高中化学 第二章第3节 化学反应速率和限度课件 新人教版必修2.ppt

50年前 故宫太和殿台阶的栏杆上雕刻着各式各样精美浮雕花纹还清晰可见 而现在却大多是模糊不清 部分已成光板 造成这些灾难的元凶是什么呢 为什么几百年腐蚀很慢 而近几十年腐蚀却变快了呢 这就涉及到化学反应速率问题 第三节化学反应速率和限度 一 化学反应速率 四 化学反应条件的控制 二 影响化学反应速率的条件 三 化学反应限度 化学反应的主要特征是物质变化的同时伴随着能量的变化 而当我们面对一个具体的化学反应时 我们经常可以发现 有些反应进行的很快 几乎瞬间完成 也有一些反应 进行得很慢 需要很长时间 不同的反应进行得快慢差别很大 举出几例你在生活中所遇到与化学反应快慢有关的事例 那么你知道在科学研究中如何描述一个反应进行的快慢吗 与物理学中物体运动快慢用 速度 表示相类似 化学反应过程进行的快慢用 反应速率 来表示 对于不同的反应可通过比较的方法帮助我们判断两种或几种化学反应相对速率的大小 但是要判断一种化学反应速率的大小 应当看反应物在单位时间里减少的量或单位时间生成物增加的量 由于反应都在一定的容器或一定体积的溶液中进行 反应物或生成物量的减少或增加可以通过容器或溶液中物质浓度的增加或减少来表示 因此我们可得到如下结论 一 化学反应速率 1 定义 2 表示方法 用单位时间 如每秒 每分 内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量 均取正值 来表示 3 数学表达式 4 常用单位 mol l min 或mol l s 化学反应速率 化学反应速率 例题1 解 化学反应速率 问题 在一个化学反应中 反应速率既可以用反应物浓度的减少来表示 也可以用生成物浓度的增加来表示 那么同一反应中 用不同物质的浓度变化来表示的反应速率是否相同呢 其大小有什么关系呢 例2 在2l容积不变的容器中 发生n2 3h22nh3的反应 现通入0 8molh2和0 4moln2 2min后生成了0 12molnh3 求v h2 v n2 v nh3 化学反应速率 起始物质的量 mol 0 40 80变化的物质的量 mol 0 060 180 122min后物质的量 mol 0 340 620 12v h2 0 045mol l min v n2 0 015mol l min v nh3 0 03mol l min v n2 v h2 v nh3 1 3 2 解 n2 3h22nh3 化学反应速率 化学反应速率的特点 化学反应速率是平均速率 均取正值 同一化学反应 用不同的物质来表示的化学反应速率的数值可能是不同的 因此表示化学反应速率时 必须说明用哪种物质为基准 同一化学反应 用不同的物质表示的化学反应速率之比等于化学反应方程式中相应物质的化学计量数之比 即 对于反应aa bb cc dd有v a v b v c v d a b c d 固体或纯液体 其浓度可视为常数 因此不用固体或纯液体表示化学反应速率 化学反应速率 练习1 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 l s 2 b 0 6mol l s 3 c 0 4mol l s 4 d 0 45mol l s 1 4 2 3 化学反应速率 已知反应a 3b 2c d在某一段时间内以a的浓度变化表示的化学反应速率为1mol l min 则此段时间内以c的浓度变化表示的化学反应速率为 a 0 5mol l min b 1mol l min c 2mol l min d 3mol l min 练习2 c 化学反应速率 在2l容积不变的容器中 发生n2 3h2 2nh3的反应 现通入4molh2和4moln2 用h2表示的反应速率为0 12mol l s 则10s后容器中n2的物质的量是 a 1 6molb 2 8molc 3 2mold 3 6mol 练习3 c 化学反应速率 某温度下 物质的量浓度均为1mol l的两种气体x2 和y2在密闭容器中反应生成气体z 达到平衡后 c x2 0 4mol l c y2 0 8mol l c z 0 4mol l 该反应的化学方程式是 a x2 2y2 2zb 2x2 y2 2zc 3x2 y2 