新教材2021-2022學(xué)年人教版高中化學(xué)選擇性必修1第二章化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)速率 知識(shí)點(diǎn)考點(diǎn)匯總

第二章化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)速率

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率.....................................................1

第一課時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率..............................................1

第二課時(shí)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素活化能...........................5

第二節(jié)化學(xué)平衡.........................................................14

第一課時(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)與化學(xué)平衡常數(shù)..............................14

第二課時(shí)影響化學(xué)平衡的因素......................................19

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向..................................................34

第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控..................................................38

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率

第一課時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率

1.化學(xué)反應(yīng)速率

1.化學(xué)反應(yīng)速率

(1)概念及表達(dá)式

①概念

化學(xué)反應(yīng)速率可以用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的濃度變化來(lái)表示。通常用

單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來(lái)表示。

②表達(dá)式

Ac

v=~,其中。表示反應(yīng)速率，C表示各反應(yīng)物或生成物濃度，Ac表示其

濃度變化(取其絕對(duì)值)，t表示時(shí)間，△/表示時(shí)間變化。

⑵單位

濃度常以molL」(或mol/L)為單位，時(shí)間常以s、min為單位，故化學(xué)反應(yīng)

速率的常用單位為mol/(的s)、mol/(L-min)(或molL」?si010卜口?min」)等。

(3)同一反應(yīng)用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率

①表示方法

對(duì)于任意一個(gè)化學(xué)反應(yīng)：〃?A+〃B===pC+qD,用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)

、一八口…Ac(A)Ac(B)Ac(C)

速率分別為：或A)=-五一、o(B)=-&-、°(C)=—&—、"D)=

△c(D)

Ar0

②不同物質(zhì)反應(yīng)速率的關(guān)系

用不同物質(zhì)表示同一化學(xué)反應(yīng)在同一時(shí)間段內(nèi)的反應(yīng)速率時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率

之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

即0(A)：0(B)：0(C)：v(D)=m:n：p：q。

2.化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定

(1)測(cè)定原理：利用化學(xué)反應(yīng)中與某一種化學(xué)物質(zhì)的濃度(或質(zhì)量)相關(guān)的性質(zhì)

進(jìn)行測(cè)定。

(2)測(cè)定方法

①利用能夠直接觀察的某些性質(zhì)測(cè)定：如通過(guò)測(cè)量釋放出一定體積氣體的時(shí)

間來(lái)測(cè)定反應(yīng)速率，或通過(guò)測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)氣體壓強(qiáng)的變化來(lái)測(cè)定反應(yīng)速率。

②利用科學(xué)儀器測(cè)量：如在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或生成物本身有較明顯的顏色

時(shí)，可利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來(lái)跟蹤反應(yīng)的過(guò)程和測(cè)量反應(yīng)

速率。

［名師點(diǎn)撥］

△C

(1)由公式0=而計(jì)算得到的化學(xué)反應(yīng)速率，是某一時(shí)間段的平均速率而不

是瞬時(shí)速率。

(2)不論是反應(yīng)物還是生成物，其化學(xué)反應(yīng)速率值都取正值。

(3)固體或純液體(不是溶液)的物質(zhì)的量濃度可視為不變的常數(shù)，因此，一般

不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。

(4)同一化學(xué)反應(yīng)中，用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值可能不同，但它

們表示的意義完全相同，因此，要在反應(yīng)速率。后標(biāo)明具體的物質(zhì)。

2.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較

物理學(xué)科中可以利用速度來(lái)描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的快慢，化學(xué)學(xué)科中我們利用化學(xué)

反應(yīng)速率來(lái)定量測(cè)量化學(xué)反應(yīng)的快慢。

約10.3m?sT(1.5?5)X10*3m*S*1

［情境探究］

1.對(duì)于比較復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算，常采用“三段式法”進(jìn)行計(jì)算,

如下例所示:

2A(g)+B(g)-=2C(g)

起始濃度/（mol?I「i）210

轉(zhuǎn)化濃度/(mol?L-)2xx

ns后濃度/(mol?L-1)2—2。1-x2工

,__x2x

有v(A)=~mol?L1"s~1,o(B)=：mol?L-1?s-1,v(C)=~mol-L

X

1?s-1,B的轉(zhuǎn)化率為］X100%o

根據(jù)上面具體實(shí)例，總結(jié)“三段式”法的操作步驟。

提示：（1）寫(xiě)出化學(xué)反應(yīng)方程式并配平。⑵根據(jù)題意，依次列出各反應(yīng)物和生

成物的起始濃度（或物質(zhì)的量）、濃度（或物質(zhì)的量）的變化量及一段時(shí)間后的濃度

（或物質(zhì)的量），未知量可以設(shè)未知數(shù)表示。（3）根據(jù)起始濃度（或物質(zhì)的量）與一段

時(shí)間后的濃度（或物質(zhì)的量）的差等于濃度（或物質(zhì)的量）的變化量，變化量之比等

于對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，列出關(guān)系式計(jì)算。

2.根據(jù)2中信息分析，同一化學(xué)反應(yīng)，用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，是否

