化学反应的速率和限度.ppt

3化学反应的速率和限度 第三节化学反应的速率和限度 第三节化学反应的速率和限度 思考与交流 你了解下列化学变化过程进行的快慢吗 反应的快慢与我们有什么关系 怎样比较和判断反应的快慢 请思考 冒气泡快慢 颜色变化 固体量减少 浑浊程度 温度变化等 CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2 物理学中用速度来表示物体运动的快慢 请思考 那么在化学反应过程中 该用什么来表示一个化学反应进行的快慢呢 1 概念 浓度常用mol L 1 时间常用s min 3 单位 2 数学表达式为 一 化学反应速率 用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 均取正值 来表示 mol L min 或mol L s 在一定条件下 一定体积的容器中进行反应N2 3H2 2NH3 N2起始浓度为2mol L H2的起始浓度为5mol L 反应到2分钟时 测得NH3浓度为0 4mol L 请分别用N2 H2 NH3表示该反应的速率 化学反应速率之比等于方程式中它们的计量数之比 练习 特别提醒 1 必须指明表示化学反应速率的物质 2 必须是 浓度 的 变化量 取正值 且是平均速率 3 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 4 固体或纯液体的浓度是定值 不能用固体或纯液体来表示化学反应速率 在密闭容器里 A与B反应生成C 其反应速率分别用表示 已知 2v B 3v A 3v C 2v B 则此反应可表示为 A 2A 3B 2CB A 3B 2CC 3A B 2CD A B C A 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 L s 2 B 0 6mol L s 3 C 0 4mol L s 4 D 0 5mol L s 1 4 2 3 注意 单位一致用同一种物质表示 A 0 2mol L s A 0 2mol L s A 0 25mol L s 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 下列过程中 需要加快化学反应速率的是 A 钢铁腐蚀B 食物腐坏C 炼钢D 塑料老化 C 一个问题 二 影响化学反应速率的因素 内因 反应物自身的性质 决定因素外因 外界条件 催化剂 温度 浓度 金属钠 镁 铝与冷水的反应的快慢剧烈情况 回忆一下 有哪些条件能够影响化学反应的速率呢 实验2 5 实验步骤 在1支试管中 装入2 3m约5 的H2O2溶液 滴入1 2滴1mol LFeCl3溶液 待试管中有适量气泡出现时 将试管放入盛有冷水的烧杯中 记录下观察到的现象 再将试管放入盛有热水的烧杯中 再对此观察现象 并记录 实验2 5 有大量气泡冒出 化学反应速率很快 有适量气泡冒出 化学反应速率较快 有少量气泡冒出 化学反应速率较慢 结论 升温化学反应加快 降温化学反应减慢 规律 当其它条件不变时 升高温度 反应速率增大 降低温度 反应速率减小 实验测得 温度每升高10度 化学反应速率通常增大到原来的2 4倍 1 温度对化学反应速率的影响 实验2 6 实验步骤 在2支大小相同的试管中各装入2 3mL5 的H2O2溶液 观察现象 再向其中分别少量MnO2粉末 1 2滴1mol LFeCl3溶液 对比观察现象 将你看到的现象记录下来 5 H2O2 FeCl3溶液 MnO2粉末 科学探究 实验2 6 实验2 6 有大量气泡产生 有适量气泡产生 有少量气泡产生 化学反应速率慢 化学方程式 2H2O2 2H2O O2 FeCl3 化学反应速率较快 化学反应速率快 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 2 催化剂对化学反应速率的影响 为什么洗衣粉加酶 加酶洗衣粉 下列事实中 影响化学反应速率的因素是什么 1 H2与Cl2混合时 在瓶外点燃镁条就会发生爆炸 2 煤燃烧时要粉碎成细小的粉末 3 制O2时加入MnO2 4 同浓度同体积的HCl中放入同样大小的锌粒与镁粒 产生气体的速率有快有慢 5 夏天食物易变馊 6 葡萄糖在空气中燃烧时要较高的温度 而在人体中37 就可以被氧化 内因 物质本身的性质 主要因素 外因 影响化学反应速率的因素 催化剂 一般加快反应速率 温度 温度越高 反应速率越快 浓度 反应物浓度越大 反应速率越快 固体物质表面积 表面积越大 反应速率越快 反应物的状态 溶液中进行的反应比固体快 影响因素 结论 练习1 用铁片与稀硫酸反应制取氢气时 下列措施不能使氢气生成速率加大的是 A 加热B 不用稀硫酸 改用98 的浓硫酸C 滴加少量CuSO4溶液D 不用铁片 改用铁粉 B 练习2 下列四种X溶液 均能跟锌反应 其中反应速率最快的是 A 10 20mL3mol L的X溶液B 20 