§2-3 化学反应速率与限度(2) ◆.

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§2-3 化学反应速率与限度(2) ◆

一个化学反应在实际进行时,反应物能否按方程式中相应的物质的计量关系完全转变为生成物?如果能,是在什么条件下?如果不能,原因是什么? 讨论: 一个化学反应在实际进行时,反应物能否按方程式中相应的物质的计量关系完全转变为生成物?如果能,是在什么条件下?如果不能,原因是什么? 不能,因为反应都存在一定的可逆性。正向和逆向反应同时进行,但可逆程度各有差异 二、化学反应限度 1、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。在可逆反应方程式中,不用“=”表示,而用 表示。 ◆

以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例,若开始时没有生成物,此时A和B的浓度最大,因而正反应速率最大;而C和D起始浓度为0,所以逆反应速率为0。随着反应的进行,反应物不断减少,生成物不断增多,v(正)越来越小, v (逆)越来越大。反应进行到某一时刻, v(正)=v(逆),反应物浓度与生成物浓度不再改变,达到一种表面静止的状态,称化学平衡状态,简称化学平衡。这个过程可用下图表示: ◆

思考一下如果开始没有反应物只有生成物又如何呢? V逆 V正 t V正 V逆 t 思考一下如果开始没有反应物只有生成物又如何呢? 达到平衡状态,也就是反应所能达到的限度。即该反应在给定条件下所能达到或完成的最大程度 ◆

2、化学平衡含义P51 3、化学平衡特征: 等:同一物质的 v(正)=v(逆) 动:动态平衡 定:每一种物质自身的C不变 变:外界条件一变,平衡随之变 (达到平衡就是达到限度,平衡变化或破坏就是提高限度) ◆

下列各项中,说明2HI(g) H2(g) +I2(g)已经达到平衡状态的是 (1)单位时间内,生成nmolH2的同时生成nmolHI。 (2)一个H—H键断裂的同时,有2个H—I键断裂。 (3)温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化。 (4)温度和体积一定时,混合气体的 颜色不再变化。 ◆

②定:各组分的自身浓度不随时间改变而改变 (2)间接标志: ①各物质的物质的量不随时间改变而改变 ②各气体的压强不随时间改变而改变 总结一下,怎么样判断一个反应是否达到平衡状态? 4、可逆反应达到化学平衡状态的标志 (1)直接标志: ①等:同一物质表示的v(正)= v(逆) ②定:各组分的自身浓度不随时间改变而改变 (2)间接标志: ①各物质的物质的量不随时间改变而改变 ②各气体的压强不随时间改变而改变 ③气体的颜色不随时间改变而改变 物质的量浓度、质量分数、气体体积分数 ◆

b、c、e、f、 在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应N2(气)+3H2(气) 2NH3(气)+Q达到平衡的标志是: a.反应速率 v(N2):v(H2):v(NH3)=1∶3∶2; b.各组分的物质的量浓度不再改变; c.容器内的压强不再发生变化; d.混合气体的密度不变(相同状况); e. v(N2)(正反应) 为a; v(NH3)(逆反应)为2a f.单位时间内 3 mol H—H键断裂的同时有6 mol N—H键断裂 ( ) b、c、e、f、 ◆

三、化学反应条件的控制 通过控制反应条件,人们可促进有利化学反应,抑制有害的化学反应。 ◆

如何提高煤的燃烧效率? 1、煤的状态与煤燃烧的速率有何关系?与煤的充分燃烧有何关系? 2、空气用量对煤的充分燃烧有什么影响?为什么? 3、应选择什么样的炉(灶)膛材料?理由是什么? 4、如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量? 燃料充分燃烧通常需要考虑两点:一是燃烧时要有足够多的空气;二是燃料与空气要有足够大的接触面。 将固体燃料粉碎,或将液体燃料以雾状喷出,以增大燃料与空气的接触面,提高燃烧效率。 ◆

【例1】(2010·承德高一检测)已知某反应的各物质浓度数据如下: aA(g)+bB(g) cC(g) 起始浓度(mol/L) 3.0 1.0 0 2 s末浓度(mol/L) 1.8 0.6 0.8 ◆

