专题2 化学反应速率与化学平衡-【知识清单】2022-2023学年高二化学上学期单元复习知识清单(苏教版2019选择性必修1).docx
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- 知识清单 专题2 化学反应速率与化学平衡-【知识清单】2022-2023学年高二化学上学期单元复习知识清单苏教版2019选择性必修1 专题 化学反应 速率 化学平衡 知识 清单 2022 2023
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1、专题2 化学反应速率与化学平衡考点1 化学反应速率1化学反应速率的表示方法化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量,可以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化学反应速率。数学表达式:v。c表示反应物或生成物物质的量浓度的变化(取绝对值),常用单位molL1。t表示一定的时间间隔,常用单位s、min或h。常用单位:molL-1min-1或molL-1s-1。用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。2平均速率与瞬时速率根据求得的反应速率是在时间间隔t内化学反应的的平均速率。若t非常小,则平均速率接近某一时刻的瞬时速率,瞬时速率也可以在物质的浓度随时
2、间的变化曲线上通过数学方法求得。3化学反应速率与化学计量数的关系对于化学反应:aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)v(A)=,v(B)=,v(C)=,v(D)=在同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其数值可能相同也可能不相同,但表示的意义相同。同一化学反应中,用不同反应物表示化学反应速率时,化学反应速率(v)之比=物质的量浓度变化(c)之比物质的量变化(n)之比化学计量数之比,即:v(A):v(B):v(C):v(D)= c(A):c(B):c(C):c(D)=n(A):n(B):n(C):n(D)=a:b:c:d。考点2 化学反应速率的测定1测定原理要测定不同反应物或生成
3、物的浓度,可观察、测量体系中某一物质的相关性质,再进行适当的转换和计算。2常用方法(1)测量在一定温度和压强下释放出来的体积的气体。(2)用比色的方法测量溶液颜色的深浅,再根据溶液颜色的深浅与有色物质浓度的正比关系,确定反应物或生成物在不同时刻的浓度。3实验探究化学反应速率的测定(1)实验步骤:安装仪器,检查气密性,在锥形瓶中加入5 g大理石,加入20 mL 1 molL1的盐酸。每隔10s观测玻璃注射器中气体的体积,记录数据。以mLs-1为单位,计算每10s时间间隔内的反应速率。时间/s102030405060气体体积/mL41425384755反应速率/(mLs-1)0.41.01.11.
4、30.90.8在坐标中画出CO2体积V(CO2)-反应时间(t)曲线图。 (2)不同组实验结果产生差异的原因大理石的大小不同;注射器内外针筒间的摩擦力不同;计时器不同可能产生误差。考点3 化学反应速率的计算模式三段式1计算步骤(1)写出正确的化学方程式(2)标出各物质的起始量、转化量、某时刻量(3)按要求分别计算2应用举例 mA(g) + nB(g) = pC(g)起始浓度(mol/L) a b c转化浓度(mol/L) mx nx px某时刻浓度(mol/L) a-mx b-nx c+px考点4 化学反应速率大小的比较在同一化学反应中,选用不同物质表示化学反应速率,其数值可能相同也可能不相同
5、,因此,在比较化学反应速率大小时,要进行一定的转换。(1)换算成同一种物质来表示,同时注意单位的统一。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bB=cC,要比较v(A)与v(B)的相对大小,即比较与的大小,若,则A表示的反应速率比B大。考点5 碰撞理论1碰撞理论(1)碰撞理论要点反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应,反应速率的大小与单位时间内反应物分子碰撞次数成正比。(2)有效碰撞的定义:能发生反应的碰撞。(3)发生有效碰撞的条件:分子必须具有足够高的能量;分子在一定的方向上发生碰撞。2活化分子与活化能(1)活化分子:能量较高,有可能发生有效碰撞的分子。(2)活化能:活化分子
