时间:2023-06-28 10:01:23
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇化学反应速率的意义,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
化学平衡移动意义在于,当改变外界条件比如温度、压力和反应物、生成物浓度时,打破了原有化学平衡状态使其最大限度的向正方向进行,这在工业生产具有重要的意义。
(1)浓度对化学反应的影响
从化学平衡常数定义分析来看,当反应温度不变时,增加反应物浓度必然会使化学反应向正方向移动,从而引起生成物浓度的增加这样才能达到最终的平衡状态;同样将生成物移走,对于原有的平衡状态来看,相当于增加了反应物的浓度,反应也会向正方向移动,提高反应物的利用率,这在工业生产上应用比较广泛。例如,对于N2+3H2=2NH3可逆反应来讲,让化学平衡向生成NH3的方向移动,在其他条件不变的前提下,可以在反应容器中充入N2或者H2使它们的浓度增加。在实际的生产中为了获得多的NH3,需要将生成的NH3尽快的移走,降低NH3的浓度。这样反应就能向正方向移动。
(2)温度对化学平衡的影响
改变浓度是在化学平衡常数不变的情况下遵循的规律,但是当化学反应温度发生变化会引起化学平衡常数的变化。经过物理化学家们的潜心研究,终于发现了温度对化学平衡的影响,其满足克拉伯龙方程,即当升高温度化学反应向吸热的方向移动,降低温度化学反应向放热方向移动。所以,在工业生产中根据化学反应的吸、放热采取相应的措施,让其向着生成物方向移动。
(3)压强对化学平衡的影响
压强对化学反应的影响主要针对反应物中有气体或者是生成物有气体反应,由化学平衡常数来看,化学方程式中分子数增加和减少的反应,压强对其产生的影响也不同。经过试验证明,在其他条件时,增大压强有利于向化学分子数小的方向移动,减小压强有利于向化学分子数增大的方向移动。
二、化学反应速率理论
不同化学反应其反应速率有着明显的区别,比如,酸碱中和以及爆炸反应比较猛烈,部分氧化反应进行缓慢。为了将化学反应更好的为化工生产服务,需要对化学反应详细的研究,经过研究最终用化学反应速率来衡量化学反应进行的快慢。
1、浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响,是通过影响化学平衡进行过程实现的。对于大多数化学反应,增加生成物或者降低生成物浓度有利于向正方向移动,但是并不是所有的化学反应都遵守这个规律。比如,某组分对化学反应速率的分级数是零,不管增加还是减少该组分都不会对化学反应速率造成影响;当某组分反应分级数是负数,增加其浓度不会提高原反应的速率,相反会降低其速率。对于某化学反应,当确定了催化剂和外界温度后,浓度就成为影响其反应速率是重要因素。
2、温度对化学反应速率的影响很早以前人们就发现温度对化学反应速率有重要影响。化学反应除了浓度对反应速率有影响外,和化学速率常数也有着密切的联系,温度对化学反应的影响主要通过影响反应速率常数实现。反应中如果整个体系的活化能降低,其反应温度就越高,反应速率也就越快。但是对于复杂的反应体系来讲,温度升高有利于向活化能高的方向移动。
3、催化剂对化学反应速率的影响催化性具有选择性,比如某种物质在一个反应中是催化剂,在其他反应中就不一定是催化剂。对于具有主副反应的体系,可以选择合适的催化剂达到促进主反应抑制副反应的目的。另外,在化工生产中需要研究影响催化剂中毒的因素,避免由于使用工业设施不慎,导致催化剂中毒情况的发生。催化剂中毒使催化剂不能发挥最佳的催化效果,影响反应的进行。
三、总结
化学平衡移动意义在于,当改变外界条件比如温度、压力和反应物、生成物浓度时,打破了原有化学平衡状态使其最大限度的向正方向进行,这在工业生产具有重要的意义。
(1)浓度对化学反应的影响