2zd x2 3y2 2z 练习4 c 科学探究 实验2 5 二 影响化学反应速率的条件 影响化学反应速率的条件 影响化学反应速率的条件 较慢产生气泡 冷水中 较快产生气泡 常温 在其它条件相同时 升高温度能加快化学反应的速率 降低温度则减慢 快速产生气泡 热水中 结论 现象 科学探究 实验2 5 影响化学反应速率的条件 催化剂对化学反应速率的影响 影响化学反应速率的条件 较慢产生少量气泡 不加其它试剂 很快产生大量气泡 加入fecl3 在其它条件相同时 使用催化剂能加快化学反应的速率 很快产生大量气泡 加入mno2 结论 现象 科学探究 实验2 6 规律 催化剂能改变化学反应的速率 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 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 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 催化剂对化学反应速率的影响 影响化学反应速率的条件 影响化学反应速率的条件 使用催化剂 化学反应速率加快 催化剂 升高温度 化学反应速率加快 反之减慢 温度 外因 反应物的化学性质越活泼 化学反应速率越快 反之则越慢 性质 内因 规律 在其它条件相同时 影响化学反应速率的因素 小结 影响化学反应速率的条件 光波 电磁波 超声波 溶剂等 其它 增大固体反应物的表面积 化学反应速率加快 反之减慢 固体反应物的表面积 增大气态反应物的压强 化学反应速率加快 反之减慢 气态反应物的压强 增大反应物的浓度 化学反应加快 反之减慢 反应物的浓度 外因 思考 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 化学反应的限度 三 化学反应的限度 氯水的成份 分子 cl2 hclo h2o离子 h cl clo 等 化学反应的限度 氯水是氯气的水溶液 氯气能与水反应 请大家回忆氯水中含有哪些微粒 写出氯气与水反应的化学方程式 炼铁高炉尾气之谜高炉炼铁的主要反应是 2c 焦炭 o2 空气 co 放出热量 fe2o3 3co 2fe 3co2炼制 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中含有没有利用的co气体 开始 炼铁工程师们认为是co与铁矿石接触不充分之故 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 这是什么原因呢 fe2o3与co反应是一个可逆反应 增加高炉高度 可增加反应物的接触时间 但并没有改变影响反应进行的条件 化学反应的限度也没有改变 化学反应的限度 在相同条件下既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的化学反应 正反应 从左到右进行的反应逆反应 从右到左进行的反应 可逆反应用 表示 问题 化学反应的可逆性是否普遍存在 可逆反应 化学反应的限度 常见的典型的可逆反应有 so2 h2oh2so3 nh3 h2onh3 h2o 以上说明了一定条件下的可逆反应有一定的限度 反应进行得不彻底 其反应物不能全部转化为生成物 化学反应的限度 课堂练习1 下列不属于可逆反应的是 a 氯气与水反应生成盐酸与次氯酸b n2与h2在一定条件下可以生成nh3 同时nh3又可以分解为n2和h2c 电解水生成h2和o2 h2和o2转化成h2od so2溶于水和h2so3分解 c 化学反应的限度 课堂练习2在饱和的食盐水中 加入一块缺了一角的立方体食盐晶体 一段时间后 发现缺了的角补齐了 但食盐晶体的质量并没有增加 说明溶解与结晶 停止 只是溶解与结晶的速率 从而也说明了溶解平衡是一种 化学反应的限度 没有 相等 动态平衡 1 0 t1 v 正 v 逆 2 t1 v 正 v 逆 0 化学平衡状态 动态平衡 什么是化学平衡 化学反应的限度 1 概念 化学平衡状态就是指在一定条件下的可逆反应里 正反应速率和逆反应速率相等 反应物和生成物的浓度保持不变的状态 化学平衡是可逆反应进行的最大限度 2 特点 化学平衡的研究对象是可逆反应 平衡时正反应速率与逆反应速率相等 