數(shù)值越大，反應(yīng)速率越快？

提示：否。用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，數(shù)值不一定相同，但表達(dá)的意義相

同，若化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)相同，其數(shù)值相同，且化學(xué)計(jì)量數(shù)越大，數(shù)值

越大。

3.已知NH3和純凈的。2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4NH3（g）+3O2（g）2N2（g）

+6H2O（g）,現(xiàn)向一容積不變的2L密閉容器中充入4molNH3和3molO2,4

min后，測(cè)得生成的H2O（g）占混合氣體體積的40%,請(qǐng)列式計(jì)算此段時(shí)間內(nèi)該反

應(yīng)的平均化學(xué)反應(yīng)速率。

提示：設(shè)4min后NH3轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為xmol,列三段式為

i

4NH3(g)+3O2(g)^2N2(g)+6H?C)(g)

起始量/mol4300

313

變化量/molX--T---T

4,2

4min后的313

4-x3—~7TJC

量/mol422

3

夢(mèng)

由題意知---------j_-可XI00%=40%。

4—x+3-/+].r+/x

解得x=2,U（O2）=0.1875mol-L1,mini

歸納總結(jié)

1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算方法——“三段式”法

（1）求解化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算題的一般步驟：

①寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。

②找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。

③根據(jù)已知條件列方程計(jì)算。

例如mA+—區(qū)

起始濃度/(mol?L1)ahc

TIT

轉(zhuǎn)化濃度/(mol-L1)X匹

rnin

.njcD工

某時(shí)刻濃度/（mol-L'）a—xb------C1r“

mm

轉(zhuǎn)化濃度nx

”B)=

△tm△t

⑵計(jì)算中注意以下量的關(guān)系：

①對(duì)反應(yīng)物：C（起始）一C（轉(zhuǎn)化）=c（某時(shí)亥”）

②對(duì)生成物：C（起始）+c-（轉(zhuǎn)化）=c（某時(shí)刻）

,..C（轉(zhuǎn)化）

③轉(zhuǎn)化率=（（起至）-X100%

2.化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法

同一化學(xué)反應(yīng)中，用不同物質(zhì)來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，數(shù)值可能不同，需要

進(jìn)行轉(zhuǎn)化。常用以下兩種方法：

（1）歸一法

看化學(xué)反應(yīng)速率的單位是否一致.

,看

若不?致.需轉(zhuǎn)化為同一單位

將不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率轉(zhuǎn)化

成同一物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率

|=膜_標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一后比較數(shù)值大小.數(shù)值

紅色摳一越大.反應(yīng)速率越大___________

(2)比值法

通過(guò)化學(xué)反應(yīng)速率與其對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值進(jìn)行比較，比值大的化學(xué)反

應(yīng)速率大。

u(A)v(B)

如對(duì)于反應(yīng)〃A(g)+bB(g)cC(g)+n)(g),若->上,則用A

表示的化學(xué)反應(yīng)速率較大。

第二課時(shí)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素活化能

1.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

(一)定性研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

［實(shí)驗(yàn)用品］燒杯、試管、量筒、試管架、膠頭滴管、溫度計(jì)、秒表、0.1mol-L

11

Na2s2O3溶液、0.1mol171H2so4溶液、0.5mol?L-H2s。4溶液、5%H2O2

溶液、1molL」FeCb溶液、蒸鐳水、熱水。

［實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)］

實(shí)驗(yàn)序號(hào)影響因素實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

相同溫度下，向兩支試管中分別加入

試管②中出現(xiàn)黃色

4mL0.1mol-L-1Na2s2O3溶液，然后

渾濁用的時(shí)間短；

I濃度向試管①中加入2mL0.1mol-L"1

試管①中出現(xiàn)黃色

H2so4溶液，記錄出現(xiàn)黃色渾濁的時(shí)

渾濁用的時(shí)間長(zhǎng)

