2012-2013学年高一同步教学课件：化学反应速率与限度(人教版).ppt

第二章化学反应与能量 第三节 化学反应的 速率和限度 化学反应有快有慢： HClNaOHNaClH2O 千分之一秒即完成 H2Cl22HCl 百分之一秒即完成 救心丹几分钟见效 钢铁腐蚀若干年 煤、石油等化 石燃料的形成 几千万年以上 定义： 化学反应速率用单位时间（如每秒，每 分，每小时）内反应物浓度的减小或生成物 浓度的增大来表示。 计算式: 一、化学反应速率 (物质的量浓度) 练习巩固 在 N2 + 3H2 2 NH3反应中，自开 始至秒，氨的浓度由变为0. 6 mol/L，则 以氨气表示的化学反应速率是多少？ = 0.3mol/(Ls) v (NH3) = c (NH3) t = (0. 6 0 )mol/L 2s 例题：反应4NH3+5O2 4NO+6H2O 在5 升的密闭容器中进行，30秒后，NO 的物质 的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率 用NO来表示为多少？ 问题1：若用O2的浓度变化来表示此反应速 率是多少？ 若用NH3 来表示呢? 问题2：此反应化学反应速率用不同物质表 示为什么数值不同？数值上有何规律？ v(NO)=0.002mol/Ls v(O2)=0.0025mol/Lsv(NH3)=0.002mol/Ls 化学反应速率的特点 同一反应，可用不同物质在单位时间 内浓度的变化来表示，但必须指明是 用哪种反应物或哪种生成物来表示。 用不同物质在单位时间内浓度变化表 示时，速率比等于方程式中的系数比 均取正值，且是某一段时间内的平均 速率。 练习 向一个容积为1L的密闭容器中放入 2moLSO2和1moLO2,在一定条件下反应 ,2S末,测得容器内有0.8moLSO2,求2S内 SO2,O2,SO3的反应速率和反应速率比. 练习2 在一定条件下，mA+nB=pC的反应中， 各物质的化学反应速率为 V(A)=amolL-1s-1, V(B)=a/2molL-1s-1, V(C)=amolL-1s-1, 则该反应的化学方程式是 。2A+B=2C 练习 则该反应速率的快慢顺序为: 反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条 件下的反应速率为： (1)(A)=0.3mol/(Ls ) (2) (B)=0.6mol/(Ls) (3) (C)=0.4mol/(Ls) (4) (D)=0.45mol/(Ls) (1)(4)(2)=(3) 反思:比较反应的快慢,应取同一参照物 在相同条件下,等质量(金属颗粒大小相 同)的下列金属与足量1mol/L 盐酸反应时, 速率最快的是 A 镁 B 铝 C 钠 D 铁 二、影响化学反应速率的因素 化学反应速率是由反应物的性质决定的; 内因是主要因素 外因因素: 实验25 现象结论 热水中 常温 冷水中 产生气泡速率增大， 带火星火柴 复燃 升高温度， 反应速率增大 有气泡冒出 产生气泡速率减小 降低温度， 反应速率减小 2H2O2 = 2H2O +O2 n规律：当其它条件不变时，升高温度，化 学反应速率增大。降低温度，化学反应速 率减小。 n实验测得，温度每升高10度，化学反应速 率通常增大原来的24倍。 n注意：温度对反应速率的影响不受反应物 状态的限制。 （1）温度对化学反应速率的影响 实验26 现象结论 加入MnO2 加入FeCl3 不加其他试 剂 气泡冒出速率增大 气泡冒出速率增大 有气泡冒出，较慢 MnO2能加快 反应速率 FeCl3能加快 反应速率 无催化剂 反应较慢 外因因素: n规律：催化剂能改变化学反应的速率。 n有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂； 有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。在 实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催 化剂。 n催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的 杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中 毒。 n催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其 催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。 （2）催化剂对化学反应速率的影响 n规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓度 ，化学反应速率增大。减小反应物的浓度，化 学反应速率减慢。 （3）浓度对化学反应速率的影响 n规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的 表面积，化学反应速率增大。减小固体反应物 的表面积，化学反应速率减慢。 （4）固体反应物的表面积对化学反应速率的 影响 （5）其他条件对化学反应速率的影响 练习： 1、在2L的密闭容器中，发生下列反 应： 3A(g)+ B(g)=2C(g)+D(g)。若最初 加入的A 和B 都是4mol，在前10s A 的平 均反应速率为0.12mol/(Ls)，则10s时， 容器中B的物质的量为 。 