的變化叫做反應(yīng)的熵變.用△S表示。 △S=S生成物總熵－S反應(yīng)物總熵 反應(yīng)的△S越大,越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 熵判據(jù)：體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)，即混亂度增加（ △S＞0）。且△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。 正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng) 是否能夠自發(fā)進(jìn)行： 必須綜合考慮反應(yīng)的焓變和熵變 焓變和熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響 判斷依據(jù)： △G= △H－T △S ＜ 0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 1. △H <0，△S>0 該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行； 2. △H >0，△S<0 該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行； 3. △H <0，△S<0 該反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進(jìn)行 4. △H >0，△S>0 該反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行 注意： 1．反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向，不能確定反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率。例如金剛石有向石墨轉(zhuǎn)化的傾向，但是能否發(fā)生，什么時(shí)候發(fā)生，多快才能完成，就不是能量判據(jù)和熵判據(jù)能解決的問(wèn)題了。 2．在討論過(guò)程的方向時(shí)，指的是沒(méi)有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。例如石墨經(jīng)高溫高壓還是可以變?yōu)榻饎偸摹? 二．可逆反應(yīng) (1)可逆反應(yīng)：在相同條件下，能同時(shí)向正、逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。 不可逆反應(yīng)：在一定條件下，進(jìn)行得很徹底或可逆程度很小的反應(yīng)。 (2)可逆反應(yīng)的普遍性：大部分化學(xué)反應(yīng)都是可逆反應(yīng)。 (3)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)： ①相同條件下，正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)發(fā)生 ②反應(yīng)物、生成物共同存在 ③可逆反應(yīng)有一定的限度(反應(yīng)不能進(jìn)行到底) 三、化學(xué)平衡 1.化學(xué)平衡狀態(tài)的定義 指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。 2.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征 X(B)不變 注意 對(duì)象 條件 狀態(tài) 結(jié)果 可逆反應(yīng) 一定 V(正)=V(逆) 動(dòng) 動(dòng)態(tài)平衡：V(正)≠0；V(逆)≠0 等 定 變 V(正)＝V(逆)≠0 c(B)或n(B)或φ(B)一定 條件改變→平衡改變 逆 化學(xué)平衡的研究對(duì)象是可逆反應(yīng) 3.化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 (1)υ正 = υ逆 （本質(zhì)特征） ① 同一種物質(zhì)：該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。 ② 不同的物質(zhì)：速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。 (2)反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變（外部表現(xiàn)）： ① 各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、體積（氣體）、物質(zhì)的量濃度均保持不變。 ② 各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積分?jǐn)?shù)均保持不變。 ③ 若反應(yīng)前后的物質(zhì)都是氣體，且總體積不等，則氣體的總物質(zhì)的量、總壓強(qiáng)（恒溫、恒容）、平均摩爾質(zhì)量、混合氣體的密度（恒溫、恒壓）均保持不變。 ④ 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變。四.化學(xué)平衡常數(shù) (1)定義:在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度系數(shù)之冪的積與反應(yīng)物濃度系數(shù)之冪的積比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)。用 K 表示。 (2) 表達(dá)式： aA(g)+bB(g) cC(g)+ dD(g) 在一定溫度下無(wú)論反應(yīng)物的起始濃度如何，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)后，將各物質(zhì)的物質(zhì)量濃度代入下式，得到的結(jié)果是一個(gè)定值。 這個(gè)常數(shù)稱(chēng)作該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)平衡常數(shù) (1)K 的意義： K 值越大，說(shuō)明平衡體系中生成物所占的比例越大，它的正反應(yīng)進(jìn)行的程度大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大。因此，平衡常數(shù)的大小能夠衡量一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，又叫反應(yīng)的限度。 (2)一定溫度時(shí)，同一個(gè)反應(yīng),其化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)方式、配平計(jì)量數(shù)不同，平衡常數(shù)表達(dá)式不同。 (3)在平衡常數(shù)的表達(dá)式中，物質(zhì)的濃度必須是平衡濃度（固體、純液體不表達(dá)）。在稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，水的濃度可以看成常數(shù)，不表達(dá)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，但非水溶液中的反應(yīng)，如果反應(yīng)物或生成物中有水，此時(shí)水的濃度不能看成常數(shù)。 (4)K>105 時(shí),可認(rèn)為反應(yīng)進(jìn)行基本完全。 (5)K只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物濃度變化無(wú)關(guān)，與平衡建立的途徑也無(wú)關(guān)，在使用時(shí)應(yīng)標(biāo)明溫度。溫度一定時(shí)， K 值為定值。 2.平衡轉(zhuǎn)化率 (1)定義:物質(zhì)在反應(yīng)中已轉(zhuǎn)化的量與該物質(zhì)總量的比值 (2)表達(dá)式: 小結(jié)：反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率能表示在一定溫度和一定起始濃度下反應(yīng)進(jìn)行的限度。 利用化學(xué)平衡常數(shù)可預(yù)測(cè)一定溫度和各種起始濃度下反應(yīng)進(jìn)行的限度。 (3)產(chǎn)品的產(chǎn)率:轉(zhuǎn)化率的研究對(duì)象是反應(yīng)物，而產(chǎn)率的研究對(duì)象是生成物。 第三單元《化學(xué)平衡的移動(dòng)》 一、化學(xué)平衡的移動(dòng) （1）定義：可逆反應(yīng)中舊的化學(xué)平衡的破壞，新化學(xué)平衡的建立過(guò)程叫化學(xué)平衡的移動(dòng)。 一段時(shí)間后 條件改變 （2）移動(dòng)的原因：外界條件發(fā)生變化。 v正≠v逆 舊平衡 新平衡 移動(dòng)的方向：由v正和v逆的相對(duì)大小決定。 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。 ①若V正＞V逆 ， 平衡不移動(dòng)。 ②若V正＝V逆 ， ③若V正＜V逆 ，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) （3）平衡移動(dòng)的標(biāo)志： 各組分濃度與原平衡比較發(fā)生改變。 （4）影響化學(xué)平衡的條件 (1)增大反應(yīng)物或減小生成物的濃度化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 減小反應(yīng)物或增大生成物的濃度化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) (2) A：溫度升高，會(huì)使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng)； B：溫度降低，會(huì)使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)的方向移動(dòng)。 V t 0 V(正) V(逆) ① 升高溫度度 ② 降低溫度 V t 0 V(正) V(逆) V(逆) V(正) 如正反應(yīng)是放熱反應(yīng),改變溫度時(shí)其平衡移動(dòng)的圖象是: V(逆) V(正) (3) (對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng)) A：增大壓強(qiáng)，會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動(dòng)； B：減小壓強(qiáng)，會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動(dòng)。 [注意] ①對(duì)于反應(yīng)前后氣體總體積相等的反應(yīng)， 改變壓強(qiáng)不能使化學(xué)平衡移動(dòng)； ②對(duì)于只有固體或液體參加的反應(yīng)， 改變壓強(qiáng)不能使化學(xué)平衡移動(dòng)； (4)催化劑只能使正逆反應(yīng)速率等倍增大，不能使化學(xué)平衡移動(dòng)。 二、勒夏特列原理∶ 如果改變影響平衡的條件之一（如溫度，壓強(qiáng)，以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。 三、等效平衡 化學(xué)平衡的建立與途徑無(wú)關(guān)，即可逆反應(yīng)無(wú)論從反應(yīng)物方向開(kāi)始，還是從生成物方向開(kāi)始，只要條件不變（定溫定容、定溫定壓），都可以達(dá)到同一平衡狀態(tài)，此為等效平衡。 （1）定義：在一定條件下（恒溫恒容或恒溫恒壓）下，只是起始加入情況不同的同一可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，任何相同組分的分?jǐn)?shù)（體積、物質(zhì)的量）均相等，這樣的化學(xué)平衡互稱(chēng)為等效平衡。 在等效平衡中，若不僅任何相同組分的分?jǐn)?shù)（體積、物質(zhì)的量）均相同，而且相同組分的物質(zhì)的量均相同，這類(lèi)等效平衡又互稱(chēng)為同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。 (2) 等效平衡的規(guī)律： ①在定溫定容條件下，對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)可變的可逆反應(yīng)，只改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如通過(guò)反應(yīng)的計(jì)量數(shù)換算成同一半邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡的相同，則兩平衡等效。 ②在定溫定容條件下，對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，只改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如通過(guò)反應(yīng)的計(jì)量數(shù)換算成同一半邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡的相同，則兩平衡等效。 ③在定溫定壓條件下，改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如通過(guò)反應(yīng)的計(jì)量數(shù)換算成同一半邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡的相同，則兩平衡等效。