从化学平衡常数定义分析来看,当反应温度不变时,增加反应物浓度必然会使化学反应向正方向移动,从而引起生成物浓度的增加这样才能达到最终的平衡状态;同样将生成物移走,对于原有的平衡状态来看,相当于增加了反应物的浓度,反应也会向正方向移动,提高反应物的利用率,这在工业生产上应用比较广泛。例如,对于N2+3H2=2NH3可逆反应来讲,让化学平衡向生成NH3的方向移动,在其他条件不变的前提下,可以在反应容器中充入N2或者H2使它们的浓度增加。在实际的生产中为了获得多的NH3,需要将生成的NH3尽快的移走,降低NH3的浓度。这样反应就能向正方向移动。
(2)温度对化学平衡的影响
改变浓度是在化学平衡常数不变的情况下遵循的规律,但是当化学反应温度发生变化会引起化学平衡常数的变化。经过物理化学家们的潜心研究,终于发现了温度对化学平衡的影响,其满足克拉伯龙方程,即当升高温度化学反应向吸热的方向移动,降低温度化学反应向放热方向移动。所以,在工业生产中根据化学反应的吸、放热采取相应的措施,让其向着生成物方向移动。
(3)压强对化学平衡的影响
压强对化学反应的影响主要针对反应物中有气体或者是生成物有气体反应,由化学平衡常数来看,化学方程式中分子数增加和减少的反应,压强对其产生的影响也不同。经过试验证明,在其他条件时,增大压强有利于向化学分子数小的方向移动,减小压强有利于向化学分子数增大的方向移动。
二、化学反应速率理论
不同化学反应其反应速率有着明显的区别,比如,酸碱中和以及爆炸反应比较猛烈,部分氧化反应进行缓慢。为了将化学反应更好的为化工生产服务,需要对化学反应详细的研究,经过研究最终用化学反应速率来衡量化学反应进行的快慢。
1、浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响,是通过影响化学平衡进行过程实现的。对于大多数化学反应,增加生成物或者降低生成物浓度有利于向正方向移动,但是并不是所有的化学反应都遵守这个规律。比如,某组分对化学反应速率的分级数是零,不管增加还是减少该组分都不会对化学反应速率造成影响;当某组分反应分级数是负数,增加其浓度不会提高原反应的速率,相反会降低其速率。对于某化学反应,当确定了催化剂和外界温度后,浓度就成为影响其反应速率是重要因素。
2、温度对化学反应速率的影响很早以前人们就发现温度对化学反应速率有重要影响。化学反应除了浓度对反应速率有影响外,和化学速率常数也有着密切的联系,温度对化学反应的影响主要通过影响反应速率常数实现。反应中如果整个体系的活化能降低,其反应温度就越高,反应速率也就越快。但是对于复杂的反应体系来讲,温度升高有利于向活化能高的方向移动。
3、催化剂对化学反应速率的影响催化性具有选择性,比如某种物质在一个反应中是催化剂,在其他反应中就不一定是催化剂。对于具有主副反应的体系,可以选择合适的催化剂达到促进主反应抑制副反应的目的。另外,在化工生产中需要研究影响催化剂中毒的因素,避免由于使用工业设施不慎,导致催化剂中毒情况的发生。催化剂中毒使催化剂不能发挥最佳的催化效果,影响反应的进行。
【关键词】温度;浓度;反应速率
一、问题的提出
人教版《化学》选修4《化学反应原理》中,影响化学反应速率的因素是一个非常重要的实验。教材中设计到的温度和浓度对化学反应速率的影响有两个实验,浓度对化学反应速率的影响是用0.01mol/L酸性KMnO4溶液分别与0.1mol/L的H2C2O4溶液和0.2mol/L的H2C2O4溶液反应来进行验证,结果表明加入较浓的H2C2O4溶液褪色更快。温度对化学反应速率的影响是用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液进行反应,一组放入热水中,另一组放入冷水中,记录出现浑浊的时间,结果显示,放入热水的这一组出现浑浊的时间要比放入冷水的时间短,实验表明,其他条件相同时,升高温度反应速率增大。但是在实际实验教学过程中按照教材上的方法进行实验显得有些繁琐,为了更加简便、直观的观察实验现象,对此实验进行了改进,只用0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液进行反应,同时验证了浓度和温度对化学反应速率的影响,并得到了理想的实验效果。
二、研究目的和意义
(一)研究目的
