高中化学专题2化学反应与能量转化本专题重难点突破教学案苏教版必修二_1
- 格式:doc
- 大小:294.00 KB
- 文档页数:13
专题2化学反应与能量转化本专题重难点突破专题突破知识整合探itis升一、化学反应速率影响因素探究北京故宫的“云龙陛石”上曾经雕刻有精美的蟠龙图案,近些年来,这些浮雕遭到严重的损坏。
而以前几百年这种腐蚀都是很慢的,那为什么近些年来的腐蚀就加快了呢?这就要从影响化学反应速率的因素来分析了。
1内因决定化学反应速率大小的主要因素是反应物的性质,而不是外界条件。
2•外因影响化学反应速率的外界条件很多,如浓度、压强、温度、催化剂等。
另外,形成原电池也可以加快反应速率。
注意①对于有固体或纯液体参加的化学反应,改变它们的量不会引起浓度的变化,对它们高温的反应速率无影响。
例如:C(s) + CQ(g)=1===2C0(g),增加C的量,对此反应的反应速率无影响。
②压强只对有气体参加或生成的化学反应的速率有影响,若一个化学反应的反应物、生成物中均无气体,则压强对此反应的反应速率无影响。
压强对反应速率的影响关键是看改变压强是否改变相关物质的浓度。
对于有气体参加的反应体系,压强改变的实质是气体物质浓度的改变。
有以下几种情况:A. 恒温:增大压强T体积减小T浓度增大T反应速率加快B. 恒容:充入气体反应物T浓度增大T反应速率加快充入稀有气体T总压增大,但各物质浓度不变T反应速率不变C. 恒压:充入稀有气体T体积增大T各反应物浓度减小T反应速率减慢③多个因素影响反应速率变化要看主要因素例如:锌与稀硫酸反应的图像如图,由图像可知氢气的生成速率随时间先由慢到快,然后又由快到慢。
反应体系中硫酸所提供的氢离子浓度是由高到低,若氢气的生成速率由其决定,速率的变化趋势也应由快到慢,所以反应前半程速率增大的原因是温度所致,锌与硫酸反应时放热体系温度逐渐升高,温度对反应速率的影响占主导地位。
一定时间后,硫酸的浓度下降占据主导地位,因而氢气的生成速率随时间先由慢到快,然后又由快到慢。
【例1】等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t产生气体体积V的数据,根据数据绘制得到下图,贝y曲线a、b、c、d所对应的实验组别是()A. 4 —3 —2- 1B. 1 —2 —3 —4C. 3 —4—2—1D. 1 —2 —4 —3解析化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积大小有关,实验1的盐酸的浓度最小,反应的温度最低,所以化学反应速率最小;物质状态相同时由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高,所以反应速率实验3的大于实验2的;而实验4和实验3盐酸的浓度相同,反应的温度也相同,但物质的状态不相同,所以实验4的反应速率大于实验3的。
第一课时化学能转化为电能化学电源1.什么是氧化反应?物质发生氧化反应时,所含元素的化合价如何变化?提示:元素原子失去电子的反应称为氧化反应;物质发生氧化反应时,元素的化合价升高。
2.什么是还原反应?物质发生还原反应时,所含元素的化合价如何变化?提示:元素原子得到电子的反应称为还原反应;物质发生还原反应时,元素的化合价降低。
3.铜和锌都与稀硫酸反应吗?若反应,请写出反应的离子方程式,并指出反应中的哪种物质发生氧化反应,哪种物质发生还原反应。
提示:铜与稀硫酸不反应;锌和稀硫酸发生反应:Zn+2H+===Zn2++H2↑,反应中Zn发生氧化反应,H+发生还原反应。
[新知探究]探究1铜、锌用导线相连浸入稀硫酸中,线路中能否有电流产生?依据教材P40活动与探究,完成表格。
探究2 能否将HCl +NaOH===NaCl +H 2O 设计成原电池?2Fe 3++Cu===Cu 2++2Fe 2+呢?提示:不能将HCl 与NaOH 的反应设计成原电池,原因是该反应不是氧化还原反应;能将2Fe 3++Cu===Cu 2++2Fe 2+的反应设计成原电池,原因是该反应是氧化还原反应。