間；向試管②中加入2mL0.5

mol-L「H2s04溶液，記錄出現(xiàn)黃色

渾濁白勺時(shí)間。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：

J0.1mol-L1I0.Smol-L*,

,H2s（九溶液gH2s溶液

d

4],H

34mL0.1mobL1目4mL0.1mo卜U

YNaS2O溶液鼠Na2sCh溶液

考23z

Q）②

取兩支試管各加入5mL0.1mol-L-1

Na2s2O3溶液，另取兩支試管各加入

5mL0.1mol-L-1H2sO4溶液；將四

支試管分成兩組（各有一支試管盛有

Na2s2。3溶液和H2s。4溶液），一組

燒杯②的試管中出

放入盛有冷水的燒杯①中，另一組放

現(xiàn)黃色渾濁用的時(shí)

入盛有熱水的燒杯②中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)

溫度間短；燒杯①的試

II間后，分別混合并攪拌，記錄出現(xiàn)黃

管中出現(xiàn)黃色渾濁

色渾濁的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：

用的時(shí)間長(zhǎng)

?-------廿QImol-L1

IEESZH/Na2sz（%溶液

和Qlmol.L"

水版母詞篇硫前

?

1-------行z0.1mol-L1

=-==H/Na2s2。3溶液

熱JiiiiiOf和0.1mo]?LT

水售量周稀硫酸

在兩支試管中各加入2mL5%的

H2O2溶液，再同時(shí)向H2O2溶液中分

別加入1mol-L_1FeCb溶液和蒸儲(chǔ)

試管①中快速產(chǎn)生

水各1mL,觀察產(chǎn)生氣泡的快慢。

III催化劑氣泡；試管②中緩

實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：

慢產(chǎn)生氣泡

p湍液卜儲(chǔ)水

mL5%II2O2Q2mL5%H2O2

①②

［問(wèn)題探討］

i.實(shí)驗(yàn)I、n的反應(yīng)原理是什么？（用化學(xué)方程式表示）

提ZF：Na2s2。3與H2s。4反應(yīng)的化學(xué)方程式為

Na2s2O3+H2sO4=Na2SO4+SI+SO2t+H2O。

2.由實(shí)驗(yàn)I中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？

提示：出現(xiàn)黃色渾濁的時(shí)間越短，說(shuō)明反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率越大。

3.由實(shí)驗(yàn)II中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？

提示：出現(xiàn)黃色渾濁的時(shí)間越短，說(shuō)明溫度越高，反應(yīng)速率越大。

4.實(shí)驗(yàn)III的反應(yīng)原理是什么（用化學(xué)方程式表示）？FeC13溶液在反應(yīng)中的作

用是什么？由實(shí)驗(yàn)III的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？

提示：H2O2分解的化學(xué)方程式為2H2O2電組則2H2O+O2t,FeCb在反應(yīng)

中的作用是作催化劑；產(chǎn)生氣泡的速率快證明使用催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率。

（二）定量研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定并比較下列化學(xué)反應(yīng)的速率

①按下圖所示安裝裝置，加入鋅粒，然后快速加入40mL1mol-L-'稀硫酸,

測(cè)量收集10mL比所用的時(shí)間。

②按圖示再安裝一套裝置，加入與前一套裝置相同的鋅粒，然后再快速加入

40mL4moi.「1稀硫酸，測(cè)量收集lOmLH?所用的時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡；收集10mL氣體，②所用時(shí)間比①所用

時(shí)間短。

［問(wèn)題探討］

1.由上述實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸龅膶?shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？

提示：4mol-L-1硫酸與鋅反應(yīng)比1mol］—?硫酸與鋅反應(yīng)快。

2.實(shí)驗(yàn)時(shí)，除濃度外，為什么要控制其他條件都相同？你知道的其他條件

都有哪些？

提示：上述實(shí)驗(yàn)是一個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，除濃度外，需要控制其他條件都相同，這

樣才能得出不同濃度時(shí)反應(yīng)速率的數(shù)據(jù)。

需要控制的其他條件有:

控制的條件

鋅粒鋅粒的形狀、大小、質(zhì)量等必須相同

裝置采用的分液漏斗、錐形瓶規(guī)格必須相同；兩套裝置的氣密性均必

裝置

須良好

環(huán)境兩套裝置所處環(huán)境溫度必須相同

3.利用上述實(shí)驗(yàn)裝置還能根據(jù)哪些變化來(lái)定量測(cè)定鋅與硫酸的反應(yīng)速率？

提示：相同時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生H2體積的多少。

歸納總結(jié)