为探究浓度、温度对化学反应速率的影响,对教材实验改进,用一个实验来证明温度、浓度对化学反应速率的影响,掌握实验的操作方法,并得到理想的实验结果。
(二)研究意义
“为探究浓度、温度对化学反应速率影响”的学生实验方面提供一些可借鉴的资料。
三、研究方法(实验法)
(一)试剂与仪器
0.1mol/LNa2S2O3溶液、0.1mol/LH2SO4溶液、蒸馏水、试管、烧杯、温度计、秒表、电子天平、容量瓶、玻璃棒、胶头滴管、洗瓶。
(二)实验方法
1.准确配置好0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液,在三个烧杯中装入不同温度的水,然后取三支大试管分别加入相同体积的反应物,将这三支试管放入不同温度水的烧杯中,观察实验现象,记录出现浑浊的时间。
2.室温下,取两支大试管,分别加入不同体积的反应物,观察实验现象,记录出现浑浊的时间。
Na2S2O3+H2SO4■Na2SO4+S+SO2+H2O
(三)实验结果与讨论
从第一组实验数据可以看出,用0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液各3ml进行反应,当温度越高时,出现浑浊的时间越短,从而得到结论:温度越高化学反应速率越快。从第二组实验数据可以看出,当用0.1mol/L的Na2S2O3溶液和0.1mol/L的H2SO4溶液各3ml进行反应,出现浑浊的时间为1分33秒,而当把0.1mol/L的Na2S2O3溶液改为6ml时,出现浑浊的时间要比原来的更短,从而得到结论:反应物的浓度越大化学反应速率越快。
(四)结论
通过实验证明得到结论: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。增大反应物浓度反应速率增大,减小反应物浓度反应速率减小。
四、应用
关键词:教学模型;化学反应速率;教学设计;教学转化
中图分类号:G633.8文献标识码:B文章编号:1672-1578(2013)03-0288-01
化学反应速率是化学动力学的重要内容。化学反应速率内容隶属于对化学反应的认识。高中阶段自主学习方法的运用、抽象思维能力的形成都需要一定的锻炼机会。通过本节课的学习、实践,探究,学生已经初步涉及物质的本身性质,浓度,温度、催化剂以及反应物的颗粒大小等因素对反应速率的影响,并已经掌握了一些实验基本能力(操作技能、观察能力、分析能力、简单运用实验解决问题能力、评价简单实验能力等)。可见,这样的编排符合学生的能力发展水平。从而为学习本内容奠定了基础。
1."化学反应速率"模型的教学设计
图1化学反应速率的学生认识发展层级
数学模型是对所研究问题进行一种数学上的抽象,即把问题用科学的符号语言表述为一种数学结构。通过数学模型的逻辑推理、求解和运算,就能够获得客观事物的有关结论。化学反应速率方程是在大量实验经验的基础上得出的数学模型,是浓度与化学反应速率之间的数学关系。不同的化学反应,其反应浓度与化学反应速率的定量关系是不同的,速率方程实际上是一个经验公式。因此这一数学模型的建立过程有助于扩展学生对规律研究的认识。
2.建立从具体知识的教学向为以观念构建为核心的教学转化
观念建构为本教学在内容上也选择和讲授事实性知识,但事实性知识的作用更多的是观念建构的工具和载体,最终目的是要在这些事实性知识基础上通过不断的概括提炼而形成的深层的、可迁移的观念或观念性知识。由于观念的整合作用,能很好的把本来孤立和零散的知识联系起来,形成一个有意义的整体。与此同时,观念建构为本教学强调要把学生置于真实有意义的学习环境里,通过问题解决和活动探究去建构观念而不是仅仅记忆事实。观念建构为本教学强调学习要在具体性知识的基础,通过不断的概括提炼而形成深层的观点和思想。要达到这一目的,就需要学生对具体性知识进行深入理解,找出知识之间的内在联系,并通过不断应用知识把知识功能化,挖掘知识的认识价值和方法价值,从而把具体性知识转化成观念性知识。