探究3 请从电子流向和离子移动的方向分析原电池是怎样形成闭合回路并产生电流的?提示:在外电路,电子从负极流出经过导线流向正极;故在电解质溶液中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,从而形成闭合回路产生电流。
[必记结论]1.原电池的构成条件原电池⎩⎪⎨⎪⎧活动性不同的两个电极电解质溶液形成闭合回路能自发地进行氧化还原反应2.原电池的电极名称及电极反应3.原电池正、负极的判断方法[成功体验]1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)原电池是一种电能转化为化学能的装置。
()(2)负极失去电子发生氧化反应。
()(3)正极是电子流出极。
()(4)用导线连接的铜片和锌片插入到稀H2SO4中,锌片上有大量气泡产生。
()解析:(1)原电池是一种化学能转化为电能的装置。
专题2 化学反应与能量转化第一单元第2课时化学反应的限度一、学习目标1.知道很多化学反应在肯定条件下是可逆的;2.学会可逆反应的表示方法;3.通过试验了解化学反应的限度;4.通过分析肯定条件下的可逆反应中化学反应速率随时间的变化状况,生疏化学平衡状态;二、教学重点及难点教学重点:可逆反应,化学反应限度,化学平衡状态的概念和特征。
教学难点:化学平衡状态的特征。
三、设计思路在对影响化学反应速率的因素进行试验探究和总结后,教材又设置新的试验探究,让同学通过试验建立可逆反应的概念,从而发觉化学反应存在肯定的限度问题。
并生疏到肯定条件的可逆反应不会完全进行到底,反应物不会完全转变为生成物,会达到化学平衡状态。
并通过对化学平衡状态所具有的特征的争辩,正确推断化学平衡状态,并以此分析和解决实际问题。
教学中可先通过试验,引导同学发觉很多化学反应都是可逆反应,即使是以往认为能完全进行的反应,反应物也不会完全转变为生成物,从而提出“反应限度”的概念。
依据化学反应速率随时间的变化,分析得出肯定条件下的可逆反应,进行到肯定程度时,正、逆反应速率会相等,反应混合物中各物质的浓度就会保持不变,概括出“化学平衡状态”的概念及其特征。
从而引导同学可以从化学反应速率和反应限度两方面争辩实际生活、生产中的化学反应,可以通过条件的把握,提高反应速率和增大可逆反应进行的程度以提高原料的利用率。
四、教学过程【设问】什么是可逆反应?氯气溶于水得到的氯水中含有哪些微粒?(见PPT2)【同学争辩】在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。
氯气溶于水与水发生反应Cl2 + H2O HCl + HClO ,得到的氯水中既含有Cl2、H2O分子,也含有H+、Cl-、HClO等微粒。
【设问】肯定条件下2molSO2与1molO2反应能否得2molSO3?(见PPT2)【同学争辩】SO2与O2的反应为可逆反应:2SO2 + O2 2SO3,反应不能进行完全,因此得不到2molSO3。
苏教版专题二第二单元《化学反应中的热量变化》教学设计【教材分析】本节课是苏教版化学必修2专题二第二单元《化学反应中的热量》第一课时。
能源是人类生存和发展的重要物质条件。
人们目前使用的能源大多是化学反应产生的,又通过化学反应来利用能量,因此研究化学反应中的能量变化具有十分重要的意义。
教材通过“你知道吗”栏目,让学生交流和讨论,利用日常生活中观察到的现象认识物质能量转化四处可见、形式多样。
认识化学反应中能量变化最主要的表现形式为热量的释放与吸收。
注意帮助学生区分吸热反应与需要加热引发的化学反应。
在探讨化学反应放热、吸热本质时,要使学生明确三点:1.热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式;2.化学反应过程中的能量守恒;3.化学反应在发生过程中是吸热还是放热,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
引导学生从能量变化的高度来学习节内容。
