化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向二、教學(xué)目標(biāo)了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法；了解活化能對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識(shí)溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑影響化學(xué)反應(yīng)速率的一般規(guī)律了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性。能用焓變和熵變說明常見化學(xué)反應(yīng)的方向三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率的定量表示方法；條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響四、教學(xué)過程：（一）化學(xué)反應(yīng)速率的概念及定量表示方法：化學(xué)反應(yīng)速率是指化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度，一般表示方法為：以單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生產(chǎn)物濃度的增加表示表示方法：以單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生產(chǎn)物濃度的增加表示。計(jì)算式：Vc/t（mol/Ls或mol/Lmin）說明：1、同一反應(yīng)的反應(yīng)速率只有一個(gè)。同一化學(xué)反應(yīng)，用不同的物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，可能相同，也可能不同。但各物質(zhì)的速率之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，等于各相應(yīng)物質(zhì)的濃度的變化量之比，等于各相應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比。2、反應(yīng)速率為平均速率，非瞬時(shí)反應(yīng)速率。3、固體或純液體（注意不是溶液）的濃度可視為不變的常數(shù)，一般不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。注意純液體（如無水乙醇）與溶液（如乙醇水溶液）不同。4、比較速率的大小要以單位一致為前提。5、求反應(yīng)速率的途徑一般有兩條：一是根據(jù)反應(yīng)速率的定義求；二是根據(jù)速率之比=濃度的變化量之比=物質(zhì)的量的變化量之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。例1已知反應(yīng)A3B=2CD在某段時(shí)間內(nèi)以A的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為1molL1min1，則此段時(shí)間內(nèi)以C的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為A、0.5molL1min1B、1molL1min1C、2molL1min1 D、3molL1min1解析：同一化學(xué)反應(yīng)，在同一時(shí)間內(nèi)用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能相同也可能不同，但表達(dá)的意思相同，都表示了同一反應(yīng)在該時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率，且反應(yīng)速率之比等于方程式前的系數(shù)比。根據(jù)上述原理，可得：vA:vB:vC:vD1：3：2：1，由于vA1molL1min1，則：vC2molL1min1答案：C例2把0.6molX氣體和0.4molY氣體混合于容積為2L的容器中，使其發(fā)生如下反應(yīng)：3X（g）Y（g）nZ（g）2W（g），5min末生成0.2molW，若測知以Z濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為0.01molL-1min-1則n的值為A、4B、3C、2D、1解析：根據(jù)反應(yīng)速率與單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化之間的關(guān)系，可得：n（Z）0.01molL-1min-15min2L0.1mol，而5min末生成0.2molW，則說明Z與W在方程式中的系數(shù)比為1：2，即n1答案：D例3反應(yīng)速率v和反應(yīng)物濃度的關(guān)系是用實(shí)驗(yàn)方法測定的，化學(xué)反應(yīng)H2Cl2=2HCl的反應(yīng)速率v可表示為v=kc（H2）mc（Cl2）n，式中k為常數(shù)，m、n值可用下表中數(shù)據(jù)確定之。 由此可推得，m、n值正確的是A、m=1，n=1B、m=，n=C、m=，n=1D、m=1，n=解析：本題給定的信息是：化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度之間的函數(shù)關(guān)系式。則根據(jù)題給信息可得：當(dāng)c（Cl2）保持不變時(shí)，反應(yīng)速率與c（H2）成正比，即m1；而當(dāng)c（H2） 保持不變時(shí)，反應(yīng)速率與c（Cl2）的平方根成正比，即n1/2。答案：D例4某溫度時(shí)，在2L容器中X、Y、Z三種物質(zhì)隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線如圖所示。（1）由圖中的數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為；（2）反應(yīng)開始至2min、5min Z的平均反應(yīng)速率為、；（3）5min后Z的生成速率比5min末Z的生成速率（大、小、相等）。