由于本部分内容的教学中涉及到的碰撞理论、活化能理论、速率方程等都是针对基元反应的,在应用于复杂反应时,可能会出现某些矛盾或错误,因此在教学中如果不涉及反应历程和基元反应的内容,就会影响学生对反应速率的本质的理解,但是在本部分内容的教学中加入反应历程和基元反应,又会给学生增加学习的难度。因此,在化学反应速率的教学中是否要涉及这些相关内容有待于进一步讨论。
参考文献
[1]高瑛,马宏伟,颜桂琴,化学教学,2005,(5):8-9
[2]陈瑞芝,化学教育,2007,28(8):48-50
[3]龚国祥,马春生,刘江田,化学教育,2012,,33(3):12-24
温度对化学反应速率的影响比较直观、显著,其影响效果一般分为以下五种。第一种是最常见的,它是指化学反应速率与温度间呈现指数关系,即随着温度的升高,化学反应速率呈现出加快的趋势,比如盐酸和烧碱的反应。范特霍夫是首位提出温度与化学反应速率常数间影响关系的化学家,而他研究的正是第一类反应。范特霍夫指出,在反应物浓度一定的情况下,温度每升高10K,化学反应速率会随着加快2~4倍,相应地,化学反应速率常数也会增加2~4倍。第二种是爆炸极限反应,也就是说,当温度升高时,K增大,但达到极限时,K增加得非常快,甚至会引起爆炸。第三种是常见的催化反应,在这类反应中,温度是通过影响催化剂的活性来影响反应速率的。例如,Fe这种催化剂的活性,从500~550℃开始,随着温度升高,活性逐渐增强,并且当催化剂Fe达到最大活性值时,化学反应速率最大,而超过这一极限对应的温度时,Fe的活性会随温度升高而下降,此时化学反应速率常数也会随着减小。第四种类比较反常,比如2NO+O2——2NO2,当温度升高时,化学反应速率反而会降低。第五种指的是温度变化会改变化学反应的生成物,会致使副反应的发生或者反应复杂化,在这类反应中,化学反应速率常数的变化趋势较为复杂,通常有起有伏,较难把握。
二、溶剂对化学反应速率的影响
溶剂是影响化学反应速率的重要因素,而考虑溶剂对反应速率的影响结果时,通常要综合分析,即全面考虑溶剂的极性,溶剂介电常数,原电池原理等。换言之,溶剂对化学反应速率的影响主要表面在以下四方面。第一,如果一个化学反应,它的生成物的极性大于反应物,那么在极性溶剂中反应速率较大,相反地,如果生成物的极性小于反应物,那么在极性溶剂中化学反应速率会减慢。第二,在化学反应中,溶剂的介电常数越大,表示着离子间的吸引力越弱,所以溶剂的介电常数越大,离子间的化合反应越难进行。第三,当化学反应是金属与电解质溶液间的反应,若金属中含有杂质,那么将形成原电池,而这将加快化学反应速率。第四,如果反应物都是电解质,那么在稀溶液下,溶液中的离子强度直接影响着化学反应速率,也就是说,若溶液中存在其他离子,则将会对反应速率产生影响。
三、催化剂对化学反应速率的影响
催化剂对化学反应速率的影响主要通过改变反应途径、降低活化能等来实现的,而催化剂的种类,表面状态,表面性质等都对化学反应速率有显著影响。就催化剂种类而言,催化剂有普通催化剂和负催化剂之分,其中负催化剂的作用效果是阻碍反应进行,也就是说当温度升高时,化学反应速率会降低,比如保鲜剂和防腐剂。而催化剂的表面状态是催化剂的物理性质,它主要包括催化剂的表面积、表面孔径大小。通常情况下,催化剂的表面积越大、表面空穴越多,催化剂的活性就越大,相应地,化学反应速率常数就会越大。比如在H2O2的分解反应中,不同状态的铂催化剂对反应速率的影响不同,具体而言,在粉状铂的催化下,H2O2分解反应速率快于丝状铂,而丝状铂催化下的反应速率快于块状铂。另外由于铂黑是铂的胶体分散状态,活性比粉状铂、丝状铂都大,所以在它的催化下可能会使H2O2的分解反应伴随着猛烈爆炸。
结束语
研究影响化学反应速率的因素及其影响结果,具有重大意义。一方面,探究的过程就是学习和巩固的过程。在教师教学完成后,再进行实验,再归纳总结相关知识,不仅有利于温故知新,增强我们的学习效果,还有助于我们学生分析、探究等能力的提高。另一方面,这有助于教学评价,有利于教师教学。其实,研究结果能反应出我们学生的学习成效、探究能力以及学习态度,而了解这些,能在极大程度上帮助教师认识到我们学生的优点以及不足,有助于因材施教。
参考文献
[1]刘美玲.影响化学反应速率因素之探究[J].科技创新导报,2013,(32):90.