本节课内容我设计为两个课时,第一课时侧重放热反应和吸热反应的定义,以及化学反应中热量变化的原因,第二课时侧重热化学方程式的概念及书写。
【学情分析】从知识结构上看,高一年的学生已经掌握了一些化学反应的分类方法,如四种基本类型反应、氧化还原反应、离子反应等,尚未接触从能量角度来划分化学反应类型。
而生活经验及学习经验都告诉学生们:化学反应中存在能量的变化。
大部分学生对生活中的常识较感兴趣,对事物具有很强的好奇心和探究欲。
学生非常迫切的想知道为什么会有这样的能量变化?作为新世纪学校高一的学生在学习习惯、学习方式及方法存在一些不足,因此能力不是很强。
班上大部分学生具备一定的自主学习能力,通过阅读教材,可以了解一些重要的知识点,但对重要知识点的理解还不能达到教学目标的要求,因而需要根据教材已有内容对事物进行亲身观察,提出问题并进行分析、讨论,最终得出结论,从而达到更高的教学效果.【教学理念】1、探索从生活走向化学,从化学走向社会的教学理念。
如把一些问题放在社会的大背景下启发学生思考,使学生了解化学与社会、生活、生产、科学技术等密切联系,以有利于学生理解所学的知识和学以致用。
化学能转化为电能教学设计
一、教学目标
(一)知识与技能
1、利用铜锌原电池实验动画,理解原电池的工作原理,初步掌握原电池的形成条件;
2、掌握原电池的应用,利用原电池原理判断金属活泼性。
(二)过程与方法
1、应用辩证唯物主义的思维方法,抓住氧化还原反应是原电池工作原理的本质。
由师生共同参与讨论问题,并通过实验不断体现出“实践→认识→再实践→再认识”逐步提升的认知过程。
2、培养学生观察实验、设计实验、评价试验等综合试验能力。
(三)情感态度与价值观
1、通过实验探究,让学生感受科学探究的乐趣。
2、培养学生关心科学、研究科学的意识,严谨求实的科学作风,善于合作的团队精神。
学生关注能源、环境等社会问题的责任意识。
二、教学分析
(一)学生分析
学生对生活中的电池的种类和结构有一定的了解,但对于电池的工作原理和构成电池的基本条件知识需要在教师的引导下进一步进行探究。
(二)教学内容分析
这节课的内容是通过化学实验和动画首先进行探究原电池的工作原理,然后利用对比实验进行探究原电池的形成条件,知识具有较强的探究性,适合培养学生的探究能力和合作精神。
(三)教学设计理念
本节课主要设想是利用学生实验探究原电池的基本原理并结合分组对比实验探究原电池的形成条件。
三、教学重点
原电池的基本原理、形成条件及应用。
四、教学难点
从氧化还原电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。
五、教学模式:实验探究模式
六、课前准备
教师准备实验动画,学生完成学案的预习。
第1课时 化学反应中的热量变化[学习目标定位] 通过生产、生活中的实例熟悉化学能与热能的相互转化, 会判断吸热反应和放热反应。
(1) 铝与盐酸反应实验操作实验现象 实验结论110 01腸註腹-:'r温,11 产生大量气泡、温度计指示温 度升高铝与盐酸反应的离子方程式为 2AI + 6H +===2AI 3+ + f , 该反应放出热量⑵Ba(OH) 2 • 8H 2O 与NHCI 晶体反应由上述实验可知,化学反应都伴随着能量变化,有的放出能量,有的吸收能量。
化学反应中的能量变化有多种形式, 但通常主要表现为热量的变化。
化学上把有热量放出的化学反应称为放热反应,把吸收热量的化学反应称为吸热反应。
2•根据前面的学习和生活常识,分析下列反应是吸热反应还是放热反应?① H 2SQ + 2KOH===2SQ + 2f0 ② M 叶 2HCI===MgC 2+ H 2 f ③ NHCI=====HCI f+ NH f④2AI + Fe 2O 3====AI 2O 3+ 2Fe实验操作 实验现象实验结论① 有刺激性气味气体产生 ② 用手摸烧杯底部有冰凉 感觉③ 用手拿起烧杯,玻璃片粘 结到烧杯的底部④ 烧杯内反应物成糊状化学方程式为 Ba(OH )2 • 8H 2O + 2NHCI===BaCl 2+ 2NH 3f+ 10HbO,该反应吸收热1.按照下列各实验的操作步骤, 完成各实验并将观察到的实验现象及其实验结论填入表中。
