2016中职《化学》（农林牧渔 高教版）课件 第一章 化学基本概念和理论 第三节 物质变化的速度和进度——化学反应速率和化学平衡

第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,那些废塑料袋、不可降解的一次性饭盒、杯、碗等塑料制品散落在城市、旅游区和河流水面等处，给环境造成很大的污染。常用的聚乙烯等塑料原料是人工合成的高分子化合物，分子结构非常稳定，很难被自然界的光和热降解，并且自然界几乎没有能够消化塑料的细菌和酶，难以对其生物降解，所以塑料埋在土壤里可能会二三百年不腐烂，这就是“白色污染”。塑料降解速度慢就是化学反应速率缓慢。人们总是希望选择最佳反应条件，以加快或减缓某些化学反应。,你知道吗？,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,教学目标,1.了解化学反应速率及其表示法。 2.了解温度、浓度、压力和催化剂对化学反应速率的影响。 3.了解吸热反应和放热反应、可逆反应和化学平衡。 4.了解影响化学平衡移动的因素。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,在日常生活中，很多反应发生的有快有慢，如燃放烟花爆竹、照相底片感光在瞬间完成；石油和煤炭的形成需要非常缓慢的过程。这说明不同的化学反应具有不同的反应速率。我们希望食品、药品的保质期延长，金属锈蚀、塑料老化变得缓慢，又希望合成的一些化工产品能加速完成，转化的程度提高，这些都需要了解化学反应的速率和进程的知识。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,在一定条件下，衡量化学反应进行快慢程度的物理量，称做化学反应速率，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。浓度的单位常用mol/ L化学反应速率的单位常用mol/(Lmin)或mol/(Ls)。 例如，某化学反应的某一反应物的最初浓度为2mol/L，经过10min后，它的浓度变成了1.8mol/L，这就是说，该反应物的浓度减少了0.2mol/L，则此化学反应的平均速率为0.02 mol/(Lmin)。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,化学反应速率的大小首先决定于反应物的本性。例如，在室温下金属钾和水能剧烈反应，而金属铁和水的反应就相当缓慢。此外，化学反应速率还与反应物的浓度、温度和催化剂等外界条件有关。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,取a、b两支试管，在a管中加入0.1mol/L Na2S2O3（硫代硫酸钠）溶液4mL，在b管中加入0.1mol/L Na2S2O3溶液2mL及H2O 2mL。另取2支试管分别注入0.1mol/L H2SO4溶液4mL，然后分别将H2SO4溶液同时倾入上面盛有Na2S2O3的2支试管中，振荡试管。,（一）浓度的影响,实验1-4,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,通过实验可以看到：浓度较大的a试管首先析出硫而变浑浊。 Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S+ SO2+ H2O 大量实验表明：当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以加快反应速率。如木炭在纯氧中的燃烧速度比在空气中燃烧快就证实了这一结论。 对于有气体参加的反应，在一定条件下，压强增大，气体体积缩小，从而单位体积内分子数目增多，可以视为浓度增大，化学反应速率加快。,（一）浓度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,取a、b两支试管，分别加入0.05mol/L Na2S2O3溶液4mL，另取2支试管，分别注入0.1mol/L H2SO4溶液4mL，然后将1支盛有Na2S2O3溶液的试管和1支盛H2SO4溶液的试管组成一组，即4支试管组成两组。 将第一组的试管插入冷水中，另一组试管插入60左右的热水中，2min后同时分别将两组试管里的溶液混合。 通过实验可以看到：插在热水中的两种溶液混合后首先变浑浊。,（二）温度的影响,实验1-5,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,温度对反应速率有显著的影响，且影响比较复杂。多数化学反应随温度升高，化学反应速率增大。一般有这样的规律：温度每升高10K，反应速率约增大24倍。 当其它条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度，可以减小反应速率。如：食物在高温下变质速率加快，而在冰箱里，变质的速率变慢。,（二）温度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,取1支试管，加入5 mL1% H2O2（过氧化氢）溶液，观察。然后取玻棒1支，用水润湿一端，蘸取少量的MnO2粉末伸入试管中，再观察。,实验1-6,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,通过实验可以看到：H2O2溶液遇到MnO2后反应剧烈进行，有大量的气体产生；用带有火星的木条试验，可知产生的气体是氧气。,2H2O2 = 2H2O + O2,MnO2,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,催化剂是一种能改变其他物质所进行的化学反应速率，而本身的组成和质量在反应前后保持不变的物质。多数催化剂是能加快化学反应速率的。但催化剂的催化作用是有选择性的，如合成氨工业中，采用铁触媒，加快了氨的合成速率。某种催化剂只能对某些特定的反应有催化作用，而对其他反应则不起作用。生物体内进行的各种生物化学反应，都是在酶（也称生物催化剂）的作用下进行的。如淀粉酶能促进淀粉水解，蛋白酶能促进蛋白质水解，脂肪酶能促进分解油脂。酵母片是一种多酶片，消化不良时食用酵母片，可以帮助人们消化食物，解除病痛。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,影响化学反应速率的因素，除了浓度、温度、压强、催化剂以外，还有反应物表面积大小、溶剂介质，紫外线、光、超声波、扩散速度等。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,实践活动：在日常生活中，蒸馒头时加入酵母是为了加快“发面”过程，而铁窗刷上漆除为美观外，还能减缓铁生锈的过程。观察生活中的一些物质变化的现象，通过查阅资料了解改变这些物质变化快慢的方法。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（一）可逆反应与不可逆反应,有一些化学反应一旦发生就能不断进行，反应物几乎全部转变成生成物，我们认为这些只能向一个方向单向进行的反应是不可逆反应。