无机化学-第六章-化学反应速率和化学平衡ppt课件

.,第六章化学反应速率和化学平衡第1节化学反应速率的表示方法,.,.,举出几例你在生活中所遇到的与化学反应快慢有关的事例。,溶洞的形成需要几百年甚至上千年,有些反应可以瞬间完成，例如酸碱中和反应、炸弹爆炸有些反应进行得很慢，例如牛奶变质、铁桥生锈、煤和石油的形成等,.,快,炸药的爆炸、水溶液中的酸碱反应、感光反应等瞬间即可完成。,.,一次性饭盒的降解过程,.,室温下金属生锈、溶洞形成和塑料或橡胶的老化速率按年计，而地壳内煤或石油的形成要经过几十万年的时间。,慢,.,食物变质,瓦斯爆炸,金属锈蚀,节日焰火,塑料降解,你注意到了吗？,.,一、化学反应速率描述化学反应的快慢,1、化学反应速率的含义：,化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度。它与两个因素有关：一个是反应的时间；另一个是反应物或生成物的浓度。反应物浓度随着反应的进行而不断减小，生成物浓度随着反应的不断进行而增大。,.,2、化学反应速率的表示：,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。,某一物质的化学反应速率的计算式为：v=试根据以上计算式推出v的单位是什么？,c,t,.,化学反应速率是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示的。它的单位为：mol/Ls或mol/Lmin或mol/（Lh）,.,A、无论浓度的变化是增加还是减少，一般都取正值，所以化学反应速率一般为正值。B、一般来说，化学反应的速率随着反应的进行可不断变化。因此某一时间段内的反应速率实际是指这一时间段内的平均速率，而不是指瞬时速率。C、在同一反应体系中用不同的物质来表示反应速率时，其数值是可以不同的，但是这些数值都表示同一个反应速率。因此化学反应速率的表示必须用下标说明用哪种物质来做标准。,注意：,.,化学反应速率,例如，在给定条件下，合成氨反应：N2+3H22NH3起始浓度/molL-12.03.002s末浓度/mo1L-11.82.40.4该反应平均速率若根据不同物质的浓度变化可分别表示为：,.,注意：,D、用不同物质表示同一反应速率时，数量关系为：速率之比=方程式的系数之比mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)则有：v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq=n(A)n(B)n(C)n(D)=c(A)c(B)c(C)c(D)注：n和c都为参加反应和生成的各物质的物质的量或物质的量浓度。,.,如：2SO2+O22SO3起始浓度mol/L0.20.204分钟末mol/L0.06浓度的变化mol/L(c)0.140.070.14则：用SO2表示该反应的速率为v(SO2)=0.14/4=0.035mol/(Lmin)用O2表示该反应的速率为v(O2)=0.07/4=0.0185mol/(Lmin)用SO3表示该反应的速率为v(SO3)=0.14/4=0.035mol/(Lmin),.,例题：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？,问题1：若用O2的浓度变化来表示此反应速率是多少？,问题2：v(NO)=0.002mol/Ls与v(O2)=0.0025mol/Ls是否表示此反应的同一种速率？数值上有何规律？,v(NO)=0.002mol/Ls,v(O2)=0.0025mol/Ls,.,3.1.0molA气体和0.5molB气体混合于20L的密闭容器中使之发生如下反应：4A(g)+B(g)nC(g)+2D(g)5min末已生成0.4molD。若测知以C浓度变化表示的平均速率为0.006mol/Lmin。求：（1）n的值（2）用A物质表示的反应速率（3）5min内B物质消耗的百分比,例题：,3,0.008mol/Lmin,40%,.,1.下列关于化学反应速率的说法正确的是（）A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加B.化学反应速率为0.8molL-1s-1是1s时某物质的浓度为0.8molL-1C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢D.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显,C,.,练习：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/(Ls),0.25mol/(Ls),前2s,前2s时段盐酸浓度比后4s时段大,.,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/Ls，则10s时，容器中B的物质的量为。,2、一定温度下，向一容积为2L的真空容器中加入1mol氮气，3mol氢气，3min后测得容器内的压强是起始时压强的0.9倍，在此时间内用氢气的变化来表示反应速率为。