3.2mol 某温度时在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量 随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析： 1、反应开始2min内的X、Y、Z的化学反应速率 2、该反应的化学方程式为：_。 把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产 生氢气的速率变化如图,分析其原因: 为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过 实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情况， 绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。 （1）在0t1、t1t2、t2t3各相同 的时间段里,反应速率最大的是 _时间段，收集到气体最 多的是_时间段。 （2）试分析三个时间段里，反应速率 不同的可能原因(该反应是放热反应)。 （3）在t4后，为什么收集到的气体的体积不再增加？ 开始时C(H+)大,该反应的反应速 率大; t1t2由于反应放热温度升高, 所以速率迅速增大;最后是因为C(H+) 减小了，反应速率减慢. 练习：在25时，向100mL含HCl 14.6g的盐 酸中，放入5.6g铁粉，反应进行到2s时收集 到氢气1.12L(标况)，之后反应又进行了4s， 铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则： (1)前2s内用FeCl2表示的平均反应速率为 ； (2)后4s内用HCl表示的平均反应速率为 ； (3)前2s与后4s比较，反应速率 较快，其原因可能 。 0.25mol/Ls 0.25mol/Ls 前2s 前2s时段盐酸浓度比后4s时段大 第二章化学反应与能量 第三节 化学反应的 速率和限度 我们知道在化学反应中，反应物之间是按 照化学方程式中的系数比进行反应的，那么， 在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系 完全转化为生成物呢？ 氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是 一个可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。 氯水的成份：氯水的成份： 分子：分子：ClCl 2 2 、HClOHClO 、HH 2 2 OO 离子：离子：HH + + 、 ClCl - - 、ClOClO - - 等等 ClCl 2 2 能能 与与HH 2 2 OO发生可逆反应：发生可逆反应： ClCl 2 2 + H + H 2 2 O O HClOHClO + + HClHCl H2 + I2 2HI 正反应 逆反应 什么叫做可逆反应？ 在同一条件下,既向正反应方向进行, 同时又向逆反应方向进行的反应. 典型的可逆反应有: N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高温 SO2 +H2O H2SO3NH3 +H2O NH3 H2O 启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻 底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。 N2 + H2 NH3 在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和 3mol H H 2 2 (合适催化剂)，能发生什么反应？ （1）开始时c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) =0 开始阶段有什么特征？ 只有正反应，v(逆)=0 催化剂 N2 + 3 H2 2NH3 高温 N2 + H2 NH3 （2）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3)0 瞬间过后有什么特征？ 正逆反应都进行，v(逆) 0，v(正) v(逆) （3）c(N2) 、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大， 三种物质的浓度达到一个特定值。 一定时间段内有什么特征？ v(正)= v(逆) 0 N2 + H2 NH3 由于v(正)= v(逆) 0，虽然正、逆反应都在 进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会 发生变化. 从外表上看，反应好象“停止”。 可逆反应的这种特殊状态就是我们今 天要研究的化学平衡状态。 反应速率 v(正) v(逆) t1时间（t） 0 (1)0t1：v(正)v(逆) (2)t1： v(正)=v(逆) 平衡状态 N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 交流与讨论 1、定义 在一定条件下的可逆反应中，当正反应速 率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分 的浓度保持不变的状态。 