6、的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能。3基元反应(1)基元反应:反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应,称为基元反应,反应过程中没有任何中间物生成。(2)复杂反应:经过两个或多个步骤完成的反应。(3)基元反应的活化能与反应速率的关系每个基元反应都有对应的活化能,活化能越大,活化分子所占比例越小,有效碰撞的比例就越小,化学反应速率越小。考点6 影响反应速率的因素1主要因素影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质。例如:金属钠与冷水剧烈反应,而镁和沸水仅能微弱反应。2外部因素影响反应速率的外部因素有:浓度、温度、压强、催化剂及反应物之间的接触面积、光、电磁波、超声波等。考点7 浓度对
7、反应速率的影响1浓度对反应速率的影响规律其他条件相同时,增大反应物的浓度,反应速率增大;减小反应物浓度,反应速率减小。2微观解释增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增多,反应物放生有效碰撞次数增多,反应速率增大 (注意:浓度改变引起了活化分子浓度的改变,而活化分子百分数不变。)适用对象:在溶液中的化学反应或气体反应对于固体或纯液体,其浓度可视为常数,因而其物质的量的改变不影响化学反应速率。固体物质的反应速率与接触面积有关,固体颗粒越小,固体反应物总表面积增大,反应速率就越大。对于离子反应,只有实际参加反应的各离子浓度发生变化,才会引起化学反应速率的改变。考点8 压强对反应速率的影响1压强对反应
8、速率的影响规律对有气体参加的反应,在密闭容器中保持温度不变时,增大压强,气体体积减小,相当于增大反应物的浓度,反应速率增大;减小压强,气体体积增大,相当于减小反应物的浓度,反应速率减小。2微观解释压强对反应速率的影响,可以归结为浓度改变对反应速率的影响。3适用对象针对有气体参加的反应。由于固体、液体粒子间的空隙很小,改变压强几乎不能改变它们的浓度,因此对只有固体或液体参加的反应,压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。4改变压强对反应速率影响的本质压强的影响其本质是改变了气体的浓度,从而引起化学反应速率的变化。要注意改变压强后浓度的变化:通过改变容器的体积改变压强,反应物和生成物的浓度同时发
9、生了改变。如增大压强,反应物和生成物的浓度都增大,正反应速率和逆反应速率都增大;减小压强,反应物和生成物的浓度都减小,正反应速率和逆反应速率都减小。5不同条件下改变压强对反应速率的影响(1)恒温恒容条件下:充入气体反应物反应物浓度增大(总压增大)反应速率加快; 充入“惰气”(即不与反应体系中物质反应的气体)引起总压增大,但各气体的分压不变,即各气体的浓度不变,反应速率不变。(2)恒温恒压条件下:充入“惰气” 体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。(3)实例分析:对于反应N23H22NH3,不同条件下,压强对化学反应速率的影响(1)恒温恒容密闭容器充入N2,压强增大,c(N2)增大,化学反应速率
10、加快。充入He(注He与反应无关),压强增大,但c(N2)、c(H2)、c(NH3)都不变,化学反应速率不变。(2)恒温恒压密闭容器充入He,体积增大,c(N2)、c(H2)、c(NH3)都减小,化学反应速率减小。考点9 用碰撞理论解释浓度和压强对反应速率的影响1基元反应(1)基元反应发生的条件研究发现,大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的,而往往经过多个反应步骤才能实现。如H2(g)+I2(g)=2HI(g),经历了两步基元反应:I2=2I H2+2I=2HI每一步反应都称为基元反应,这两个先后进行的基元反应反映了2HI= H2+ I2 的反应历程。反应历程又称反应机理。基元反应发生的
11、条件就是要发生有效碰撞。(2)反应物、生成物的能量与活化能的关系如图所示,是基元反应反应物和生成物的能量与活化能的关系,其中:E1表示正反应的活化能,E2表示逆反应的活化能;E1-E2表示反应热。2碰撞理论解释浓度和压强对反应速率的影响(1)浓度对反应速率的影响 在其他条件不变时,对某一反应来说,活化分子百分数是一定的,即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比。当反应物的浓度增大时,单位体积内的分子数增多,单位体积内的活化分子数目增多,有效碰撞次数增多,反应速率增大。增大浓度,单位体积内的活化分子数增大,活化分子的百分数不变。(2)压强对反应速率的影响 对气体来说,若其他条件不变,增大压强