1.影響因素

內(nèi)因

___*取決于反應(yīng)物本身的性質(zhì)

影響因素一外因

~"主要有濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等

2.外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

⑴濃度

①固體或純液體的濃度是恒定常數(shù)，則有：

a.增加其用量時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率不變。

b.增大其表面積或?qū)⒐腆w溶于溶劑中，化學(xué)反應(yīng)速率增大。

②氣體或溶液：增大反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率增大。

⑵溫度

①升高溫度，吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率都增大，但吸熱反應(yīng)增大

得多。

②降低溫度，吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率都減小，但吸熱反應(yīng)減小

得多。

③溫度每升高10℃,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大為原來(lái)的2?4倍。

(3)催化劑

催化劑同等程度地改變正、逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率。在不加說(shuō)明時(shí)，催化劑

一般是指能使反應(yīng)速率加快的正催化劑。

(4)壓強(qiáng)

改變壓強(qiáng)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響的根本原因是引起濃度改變。所以在討論

壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，應(yīng)區(qū)分引起壓強(qiáng)改變的原因。

①對(duì)于沒(méi)有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)影響。

②對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，有以下幾種情況

I.恒溫恒容時(shí)：

a.充入氣體反應(yīng)物上因總壓強(qiáng)增大嶼濃度增大司是反應(yīng)速率加快。

b.充入“無(wú)關(guān)氣體(如He、Ne、Ar、N2等不參與本反應(yīng)也不干擾本反應(yīng)的

氣體，下同)”上國(guó)總壓強(qiáng)增大，但各反應(yīng)物濃度不變，則反應(yīng)速率不變。

H.恒溫恒壓時(shí)：

a.同等程度地充入相應(yīng)的氣體反應(yīng)物上因體積增大，但各反應(yīng)物濃度不

變，則反應(yīng)速率不變。

b.充入“無(wú)關(guān)氣體”W匪體積增大宜區(qū)各反應(yīng)物濃度減小W型反應(yīng)

速率減慢。

［名師點(diǎn)撥］

(1)固體物質(zhì)的反應(yīng)速率與表面積有關(guān)，顆粒越小，表面積越大，反應(yīng)速率就

越快，故塊狀固體可通過(guò)研磨來(lái)增大表面積，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率。

(2)若某物質(zhì)的濃度變化改變了其性質(zhì)，反應(yīng)實(shí)質(zhì)可能發(fā)生改變，要具體分析

反應(yīng)速率的變化(如Fe與稀H2s04反應(yīng)，在一定濃度范圍內(nèi)反應(yīng)速率與濃度有關(guān)，

但常溫下鐵遇濃H2so4鈍化)。

(3)溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響適用于任何反應(yīng)，不論是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)，

升高溫度，反應(yīng)速率都增大。

(4)催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變反應(yīng)熱的大小。

2.活化能

一、有效碰撞理論與活化能

［情境素材］

1.基元反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物粒子必須發(fā)生碰撞。以氣體反應(yīng)為例，

任何氣體分子間的碰撞次數(shù)都是非常巨大的。通常情況下，當(dāng)氣體的濃度為1

moLL」時(shí)，在每立方厘米、每秒內(nèi)，反應(yīng)物分子的碰撞可達(dá)到1()28次，如果反

應(yīng)物分子間任何一次碰撞都能發(fā)生反應(yīng)的話，反應(yīng)只需IO-秒就可以完成，但

為什么有些氣體間的反應(yīng)卻比較慢，不是瞬間完成的呢？以下是HI氣體分解反

應(yīng)中分子碰撞示意圖：

2"6n/9

11MB

HI。0oHIP小?J

AB

圖1

A中分子能量較低，B中碰撞取向不合適，C為有效碰撞。

2.HI分解的能量變化如下圖所示：

圖2

［情境探究］

1.圖1A中分子的能量較低,HI分子之間的碰撞為什么不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)？

什么是活化分子？

提示：圖1A中分子具有的能量較低，這種分子不是活化分子，它們之間的

碰撞為無(wú)效碰撞，不能使HI發(fā)生反應(yīng)。發(fā)生有效碰撞的分子必須具有足夠的能

量，這種分子叫做活化分子。

2.圖1B中HI的分子為活化分子，它們之間碰撞后能否使HI發(fā)生分解反

應(yīng)？其原因是什么？

提示：不能；因?yàn)榛罨肿优鲎矔r(shí)還要有合適的取向，而圖1B中的碰撞取

向不合適；這種碰撞也是無(wú)效碰撞，不能使HI發(fā)生反應(yīng)。

3.圖1C中HI分子間的碰撞使HI發(fā)生反應(yīng)，其原因是什么？什么叫有效

碰撞？

提示：活化分子碰撞時(shí)有合適的取向，這樣碰撞能使HI分子內(nèi)的共價(jià)鍵斷

裂形成自由基(1.),然后自由基結(jié)合生成分子，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。能夠發(fā)生化