⑤2M叶O2点燃=2MgO⑥Ca(0H)2+ 2NHCI===CaCl2+ 2NH f + 2fO⑦C+ CO高温==C0高温⑧C+ HbO(g)= 高温=CO^ H2答案③⑥⑦⑧为吸热反应;①②④⑤为放热反应。
L归纳总结■-------------------------------1. 常见的放热反应(1) 所有的燃烧反应,剧烈的发光、发热的化学反应;⑵酸碱中和反应;(3) 大多数的化合反应;(4) 铝热反应;(5) 活泼金属与酸或HO的反应。
化学反应速率教学目标1、学会描述化学反应速率、以及其表示方法、表达式、单位,学会用化学反应速率进行简单的计算;2、认识影响化学反应速率的因素,并尝试应用化学反应速率说明生产生活中的实际问题教学重点:化学反应速率、以及其表示方法、表达式、单位教学难点:化学反应速率进行简单的计算教学方法:讲解教学过程【学习准备】一、化学反应速率(一)化学反应速率的概念1、定义:2、表达式:(二)影响化学反应速率的因素1、内部因素:2、外部因素:【学习活动】学习活动1、一、化学反应速率(一)化学反应速率的概念1、定义:用来衡量化学反应_________________________的物理量。
2、表示方法:化学反应速率可以用______________内,___________的减少或_____________的增加来表示。
3、表达式:单位:【例1】反应N2+3H2 2NH3在2L的密闭容器中发生反应,5min内NH3的物质的量增加了0。
1moL.(1)用NH3的变化表示5min内该反应的反应速率ν(NH3)(2)若用氢气、氮气表示该反应的反应速率,则ν(N2)、ν(H2)分别多少(3)比较一下,N2、H2、NH3的化学反应速率有什么关联?【小结】(1)同一反应用不同物质表示的化学反应速率数值可能,但表示的意义相同(2)同一化学反应中用不同物质表示的化学反应速率数值之比等于。
【例2】右图是某反应过程中各物质浓度随时间变化情况(1)A物质的物质的量浓度变化是(2)2分钟内C的平均速率是__________ _____(3)该反应的化学方程式【例3】为了研究碳酸钙与稀盐酸的反应速率某同学根据反应中生成CO2的体积随时间的变化情况,绘制出了右图所示的曲线。
请分析讨论:在0~t1、t1~t2、t2~t3、t3 ~t4各相同的时间段里,反应速率最大的是__________时间段,收集气体最多的是______时间段。
学习活动2、(二)影响化学反应速率的因素课本P30活动与探究【小结】1、内部因素_____________________ (主要因素)2、外部因素(1)浓度:浓度越_________________(2)温度:温度越_________________(3)压强:压强越_________________(对于有气体参加的化学反应)(4)催化剂:加入催化剂也_________________(5)反应物接触面积大小:接触面积越__________________(6)其他因素【学以致用】【课堂演练】从化学的视角解释下列现象。
第1课时化学能转化为电能一、原电池工作原理按要求完成下列实验,并填表:根据上述实验回答下列问题:1.装置②中能量是如何转化的?具备这种特点的装置名称是什么?答案化学能转化为电能;该装置称为原电池。
2.原电池的工作原理①分析下图并填空:原电池总反应式:Zn+2H+===Zn2++H2↑。
②能量转化过程:原电池在工作时,负极失去电子,电子通过导线流向正极,溶液中氧化性物质得到电子,发生还原反应,这样氧化反应和还原反应不断发生,闭合回路中不断有电子流产生,也就形成了电流,即化学能转变为电能。
3.结合原电池工作原理及上述实验现象,分析原电池的构成条件是什么?答案理论上,自发的氧化还原反应均可构成原电池。
具体条件是①具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);②溶液:两电极均插入电解质溶液中;③导线:两极用导线相连,形成闭合回路。