12、,气体体积减小,就是增加单位体积里活化分子数,即增加反应物的浓度,因而增大化学反应的速率。对于压强的改变,只有引起反应体系中气体反应物浓度的变化,才对反应速率产生影响。改变压强,其实质是改变了气体反应物的浓度。3可逆反应的反应速率可逆反应是指既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行的反应,正反应的速率是反应物生成生成物的速率,逆反应速率是指生成物生成反应物的速率。对于可逆反应来说,若增大反应物浓度,正反应速率增大,随着反应的进行,生成物浓度也增大,因此逆反应速率也增大。若增大生成物浓度,逆反应速率增大,随着反应的进行,反应物浓度也增大,因此正反应速率也增大。即不管增大反应物浓度还是增大生成物
13、浓度,正反应速率和逆反应速率都增大,反之亦然。若增大压强,体积缩小,反应物和生成物浓度都增大,因此正反应速率和逆反应速率都增大。反之亦然。考点10 温度和其他因素对反应速率的影响1温度变化对化学反应速率的影响(1)实验探究:已知2KMnO45H2C2O43H2SO4=K2SO42MnSO410CO28H2O。根据下列实验回答问题:取三支试管向其中分别加入2 mL 0.001 molL1的酸性KMnO4溶液,再向试管中分别加入2 mL 0.1 molL1的H2C2O4溶液。实验现象:三支试管内溶液颜色均变浅。将一支试管放入冰水中,一支试管放入约80 的热水中,另一支试管置于室温下。实验现象:放入
14、热水中的试管紫色最先褪去,其次是置于室温下的试管褪色,置于冷水中的试管最后褪色。实验结论:温度越高,化学反应速率越快。(2)温度变化对化学反应速率的影响其他条件相同时,升高温度,反应速率增大;降低温度,反应速率减小。(3)用活化能理论解释:在浓度一定时,升高温度,反应物分子的能量增大,使一部分原来能量较低的分子变成活化分子,从而增大了反应物分子中活化分子的百分数,使单位体积内活化分子数目增多,因而使反应速率增大。此外,由于温度升高,会使分子的运动速率加快,这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数增加,反应速率也会相应地加快。但前者是反应加快的主要原因。(4)适用对象:温度对反应速率的影响,对放热反
15、应和吸热反应都适用,且不受反应物状态的限制。温度每升高10K,反应速率通常增大到原来的24倍。2其他因素对化学反应速率的影响(1)增大反应物之间的接触面积,反应速率增大。如硫酸工业中,硫铁矿在焚烧前先用粉碎机粉碎,以增大矿石与氧气的接触面积,加快燃烧;三氧化硫吸收阶段,吸收塔填装瓷环,增大气液接触面积。(2)光、电磁波、超声波等因素,也会对化学反应速率产生影响。考点11 过渡态理论与反应历程1过渡态理论的要点过渡状态理论认为,化学反应不只是通过反应物分子之间简单碰撞就能完成的,而是在碰撞后先要经过一个中间的过渡状态,然后再分解为产物。过渡状态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能,
16、 Ea为正反应的活化能,Ea为逆反应的活化能。在过渡状态理论中,活化能的实质为反应进行所必须克服的势能垒。由此可见,过渡状态理论中活化能的定义与分子碰撞理论不同,但其含义实质上是一致的。2基元反应模型(1)反应历程:一个化学反应自开始后所经历的过程称为反应历程。(2)基元反应的逆反应也是基元反应,并且经过同一个过渡状态。(3)复杂反应中的速率控制步骤决定了该反应的速率。3加入催化剂后反应历程如图所示:反应A+BAB的活化能为Ea,加入催化剂K后,反应分两步进行:A+KAK 活化能为Ea1(慢反应)AK+BAB+K 活化能为Ea2(快反应)总反应:A+BAB 活化能为Ea1可以看出,加入催化剂K
17、后,两步反应的活化能Ea1和Ea2均小于原反应的活化能Ea,因此反应速率加快。仔细分析这两步反应可以看山:由于Ea1Ea2,第1步反应是慢反应,是决定整个反应快慢的步骤,称为“定速步骤”或“决速步骤”,第1步反应越快,则整体反应速率就越快。因此对总反应来说,第一步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。考点12 酶的催化作用1酶的定义酶是一种特殊的、具有催化活性的生物催化剂。2酶的催化原理酶的催化作用是酶与反应物先形成中间化合物,然后中间化合物分解成产物并释放酶。3酶的催化特点高效的催化活性;高度的选择性;特殊的温度效应。考点13 化学反应速率的图像分析1解答图像题的方法(1)看图:
18、弄清横坐标和纵坐标的含义。(2)看线:弄清线的走向、变化趋势。(3)看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如与坐标轴的交点、线与线的交点、线的折点、最高点和最低点等。2实例分析对于化学反应2H2S(g)SO2(g)=3S(s)2H2O(g)(1)其他条件一定,增大气态反应物的压强(缩小气体容器的容积),反应速率随着压强的增大而增大。如图A。(2)其他条件一定,减小气态反应物的压强(扩大气体容器的容积),反应速率随着压强的减小而减小,如图B。(3)温度、气体容器的容积都一定,随着时间的增加,SO2、H2S物质的量浓度逐渐减小,气体的压强逐渐减小,反应速率逐渐减小,如图C。(4)分别在较低温
19、度T1和较高温度T2下反应,气态反应物的压强都是逐渐增大(缩小容器容积)的,反应速率随着压强的增大而增大及随着温度的升高而增大,如图D。考点14 自发过程和自发反应1自发过程(1)自发过程是在一定条件下,不借助外力而自发进行的过程。(2)特点:体系趋向于从能量较高状态转变为能量较低状态(体系对外部做功或者释放热量)。在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向。2自发反应(1)在一定条件下能自动进行的反应。(2)特点:具有方向性,即反应的某个方向在一定条件下是自发的,而其逆方向在该条件下是肯定不能自发进行的。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。考点15 化学反应自发进行的判据1焓变与反
20、应的自发性的关系(1)焓判据:放热反应(H0)在反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行的倾向。(2)自发反应与焓变的关系多数能自发进行的化学反应是放热反应。如NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) H 0还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行,但在较高温度下则能自发进行。如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) H 0(3)焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有很多吸热反应能自发进行,因此,反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。2熵变与反
21、应的自发性的关系(1)熵的概念自发过程的体系趋向于由有序转变为无序,体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述,熵的概念是衡量一个体系混乱度的物理量,其符号为S。熵值越大,体系的混乱度越大。(2)影响熵大小的因素同一条件下,不同的物质熵值不同。同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关,如对同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)S(l)S(s)。(3)熵判据在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时,就称为熵判据。若化学反应为熵增(S0)反应,反应过程中反应体系的混乱度增大,在一定条件下能自发进行。(4)自发反应与熵变的关系许多熵增加的反应在
22、常温、常压下可以自发进行。如:2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) S0 有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行,但在较高温度下可以自发进行。如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) S0少数熵减小的反应,在一定条件下也可自发进行。如:NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) S0(5)反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。3复合判据(1)复合判据(H-TS)体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。H-TS0 反应不能自发进行(2)用复合判据判断反应方向的有关规律焓变H熵
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