學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。

4.圖2中田、良表示的含義是什么？什么叫活化能？

提示：后表示反應(yīng)的活化能；及表示活化分子變成生成物分子放出的能量（或

表示逆反應(yīng)的活化能）；活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量

之差叫做反應(yīng)的活化能。

5.HI的分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng)？反應(yīng)的△”是多少？（用Ei、

員表示）

提示：HI的分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，△H=E|一E2。

歸納總結(jié)

1.基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程

2HP---m十叼①2Hl-AHZ+21?反.反應(yīng)歷程

的基元反應(yīng)［②21--->12—?（反應(yīng)機(jī)理）

基元反應(yīng)：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)往往經(jīng)過(guò)多個(gè)反應(yīng)步驟才能實(shí)現(xiàn)，每一步反應(yīng)都稱

為基元反應(yīng)。

反應(yīng)歷程：與某化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的一組基元反應(yīng)反映了該反應(yīng)的反應(yīng)歷程，反

應(yīng)歷程又稱反應(yīng)機(jī)理。

自由基：像上述反應(yīng)歷程中的I?一樣，帶有單電子的原子或原子團(tuán)叫自由基,

如0?自由基。

2.有效碰撞理論與活化能

|有效碰撞|一能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞

蒞化狂一能量較高.能夠發(fā)生有效碰撞的分子

金兀1活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子

周回一具有的平均能量之差

如圖所示：

圖中Ei指反應(yīng)的活化能，Ei—&是反應(yīng)熱。

3.化學(xué)反應(yīng)速率與活化分子、有效碰撞的關(guān)系

活化分子的百分?jǐn)?shù)越大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多，單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞

的次數(shù)越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快。如圖所示：

分子具有一活化

分子一相互/足夠能量分子）一

運(yùn)動(dòng)f碰撞、有合適的取向/有效碰撞f化學(xué)反應(yīng)

二、運(yùn)用有效碰撞理論解釋外界因素對(duì)反應(yīng)速率的影響

1

工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）AH=-92.4kJ-mor；

在無(wú)催化劑時(shí)，氨的合成反應(yīng)的活化能很高，大約335kJ.molI加入鐵觸媒催

化劑后，反應(yīng)以生成氮化物和氮?dú)浠飪蓚€(gè)階段進(jìn)行。第一階段的反應(yīng)活化能為

126-167kJmor1,第二階段的反應(yīng)活化能為13kJ?moll反應(yīng)圖示如下:

［情境探究］

1.用碰撞理論解釋，一定溫度下密閉容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng)，增大N2和

H2的濃度，為什么能加快化學(xué)反應(yīng)速率？

提示：增大N2和H2的濃度，即增大單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目、有效碰撞

次數(shù)增加，反應(yīng)速率加快。

2.用碰撞理論解釋，密閉容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng)，為什么升高溫度會(huì)使

化學(xué)反應(yīng)速率增大？

提示：升高溫度，反應(yīng)物分子的能量增加，會(huì)使一部分原來(lái)能量較低的分子

變成活化分子，從而增加了反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)，有效碰撞次數(shù)增加，

反應(yīng)速率加快。

3.用碰撞理論解釋，一定溫度下，在容積可變的容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng),

縮小容積，增大壓強(qiáng)，為什么能加快化學(xué)反應(yīng)速率？

提示：一定溫度下，縮小容積，增大壓強(qiáng)，會(huì)使反應(yīng)物的濃度增大，即增大

了單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目，有效碰撞次數(shù)增加，反應(yīng)速率加快。

4.從有效碰撞微觀角度解釋合成氨工業(yè)中，鐵觸媒為什么能提高反應(yīng)速率？

提示：從能量變化圖上看，使用鐵觸媒能降低反應(yīng)的活化能，使更多的反應(yīng)

物分子成為活化分子，提高了活化分子的百分?jǐn)?shù)，有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率

加快。

歸納總結(jié)

外界因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的原因

單位體積內(nèi)

有效碰化學(xué)反

外因\分子活化活化分子撞幾率應(yīng)速率

總數(shù)分子數(shù)百分?jǐn)?shù)

增大反應(yīng)

增加增加不變?cè)黾蛹涌?/p>

物濃度

增大壓強(qiáng)增加增加不變?cè)黾蛹涌?/p>

升高溫度不變?cè)黾釉龃笤黾蛹涌?/p>

催化劑不變?cè)黾釉龃笤黾蛹涌?/p>

［名師點(diǎn)撥］

(1)活化分子間的碰撞不一定能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，活化分子需要在合適的取向上