1.在如图所示的8个装置中,属于原电池的是________________________。
答案DFG解析图中A、B都只有一个电极,C中是两个活动性相同的电极,E中酒精不是电解质溶液,H 不能形成闭合回路,它们不属于原电池,属于原电池的只有D 、F 、G 。
思维启迪 原电池的判定方法:一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应);二看构成条件(两极一液成回路:两个活动性不同的电极,插入电解质溶液中,装置形成闭合回路)。
2.在如图所示的装置中,a 的金属活动性比氢要强,b 为碳棒,关于此装置的各种叙述不正确的是( )A .碳棒上有气体放出,溶液中c (H +)减小 B .a 是正极,b 是负极C .导线中有电子流动,电子从a 极到b 极D .a 极上发生了氧化反应 答案 B解析 显然,电极a 、b 与电解质溶液稀H 2SO 4组成原电池。
因活动性a >b(碳棒),所以a 为原电池的负极,b 为正极。
电极反应式:a(负)极:a -n e -===a n +(氧化反应);b(正)极:n H ++n e -===n2H 2↑(还原反应)。
第一单元⎪⎪化学反应速率与反应限度第一课时 化学反应速率[课标要求]1.通过实验认识化学反应速率及其影响因素。
2.能进行化学反应速率的计算、转化与比较,学会控制化学反应速率的常用方法。
,1.化学反应速率的表示方法:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
2.计算公式:v =ΔcΔt。
3.化学反应速率之比=物质的量浓度变化量之比=物质的量变化量之比=化学计量数之比。
4.加快化学反应速率的“五个因素”: (1)增大反应物的浓度; (2)升高温度;(3)缩小体积增大压强(对于气体参加的反应); (4)加入催化剂; (5)增大固体物质表面积。
化学反应速率1.化学反应速率2.实例在一个体积为2 L 的密闭容器中发生反应2SO 2+O 22SO 3,经过5 s 后,测得SO 3的物质的量为0.8 mol 。
填写下表:[特别提醒] Δc 表示浓度的改变量,由于固体和纯液体物质的浓度是一个常量,因此表示化学反应速率时,不适用于固体和纯液体物质。
固态、液态、气态物质通常用s 、l 、g 表示。
1.在容积为2 L 的密闭容器中发生反应:N 2+3H 22NH 3,在5 min 内,测知NH 3的质量增加1.7 g ,则这5 min 内,用NH 3表示的反应速率是多少?提示:v (NH 3)=ΔcΔt =1.7 g/17 g·mol-12 L 5 min =0.01 mol·L -1·min -1。
2.一定条件下进行的反应:4NH 3+5O 24NO +6H 2O(g),已知NH 3的反应速率为0.2mol·L -1·min -1,你能计算出O 2的反应速率吗?提示:依据化学反应速率之比等于化学计量数之比可知:v (O 2)=54v (NH 3)=54×0.2mol·L -1·min -1=0.25 mol·L -1·min -1。
再现乙醇的性质一. 教材分析乙醇是现行高中化学教材必修2中专题三其次单元的第一节课,是生活中格外重要的有机化合物,同学对它已经有了深刻的印象。
乙醇作为一种典型的烃的衍生物,学好这一课,可以让同学把握在烃的衍生物的学习中,抓住官能团的结构和性质这一中心,确认结构打算性质这一普遍性规律,既巩固了前面所学的有机物烷、烯、炔、芳香烃的性质,又为后面的乙酸、酯、油脂、糖类、蛋白质和氨基酸的学习打下坚实的基础,使同学学会触类旁通的学习方法,提高了同学的学习力量。
此外,乙醇在生活中有很多用途,课堂上要让同学领悟体会,懂得合理利用乙醇,造福社会的道理;但是乙醇假如利用不当,可能会造成交通事故、火灾事故等,由此可以给同学进行道德素养训练,集专业学问与道德训练于一体。
二. 学情分析本节课的授课对象是高一的同学,进入高中阶段后,他们的学习思想从“被动接受型”渐渐向“自主学习型”转变,自学力量、理解力量以及思维制造力量都有了明显的提高。
大多数同学对化学都有很深厚的爱好,化学基础比较扎实。
