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班级教师/学生姓名第3讲化学反应速率与反应进行的方向2015/12/91高三年级化学学科导学案主备人__徐灏杰__备课组长____朱圣芳____审核人____________模块三化学反应原理第3讲课题：化学反应速率与反应进行的方向学生笔记〖学习目标〗⒈了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。⒉了解浓度、压强、温度和催化剂影响化学反应速率的一般规律。⒊能用焓变和熵变说明常见简单化学反应的方向。◇知识构建◇一化学反应速率㈠化学反应速率的概念和表示方法：⒈定义：用来定量表示化学反应的物理量。符号：vB。通常用内反应物或生成物来表示(均取正值)。⒉表达式：vB=△cB△t单位：或mol/(L·min)或mol/(L·h)【注意】（1）上述化学反应速率是平均速率，而不是瞬时速率。（2）对于固体或纯液体物质在化学反应过程中会发生物质的量的改变，但其浓度往往为定值（△cB=0），通常不用这些物质去表示反应速率。【思考1】在2L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2，发生N2+3H22NH3，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3。问：v(H2)=v(N2)=v(NH3)=【小结】(1)对任意一个化学反应：mA+nB===pY+qZ来说当反应速率的单位相同时有：v(A)：v(B)：v(Y)：v(Z)=(2)同一反应，用不同物质表示的反应速率，数值不一定相同，但表示的意义相同。(3)化学反应速率的物理量符号的书写：必须(用分子式或化学式)标明所用物质(如上)。㈡化学反应速率的有关计算：⒈在要求表述过程的计算题中应采用规范的解题格式（以上题为例）：解题要点：⑴区分“反应物与生成物”各自的物料守恒关系式的差异：对于同一种反应物而言：n终态=n始态-△n或c终态=c始态-△c对于同一种生成物而言：n终态=n始态+△n或c终态=c始态+△c⑵正确、灵活的运用化学反应方程式中的化学计量数之比：对于在容积不变的反应器中发生的反应mA+nB===pY+qZ中不同的反应物、生成物而言：v(A):v(B):v(Y):v(Z)=△n(A):△n(B):△n(Y):△n(Z)=△c(A):△c(B):△c(Y):△c(Z)=m:n:p:q（三）比较化学反应速率的方法：⒈运用某些实验现象定性比较：可根据固体反应物消耗的快慢、沉淀出现的先后、放出气体的快慢、某些特征现象(如：爆炸、燃烧、响声、固体运动、缓慢氧化)的差异等得到比较。⒉通过化学反应速率的数值定量比较：（见课堂互动）二影响化学反应速率的因素班级教师/学生姓名第3讲化学反应速率与反应进行的方向2015/12/92⒈化学反应过程中的能量变化：⒉几个相关概念的理解：①有效碰撞：反应物分子间能发生化学反应的碰撞。条件：发生碰撞的分子具有的能量（即：必须是活化分子）；并且活化分子必须在一定的方向（合适取向）上发生碰撞。②活化分子：化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。③活化能：活化分子比具有平均能量的普通分子所多出的那部分能量(见上图)。△H==E生成物-E反应物=反应物的总键能-生成物的总键能。④活化分子百分数：活化分子数占反应物分子总数的百分比。3.浓度、压强、温度和催化剂影响化学反应速率的机理和一般规律(1)影响化学反应速率的因素:主要因素：反应物的(即通常所说的“内因”)。（“内因”对化学反应速率起决定性作用）次要因素：主要包括：。其它条件：增大反应物间的接触面积(使用粉末状固体、固液反应体系等。【注意】外界条件是影响化学反应速率的因素。人类可以通过外界条件的选择、调控，来改变、控制反应的速率。(2)浓度、压强、温度和催化剂影响化学反应速率的一般规律:①浓度：其它条件不变时，增大反应物浓度，反应速率；反之，减小反应物的浓度，反应速率。[思考]：在C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)反应中，加入C，反应物浓度、反应速率如何变化？【注意】：Ⅰ、固体和纯液体的浓度视为常数，其用量的改变对反应速率无影响；Ⅱ、增大浓度，活化分子百分数。但单位体积内活化分子数增大。②压强：其它条件不变时，对于有气体参加的化学反应，增大压强（缩小体积），相当于增大气体反应物的浓度，反应速率；反之，减小压强（增大体积），反应速率。[思考1]：恒温恒容容器中，SO2和O2发生反应，通入稀有气体Ar，容器内气体压强如何变化？化学反应速率如何变化？[思考2]：恒温恒压容器中，SO2和O2发生反应，通入稀有气体Ar，容器体积如何变化？化学反应速率如何变化？【注意】压强的改变对化学反应速率的影响是通过改变反应物的浓度而实现的，不导致物质浓度改变的压强变化一般来说不会改变化学反应速率。例如：对于反应物全部为固体或液体的反应(即反应物只要无气体)，改变压强对化学反应速率无影响；再如：在恒温、恒容时向气态反应体系通入与反应无关的任何气体，虽体系压强增大，但没有改变反应物的浓度，不会改变化学反应速率。再如：在恒温、恒压时向气态反应体系通入与反应无关的任何气体，虽体系压强不变，但因体积增大使反应物的浓度减小，相当于减小压强，化学反应速率减小。⑶温度：在其它条件不变时，无论放热反应还是吸热反应：升高温度，反应速率加快；E生成物反应过程E反应物能量E△H﹥0△H＜0能量EE反应物E生成物反应过程El正反应的活化能El正反应的活化能E2逆反应的活化能E2逆反应的活化能活化分子活化分子(I)放热反应(Ⅱ)吸热反应班级教师/学生姓名第3讲化学反应速率与反应进行的方向2015/12/93降低温度，反应速率减慢。一般温度每升高10℃，反应速率增加到原速率的2～4倍，即：v(后)=v(前)×(2～4)△t/10【思考与注意】：Ⅰ、改变温度是加快还是减慢化学反应速率与反应是吸热反应还是放热反应无关。Ⅱ、其他条件不变时，升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的百分数，反应速率增加。同时分子运动的速度加快，单位体积内反应物分子间的碰撞频率增加，反应速率也会相应的增加。但升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的百分数是主要原因。Ⅲ、其他条件不变的情况下使用催化剂的某化学反应，在温度不断升高时化学反应速率理应不断增加，但温度高出一定程度后，若反应速率反而减慢或变快的幅度很小，其可能的原因是温度超过了催化剂活性较高的温度范围。