碰撞才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

(2)改變活化分子百分?jǐn)?shù)的外界因素只有溫度和催化劑，改變濃度和壓強(qiáng)只改

變分子總數(shù)。

(3)使用催化劑能同等程度地降低正、逆反應(yīng)的活化能，使正、逆反應(yīng)的反應(yīng)

速率同等程度地加快。

第二節(jié)化學(xué)平衡

第一課時(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)與化學(xué)平衡常數(shù)

1.化學(xué)平衡狀態(tài)

1.化學(xué)平衡的概念和特征

⑴概念

在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。

(2)表示方法

用““表示，把從左向右進(jìn)行的反應(yīng)稱作正反應(yīng),從右向左進(jìn)行的反應(yīng)

高溫、高壓

N,+3H9--^2NH

稱作逆反應(yīng)。例如工業(yè)合成氨的反應(yīng)為——：~皿足-------3

⑶特征

雙向性—指可逆反應(yīng)分為方向相反的兩個(gè)反應(yīng)?即

"正反應(yīng)和逆反應(yīng)

雙同性一指正、逆反應(yīng)是在同一條件下,同時(shí)進(jìn)行

幣7祐—指反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%.反應(yīng)物、生

八仔性一成物共存于同一體系

②實(shí)例：使2molSO2與1molO2在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+

O2(g)2so3(g),充分反應(yīng)后，容器中存在的物質(zhì)有：SO2、。2、SO3。

2.化學(xué)平衡狀態(tài)

(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立

在一定條件下的容積不變的密閉容器中進(jìn)行合成氨的反應(yīng):

P7溫、圖壓

N(g)+3H(g>上2NH3(g)

22催化劑

①裝置I:把N2和H2在一定條件下充入密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，N2、H2、NH3

的濃度變化如下圖所示:

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系中NH.3的濃度逐漸增大,而N2和H2的濃度逐漸減小。

到達(dá)力時(shí)刻時(shí)，N2、H2、NH3的濃度均不再改變,即反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。

②裝置H：把2moiNH3在一定條件下充入密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，N2,H2>

NH3的濃度變化如下圖所示：

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，體系中N2和H2的濃度逐漸增大,而NH3的濃度逐漸減小,

到達(dá)女時(shí)刻時(shí)，N2、比、NH3的濃度均不再改變,即反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。

⑵概念

在一定條件下的可逆反應(yīng)體系中，當(dāng)正、逆反應(yīng)的速率相等時(shí),反應(yīng)物和生

成物的濃度均保持不變的狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。

(3)特點(diǎn)

廠“逆，，一可逆反應(yīng)

一一“動(dòng)”-平衡時(shí)反應(yīng)沒(méi)有停止，是.-種動(dòng)態(tài)平衡

五

大

特一“等”—V(正)=t>(逆)

征

一一“定”一反應(yīng)物和生成物的幽保持不變

一“變"一條件改變，平衡狀態(tài)可能改變，新條件下建立

新的平衡狀態(tài)

［名師點(diǎn)撥］

(1)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，反應(yīng)并沒(méi)有停止，而是反應(yīng)在該條件下進(jìn)行到

最大限度。

(2)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后，各組分的濃度保持不變，并不是各組分的濃度相等。

歸納總結(jié)

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

1.直接判斷法

(1)0正=。逆W0(即同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率相等)。

(2)各物質(zhì)的濃度保持不變。

2.間接判斷法

(1)各物質(zhì)的百分含量保持不變。

(2)各物質(zhì)的物質(zhì)的量或質(zhì)量保持不變。

(3)各氣體的體積保持不變。

2.化學(xué)平衡常數(shù)

表中所列為測(cè)量反應(yīng)H2(g)+I2(g)2Hl(g)在457.6℃時(shí)各物質(zhì)的初始濃度

和平衡濃度所獲得的數(shù)據(jù)。

初始濃度/(mol-L-I)平衡濃度/(moLL71)平衡時(shí)

r(HI)

C(H)C(l2)c(HI)C(H2)c(L)c(HI)

2dH2)?)