同学们在学校已经接触了一些常见有机物的学问,有肯定的学习基础,他们对有机物的结构和性质布满了古怪。
但本节课围绕“结构——性质”的关系开放,难度稍大,尤其乙醇发生化学反应时可能在哪些部位断键的问题同学可能会消灭障碍。
针对这种状况,在教学课程中,利用形象的试验探究帮助教学,吸引同学的留意力,以同学为主体,老师为主导,课堂推动同学主动探究学习,并利用多媒体教学,生动形象地呈现教学内容,调动同学的学习激情,使他们在轻松的环境中把握新学问。
三.三维目标1. 学问与技能同学经过自学了解乙醇的物理性质与分子结构。
再从结构的角度分析,通过试验探究的方法,把握乙醇的化学性质,从中学会由事物的表象解析事物的本质、变化,进一步培育同学的综合探究力量、空间想象力量和制造性思维力量。
通过动手试验,规范同学操作,全面培育、提高同学的试验力量、观看力量和对试验现象的解析力量。
专题2 化学反应与能量转化本专题重难点突破一、化学反应速率影响因素探究北京故宫的“云龙陛石”上曾经雕刻有精美的蟠龙图案,近些年来,这些浮雕遭到严重的损坏。
而以前几百年这种腐蚀都是很慢的,那为什么近些年来的腐蚀就加快了呢?这就要从影响化学反应速率的因素来分析了。
1.内因决定化学反应速率大小的主要因素是反应物的性质,而不是外界条件。
2.外因影响化学反应速率的外界条件很多,如浓度、压强、温度、催化剂等。
另外,形成原电池也可以加快反应速率。
注意 ①对于有固体或纯液体参加的化学反应,改变它们的量不会引起浓度的变化,对它们的反应速率无影响。
例如:C(s)+CO 2(g)=====高温2CO(g),增加C 的量,对此反应的反应速率无影响。
②压强只对有气体参加或生成的化学反应的速率有影响,若一个化学反应的反应物、生成物中均无气体,则压强对此反应的反应速率无影响。
压强对反应速率的影响关键是看改变压强是否改变相关物质的浓度。
对于有气体参加的反应体系,压强改变的实质是气体物质浓度的改变。
有以下几种情况:A .恒温:增大压强→体积减小→浓度增大→反应速率加快B .恒容:充入气体反应物→浓度增大→反应速率加快充入稀有气体→总压增大,但各物质浓度不变→反应速率不变C .恒压:充入稀有气体→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢③多个因素影响反应速率变化要看主要因素例如:锌与稀硫酸反应的图像如图,由图像可知氢气的生成速率随时间先由慢到快,然后又由快到慢。
反应体系中硫酸所提供的氢离子浓度是由高到低,若氢气的生成速率由其决定,速率的变化趋势也应由快到慢,所以反应前半程速率增大的原因是温度所致,锌与硫酸反应时放热体系温度逐渐升高,温度对反应速率的影响占主导地位。
一定时间后,硫酸的浓度下降占据主导地位,因而氢气的生成速率随时间先由慢到快,然后又由快到慢。
【例1】 等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应,测定在不同时间t 产生气体体积V 的数据,根据数据绘制得到下图,则曲线a 、b 、c 、d 所对应的实验组别是( )A.4-3-2-1 B.1-2-3-4C.3-4-2-1 D.1-2-4-3解析化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积大小有关,实验1的盐酸的浓度最小,反应的温度最低,所以化学反应速率最小;物质状态相同时由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高,所以反应速率实验3的大于实验2的;而实验4和实验3盐酸的浓度相同,反应的温度也相同,但物质的状态不相同,所以实验4的反应速率大于实验3的。
【例2】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.无法判断解析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(反应物本身的性质),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的速率大。