如氯酸钾的分解、火药爆炸、金属锈蚀、岩石风化、石油形成、橡胶老化、人类衰老，这些都是不可逆反应。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（一）可逆反应与不可逆反应,但是大多数化学反应都具有或多或少的可逆性。在同一条件下，反应物能转变成生成物，同时生成物也可以转变成反应物，这些能同时向两个相反方向进行的化学反应是可逆反应。化学方程式中常用“ ”可逆符号代替“ = ”。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（一）可逆反应与不可逆反应,氮气和氢气化合生成氨气的反应就是可逆反应, 其中从左向右的反应为正反应，从右向左的反应称逆反应。,N23H2 2NH3,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（二）化学平衡,对于合成氨反应，反应开始时，由于反应物N2、H2浓度大，正反应速率较大；但当生成物NH3生成后，就产生了逆反应。开始时逆反应速率最小，随着反应的进行，N2、H2正反应的速率也随之减小，NH3浓度逐渐增大，逆反应速率也随之增大。当反应进行到一定程度时，正反应速率必然和逆反应速率相等。这时，只要外界条件不变，N2、H2浓度和NH3浓度达到不再随时间而改变的状态，这时反应所处的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（二）化学平衡,化学平衡的特点是：“等”、“定”、“动”、“变”。即在一定条件下，密闭体系中进行的可逆反应，才能建立化学平衡，化学反应的正、逆反应速率相等（v正= v逆），各成份的浓度不再随时间改变，但是此时的化学平衡是动态平衡，当外界条件改变时，原平衡被破坏，可逆反应将在新条件下，建立新的化学平衡，这个过程称作化学平衡的移动。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（二）化学平衡,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,化学平衡是在一定条件下建立的，是一种相对的、动态的、暂时的平衡状态，一旦外界条件如浓度、压强、温度等改变，化学平衡状态也会改变。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,在一定的化学平衡体系中，当其他条件不变，若增加反应物（或减少生成物）浓度，平衡向正反应方向移动；若增加生成物（或减少反应物）浓度，平衡向逆反应方向移动。,浓度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,在三氯化铁和硫氰酸钾的反应平衡中，加入FeCl3或KSCN后，溶液的红色变深，即生成物K3Fe(SCN)6的浓度增大，反应向正反应方向进行；而加入KCl后，溶液的红色变浅，即生成物K3Fe(SCN)6的浓度减小，反应向逆反应方向进行。,FeCl36KSCN K3Fe(SCN)63KCl,浓度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,浓度对化学平衡的影响是一条很重要的条件。在化工生产中可以采取增加反应物浓度或减小生成物浓度的方法，提高生产效率。在医学临床输氧抢救危重病人时，就利用了输氧过程中浓度对化学平衡影响的原理，来挽救患者的生命。,浓度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,化学反应往往都伴随着能量的变化，这种能量的变化，主要表现为热能的形式，即有吸热或放热现象发生。凡能放出热量的反应称放热反应；凡能吸收热量的反应称吸热反应。,温度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,在放热或吸热的可逆反应里，反应混合物达到平衡状态以后，改变温度也会使化学平衡移动。,温度的影响,2HI H2（气）I2 Q （Q表示吸热）,2NO2（红棕色） N2O4（无色）Q （Q表示放热）,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,把NO2和N2O4的混合气体分三份，放在三个烧瓶中，将其中两个连通，另一个作对比用。,温度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,一个烧瓶放在热水中，一个烧瓶放在冰水中，观察实验。比较可知，放在热水中的混合气体受热变深，说明NO2（红综色）浓度增大，即平衡向逆反应方向移动。放在冰水中的混合气体颜色遇冷时变浅，说明N2O4（无色）浓度增大，平衡向正反应方向移动。,温度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,温度对比学平衡的影响是在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。,温度的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,在可逆反应达到平衡时，改变压强对反应前后气体总体积（或气体分子总数）不等的化学平衡有影响。,压强的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,当其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积缩小（或分子总数减少）的正反应方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大（或分子总数增加）的逆反应方向移动。,压强的影响,N2（g）3H2（g） 2NH3（g）,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,对于反应前后气体总体积（或气体分子总数）不变的可逆反应，压强对化学平衡没有影响。,压强的影响,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,催化剂在化学平衡时，对正、逆反应速率影响相同，不能使化学平衡发生移动。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理，也叫勒夏特列原理：如果改变平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等，）平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,实践活动：调查和了解一下，冬季为何容易发生“煤气中毒”事故？当人体吸入过多的一氧化碳时，就会引起中毒，简单易行的急救办法是什么？对中毒严重者，医疗上还会采用什么措施急救？,第三节 物质变化的速度和进度 化学反应速率和化学平衡,本节小结,1可逆反应与不可逆反应 在同样条件下，同时可向两个相反方向进行的化学反应是可逆反应，只能向一个方向单向进行的反应是不可逆反应。 2化学反应速率 以单位时