1.197X10"1.270

6.944X10、05.617XIO-35.936X10-448.37

2XIO-2

1.228X10-1.687

9.964X10303.841XIO-31.524X10-348.62

2xio-2

1.201X10-1.486

8.403X10-304.580X10-39.733X10~449.54

2xio-2

1.520

1.181

00X1(F1.696XIO-31.696XIO-348.49

XIO-2

2

1.287

1.000

00xio1.433X1031.433X10-348.70

xio-2

2

3.777

2.934

00XIO-4.213X10-34.213X10348.50

xio-2

2

c2(HI)丁,…

48.70

c(H2)-C(I2)平均值

1.根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算平衡時(shí)771fxy的值，將計(jì)算結(jié)果填入

表中(計(jì)算結(jié)果均保留2位小數(shù))，并計(jì)算其平均值。

提示：達(dá)到平衡時(shí),(I)*)3)%8.56。

2.在溫度一定的條件下(457.6℃),改變反應(yīng)體系中各反應(yīng)物的濃度，對(duì)于

c2(HI)c2(HI)

小不一不丁的值有何影響？―FFT稱為什么？

C(H2)-c(12)c(H2)-C(12)

提示：無(wú)影響，化學(xué)平衡常數(shù)。

3.已知反應(yīng):H2(g)+b(g)2HI(g)的平衡常數(shù)是K,則反應(yīng)2HI(g)H2(g)

+b(g)的平衡常數(shù)是什么？反應(yīng)3H2(g)+1I2(g)HI(g)的平衡常數(shù)是什么？

一11

提不:：R,K2。

歸納總結(jié)

1.濃度商

對(duì)于一般的可逆反應(yīng)wiA(g)+〃B(g)=pC(g)+qD(g),在任意時(shí)刻

d(C)-(f(D)

二二K稱為濃度商，常用。表示。

2.化學(xué)平衡常數(shù)

⑴概念

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)，生成物濃度幕之積與反應(yīng)

物濃度幕之積的比值是一個(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)，簡(jiǎn)稱平

衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。

(2)表達(dá)式

對(duì)于一般的可逆反應(yīng)〃zA(g)+〃B(g)〃C(g)+qD(g),在一定溫度下達(dá)到平

d>(C)d(D)

衡：K=嚴(yán)(A)/(B)°

(3)意義

化學(xué)平衡常數(shù)的大小反映了一個(gè)化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度(即反應(yīng)限度)，K

值越大，說(shuō)明平衡體系中生成物所占的比例越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即反

應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)K>1()5時(shí)，通常認(rèn)為反應(yīng)

基本完全。

(4)影響因素

K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān)。

(5)平衡常數(shù)的應(yīng)用

①判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的大小

>正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高

正反應(yīng)進(jìn)行的程度越小一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越低

②判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)

占舊占JK值增大一正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

a.丁|“溫值減小一正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

,JK值增大一正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

b.降低溫度｝值減小-正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

③判斷可逆反應(yīng)是否平衡及不平衡時(shí)的反應(yīng)方向

Q<K,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；

Q=K,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；

Q>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。

3.平衡轉(zhuǎn)化率

(1)含義：平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的“量”與轉(zhuǎn)化前(初始時(shí))該反應(yīng)物的

“量”之比。

(2)表達(dá)式：

對(duì)于可逆反應(yīng)：aA+bBcC+dD

A的初始濃度一A的平衡濃度、，.…，c始(A)(A)……

■A的初始濃度xio%—:7X5X1004

A的初始物質(zhì)的量一A的平衡物質(zhì)的量〃始(A)一〃*(A)

“A-A的初始物質(zhì)的量X10%——⑴

X100%o

［名師點(diǎn)撥］

(1)反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時(shí)，其濃度可看作“1”，而不代入

平衡常數(shù)表達(dá)式，如：Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s)+4H2O(g)的平衡常數(shù)K=

4

c(H20)

4

c(H2)

(2)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡濃度，不能用任何一時(shí)刻

的濃度值。

(3)使用催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不會(huì)改變平衡常數(shù)。

(4)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方式有關(guān)。同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，化

學(xué)方程式不同，平衡常數(shù)不同，如合成氨反應(yīng)：

若寫(xiě)成:N2(g)+3H2(g嚴(yán)贏梟壓2NH3(g),

c2(NH3)

Kl=3

c(N2)-C(H2)；

若寫(xiě)成:3N2(g)+|H2(g產(chǎn)貓匕■壓NH3(g),

c(NH3)2

K2=[,且K]=K2O

c2(N2)-C2(H2)

(5)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物有兩種或兩種以上時(shí)，增加一種反應(yīng)物的濃度，則該反

應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率降低，而其他反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率升高。

第二課時(shí)影響化學(xué)平衡的因素

1.濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響

(一)探究FeCh與KSCN反應(yīng)的平衡體系

原理Fe3+(淺黃色)+3SCN-(無(wú)色)Fe(SCN)3(紅色)

t

一u

±aImol-L1

5inL-rKSCN溶液

0.15mol-L1n

實(shí)驗(yàn)KSCN溶液u

和5mL--w

-1三=^

0.05mol-L3D

步驟b

FeCl3溶液aC

向盛有5mL0.05mol-L1FeCL溶液的試管中加入5mL0.15mol-L

】KSCN溶液，溶液呈紅色。將上述溶液平均分裝在a、b、c三支試

管中。

與試管a對(duì)比觀察：

現(xiàn)象試管b中溶液顏色變淺;

