高考化学二轮名师精品复习教案23――化学反应的方向和化学反应的速率doc高中化学

2022届高考化学二轮名师精品复习教案23――化学反响的方向和化学反响的速率（建议2课时）[考试目标]（1）能用焓变和熵变说明化学反响的方向。（2）了解化学反响速率的概念、反响速率的定量表示方法。（3）知道活化能的涵义及其对化学反响速率的影响。（4）理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反响速率的影响，认识其一般规律。（5）了解催化剂和化学反响速率的调探在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。[要点精析]一、化学反响的方向1．焓变与反响方向（只作了解）一个化学反响在某种条件下能否自发进展，以及在什么条件下有可能按预期方向发生是可以预测的。其中焓变是影响反响方向的因素之一，但不是惟一的因素。多数能自发进展的化学反响是放热反响。如：氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反响，活泼金属与酸的反响等。但也有不少的吸热反响也能自发进展。如：铵盐与强碱的反响等。还有一些反响在室温下不能自发进展，但在较高温度下那么能自发进展。如碳酸钙的分解等。总之，无论是放热反响还是吸热反响都有可能自发进展。2．熵变与反响方向（只作了解）⑴熵：描述体系混乱度的一个物理量，用S表示。⑵熵与混乱度的关系：①熵值越大体系的混乱度越大。②在同一条件下不同的物质熵不同。③同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关。对同一物质，S（g）＞S（l）＞S（s）。⑶反响的熵变：生成物总熵与反响物总熵之差。⑷熵与反响方向的关系：熵变是判断反响能否自发进展的另一因素，也不是惟一的因素。熵增加有利于反响自发进展，但不是一定能自发进展。3．焓变与熵变对反响方向的共同影响（只作了解）一定条件下，一个反响能否自发进展，既与反响的焓变有关，又与反响熵变有关。⑴反响方向的判断依据：ΔH–TΔS5/5\n①ΔH–TΔS＜0反响能自发进展②ΔH–TΔS=0反响到达平衡状态③ΔH–TΔS＞0反响不能自发进展⑵反响方向的判断依据ΔH–TΔS只适用于温度，压强一定条件下的反响，不能用于其它条件（如温度，体积）一定条件下的反响。判断温度、压强一定条件下反响的方向时,应同时考虑焓变与熵变两个因素。①反响放热和熵增加都有利于反响自发进展，所以放热的熵增加反响一定能自发进展。如:2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)ΔH=-78.03kJ·mol-1ΔS=494.4J·K-1·mol-1②吸热的熵减少反响一定不能自发进展如:CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)ΔH=110.5kJ·mol-1ΔS=-89.36J·K-1·mol-1③当熵变和焓变作用相反时，二者相差悬殊,由某一因素主导。如:常温下的放热反响:4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH=-444.3kJ·mol-1ΔS=-280.1J·K-1·mol-1焓变对反响的方向起决定性作用。⑶ΔH–TΔS这一判断依据指出的是一定条件下，自发发生反响的可能性，并不能说明实际是否一定能发生反响。二、化学反响速率1．化学反响的发生（只作了解）⑴基元反响：能够一步完成的反响称为基元反响。⑵反响机理与总反响：基元反响构成的反响序列称为反响历程（又称反响机理），基元反响的总和称为总反响，由几个基元反响组成的总反响也称复杂反响。反响不同，反响历程就不相同；同一反响在不同条件下的反响历程也可能性不同，反响物的构造和反响条件决定着一个反响的反响历程。⑶有效碰撞：能够发生化学反响的碰撞叫有效碰撞。⑷活化分子：只有具有较高能量（能量超过活化能）的分子，才能发生有效碰撞，能发生有效碰撞的分子叫做活化分子。⑸活化能：普通分子变成活化分子至少需要吸收的能量称为活化能。不同反响有不同的活化能，基元反响的活化能是活化分子平均能量与普通分子平均能量之差。一定温度下，反响的活化能越高，活化分子数越少，反响速率就越慢，反之亦然。2．化学反响速率⑴概念：化学反响速率是用来衡量化学反响进展快慢程度的物理量。⑵表示方法：通常用单位时间内反响物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示（也可用单位时间内反响物的变化量或生成物的变化量来表示）。公式：v=△C/△t（△C表示物质的物质的量浓度变化，△t表示时间变化）5/5\n单位：mol·L-1·S-1、mol·L-1·min-1、mol·L-1·h-1等⑶本卷须知：①同一反响中，用不同物质来表示反响速率时，其数值可能不同，但其表达的意义是相同的，都表示在同一段时间内的平均反响速率而不是瞬时速率。因此表示化学反响速率时，必须指明用反响物或生成物中哪种物质做标准，且一般不能用固体物质做标准。②用不同物质表示同一反响的速率时，速率的比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如对于反响：mA+nB=pC+qDv(A)=△CA/△tv(B)=△CB/△tv(C)=△CC/△tv(D)=△CD/△t且：v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q③比较反响速率的快慢，要转化为同一物质的速率来比较。3．影响化学反响速率的因素：（1）内因：参加反响的物质的本身性质是影响化学反响速率的决定因素。