正 逆 化学平衡是动态平衡 正 逆 0 平衡时各组分的浓度保持不变 当外界条件改变时 平衡 或反应限度 一般要发生改变 逆 等 动 定 变 3 判断平衡的依据 正反应速率和逆反应速率相等 各组分的含量保持不变如各物质的浓度不变 化学反应的限度 化学反应的限度 化学平衡状态的判定 对于可逆反应ma g nb g pc g 在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志 a的生成速率和分解速率相等 单位时间生成nmolb和pmolc的同时 生成mmola a b c的物质的量不再改变 a b c的浓度不再改变 a b c的百分含量不再改变 化学反应的限度 如何理解v 正 v 逆 例如 一定条件下 可逆反应n2 3h22nh3 对该可逆反应 表示正 逆反应速率可以用n2或h2或nh3来表示 1 单位时间内 有1moln2反应掉 同时有1moln2生成 2 单位时间内 有3molh2反应掉 同时有2molnh3反应掉 3 单位时间内 有1moln2生成 同时有2molnh3生成以上均表示v 正 v 逆 化学反应的限度 随堂练习 对化学反应限度的叙述不正确的是 a 任何可逆反应都有一定的限度b 化学反应的限度是不可改变的c 化学反应的限度与时间的长短无关d 化学反应达到限度时 正逆反应的速率相等 b 随堂检测 化学反应的限度 随堂练习 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 化学反应的限度 随堂练习 对于可逆反应m nq达到平衡时 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qc m n q的浓度都保持不变d 反应已经停止 c 化学反应的限度 随堂练习 在已达到平衡的可逆反应2so2 o22so3中充入由18o组成的氧气一段时间后 18o原子 a 只存在于o2中b 只存在于o2和so3中c 只存在于so2和so3中d so2 so3和o2中都存在 催化剂 化学反应的限度 随堂练习 观察右图 对合成氨反应中 下列叙述错误的是 a 开始反应时 正反应速率最大 逆反应速率为零b 随着反应的进行 正反应速率逐渐减小 逆反应速率逐渐增大c 反应到达t1时 正反应速率与逆反应速率相等 反应停止d 反应在t1之后 正反应速率与逆反应速率相等 容器中n h2 nh3浓度保持不变 反应达到化学平衡状态 c 化学反应的限度 工业炼铁是在高炉中进行的 高炉炼铁的主要反应是 2c 焦炭 o2 空气 2co fe2o3 3co 2fe 3co该炼铁工艺中 对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需其主要原因是 a co过量b co与铁矿石接触不充分c 炼铁高炉的高度不够d co与fe2o3的反应有一定限度 d 随堂练习6 化学反应的限度 小结 化学反应的限度 如何提高煤的燃烧效率 p49 1 煤的状态与煤燃烧的速率有何关系 与煤的充分燃烧有何关系 2 空气用量对煤的充分燃烧有什么影响 为什么 3 应选择什么样的炉 灶 膛材料 理由是什么 4 如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量 四 控制化学反应条件 控制化学反应条件 下面以 提高煤的燃烧效率 为例 分析研究化学反应条件的选择 p49 1 煤被研得越细 粉末越小 与空气中o2得接触面积越大 燃烧越充分 反应速率越快 2 空气充足 煤燃烧生成co2越充分 放热越多 若空气不足 则煤燃烧部分生成co co排到空气中造成污染 且生成co时 放出的热量大大减少 控制化学反应条件 3 应选择保温隔热且耐热的炉膛材料 尽管煤燃烧是放热反应 但反应过程中煤燃烧需提供部分能量才能继续 因此利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的继续进行 选用保温隔热材料的目的 正是为了防止热量散失 4 可将燃烧后的废气通过交换装置 供其他方面使用 控制化学反应条件 请利用所学的知识回答下列问题 1 消防队员救火时 开门都很小心 因为门一打开就有可能发生爆炸 请解释其中