解析：本題考查的是化學(xué)反應(yīng)速率的圖像題。通過題給信息判斷反應(yīng)物和生成物，及參加反應(yīng)的各物質(zhì)之間的物質(zhì)的量之比，以及單位時(shí)間內(nèi)各物質(zhì)的濃度變化，判斷反應(yīng)的可逆性并計(jì)算反應(yīng)速率。由圖可知：反應(yīng)物為X和Y，生成物為Z，5min時(shí)達(dá)平衡，消耗0.6molX同時(shí)消耗0.2mol的Y，生成0.4mol的Z，說明三者的物質(zhì)的量之比為：3：1：2，方程式為：3X+Y 2Z，2min時(shí)Z的平均反應(yīng)速率為：0.2mol/2L/2min0.05mol（Lmin）1，5min時(shí)Z的平均反應(yīng)速率為：0.4mol/2L/5min0.04mol（Lmin）1，由于5min后，單位時(shí)間內(nèi)X、Y、Z的消耗速率和生成速率相同，達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)，因此5min后Z的生成速率與5min末Z的生成速率相等。答案：（1）3X+Y 2Z（2）0.05mol（Lmin）1；0.04mol（Lmin）1（3）5min時(shí)，反應(yīng)達(dá)到了平衡，各物質(zhì)的反應(yīng)速率不再改變，故5min后Z的生成速率與5min末Z的生成速率相等。（二）影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素與活化能影響反應(yīng)速率的因素很多，主要從內(nèi)因和外因兩個(gè)方面分析。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素以及微觀解釋影響因素規(guī) 律注 意 點(diǎn)內(nèi) 因反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)的歷程是決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是舊化學(xué)鍵的斷裂，新化學(xué)鍵的生成。若在同樣的條件下，反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵越牢固，化學(xué)鍵的斷裂就越難，其反應(yīng)速率就越小外 因濃 度在其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)也相應(yīng)增大，反應(yīng)速率加快。反之，反應(yīng)速率減慢。固體物質(zhì)的濃度恒定，故改變固體物質(zhì)的用量對(duì)反應(yīng)速率無影響。固體物質(zhì)對(duì)速率的影響只與其表面積的大小和生成物在表面的擴(kuò)散速率有關(guān)。壓 強(qiáng)在其他條件不變時(shí)，對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，氣體的體積減小，濃度增大， 也相應(yīng)增大，反應(yīng)速率加快。反之，反應(yīng)速率減慢。由于壓強(qiáng)對(duì)固體，液體的體積幾乎無影響，因此對(duì)于無氣體參加的反應(yīng)，壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響可忽略不計(jì)；恒容時(shí)，若充入與平衡體系無關(guān)的氣體雖總壓增大，但各反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變。溫 度在其他條件不變時(shí)，升高溫度，反應(yīng)物分子能量增加，從而增大了活化分子數(shù)和活化分子百分?jǐn)?shù)，有效碰撞次數(shù)增多，反應(yīng)速率加快。反之，反應(yīng)速率減慢。一般來說，溫度每升高10C，反應(yīng)速率增大到原來24倍；對(duì)于有催化劑參加的反應(yīng)，要注意催化劑的活性溫度。催 化劑在其他條件不變時(shí)，使用正催化劑能降低反應(yīng)的活化能，增大活化分子百分?jǐn)?shù)，反應(yīng)速率顯著增大。若使用負(fù)催化劑，反應(yīng)速率明顯減慢，一般無特殊說明指正催化劑；催化劑具有選擇性，反應(yīng)前后質(zhì)量與組成保持不變。其 他光、超聲波、紫外線、固體顆粒大小、溶劑等對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率也有影響。說明：1、外因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)速率影響的微觀解釋影響因素分子總數(shù)活化分子百分?jǐn)?shù)活化分子數(shù)單位體積活化分子數(shù)增大濃度增加不變?cè)黾釉黾釉龃髩簭?qiáng)增加不變?cè)黾釉黾由邷囟炔蛔冊(cè)龃笤黾釉黾诱呋瘎┎蛔冊(cè)龃笤黾釉黾?、化學(xué)反應(yīng)速率的大小是由單位體積內(nèi)活化分子數(shù)（相當(dāng)于活化分子濃度）決定的，而不是由活化分子數(shù)的多少?zèng)Q定的。3、“惰性”氣體對(duì)密閉體系中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)速率的影響恒溫、恒容容器：充入稀有氣體或其他不參加反應(yīng)的氣體，雖改變了容器內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，但卻沒有改變反應(yīng)體系的分壓，即并沒有改變反應(yīng)物的濃度，不影響化學(xué)反應(yīng)速率。恒溫、恒壓容器：充入稀有氣體或其他不參加反應(yīng)的氣體，使容器的容積擴(kuò)大，雖未減小容器氣體的壓強(qiáng)，但卻減少了反應(yīng)體系的分壓，即降低了反應(yīng)物的濃度，故能使反應(yīng)速率降低。4、改變外界條件（濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑）對(duì)于可逆反應(yīng)v（正）、v（逆）的影響（利用速率曲線圖說明。