30mL2mol L的X溶液C 20 10mL4mol L的X溶液D 10 10mL2mol L的X溶液 C 练习3 20 时 将10mL0 1mol L的Na2SO3溶液和10mL0 1mol L的H2SO4溶液混合 2分钟后溶液中出现浑浊 已知温度每升高10 该化学反应速率就增大到原来的2倍 那么在50 时 同样的反应要同样看到浑浊 需要的时间为 A 40sB 15sC 48sD 20s B 化学反应速率 概念 衡量化学反应进行的快慢程度的物理量 计算公式 v c t影响因素 内因 反应物的性质 决定因素 外因 浓度 温度 催化剂 固体的表面积 反应物的状态等 回忆 阅读教材P50 科学史话 启示 很多化学反应不能按化学方程式的计量关系完全反应 存在一定的限度 1 定义 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化学反应 1 同一条件下 同时进行 2 反应物不能完全转化为生成物 3 表示 用 而不用 可逆反应 2 特点 3 正反应和逆反应发生的条件相同 4 能量类型的转化互逆 多数反应为可逆反应 典型的可逆反应有 练习 对于可逆反应2SO2 O22SO3 在混合气体中充入一定量的18O2足够长时间后 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O2中D 存在于SO2 O2和SO3 D 分析合成氨反应中正 逆反应的反应速率 反应物和生成物的随时间的变化情况 反应开始时 反应物浓度最大 V 正 最大 生成物浓度为零 最小 V 逆 为零 反应进行中 反应物减少 导致V 正 逐渐减小 生成物由无到有逐渐增多 导致V 逆 从零逐渐增大 反应到一定时间 V 正 V 逆 各反应物和生成物的浓度不再发生变化 t1 化学反应的限度 化学平衡状态 在一定条件下 一个可逆反应进行到一定程度时 正向反应速率与逆向反应速率相等时 反应物浓度和生成物浓度不再改变 达到一种表面静止的状态 特征 宏观 反应物和生成物的浓度不再改变微观 v 正反应 v 逆反应 0 化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态 是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度 即该反应进行的限度 改变条件可以改变一个化学反应的限度 即改变化学平衡状态 化学平衡的移动 注意 化学平衡状态的特征 化学平衡的研究对象是可逆反应逆 逆 等 动 定 变 平衡时正 逆反应速率相等 正 逆等 化学平衡是动态平衡 正 逆 0动 平衡时各组分的浓度为一定值定 当外界条件改变时 平衡一般要发生改变变 v 正 v 逆 0 同一反应中的同一物质 2 反应物与生成物浓度不再改变 各物质的物质的量 百分含量 体积分数等保持定 方程式左右两边气体系数和不同的反应 混合气体总压 总物质的量 混合气体平均分子量保持不变 3 若有颜色的气体参与或生成 颜色不再变化 若反应为放热或吸热反应 体系温度不变 判断反应达到平衡的依据 VA耗 VA生VA耗 VC耗 x zVB生 VC生 y zVA耗 VB生 x y 2 从浓度 组成判断 物质的浓度 百分含量保持不变 3 其它 某些随着反应的进行而变化的量 如 混合气体的总压 体积 颜色等 不再随时间的改变而改变 说明反应已达平衡 影响平衡状态 反应限度 的因素 1 改变温度 浓度 化学平衡 反应限度 一定改变 2 改变压强 化学平衡不一定改变 3 加入催化剂只能改变反应速率 但不改变化学平衡 反应限度 练习1 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 练习2 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 一定条件下 在密闭容器中 可逆反应X g 2Y g 3Z g 达到平衡的标志是 A X Y Z的浓度比为1 2 3B X Y Z的浓度不再变化C 容器中的总压强不再发生变化D 单位时间内生成nmolX 同时生成3nmolZE 单位时间内生成2nmolX 同时消耗nmolY BD 练习3 下列哪种说法可以证明反应N2 3H22NH3达到平衡状态A 1个键断裂的同时 有3个键形成B 1个键断裂的同时 有3个键断裂C 1个键断裂的同时 有6个键断裂D 1个键断裂的同时 有6个键形成 AC 练习4 化学反应条件的控制 如何提高煤的燃烧效率 三 化学反应条件的控制 在生产和生活中 人们希望促进有利的化学反应 抑制有害的化学反应 这就涉及到反应条件的控制 1 控制化学反应条件的基本措施 1 改变反应物的温度 浓度 气体压强 固体表面积以及催化剂的使用等来改变反应速率 2 通过改变可逆反应体系的温度 溶液浓度 气体压强等 改变可逆反应进行的限度 2 以 提高煤的燃烧效率 为例 1 煤的状态与煤燃烧的关系使煤与氧气接触面积越大 燃烧越充分 反