,3.2mol,0.1mol/(Lmin),.,B,A,C,.,一、化学反应速率,1.定义：,2.表示方法：,3.数学表达式：,4.单位：,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示,molL-1s-1或molL-1min-1或molL-1h-1,衡量化学反应进行的快慢程度的物理量,知识重温,.,在同一化学反应里，用不同物质表示该反应的化学反应速率时，数值可能不同，只要各物质的速率之比等于它们的计量数之比意义相同。,在同一化学反应中，用不同物质表示该反应的化学反应速率时，各物质的速率之比等于它们的计量数之比。,反应速率是指某一时间间隔内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率；,.,练习：反应A+3B=2C+2D在四种不同条件下的反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/Ls(2)v(B)=0.6mol/Ls(3)v(C)=0.4mol/Ls(4)v(D)=0.45mol/Ls则该反应速率的快慢顺序为。,(1)(4)(2)=(3),所以比较反应速率大小时，不仅要看反应速率数值本身的大小，还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小来说明。,.,1.可逆反应A(g)+3B(g)C(g)+2D(g)在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（）VA=0.15mol/LminVB=0.5mol/LminVC=0.3mol/LminVD=0.01mol/Ls,例题：,CD,.,例题：,2.在mA+nBpC的反应中，m、n、p为各物质的计量数，现测得C每分钟增加amol/L，B每分钟减少1.5amol/L，A每分钟减少0.5amol/L。则mnp为（）A、232B、223C、132D、312,C,.,第2节化学反应的速率影响化学反应速率的因素,.,一次性饭盒的降解过程,.,室温下金属生锈、溶洞形成和塑料或橡胶的老化速率按年计，而地壳内煤或石油的形成要经过几十万年的时间。,慢,.,有利的越快越好！,有害的越慢越好！,能否控制化学反应速率呢？,.,影响化学反应速率的因素,改变化学反应速率在实践中有很重要的意义，我们可以根据生产和生活的需要，采取适当措施改变化学反应速率。那么，如何能够改变化学反应速率呢？,.,影响化学反应速率的外界因素,浓度,催化剂,压强,温度,哦，我知道啦！,（1）外因：,浓度：压强：温度：催化剂：其他因素：光、颗粒大小、溶剂等。,.,实验探究,各取一根镁条和一根铝条分置于两支加有23mL3mol/L硫酸溶液的试管中。观察产生气泡的快慢；,实验现象：,实验结论：,动手时间,镁比铝的反应剧烈,产生气泡快,镁比铝反应速率快影响化学反应速率的内因是:物质本身性质(即物质结构),.,一、影响反应速率的因素,（2）内因（主要因素）：,反应物分子中的化学键断裂、生成物分子中的化学键形成过程旧键断裂，新键生成,参加反应物质的性质化学反应的本质：,.,影响化学反应速率的因素,1、内因(主要)物质本身的结构和性质,2、外因,浓度,压强,温度,催化剂,其它,小结,.,结论：在其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率,结果：H2C2O4溶液浓度大，KMnO4先褪色,2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O,浓度,影响因素:浓度,.,本质原因,.,（1）碰撞过轻（2）碰撞取向不好（3）活化分子的有效碰撞,HI分子的几种可能的碰撞模式,.,反应速率理论本质,分子运动,相互碰撞,分子具有足够能量,活化分子,有合适的取向,化学反应,碰撞理论,n活=n总活%,如果分子间能够发生化学反应：1、反应物分子必须相互碰撞；2、分子必须具有一定的能量3、活化分子碰撞时，必须有合适的取向,.,.,没合适的取向,没足够的能量,足够的能量+合适的取向,投篮,化学反应,.,能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。,能够发生有效碰撞的分子叫作活化分子。,活化分子所多出普通分子的那部分能量E1。,.,本质原因,反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的几率增加，反应速率增大。,浓度,.,碰撞理论解释,浓度对反应速率的影响,增加,增加,增加,加快,.,注意对于纯固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。,.,.,a、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于固体或纯液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量一般不会改变化学反应速率。,c、随着化学反应的进行，反应物的浓度会逐渐减小，因此一般反应速率也会逐渐减小。,注意！