試管c中溶液顏色變深

[問(wèn)題探討]

1.向試管b中加入鐵粉，發(fā)生的反應(yīng)是什么？為什么溶液的顏色會(huì)變淺？

由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？

提示：加入鐵粉后，F(xiàn)e與Fe'+發(fā)生反應(yīng)：2Fe"+Fe^=3Fe2+,溶液中c(Fe3

+)減小，從而使Fe3++3SCVFe(SCN)3的平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，c[Fe(SCN)3]

減小，溶液的紅色變淺。由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：其他條件不變，減小反應(yīng)物的

濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

2.向試管c中加入1mol-L1KSCN溶液，為什么溶液的顏色會(huì)加深？由此

得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么？

提示：增大c(SCND后，從而使Fe3++3SC?T=Fe(SCN)3的平衡向正反應(yīng)

方向移動(dòng)，c[Fe(SCN)3]增大，溶液的顏色加深。由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：其他條

件不變，增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。

3.對(duì)于反應(yīng)FeCb+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl,加入KC1固體平衡是否移

動(dòng)？為什么？

提示：不移動(dòng)。FeCb與KSCN在溶液中的反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是Fe3+與SCN-的反

應(yīng)，K+和C「并未參加反應(yīng)。

(二)探究K2Cr2O7與K2CrO4的平衡體系

1.實(shí)驗(yàn)原理：在K2CT2O7溶液中存在下列平衡：

Cr2Of4-H2O=2CrOr+2H"

(橙色)(黃色)

2.實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)

①②

序號(hào)

----6mol?I71—6mol-L1

實(shí)驗(yàn)1NaOH溶液1H2sO4溶液

步驟2mL0.1mol-L-12mL0.1mol-L1

三/K2c溶液溶液

Zz2

實(shí)驗(yàn)

溶液顏色變淺(黃色)溶液顏色變深(橙色)

現(xiàn)象

［問(wèn)題探討］

1.實(shí)驗(yàn)①中加入NaOH溶液后，溶液的顏色為什么會(huì)變淺？由此得出的實(shí)

驗(yàn)結(jié)論是什么？

提示：加入NaOH溶液后，OIT與溶液中的H+反應(yīng)，減小了c(H+),從而使

Cr2Or+H2O=2CrOr+2H+的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，c(CrOf)增大，

c(Cr2Or)減小，溶液顏色變淺(變成黃色)。由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：減小生成

物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。

2.實(shí)驗(yàn)②中加入H2s04溶液后，溶液的顏色為什么會(huì)變深？由此得出的實(shí)

驗(yàn)結(jié)論是什么？

提示：加入H2s04溶液后，增大了c(H+),從而使CnO,+H20=2CrOr

+2H+的平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，c(Cr20r)增大，c(CrO「)減小，溶液的顏色

變深(變成橙色)。由此得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：增大生成物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方

向移動(dòng)。

3.可逆反應(yīng)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在某溫度下達(dá)到平衡后，增加或

移去一部分C(s),化學(xué)平衡是否移動(dòng)？為什么？

提示：不移動(dòng)。增加固體或純液體的量，由于濃度不變，所以化學(xué)平衡不移

動(dòng)。

歸納總結(jié)

1.化學(xué)平衡移動(dòng)

(1)概念：在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，如果改變反應(yīng)條件，

平衡狀態(tài)被破壞，平衡體系的物質(zhì)組成也會(huì)隨著改變，直到達(dá)到新的平衡狀態(tài)。

這種由原有的平衡狀態(tài)達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過(guò)程叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。

（2）化學(xué)平衡移動(dòng)方向的判斷

［若無(wú)逆，平衡不移動(dòng)；

條件改變｛若。正逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

［若0正＜0逆，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

2.濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律

（1）在其他條件不變的情況下，增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，平衡向正

反應(yīng)方向移動(dòng)；在其他條件不變的情況下增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度，平

衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

（2）圖像分析

①增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度，可瞬間增大。（正）或減小逆），

使得。（正）＞。（逆），化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)：

N正）端事;~?增大反應(yīng)物的濃度

Z（i）貨也一?減小生成物的濃度

or

②減小反應(yīng)物的濃度或增大生成物的濃度，可瞬間減小。（正）或增大逆），

使得0（正）＜。（逆），化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)：

卜一）弓