1.教材地位和内容分析
化学反应速率是化学反应条件确定的重要依据之一,作为动力学原理的重要组成部分,化学反应速率的学习和研究具有重要的理论价值和应用价值.在高中化学知识框架中,化学反应速率在必修Ⅱ和选修Ⅳ两个模块呈现,虽然具体的学习要求不同,但足见其在高中化学知识体系中的重要地位.从知识[JP3]内在构成来看,化学反应速率主要包括概念、计算及影响因素等.[JP]
2.当前教学研究存在的问题
在教学过程中,广大一线教师均有这样的体验:学生在单纯地学习化学反应速率概念、计算和影响因素时,普遍感觉比较轻松,但在运用反应速率知识辅助学习化学平衡原理时,原有的对化学反应速率的认识立即变得模糊,容易出现瞬间短路的现象.这样的现象其实反映了一个问题:化学反应速率的知识体系真像原本以为的那样容易被学生掌握吗?那么如何才能帮助学生克服这样的学习障碍呢?笔者以搭建学习支架的方式进行了有益的尝试.
二、理论依据
1.学习支架存在的理论基础
建构主义认为学习是新旧知识反复进行双向交互作用的进程,即对新知识意义的不断建构和对旧有知识意义的不断加以改造、重新组合的过程,也就是从同化到顺应,又由顺应到同化不断循环交替的过程.教学过程中,教师通过搭建学习支架能更好地帮助学生联系旧有的知识经验,展开组内组间合作交流,从而更有利于重新构建新知识.
2.学习支架的概念内涵
所谓支架指的是具有支撑作用的构架,学习支架即是在学生学习过程中对其学习具有支撑作用的辅助工具.确切地说,学习支架是一种旨在帮助学习者构建知识的概念框架,目的是将繁重复杂的学习任务简化分解,从而以便学习者更深入地理解问题.正因为这样,学习支架在各级各类学习中,都应该有着广泛的适用性,尤其是把支架搭建在学习者的最近发展区上,此时效果最佳.教师在搭建学习支架前,应努力创设情境,以期在激发学生学习兴趣的同时唤醒学生脑海中所有相关就知识的记忆,从而更准确地定位学生的最近发展区.同时应该让学生全程参与搭建学习支架、解决所有问题的全过程,既让他们体验获得知识的整个思维过程,又使他们自主搭建学习支架的能力得到发展和提升.
三、案例分析
下面我们就以选修Ⅳ化学反应速率为例,来具体谈一下如何搭建学习支架.
1.准备工作――学生最近发展区分析
学生通过必修II化学反应速率的学习己经初步定性接受了反应速率概念,知道反应速率是表征化学反应快慢的物理量,了解化学反应速率受温度、浓度、压强、催化剂等外部条件的影响,但对于这些外部条件影响反应速率的变化历程、影响效果等知之甚少.学生经过必修阶段元素化合物知识、氧化还原理论的学习储备初步具有了一些定量分析化学反应的经验,但还缺少定量分析化学反应速率的相关经验.学生通过部分演示实验、分组实验掌握了一些控制变量进行对比实验、探究实验的方法和技巧,使掌握定量测定化学反应速率、定量分析外部条件对反应速率的影响效果成为可能.