特別注意，壓強(qiáng)的影響結(jié)果與可逆反應(yīng)有無氣體參加或反應(yīng)前后氣體體積是否變化有關(guān)）。外界條件對(duì)于可逆反應(yīng)v（正）、v（逆）的影響（1）濃度：增大反應(yīng)物濃度，v（正）瞬間增大后隨反應(yīng)進(jìn)行減小，v（逆）瞬間不變后隨反應(yīng)進(jìn)行增大；增大生成物濃度，v（逆）瞬間增大后隨反應(yīng)進(jìn)行減小，v（逆）瞬間不變后隨反應(yīng)進(jìn)行減小。（2）壓強(qiáng)：對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，v（正）、v（逆）均增大，氣體體積之和（系數(shù)和）大的反應(yīng)速率增加得快；降低壓強(qiáng)，v（正）、v（逆）均減小，氣體體積之和（系數(shù)和）大的反應(yīng)速率減少得多，對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積保持不變的反應(yīng)，增大或降低壓強(qiáng)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率變化的幅度相同，平衡不移動(dòng)。（3）溫度 ：升高溫度，v（正）、v（逆）一般均增大，吸熱反應(yīng)增加的倍數(shù)大于放熱反應(yīng)增加的倍數(shù)；降溫，v（正）、v（逆）一般均減小，吸熱反應(yīng)減小的倍數(shù)大于放熱反應(yīng)減小的倍數(shù)。（4）催化劑：能同等程度的改變v（正）、v（逆），改變反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間。例1升高溫度能加快反應(yīng)速率的主要原因是A、活化分子能量明顯增加B、降低活化分子的能量C、增大了活化分子百分?jǐn)?shù)D、降低反應(yīng)所需的能量解析：升高溫度，使分子的能量增大，原有部分沒有達(dá)到活化分子最低能量的分子吸收能量后轉(zhuǎn)化為活化分子，從而增加單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)和活化分子數(shù)目，增大有效碰撞次數(shù)，加快反應(yīng)速度；另外，升高溫度也可以使分子的運(yùn)動(dòng)速率加快，加快反應(yīng)速率。答案：C例2可逆反應(yīng)aX（g）+bY（g）cZ（g）在一定溫度下的一密閉容器內(nèi)達(dá)到平衡后，t0時(shí)改變某一外界條件，化學(xué)反應(yīng)速率（v）時(shí)間（t）圖象如右圖。則下列說法中正確的是A、若abc，則t0時(shí)只能是增大了容器的壓強(qiáng)B、若abc，則t0時(shí)只能是加入了催化劑C、若abc，則t0時(shí)只能是增大了容器的壓強(qiáng)D、若abc，則t0時(shí)只能是加入了催化劑解析：本題考查的是條件對(duì)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響。改變條件后，反應(yīng)速率明顯增大，而化學(xué)平衡沒有移動(dòng)，說明只能是增大壓強(qiáng)或使用催化劑。若增大壓強(qiáng)，則必須反應(yīng)前后氣體的分子總數(shù)保持不變，否則，平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)；若升高溫度，平衡必然會(huì)發(fā)生移動(dòng)；若使用催化劑，則不論反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)是否發(fā)生變化，反應(yīng)速率均會(huì)加快。綜上所述，本題答案為D。答案：D例3當(dāng)A、B兩種氣體物質(zhì)的濃度比相同時(shí)，在不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)：A2B3C，10時(shí)測得反應(yīng)速率VB0.2molL-1s-1，50時(shí)測得反應(yīng)速率VA25.6molL-1s-1若溫度每升高10，該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大到原來的幾倍，則n約為A、3B、3.5C、4D、4.5解析：升高溫度反應(yīng)速率加快，一般情況下，溫度每升高10反應(yīng)速率變?yōu)樵瓉淼膎倍?，F(xiàn)根據(jù)題給信息：升高溫度后VA25.6molL-1s-1，根據(jù)參加反應(yīng)的各物質(zhì)的反應(yīng)速率之間的關(guān)系，可得：升高溫度后VB51.2molL-1s-1，是原來的256倍。則n256，n4答案：C例4某化學(xué)反應(yīng)2A=BD在四種不同條件下進(jìn)行。B、D起始濃度為0。反應(yīng)物A的濃度（molL1）隨反應(yīng)時(shí)間（min）的變化情況如下表：根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：（1）在實(shí)驗(yàn)1，反應(yīng)在10至20分鐘時(shí)間內(nèi)平均速率為 mol（Lmin）1。（2）在實(shí)驗(yàn)2，A的初始濃度C2_molL1，反應(yīng)經(jīng)20分鐘就達(dá)到平衡，可推測實(shí)驗(yàn)2中還隱含的條件是_。（3）設(shè)實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率為3，實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)速率為1，則3_1（填“”“”或“”，且C3_1.0molL1（填“”“”或“”）。（4）比較實(shí)驗(yàn)4和實(shí)驗(yàn)1，可推測該反應(yīng)是_反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）。理由是 。