故两者的反应速率快慢无法比较。
答案 D易错警示本题很容易错选A,因为教材中用较多的篇幅介绍了温度、浓度、催化剂等外界因素对化学反应速率的影响,而忽视了内因才是决定化学反应速率的关键;外界因素在内因相同的情况下(即反应相同时)才会决定反应速率的大小,在进行分析判断反应速率大小时应遵循以下思路:①先看内因;②内因相同者,再看外界因素(温度、浓度、压强、催化剂等)。
二、化学反应速率及平衡图像问题的分析方法化学反应速率及化学平衡的图像,能直观描述反应进行的快慢、反应进行的程度等问题。
图像题是化学中常见的一种题目,做这类题既要读文字内容,又要读图。
解答化学反应速率图像题三步曲:“一看”“二想”“三判断”。
“一看”——看图像①看坐标轴:弄清纵、横坐标表示的含义;②看线:弄清线的走向、趋势;③看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如曲线的折点、交点、最高点与最低点等;④看量的变化:弄清是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化等。
“二想”——想规律如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的速率之比与化学计量数之比的关系等。
“三判断”——通过对比分析,作出正确判断。
【例3】在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示,下列表述正确的是( )A.反应的化学方程式为2M NB.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡C.t3时,正反应速率大于逆反应速率D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍解析由图像可知N为反应物,M为生成物,然后找出在相同时间段内变化的M、N的物质的量之比(与是否达平衡无关)以确定M、N在化学方程式中的化学计量数之比,即该反应的化学方程式为2N M。
t2时刻M、N的物质的量相等,但此时M、N的物质的量仍在发生变化,反应未达到平衡状态,因此正反应速率不等于逆反应速率。
t3时刻及t3时刻之后,M、N 的物质的量不再改变,证明已达到平衡状态,此时正、逆反应速率相等。
【例4】在密闭容器中充入一定量NO2,发生反应2NO2(g)N2O4(g) ΔH=-57 kJ·mol-1。
在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。
下列说法正确的是( )A.a、c两点的反应速率:a>cB.a、b两点NO2的转化率:a<bC.a、c两点气体的颜色:a深,c浅D.由a点到b点,可以用加热的方法解析由图像可知,a、c两点都在等温线上,c的压强大,则a、c两点的反应速率:a<c,A项错误;a、b两点压强相同,但温度不同,a点二氧化氮的体积分数较大,说明a点的转化率较小,即a<b,B项正确;NO2为红棕色气体,由图像可知,a、c两点都在等温线上,c 的压强大,NO2气体的浓度较大,混合气体颜色较深,C项错误;升高温度,化学平衡向着逆向移动,NO2的体积分数增大,a点到b点二氧化氮体积分数减少,说明是降低了温度,所以不能用加热的方法实现由a点到b点的转变,D项错误。
答案 B三、化学平衡状态的特征及其判断方法1.化学平衡的特征化学平衡状态是一个动态平衡,化学反应并没有停止,不过反应物、生成物浓度不再改变,即反应混合物的百分组成不变的状态。
其特征是(1)动:动态平衡,正逆反应仍在进行,v正=v逆≠0。
(2)定:反应混合物中各组分的浓度保持一定,各组分的含量保持不变。
(3)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。
2.判断化学反应达到平衡的标志(1)根本性标志:v正=v逆≠0。