2.搭建认知支架,整合知识基础
个体学习活动常常受到个体所处的周围环境、文化背景的深刻影响,所以从学习者已有的生活经验出发,创设生活情境,有利于激发学习者的学习热情和学习兴趣,使他们更为积极主动地开展对比与想象,将所要学习的新知识与头脑中原有的旧知识同化顺应,从而整合形成一个更为完善、更加稳固的知识基础.为此,在化学反应速率教学中,设置认知支架:以源自生活的一组图片“食物的变质”“化石能源的形成”“炸药爆炸”帮助学生回忆化学反应快慢的定性直观描述,“校运会百米冲刺”“百米飞人大战”回忆描述快慢的定量方法及定量工具.这样学生很容易由运动会百米计时联想到化学反应速率的定量描述方法为消耗一定量反应物或生成一定量产物所需时间,或是单位时间内反应物的消耗量或产物的生成量.
3.搭建实验支架,培养学科思维
化学是一门以实验为基础的学科,观察实验可以帮助学生获得感性认识的第一手材料,操作实验可以发展学生实践动手能力,分析实验可以提升学生学科思维能力,设计实验更可以提高学生学科素养.在教学过程中,通过化学实验教师和学生将组合成学习统一体,从而产生更多的交互式合作与交流.在设计实验方案定量探究影响化学反应速率的过程中,搭建如下三个实验支架:(1)引导学生对照酸性高锰酸钾与草酸反应原理,明确影响该反应速率的因素,将所有变量分类成自变量、因变量和控制变量,以便帮助学生准确把握控制变量法.(2)引导学生将自变量按浓度、压强、温度、催化剂等因素分类,将抽象的控制变量概念具体化为基于控制变量法设计的一组系列实验,并通过小组合作、交流讨论确定各个实验方案的可行性.(3)引导学生分组操作实验、观察现象,记录相关数据于自己设计的实验报告纸上,并分析处理所得数据,得出实验结论.通过实验支架的搭建,将学生由看热闹的外行变成理性严谨的内行,使学生更深刻地体会到化学学科的研究过程和方法,提升科学素养.
4.搭建概念图支架,发展知识网络
概念图是基于奥苏贝尔认知同化学习理论的网络结构示意图,它以节点表示概念,节点间连线表征概念间内在逻辑关系,将学习过程形象直观为旧有知识网络体系不断同化新知识从而不断扩展的过程.为了使学生顺利接受并理解新知识,教师应首先整固学生的上位概念体系,建立稳定的概念固定点,为新概念的纳入做好充分准备,其次应注意选择合乎学生认知发展规律和知识内在逻辑结构的学习流程,方便学生前后联系,此外还应注意适时对新旧概念展开对比区分,以防错位混淆.因此,在教学中搭建如下支架:(1)必修化学反应速率概念与影响因素概念图;(2)反应速率概念的量化表征、瞬时速率与平均速率概念、同一化学反应中不同物质表征的反应速率及其定量关系;(3)影响化学反应速率的因素的微观解释、图像及一些简单数量关系;(4)化学反应速率完整概念图的整合.通过概念图支架的搭建,引导学生学会从简单到复杂、从局部到整体建构概念图,体验概念图内在的逻辑关系,使所学新知识内化而成的新知识网络体系更加清晰、稳固.
关键词: 题型特点 备考策略 题型分析
化学反应原理是高考“主考”和“必考”的内容,纵观近几年新课标高考主观题型中,反应原理的考查一直占有半壁江山,化学反应速率与化学平衡知识更是反应原理考查的重中之重。
2014年全国Ⅰ卷:28题考点:化学方程式的书写,盖斯定律的应用,化学平衡常数及相关计算,图像分析,影响化学反应速率的因素及大小比较。
S2015年全国Ⅰ卷:28题考点:氧化还原反应,溶度积常数的计算,根据键能计算反应热,平衡常数,电极反应式的书写及电池能量密度计算。
2016年全国Ⅰ卷:27题考点:离子方程式的书写,实验现象的描述,转化率、平衡常数的大小判断,利用溶度积常数计算离子浓度。
2017年全国高考预测:预计2017年高考新课标全国卷中仍以工业生产为载体,综合考查化学反应速率与化学平衡,有关热化学方程式的计算,电化学知识的综合应用等。
一、反应原理主观题型的特点
反应原理主观题型有如下特点:1.题头:以真实化学生产实际为背景。
2.题干:以表格、图表的形式提供相关信息,以熟悉的物质、新颖的情景呈现。
3.题尾:根据表格、图表中涉及的知识设问。一般考查的内容较多,思维转换角度大,试题难度较大,对思维能力的要求较高。
那么具体考什么?