解析：（1）根據(jù)表給信息可得：10至20分鐘時(shí)間內(nèi)平均速率為：（0.800.67）mol/L/10min0.013molL-1min-1（2）實(shí)驗(yàn)2中達(dá)平衡時(shí)A的濃度保持不變，說明（2）與（1）屬于等效平衡，c20.1molL1但由于（2）中達(dá)平衡時(shí)所需時(shí)間短，因此，（2）中可能使用了催化劑。（3）比較（3）與（1）在時(shí)間1020min時(shí)的反應(yīng)速率可知，（3）的反應(yīng)速率大于（1），同時(shí)（3）達(dá)到平衡時(shí)A的濃度也大于（1），說明起始時(shí)（3）中A的濃度大于（1） 中A的濃度，即大于0.1molL1。（4）實(shí)驗(yàn)4中溫度高于實(shí)驗(yàn)1，達(dá)到平衡時(shí)A的濃度比實(shí)驗(yàn)1中低，說明升高溫度有利于A的轉(zhuǎn)化，而升高溫度平衡向反應(yīng)方向移動(dòng)，說明消耗A的方向是吸熱反應(yīng)方向，即正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。答案：0.0131.0催化劑吸熱溫度升高，平衡向右移動(dòng)（三）化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向：在一定的條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既可能與反應(yīng)的焓變有關(guān)，又可能與反應(yīng)的熵變有關(guān)。在溫度、壓力一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向是熵變和焓變共同影響的結(jié)果，反應(yīng)的判據(jù)是：GHTS（為熱力學(xué)溫度，均為正值）（G：吉布斯自由能），G時(shí)，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。說明：1、HTS只能用于說明該反應(yīng)在理論上能否在此條件下發(fā)生，是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的必要條件，只是反應(yīng)的可行性問題。過程的自發(fā)性只用于判斷過程的方向，并不能確定該反應(yīng)在此條件下是否一定會(huì)發(fā)生以及過程發(fā)生的速率。2、在恒溫、恒壓下，用DG判斷化學(xué)反應(yīng)在該狀況時(shí)自發(fā)進(jìn)行的方向可列表表示：焓變DH熵變DSG反應(yīng)在該狀況下能否自發(fā)進(jìn)行能自發(fā)進(jìn)行不能自發(fā)進(jìn)行低溫時(shí)，高溫時(shí)低溫時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行，高溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行高溫時(shí)，低溫時(shí)高溫時(shí)不能自發(fā)進(jìn)行，低溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行例1 已知反應(yīng)2CO（g）2C（s）O2（g）的DH為正值，DS為負(fù)值。設(shè)DH和DS不隨溫度而變，下列說法正確的是（）A、低溫下能自發(fā)進(jìn)行B、高溫下能自發(fā)進(jìn)行C、低溫下不能自發(fā)進(jìn)行，高溫下能自發(fā)進(jìn)行D、任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行解析：反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是：GHTS，DH為正值，DS為負(fù)值，則無論溫度為多少，GHTS均大于0，說明該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。答案：D例2已知：CuSO4溶液分別與Na2CO3溶液、Na2S溶液的反應(yīng)情況如下：CuSO4Na2CO3Cu2CO32H2OCu（OH）2CO2（主要）Cu2CO32CuCO3（次要）CuSO4Na2SCu2S2CuS（主要）Cu2S22H2OCu（OH）2H2S（次要）則下列物質(zhì)的溶解度的比較正確的是：A、Cu（OH）2CuCO3CuSB、Cu（OH）2CuCO3CuSC、CuSCu（OH）2CuCO3D、CuSCu（OH）2CuCO3解析：沉淀反應(yīng)中，生成物的溶解度越小，沉淀反應(yīng)越容易發(fā)生。根據(jù)信息可知：生成Cu（OH）2的反應(yīng)容易發(fā)生，說明Cu（OH）2的溶解度小于CuCO3的溶解度；根據(jù)信息可知：生成CuS的反應(yīng)容易發(fā)生，說明CuS的溶解度小于Cu（OH）2的溶解度。由此可得，三種物質(zhì)的溶解度的大小關(guān)系為：CuSCu（OH）2CuCO3答案：D例3高溫時(shí)空氣中的N2和O2會(huì)反應(yīng)生成NO而污染大氣：N2（g）O2（g）2NO（g）。試通過計(jì)算說明在1200的條件下，此反應(yīng)能否正向自發(fā)進(jìn)行？估算自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是多少？（已知：DH180.50kJ/mol，DS247.7J/molK）解析：反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是：GHTS，在1200的條件下，G180.50（1200273）247.7103184.36，說明反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。假設(shè)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為t，則有：G180.50（t273）247.7103，解得：t455.7答案：該反應(yīng)在1200的條件下能夠自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為455.7