⑷催化剂：其它条件不变时，使用催化剂可化学反应速率。【思考与注意】：①催化剂虽有正、负之分，但通常所说的催化剂都是指正催化剂；②不是所有的反应都要使用催化剂；催化剂不能使本来不能发生反应的物质间发生反应，只能用于改变反应速率；从催化机理来说催化剂往往参加化学反应，但在反应前、后其质量和化学性质不变。在使用催化剂时应防止催化剂中毒（反应原料中含有的微量杂质使催化剂活性、选择性明显下降或丧失的现象）。★③对于同一个反应，不同的催化剂具有不同（相同、不同）的催化性能；催化剂在不同的温度下具有不同（相同、不同）的催化性能。三化学反应进行的方向㈠自发过程自发反应及其推动力⒈自发过程：在一定条件下，不用借助于外力就能自动进行的过程。自发过程的特征：有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功。即：非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处流向高处。⒉自发反应：在一定条件下，不需要再采用加热、加压、电流等手段就能自动进行的化学反应。即：在一定条件下，依靠体系自身存在的推动力就能自动进行。⒊自发反应的推动力：反应的焓变和熵变是相互关联的二种推动力。焓减原理(即△H＜0)：体系有从由高能状态自发地转变为低能状态的倾向(这时体系会对外做功或者释放热量)。熵：度量体系混乱度的物理量，用符号表示。熵越大表示混乱度越高。熵增原理(即△S＞0)：在密闭条件下，体系有从有序状态自发地转变为无序状态的倾向。熵的大小：在同一条件下，不同物质的熵不同；同一种物质，三种状态下，熵值的大小关系为：固态液态气态。熵变（符号：△S）：△S=S产物－S反应物常见的熵增过程(即△S＞0)：(1)同一种物质，由固态变为液态、由液态变为气态以及由固态变为气态。(2)放在同一密闭容器中相互接触的不同种物质之间(不同种气态物质之间，不同种液体物质之间、不同种固体物质之间以及不同的气体、液体、固体物质之间)通过扩散形成均匀混合物。(3)产生气体的反应以及气体的物质的量增大的反应。㈡判据⒈焓判据和熵判据⑴焓判据：从能量变化的角度来说，自发过程总是趋向于体系从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量～△H﹤0）。且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越班级教师/学生姓名第3讲化学反应速率与反应进行的方向2015/12/94多，反应越完全。⑵熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵(△S0)。且反应的熵增加越多，体系混乱度增加越多，反应越完全。⒉化学反应方向的判断：[思考]判断正误：①CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H＜0。②2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的△H＞0。③所有的放热反应都是自发进行。④常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应△H＞0。⑤一定温度下，反应MgCl2(l)=Mg(l)+Cl2(g)的△H＞0、△S＞0。⑥自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。⑦298K时，2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l)能自发进行，则其△H＜0。⑧反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H0⑴自由能变化（△G单位：kJ/mol）△G=△H－T△S（T为绝对温度）△H－T△S0反应能自发进行；△H－T△S=0反应处于平衡状态△H－T△S0反应不能自发进行。在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。⑵自由能判据的应用：△H△S自发性举例△H0放热△H0放热△H0吸热△H0吸热△S0△S0△S0△S0任何温度都能自发较低温度时能自发较高温度时能自发任何温度都不能自发2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)◇能力提升◇考点1化学反应速率的表示方法.【例1】甲、乙两容器都在进行A→B的反应，甲容器内每分钟减少4molA，乙容器内每分钟减少2molA，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率要（）A．快B．慢C．相等D．无法判断【练习】可逆反应3A(g)+2B(g)4C(g)+D(g)，在四种不同情况下的反应速率如下，①v(A)=0.15mol/(L·min)②v(B)=0.6mol/(L·min)③v(C)=0.4mol/(L·min)④v(D)=0.01mol/(L·s)该反应进行的快慢顺序为。考点2外界条件影响化学反应速率的一般规律以及相关的实验探究【例1】下列有关化学反应速率的说法正确的是（）A．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率B．100mL2mol·L－1的盐酸跟锌片反应时，加入适量的氯化铜溶液，反应速率不变C．SO2的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应速率减慢D．汽车尾气中的NO和CO反应转化为无害的N2和CO2，减小压强，反应速率减慢【例2】［2012·海南］可逆反应A(g)+B(g)C(g)+D(g)在830℃时的平衡常数为1。830℃时，向一个5L的密闭容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，若反应初始6s内A的平均反应速率v(A)=0．003mol·L-1·s-1。，则6s时c(A)=mol·L-1，C的物质的量为mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为，如果这时向该密闭容器中再充入1mol氩气，平衡时A的转化率为。班级教师/学生姓名第3讲化学反应速率与反应进行的方向2015/12/95【例3】［2012·新课程］光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途，工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