化学反应的速率与限度

来源 :高中生学习·高一版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:h482649
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  一、一些饶有兴味的问题
  1.“桂花盐水鸭”——估计很多同学都爱吃,但食用之前,要看是否过期。一般在包装袋上会标有生产日期和保质期。如:“冷冻保存60天,10 ℃以下30天,20 ℃以下15天。能否根据学过的知识解释,为何不同温度下鸭子的保质期不同?
  2.反应快慢——有些化学反应速率很快,如炸药爆炸、水溶液中酸碱反应、感光反应等瞬间即可完成;而有些化学反应的速率很慢,如室温下塑料或橡胶的老化速率按年计算,煤或石油的形成则要经历几十万年时间。为什么?
  3.科学巨匠德国化学家哈伯——他发明了利用催化剂铁屑和空气中的氮为原料,使成千上万吨的氨和化肥从工厂源源涌出!催化剂有什么功能呢?
  4.化工生产——“炼铁高炉尾气之谜”:高炉炼铁的主要反应:2C(焦炭)+O2(空气)=2CO(放热);Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(吸热)。炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量,且从高炉中出来的气体含有CO。当初,工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分,于是设法增加高炉的高度,然而高炉增高后,高炉尾气中的CO比例竟没有改变!这是何故?这一事例给我们哲学上的启示是什么?能否设法最大限度地提高CO的利用率呢?
  5.回忆思考——上学期学过氯气溶于水的反应,思考氯水的成分,说明了什么?
  6.深入探究——化学反应的“可逆性”是否普遍存在?
  上述问题1说明,温度越高,反应速率越快,为化学反应速率研究的范畴;问题2说明,化学反应快慢与反应物本身的性质与结构有关;问题3说明,使用催化剂能使某些通常情况下不能发生的反应顺利发生;问题4、5说明,很多化学反应具有可逆性,且有一定的限度。即正向反应(反应物→生成物)和逆向反应(生成物→反应物)同时进行,只是可逆程度有所不同而已;问题5说明化学反应的可逆性在自然界是普遍存在的。
  问题1、2、3与化学反应速率有关,问题4、5则与化学反应的限度有关。
  
  二、化学反应速率的理论与实验探究
  1.碰撞理论
  (1)有效碰撞:能发生化学反应的碰撞。只有活化分子且有合适取向才能发生的碰撞。
  (2)活化分子与活化能:活化分子——体系中能量较高,能发生有效碰撞的分子;活化能——活化分子的最低能量与体系中分子的平均能量的差。
  2.化学反应速率
  影响因素:浓度——对固体来讲可视为常数;压强——只对有气体参与的反应有效;温度——升高10 ℃,速率成倍数提高;催化剂——对速率的影响最大;表面积——主要对固体和液体反应时有效。
  注意:化学反应速率为某一时间段内的平均值。表示反应速率时,要注明是用某物质表示的;用不同物质来表示同一反应的反应速率,其数值不一定相同,但数值之比应等于化学方程式中相应物质的化学计量数比。
  3. 实验探究
  (1)温度对化学反应速率的影响的实验探究。操作方法:在三支相同的试管中分别加入2~3 mL 5%的H2O2,然后在每一支试管中滴加2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液后立即套上气球(大小相同)。待三支试管上的气球大小差不多时,同时置于三个烧杯中观察现象(如图1)。结论:温度越高,H2O2的分解速率越快。
  (2)催化剂对化学反应速率的影响的实验探究。操作方法:在三个相同的带活塞的漏斗中分别加入2~3 mL约5%的H2O2,然后在一支试管中滴加2滴1 mol·L-1的FeCl3溶液,另一支试管中加入少量MnO2固体。同时向三支试管中放入漏斗中的全部溶液,观察红墨水上升情况(如图2)。结论:催化剂MnO2对H2O2的催化效率最高,速率最快,FeCl3次之,无催化剂最慢。
  三、化学反应限度的理论与实验探究
  1.可逆反应
  在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。
  2. 化学平衡状态的特征(图3)
  3. 化学反应达到平衡的判断
  ①[v](正)=[v](逆);②体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变;③对于有颜色的物质参加或生成的可逆反应,颜色不随时间发生改变;④全是气体参加的、前后化学计量数发生改变的可逆反应,压强保持不变;⑤全是气体参加的前后化学计量数改变的可逆反应,平均相对分子质量保持不变。
  4. 比喻
  拔河比赛与“可逆反应”以及拔河处于“势均力敌”时与“化学平衡状态”两者有无相仿之处呢?(图4)
  5. 实验探究
  (1)观察与发现:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,Cl2+H2O⇌HCl+HClO。请分析:从反应进行的程度上比较这两个反应有何不同?
  (2)交流与讨论:哪些反应类似于2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;哪些反应类似于Cl2+H2O⇌HCl+HClO?
  (3)活动与探究:2Fe3++2I-=2Fe2++I2,这个反应能完全进行吗?怎样通过实验验证?
其他文献