①正逆反应的描述:同一物质的消耗和生成速率相等,或反应物和生成物的消耗或生成按化学计量数成比例,即必须体现出双方向的变化。
②速率相等:同一物质速率的数值相等,不同物质速率比等于化学方程式中的化学计量数之比。
(2)等价标志:在其他条件一定的情况下,下列物理量不变可以说明反应达平衡。
①混合气体中各组分的体积百分含量不变(或体积比不变);②某物质的转化率不变或某物质的质量或物质的量不变;③体系中含有色物质时,颜色不随时间的变化而变化;④同种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量相等,若以化学键或浓度表示,则必须对应反应物和生成物且要按反应方程式计量数关系成比例。
(3)特殊标志:①若反应前后气体的总分子数不相等,总压强不变或总物质的量不变或平均分子量不变,可以说明反应达到了平衡状态。
②若反应前后气体的总分子数相等时,若反应物或生成物中有一个是非气体,平均相对分子量不变,可以说明反应达到了平衡状态。
③当给定的是密度不变时,要考虑容器体积和气体总质量变化,若二者都不变,则不能说明反应达到了平衡状态。
【例5】某温度下,在2 L密闭容器中X、Y、Z三种物质(均为气态)间进行反应,其物质的量随时间的变化曲线如图。
依图回答:(1)该反应的化学方程式可表示为_______________________________________。
(2)反应起始至t1 min(设t1=5),Y的平均反应速率是_________________________。
(3)在t1 min时,该反应达到了________状态,下列可判断反应已达到该状态的是________(填字母)。
A.X、Y、Z的反应速率相等B.X、Y的反应速率比为2∶3C.混合气体的密度不变D.生成1 mol Z的同时生成2 mol XE.X、Y、Z物质的量之比等于化学方程式中计量数之比F.混合气体的总压强不再发生改变解析(1)观察图像可得X的物质的量减少2.4 mol-1.6 mol=0.8 mol,X为反应物,Y的物质的量增加1.2 mol,Z的物质的量增加0.4 mol,Y、Z的物质的量增加,可判断Y、Z 为生成物,在相同时间内,同一容器中,其速率之比等于化学方程式中计量数之比,等于物质的量变化之比,即v(X)∶v(Y)∶v(Z)=0.8 mol∶1.2 mol∶0.4 mol,反应达到t1时刻后,X、Y、Z共存,其物质的量不变可判断该反应为可逆反应,t1时刻达到了化学平衡,该反应的化学方程式为2X(g)3Y(g)+Z(g)。
(2)v(Y)=1.2 mol2 L×5 min=0.12 mol·L-1·min-1。
(3)由反应方程式可知,达平衡时X、Y、Z的反应速率不相等;反应进行中,无论是否达到平衡X、Y的速率之比始终为2∶3;X、Y、Z均为气体,反应前后气体的质量不变,体积也不变,密度不变,根据密度不能判断反应是否达到平衡;生成1 mol Z是正反应方向,生成2 mol X是逆反应方向,v正=v逆,反应达到平衡;X、Y、Z物质的量之比与计量数比不等;根据反应方程式可知,该反应前后压强有变化,当压强不变时,反应达到了平衡。
答案(1)2X(g)3Y(g)+Z(g) (2)0.12 mol·L-1·min-1(3)化学平衡DF四、详析化学反应中热量的变化我们在做化学实验时,经常会感受到有热量的变化,比如钠与水的反应等,其实在化学反应中,不仅有物质的变化,即新物质的生成,而且还伴随着能量的变化,有的反应是吸热的,有的反应是放热的。
而化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。
化学反应是化学科学研究的核心,化学反应过程中的物质变化要遵循质量守恒定律,而能量变化要遵循能量守恒定律。
在化学反应过程中一定存在着能量的变化,而这些能量变化大多数表现为热量的变化,这就实现了化学能与热能的转化。
1.从化学键的角度理解在化学变化前后,参加反应的原子的种类和个数并没有改变,只是进行了原子之间的重组和整合;原子进行重组、整合的过程,实际上就是反应物中化学键断裂和生成物中化学键形成的过程。