不同的反响，由于反响物质的构造不同和反响机理不同，因此反响速率不同。（2）外因：同一反响在不同条件下，反响的速率不同，浓度、温度、催化剂等外界条件对化学反响的速率有影响。①浓度的影响：当其它条件不变时，增大反响物的浓度，使单位体积内分子数增多，因此可加快反响的速率。例：硫粉在氧气中燃烧比在空气中燃烧剧烈。②压强的影响：当其它条件不变时，加压（缩小体积）对有气体参加的反响，正逆反响速率均加快，气体体积缩小方向的反响速率增加的倍数大于气体体积增大方向增加的倍数；降压（增大体积），正逆反响速率均减小，气体体积缩小方向的反响速率减小的倍数大于气体体积增大方向减小的倍数。注意：改变压强对反响速率产生影响的根本原因是引起反响体系中各物质浓度的改变，假设容器恒温、恒容充入稀有气体或其它不反响气体，虽然改变了容器内气体压强，但由于没有改变反响物质的浓度，所以不影响化学反响速率。③温度的影响：其它条件不变时，升高温度，反响物的能量增加，使原来一局部能量较低的分子变成活化分子，所以可以加快反响的速率。通常情况下，温度每升高10度，化学反响的速率增大到原来的2至4倍。升高温度，对可逆反响，正逆反响速率均加快，但吸热反响增加的倍数大于放热反响增加的倍数；降低温度，正逆反响速率均减小，吸热反响减小的倍数大于放热反响减小的倍数。例：相同大小的铁片和不同温度相同浓度的盐酸反响，温度高者反响速率快。④反响物间的接触面积的影响：其他条件不变，增大反响物间的接触面积，由于增大了反响物间的接触时机，因此能增大反响的速率。例：相同质量块状碳酸钙和粉末状碳酸钙分别和同体积同浓度的盐酸反响，粉末状碳酸钙反响剧烈，放出气体的速率快。⑤催化剂的影响：其他条件不变的时，使用催化剂能降低反响的活化能，使更多的反响物分子成为活化分子，因此使用催化剂能同时同倍改变正逆反响的速率。例：H2O2分别在MnO2、FeCl3、过氧化氢酶等催化作用下的分解，要比没有加催化剂时快得多。5/5\n⑥其他因素：除了上述因素外，压强、光波、电磁波、超声波、溶剂等因素对化学反的速率也有影响。4．化学反响速率的简单计算：例1、在4种不同的条件下测得反响2SO2+O22SO3的反响速率如下表所示（1）（2）（3）（4）反响速率（mol·L-1·min-1）V(SO2）V(O2）V(SO3）V(O2）0.40.250.50.3那么在4种不同条件下的反响速率从大到小的排列顺序为（填序号）解析：方法1：将用不同物质表示的反响速率转化为用同一种物质表示的反响速率再进展比较。第⑴种情况下V(O2)=1/2V(SO2)=1/2×0.4mol·L-1·min-1=0.2mol·L-1·min-1第⑶种情况下V(O2）=1/2V(SO3）=1/2×0.5mol·L-1·min-1=0.25mol·L-1·min-1所以4种情况的反响速率大小为（4）>（3）=(2)>（1）方法2：通过比较各物质的反响速率和方程式中该物质的计量系数之比值的大小来比较。第⑴种情况下：V(SO2)/2=0.2第⑵种情况下：V(O2)/1=0.25第⑶种情况下：V(SO3)/2=0.25第⑷种情况下：V(O2）/1=0.3所以4种情况的反响速率大小为（4）>（3）=(2)>（1）例2、一定条件下在2L的密闭容器中发生反响：2SO2+O22SO3，起始时SO2和O2的物质的量分别为2mol和3mol。反响进展到2分钟的时候，测得SO3的物质的量为1.6mol，请分别用SO2、O2和SO3的浓度变化来表示该反响的速率。解:设反响过程中的SO3的浓度变化为2X那么2SO2+O22SO3起始浓度（mol·L-1）11.50变化浓度（mol·L-1）2XX2X2分钟后浓度（mol·L-1）1-2X1.5-X2X∴2X=C（SO3）=1.6mol/2L=0.8mol·L-1X=0.4mol·L-1V(SO3)=△C（SO3）/△t=0.8mol·L-1/2min=0.4mol·L-1·min-1V(SO2)=V(SO3)=0.4mol·L-1·min-1V(O2)=1/2V(SO2)=0.2mol·L-1·min-15．测定化学反响速率的物理方法（只作了解）：测定化学反响速率的关键是测定某一时间间隔内反响体系中某物质浓度的变化。⑴量气法：通过测量反响产物中的气体在一定温度、压强下的体积变化，进而计算化学反响速率的方法。⑵比色法：根据物质对特定波长的光的吸收性能不同，通过吸光度来测定反响物浓度，并据此来计算化学反响速率的方法。5/5\n⑶电导法：根据离子导电能力的差异，通过导电率的变化测定反响物中离子浓度变化，进而计算化学反响速率的方法。6．化学反响条件的优化—工业制备硫酸工业制备硫酸的过程中，关键是怎样把SO2尽可能快尽可能多地转化为SO3。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH=-196.6kJ·mol-1⑴温度：400-500℃。从速率分析温度越高越好；从平衡分析温度越低越好。因此综合分析同时考虑到催化剂的活性，选择温度在400-500℃左右。⑵压强：常压。从速率和平衡分析，压强越大，对生成SO3越有利。但压强越大，对设备的强度要求越高。同时，考虑到常压下SO2转化SO3的产率已可到达90%多，因此没有必要再加压。⑶催化剂：V2O5。由于该反响即使在较高的温度下，也难于进展。因此为了提高单位时间SO3的产量，目前工业上采用V2O5作催化剂。⑷浓度：适当增大SO2特别是O2（即空气）浓度。适当增大SO2和O2浓度，有利于反响向生成SO3的方向移动。（注意：合成SO3过程中，不需要别离出SO3。这是由于在合成SO3过程中，SO2已根本转化为SO3，达平衡后SO2剩余量少。）⑸投料比：过量空气。生产中使廉价易得的原料（空气）过量，可提高另一原料（SO2）的利用率，从而降低生产本钱。因此，在二氧化硫的氧化过程中要通过量空气。5/5