1.书写:(1)根据盖斯定律书写热化学方程式;(2)电极反应的书写。
2.判断:(1)外界条件对反应速率的影响;(2)平衡移动的判断;(3)溶液中离子浓度的关系;(4)速率平衡图像。
3.计算:(1)化学反应速率;(2)反应热;(3)化学平衡常数及计算。
二、备考策略
该类试题难度一般较大,解题时要认真分析每个小题考查的知识点,迅速转变思路,具体步骤:
1.审题――浏览全题,明确已知和所求,挖掘解题切入点。
2.析题――仔细审题,关注有效信息。
(1)对于化学反应速率和化学平衡图像类试题:
明确横纵坐标的含义理解起点、终点、拐点的意义分析曲线的变化趋势。
(2)对于图表数据类试题:
分析数据分析数据间的内在联系找出数据的变化规律挖掘数据的隐含意义。
(3)对于电化学类试题:
判断是原电池还是电解池分析电极类别,书写电极反应式按电极反应式进行相关计算。
(4)对于电解质溶液类试题:
明确溶液中的物质类型及可能存在的平衡类型,然后进行解答。
3.答题――合理切入,规范正确答题。
一、化学反应速率及其影响因素
1.化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,通常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,是一段时间内的平均速率。固体或纯液体(不是溶液)的浓度可视为不变的常数,故一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。用不同物质表示同一反应的化学反应速率时,其数值可能不同(因此,必须指明具体物质),但各种物质表示的速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
2.参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素,外界条件对化学反应速率也有影响。
(1)浓度对化学反应速率的影响只适用于气体反应或溶液中的反应;
(2)压强对化学反应速率的影响只适用于有气体参加的反应;
(3)温度对化学反应速率的影响:实验测得,其他条件不变时,温度每升高10℃,化学反应速率通常增加到原来的2-4倍;
(4)使用催化剂,使原来难以进行的化学反应分步进行(本身参与了反应,但反应前后化学性质不变),从而大幅度改变了化学反应速率;
(5)光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。
3.浓度和压强的改变仅仅改变了单位体积内活化分子的数目,温度的改变和催化剂的存在却能改变单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数。
A.升高温度可使该反应的逆反应速率降低
B.使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
解析:升高温度、使用催化剂都会使化学反应速率增大,既包括正反应速率,又包括逆反应速率,故A项错误,B项正确。反应达到平衡后,正反应速率和逆反应速率相等,因此C、D项都是正确的。
答案:A
二、化学平衡的建立及外界条件对化学平衡的影响
1.化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
化学平衡状态的特征,(1)逆:化学平衡研究的对象是可逆反应,可逆反应不能进行到底,即反应过程中反应物(生成物),不能全部转化为生成物(反应物)。(2)动:化学平衡是动态平衡,化学反应达到平衡时正反应和逆反应仍在继续进行。(3)等:指反应体系中的用同一种物质来表示的正反应速率和逆反应速率相等。对于不同种物质而言,速率不一定相等。(4)定:平衡混合物中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度,各组分的百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等不随时间变化而改变。(5)变:改变影响化学平衡的条件,平衡发生移动。(6)化学平衡的建立与反应的途径无关,化学平衡状态的标志是化学平衡状态特征的具体体现。
2.平衡移动原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。它是浓度、压强和温度等外界条件对平衡移动影响的概括和总结,只适用于已经达到平衡状态的可逆反应,未处于平衡状态的体系不能用此原理分析,但它也适用于其他动态平衡体系,如溶解平衡、电离平衡和水解平衡等。催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响。
A.升高温度和减小压强
B.降低温度和减小压强
C.降低温度和增大压强
D.升高温度和增大压强
