人教版 必修二化学反应速率和限度.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 请用 很快 较快 较慢 很慢 描述反应快慢程度 爆炸 牛奶变质 铁棒生锈 溶洞形成 很快 较快 较慢 很慢 思考 定性描述 HCl NaOH NaCl H2O 千分之一秒即完成 H2 Cl2 2HCl 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 1 含义 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 通常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 定量描述 课堂练习 1 下列关于化学反应速率的说法中 正确的是 A 化学反应速率是化学反应进行快慢程度的物理量B 化学反应速率通常用单位时间内生成或消耗某物质的质量的多少来表示C 在反应过程中 反应物浓度逐渐变小 所以用反应物表示的化学反应的速率为负值D 化学反应速率越大 则单位时间内生成物的产量就越大 A 课堂练习 0 3mol L s v NH3 思考 反应速率是瞬时速率还是平均速率 4 化学反应速率的特点 在同一个反应中 可以用反应物或生成物来表示反应速率 化学反应速率是一段时间内的速率 且均为值 化学反应速率适用于和 注意 对于固体和纯液体的浓度可视为常数 故一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率 平均 正 溶液 气体 课堂练习3 在2L密闭容器中 某气体反应物在2s内由8mol变为7 2mol 用此反应物表示该反应的平均反应速率为 A 0 4mol L s 1B 0 3mol L s 1C 0 2mol L s 1D 0 1mol L s 1 C 课堂练习4 已知反应 2SO2 O22SO3在1L的密闭容器中进行 1分钟后 测得SO3的物质的量增加了0 6mol 求SO3 SO2 O2的平均反应速率及速率之比 思考 同一化学反应中 可以用反应物或生成物来表示反应速率 用不同的物质表示其反应速率时 数值相同吗 意义相同吗 4 化学反应速率的特点 对于同一化学反应 在相同的反应时间内 用不同的物质来表示其反应速率 其数值可能 但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率 因此 表示化学反应的速率时 必须指明是用哪种物质表示的反应速率 不同 速率之比 之比 之比 之比 物质的量变化 系数 浓度变化量 练习 反应4NH3 5O24NO 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 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 v NO 0 002mol L s v O2 0 0025mol L s v NH3 0 002mol L s 课堂练习5 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 amol L 1 s 1 V B a 2mol L 1 s 1 V C amol L 1 s 1 则该反应的化学方程式是 2A B 2C 能力提升 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 min 3 C 0 4mol L s 4 D 0 45mol L s 1 4 3 2 反思 比较反应的快慢 应取同一参照物且单位要一致 思考 在相同条件下 等质量 金属颗粒大小相同 的下列金属与等量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 C 影响化学反应速率的条件 影响化学反应速率的条件 内因 外因 反应物本身的性质 2 外部因素对化学反应速率的影响 实验2 6 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 2 外部因素 2 外部因素 实验2 5 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 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 实验测得 温度每升高10度 化学反应速率通常增大原来的2 4倍 注意 温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制 无论放热反应还是吸热反应 1 温度对化学反应速率的影响 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 2 催化剂对化学反应速率的影响 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 4 压强 对于气体参加的反应 增大压强 通过缩小容器的体积实现 化学反应速率 对于气体参加的反应来说 增大压强 可以使单位体积内气体的物质的量增大 实际上相当于增大了气体反应物的浓度 注意 浓度是对溶液和气体而言 改变纯固体或纯液体的量 反应速率几乎不变 加快 5 其它因素对化学反应速率的影响 a 反应物的状态 一般来说 配成溶液或反应物是气体 都能增大反应物之间的接触机会 有利于加快反应速率 b 固体表面积 一般来说 颗粒越小 与其他物质接触面积越大 反应速率越快 c 光 超声波 磁场等也会影响某些反应速率 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10sA的平均反应速率为0 12mol L s 则10s时 容器中B的物质的量为 3 2mol 2 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 3 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 4 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0 t1 t1 t2 t2 t3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 t1 t2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5 在25 时 向100mL含HCl14 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 L s 0 25mol L s 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 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 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 氯水的成份 分子 Cl2 HClO H2O离子 H Cl ClO 等 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 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 H2NH3 在一固定容积的密闭容器里 加1molN2和3molH2 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 N2 H2NH3 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 H2NH3 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 1 0 t1 v 正 v 逆 2 t1 v 正 v 逆 平衡状态 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 O22SO3 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M NQ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QC 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 3H22NH3已达平衡状态的是 A 1个N N键断裂的同时 有3个H H键形成B 1个N N键断裂的同时 有3个H H键断裂C 1个N N键断裂的同时 有6个N H键断裂D 1个N N键断裂的同时 有6个N H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3nmolBC 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 CCO 达到化学平衡后 平衡混合物中含14C的粒子有 14CO2 14C 14CO 3 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 1 A的生成速率和分解速率相等 2 单位时间生成nmolB和pmolC的同时 生成mmolA 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4molHI 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amol氮气 bmol氢气混合反应达到平衡 有cmol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 探究实验1FeCl3 3KSCNFe 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 t1 t2 t3 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 O22SO3 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 2H2OFe 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