,应用1：一定条件下，在CaCO3(块状)+2HCl=CaCl2+H2O+CO2反应中，为了加快反应的速率，下列那些方法可行（）A、增加HCl的浓度B、加水C、增加同浓度盐酸的量D、改加CaCO3粉末,b、一般来说，固体反应物表面积越大，反应速率越大，固体反应物表面积越小，反应速率越小。,AD,.,应用3：若将物质的量相等的HI气体分别放在等容积的两个针桶中，一个保持体积不变，另一个压缩为原来的1/2。其它条件不变，则HI的分解反应速率谁快？,应用1：一定条件下，在CaCO3（块状）+2HCl=CaCl2+H2O+CO2反应中，为了加快反应的速率，下列那些方法可行：A、增加HCl的浓度B、加水C、增加同浓度盐酸的量D、加入一块CaCO3,2、应用举例,.,压力对反应速率的影响,碰撞理论解释,增加,增加,增加,加快,.,压强对化学反应速率的影响,【原因】气体压强增大，体积减小，气体浓度增大，单位体积内分子数增多，活化分子数也相应增加，反应速率增大。,【结论】对于气体反应，其他条件不变，压强增大化学反应速率加快。,【注意】a.压强对固体和液体（溶液）间的反应无影响,b.对于反应物和生成物都有气体的可逆反应，增大压强，正、逆反应速率都增大；减小压强，正、逆反应速率都减小,.,c.注意“真”变和“假”变。若体系的压强变化而使反应物或生成物的浓度发生变化即“真”变，否则是“假”变。,B.恒温、恒压时充入He：,A.恒温、恒容时充入He：,由于反应物生成物浓度不变，反应速率不变。相当于于“假”变。,由于SO2、O2、SO3的物质的量不变，体积V变大，浓度降低相当于“减压”，反应速率降低；,.,规律总结：,.,在N2+3H22NH3中，当其他外界条件不变时减小体系压强，该反应的速率怎么变？在反应中保持体系容积不变，充入N2，反应的速率怎么变？在反应中保持体系容积不变，充入He，反应的速率怎么变？在反应中保持体系压强不变，充入He，反应的速率怎么变？,3、应用举例,.,1下列说法正确的是（）A、一定条件下，增大反应物的量会加快化学反应速率。B、增大压强，肯定会加快化学反应速率。C、活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞。D、能够发生有效碰撞的分子叫活化分子。,D,.,2反应C（s）+H2O（g）CO（）+H2（g）在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（）、增加的量、将容器的体积缩小一半、保持体积不变，充入、保持压强不变、充入,AC,.,三、温度对反应速率的影响,升高温度,活化分子的百分数增大(分子运动速率加快，碰撞频率增加),有效碰撞次数增多,反应速率加快,.,三、温度对反应速率的影响,实验2-3结论：温度高的溶液先出现浑浊,Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O,1、其他条件不变，温度升高，反应速率加快,T,普通分子变为活化分子,活%,n活,V,2、一般说来，温度每升高10，速率增加2-4倍。,V倍数值（t2-t1)/10=变化后的反应速率,P24实验探究：,.,温度对化学反应速率的影响,【原因】温度升高（1）分子热运动加快，碰撞频率提高。（2）分子获得能量，活化分子百分数提高。,【结论】其它条件不变，升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速率减小。,【注意】,（2）一般，温度每升高10，化学反应速率增大24倍,（1）反应若是可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都加快，降低温度，正、逆反应速率都减小。,.,一、浓度对化学反应速率的影响第1组实验目的探究浓度的不同对化学反应速率的影响实验原理2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+MnSO4+10CO2+8H2O实验用品试管、胶头滴管、0.01mol/L的KMnO4溶液、0.1mol/LH2C2O4溶液、0.2mol/LH2C2O4溶液、实验步骤1.取两支试管向其中各加入2mL0.01mol/L的KMnO4溶液；2.向其中一支试管加入2mL0.1mol/LH2C2O4溶液，向另一支试管中加入2mL0.2mol/LH2C2O4溶液；3.观察两支试管中的实验现象。,.,外界条件对化学反应速率的影响,1、浓度对化学反应速率的影响当其它条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。这是为什么呢？,.,必备知识(碰撞理论)P341、有效碰撞：把能发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。2、有效碰撞必须满足两个条件：（1）分子具有较高的能量；（2）分子在一定的方向上发生碰撞（合理取向）。3、活化分子：能量较高、有可能发生有效碰撞的分子叫作活化分子。4、活化能：活化分子平均能量与所有分子的平均能量之差。,.,理论解释：在其它条件一定时，反应物中的活化分子百分数是一定的。因此，反应物的活化分子数与反应物的浓度成正比。