解析:本题考查了条件改变对平衡移动的影响。由题意知,该反应为吸热反应,故升高温度有利于反应向正方向进行;又知该反应为气体体积增大的反应,故减小压强有利于反应向正方向进行。
答案:A
三、化学平衡常数(浓度平衡常数)及转化率的应用
1.化学平衡常数
(1)化学平衡常数的数学表达式。
(2)化学平衡常数表示的意义。
平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小,K值越大,反应进行越完全,反应物转化率越高,反之则越低。
2.化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系。
反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度;生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度。
其中,各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。
(4)计算模式:
(5)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤,通常是先写出有关的化学方程式,列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量,然后再通过相关的转换,分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为:建立解题模式、确立平衡状态方程。说明:①反应起始时,反应物和生成物可能同时存在;②由于起始浓度是人为控制的,故不同的物质起始浓度不一定呈化学计量数比,若反应物起始浓度呈计量数比,则隐含反应物转化率相等,且平衡时反应物的浓度呈计量数比;③起始浓度、平衡浓度不一定呈计量数比,但物质之间是按计量数反应和生成的,故各物质的浓度变化一定呈计量数比,这是计算的关键。
答案:C
四、学习化学平衡应注意的三个问题
1.等效平衡:在两种不同的初始状态下,同一个可逆反应在一定条件(恒温、恒容或恒温、恒压)下分别达到平衡时,各组成成分的物质的量(或体积)分数相等的状态。在恒温恒容条件下,建立等效平衡的一般条件是:反应物投料量相当;在恒温恒压条件下,建立等效平衡的条件是:相同反应物的投料比相等。
2.平衡移动的思维基点:
(1)先同后变。进行判断时,可设置相同的平衡状态(参照标准),再根据题设条件观察变化的趋势。
(2)不为零原则。对于可逆反应而言,无论使用任何外部条件,都不可能使其平衡体系中的任何物质浓度变化到零。
3.在实际生产中,需要综合考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等各方面情况,以确定最佳生产条件。合成氨选择的适宜条件通常是:20MPa-50MPa、500℃左右、铁触媒;及时补充N2和H2,及时将生成氨分离出来。
答案:B
五、化学反应速率与化学平衡图像题
解题策略:(1)首先要看清楚横轴和纵轴的意义(特别是纵轴,表示转化率和表示反应物的百分含量情况就完全相反)以及曲线本身属等温线还是等压线。(当有多余曲线及两个以
解析:在恒容状态下,在5个相同的容器中同时通入等量的NO2,反应相同时间,那么有两种可能:一是已达到平衡状态,二是还没有达到平衡状态,仍然在向正反应方向移动。若5个容器在反应相同时间下,均已达到平衡,因为该反应是放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移动,NO2的百分含量随温度升高而升高,所以B项正确。若5个容器中有未达到平衡状态的,那么温度升高,反应速率增大,会出现温度高的NO2转化得快,导致NO2的百分含量减少的情况,在D图中转折点为平衡状态,转折点左则为未平衡状态,右则为平衡状态,D项正确。
答案:BD
【跟踪训练】
下列说法不正确的是()
A.第4min至第6min该化学反应处于平衡状态
B.第2min时,如果只改变某一条件,则改变的条件可能是降低温度
C.第2min时,如果只改变某一条件,则改变的条件可能是使用催化剂
D.第6min时,其他条件不变,如果升高温度,正反应速率增大
3.B解析:根据表中数据得,第4min后体系中各物质的浓度保持不变,即反应达到平衡状态;该反应在2—4min内的反应速率大于0—2min内的反应速率,即第2min时反应速率增大,因此改变的条件不可能为降低温度,可能为使用催化剂;6min时,升高温度,正、逆反应速率均增大。
4.A解析:由于t2时刻,反应再次达到平衡后的反应速率大于原平衡时的反应速率,则可判断t1时正反应速率减小,而逆反应速率增大,平衡向逆反应方向移动。
5.A解析:缩小容器容积使这两个反应向正反应方向移动,A的转化率增大;升高温度,反应(Ⅰ)向逆反应方向移动,A的转化率减小;③使A的转化率都减小。