(1)据此可推算出上述方程式中各物质的化学计量数之比是___。 A.9∶3∶4 B.3∶1∶2 C.2∶1∶3 D.3∶2∶1 (2)v(A)=___。 ◆

【规范解答】 (1)aA(g)+bB(g) cC(g) c(初)/(mol/L) 3.0 1.0 0 Δc/(mol/L) 1.2 0.4 0.8 c(末)/(mol/L) 1.8 0.6 0.8 所以各物质的化学计量数之比为1.2∶0.4∶0.8=3∶1∶2,B正确。 (2)v(A)= 。 答案:(1)B (2)0.6 mol·L-1·s-1 ◆

【例2】(2010·郑州高一检测)(Ⅰ)在下列事实中,各是什么因素影响了化学反应速率。 (1)集气瓶中H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸:___。 (2)黄铁矿煅烧时要粉碎成矿粒:___。 (3)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2则很快产生气体:___。 ◆

(4)同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条,产生气体有快有慢___。 (5)同样大小的石灰石分别与0.1 mol·L-1盐酸和1 mol·L-1盐酸反应,速率不同:___。 (6)夏天食品容易变质,而冬天不易发生该现象: ___。 ◆

(Ⅱ)反应E+F ==== G在温度T1下进行,反应M+N ==== K在温度T2下进行,已知:T1>T2,且E和F的浓度均大于M和N的浓度,则两者的反应速率___。 A.前者大 B.后者大 C.一样大 D.无法判断 【自主解答】(Ⅰ)影响化学反应速率的因素除了浓度、温度、压强、催化剂以外,光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等,也会对化学反应速率产生影响。(Ⅱ)因为这两个反应是不同的反应, ◆

而决定反应速率的主要因素是内因,故尽管前者的反应温度高、浓度大,但反应速率不一定大于后者,如合成氨反应在高温、高压且有催化剂的条件下进行,其速率也不如低温下的酸碱中和反应进行的快。故两者的反应速率无法判断。 答案:(Ⅰ)(1)光 (2)反应物的接触面积 (3)催化剂 (4)反应物本身的性质 (5)反应物的浓度 (6)反应温度 (Ⅱ)D ◆

例题3.等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定不同条件下产生氢气体积V的数据,根据数据绘制得到如图所示曲线,则曲线a,b,c,d所对应的实验组别可能是( ) ◆

A.4-3-2-1 B.1-2-3-4 C.3-4-2-1 D.1-2-4-3 【解析】选C。固体与液体反应,影响化学反应速率的因素有:温度、溶液的浓度、固体的表面积。温度高、粉末状、盐酸浓度大则反应快,所以,1最慢,2较1快,较4慢,3最快。 ◆

练习1. 一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生下列反应:2HI(g) H2(g)+I2(g)。若c(HI)由0. 1 mol/L降到0 练习1.一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生下列反应:2HI(g) H2(g)+I2(g)。若c(HI)由0.1 mol/L降到0.07 mol/L时,需要15 s, 那么c(HI)由0.07 mol/L降到0.05 mol/L时,所需反应的时间为( ) A.等于5 s B.等于10 s C.大于10 s D.小于10 s ◆

◆ 【解析】选C。HI浓度由0.1 mol/L降到0.07 mol/L过程 中,v(HI)= =0.002 mol/(L·s), 0.05 mol/L时,需要时间为10 s,但当c(HI)降低时, 反应变慢,因此实际所需反应的时间大于10 s。 ◆

练习2(2010·济南高一检测)反应A+3B ==== 2C+2D在四种不同情况下的反应速率最快的是( ) A.v(A)=0.15 mol/(L·s) B.v(B)=0.6 mol/(L·s) C.v(C)=0.4 mol/(L·s) D.v(D)=0.45 mol/(L·s) ◆

◆ 【解析】选D。可把v(B)、v(C)、v(D)转化为用v(A)表 示的反应速率,则有A项v(A)=0.15 mol/(L·s),B项 v(A)= v(B)=0.2 mol/(L·s),C项v(A)= v(C)= 0.2 mol/(L·s),D项v(A)= v(D)=0.225 mol/(L·s), 故选D。 小结: 作业:课本53页2T,3T. ◆