所以增大反应物的浓度可以增加单位体积内的活化分子数，从而加快化学反应速率；减小反应物的浓度可以减化学反应速率。,.,三、温度对化学反应速率的影响第2组实验目的探究温度的不同对化学反应速率的影响实验原理Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O实验用品试管、胶头滴管、0.2mol/L的H2SO4溶液、0.1mol/LNa2S2O3溶液实验步骤1.取两支试管各加入2mL0.2mol/L的H2SO4；另取两支试管各加入2mL0.1mol/LNa2S2O3；2.将四支试管分成两组（各有一支盛有H2SO4和Na2S2O3的试管），将其中一组浸入到热水中，将另一组试管浸入到冷水中；3.经过一段时间后，分别混合并搅拌，观察现象。,.,四、催化剂对化学反应速率的影响第3组实验目的探究催化剂对化学反应速率的影响实验原理2H2O2=2H2O+O2实验用品锥形瓶、量筒、漏斗、药匙，（10的H2O2、MnO2、带余烬木条）实验步骤1.在锥形瓶中加入10mlH2O2，塞紧瓶塞，从短导管插入带余烬木条，观察现象；2.经漏斗向锥形瓶加入少量MnO2，观察现象；3.观察两支试管中的实验现象。,MnO2,.,四、催化剂对化学反应速率的影响第4组实验目的探究催化剂对化学反应速率的影响实验原理2H2O2=2H2O+O2实验用品试管、胶头滴管、漏斗、药匙，（5的H2O2、0.1mol/LFeCl3溶液、0.1mol/LCuSO4溶液）实验步骤1.在两支试管中分别加入2mlH2O2；2.再向两支试管中分别加入1mlFeCl3溶液，1mlCuSO4溶液；3.观察比较两支试管中的实验现象。,催化剂,.,结论：其它条件不变时，增加反应物的浓度，反应速率加快；反之，降低反应物的浓度，反应速率减慢。,加入试剂,浓度对化学反应速率的影响,0.1mol/LH2C2O4,0.2mol/LH2C2O4,用碰撞理论如何分析？,.,结论：其它条件不变，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。,用碰撞理论如何分析？,.,结论：其它条件不变时，选用适当的催化剂可以改变反应速率；正催化剂使反应速率加快，负催化剂使反应速率减慢。,加入试剂,实验快慢,催化剂对化学反应速率的影响,10H2O2,10H2O2,用碰撞理论如何分析？,不加MnO2,加MnO2,.,结论：其它条件不变时，不同反应对催化剂有不同的选择性；选用适当的催化剂是改变反应速率的有效方法之一。,加入试剂,实验快慢,催化剂对化学反应速率的影响,5H2O2,5H2O2,联系实际，试举一些具体例子？,加0.1mol/LFeCl3,加0.1mol/LCuSO4,.,浓度对反应速率的影响,本质原因,.,浓度增大,单位体积内n总,T不变，活%不变,有效碰撞,反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞的频率增加，反应速率增大。,结论：其它条件不变时，增加反应物的浓度，反应速率加快；反之，降低反应物的浓度，反应速率减慢。,.,请试根据浓度对化学反应速率的影响推出压强对化学反应速率的影响情况,二、压强对反应速率的影响,增大压强，反应物浓度增大，反应速率加快。,.,压强增大,体积减小其他条件不变,V,压强对于反应速率的影响是通过对浓度的影响实现的P增大C成比例增大，P减小C成比例减小,压强只对于有气体参加的反应的速率有影响（紧扣对C的影响）,发散思考：压强对于任意化学反应的速率都有影响吗？,.,结论：其它条件不变时，有气体参加的反应中，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。,.,注意：1、压强对反应速率的影响适用于有气体参加的反应。2、由于固体、液体粒子间的空隙很小，增大压强几乎不能改变它们的浓度，因此对只有固体或液体参加的反应，压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。,.,反应速率无变化！,例题1,.,.,三、温度对反应速率的影响,本质原因,升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。,.,一般说来，温度每升高10，速率增加2-4倍。,T,普通分子变为活化分子,活%,n活,V,V倍数值（t2-t1)/10=变化后的反应速率,.,注意温度对反应速率的影响适用于各种状态物质参加的反应。,.,提醒：温度对任何反应的反应速率皆有影响，但对于吸热或放热反应影响的程度不同。,.,.,正催化剂,降低反应的活化能,V,催化剂,改变反应的途径,活%n总不变,钻隧道,.,提醒：使用催化剂同等程度的增大（减慢）、正逆反应速率，从而改变反应到达平衡所需时间。没特别指明一般指正催化剂催化剂只能催化可能发生的反应，对不发生的反应无作用催化剂一定的具有选择性,解释：“对可逆反应而言，催化剂既能催化正反应又能催化逆反应”试利用如图原理加以解释？,.,决定因素：参加化学反应的物质的性质影响因素：当其它条件不变时1.浓度的影响：增加反应物的浓度可以加快化学反应速率；降低反应物的浓度，可以减慢化学反应速率。2.压强的影响：（仅适用于有气体参加的反应）增加体系的压强，可以加快化学反应速率；降