前提（适用范围）：可逆反应 内在本质：v(正)= v(逆) 0 外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变 二、化学平衡状态 2、化学平衡状态的特征 ()动：动态平衡（v(正)= v(逆) 0） (2)等：v(正)= v(逆) ()定：反应混合物中各组分的浓度保持 定，各组分的含量保持不变。 ()变：条件改变，原平衡被破坏，在新 的条件下建立新的平衡。 ()逆 此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度? 此时的反应是否停止了？ 此时为何3种物质的浓度保持不变? 某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3 催化剂 时间时间 （min) 物质质的量 浓浓度(mol/L) 010203040506070 SO210.70.50.350.20.10.10.1 O20.50.350.250.180.10.050.050.05 SO300.30.50.650.80.90.90.9 练习 可逆反应达到平衡的重要特征（ ） A.反应停止了 B.正、逆反应速率都为零 C.反应物和生成物的浓度相等 D.正、逆反应的速率相等 D 对于可逆反应MN Q达到平衡状态时， 下列说法正确的是（ ） A. M、N、Q三种物质的浓度一定相等 B. M、N全部变成了Q C. M、N、Q的浓度都保持不变 D. 反应已经停止 C 下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是 ( ) A.1个NN键断裂的同时,有3个HH键形成 B.1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂 C.1个NN键断裂的同时,有6个NH键断裂 D.1个NN键断裂的同时,有6个NH键形成 A、C 随堂练习 在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g) 达到平衡的标志是（ ） A. A的生成速率与C分解的速率相等 B. 单位时间内生成nmolA,同时生3nmolB C. A、B、C的浓度不再变化 D. A、B、C的分子数比为1:3:2 C 14CO2 + C CO，达到化学平衡后， 平衡混合物中含14C的粒子有 。 14CO2、14C、14CO 3 3、化学平衡状态的判定、化学平衡状态的判定 对于可逆反应m A(g) n B(g) + p C(g) 在一 定条件下达到平衡状态有以下几个标志 (1)A的生成速率和分解速率相等 (2)单位时间生成n mol B和p mol C的同时，生成m mol A （3）A、B、C的物质的量不再改变 （4）A、B、C的浓度不再改变 （5）A、B、C的百分含量不再改变 练习: 在密闭容器中充入4mol HI,在一定温度下,反应 2HI (g) H2 (g)+I2 (g) 达到平衡时,有30%的HI分解,则 平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少, 混合气体总物质的量为多少? 化学平衡计算的一般步骤: “三步曲” 1.写出有关平衡的化学方程式 2.找出各物质的 起始量 转化量 平衡量 3 根据已知条件列式 反应物的转化率 在合成氨工业中,由a mol氮气, b mol氢气混合 反应达到平衡,有 c mol 氨气生成,则氨气在反 应混合物中所占的体积分数为 c / (a+b-c) 100% 定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平 衡建立过程叫做化学平衡的移动。 V正V逆 V正=V逆0 条件改变 平衡1 不平衡 平衡2 建立新平衡破坏旧平衡 V正=V逆0 一定时间 影响化学平衡的条件 一、化学平衡的移动 V正 V逆 平衡向正反应方向移动 V正 = V逆 平衡不移动 V正 V逆 平衡向逆反应方向移动 n探究实验1 FeCl3 + 3 KSCN Fe(SCN)3 + 3KCl （黄色） （无色） （红色） （无色） 现象:向第一支试管里加入几滴 FeCl3 溶液，颜色加深。 向第二支试管里加入几滴 KSCN 溶液，颜色加深。 1、浓度对化学平衡的影响 1、浓度对化学平衡的影响 分析 t1t2t3 应用 增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正 反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度 ，平衡向逆反应方向移动； 结论 在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的 反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。 2SO2 + O2 2SO3 增大反应物的浓度 对化学平衡的影响 【思考练习】 1、 Fe(NO3)2溶液呈浅绿色，其中存在着下列平 衡：Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+ 往该溶液 中滴加盐酸，发生的变化（ ） (A) 平衡向逆反应方向移动 (B) 平衡向正反应方向移动 (C) 溶液由浅绿色变成黄色 (D) F