化学反应的速率和限度VIP

.,第三节化学反应的速率和限度,.,化学反应有快有慢：,.,HClNaOHNaClH2O,千分之一秒即完成,H2Cl22HCl,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,.,定义：,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。,计算式:,一、化学反应速率,(物质的量浓度),单位：,mol/(Ls)或者mol/(Lmin),=,.,【注意】,化学反应速率是标量，只取正值。化学反应速率有瞬时反应速率和平均反应速率，以上所表示的是某段时间内的平均反应速率。化学反应速率只适用于气体或溶液，固体或纯液体的浓度可视为常数，并不适用。,.,例1,在N2+3H22NH3反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为0.6mol/L，则以氨气表示的化学反应速率是多少？,.,一个5L容器中，盛入8.0mol某气体反应物，3min后，测得这气体还剩6.5mol,这种反应物的化学反应速率为,例2,.,例3：在2L的密闭容器中充入2mol的氮气和8mol氢气，一定条件下发生反应。5min后，测得容器内生成的氨气的浓度为1mol/L,问题1：分别用H2、N2、NH3的浓度变化表示的反应速率,问题2：以上三种的数值是否相等？是否矛盾？数值大小何有关系？,各物质反应速率比=计量系数比,.,例4、已知反应A3B2CD（1）在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol/(Lmin)，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率？（2）VA=1mol/(Lmin),VB=2mol/(Lmin)VC=0.02mol/(LS)三种情况所对应的化学反应速率由小到大为。,反思:比较反应的快慢,统一基准物质统一单位。,.,化学反应速率的特点同一反应中：,（1）可用不同物质来反应速率表示，但必须指明是用哪种物质来表示。（2）各物质的化学反应速率比=化学计量系数比例如：在反应aA+bB=cC+dD中，v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d（3）不同物质表示的反应速率数值可能相同，也可能不同，但意义相同，都表示该反应的化学反应快慢。（4）比较同一反应在不同条件下的反应速率时应：统一基准物质统一单位。,.,练习1,向一个容积为1L的密闭容器中放入2moLSO2和1moLO2,在一定条件下反应,2S末,测得容器内有0.8moLSO2,求2S内SO2,O2,SO3的反应速率和反应速率比.,.,练习2,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)=amolL-1s-1,V(B)=a/2molL-1s-1,V(C)=amolL-1s-1,则该反应的化学方程式是。,2A+B=2C,.,练习3：,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/(Ls),(2)(B)=0.6mol/(Ls),(3)(C)=0.4mol/(Ls),(4)(D)=0.45mol/(Ls),(1)(4)(2)=(3),.,在相同条件下,等质量(金属颗粒大小相同)的下列金属与足量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,化学反应速率是由反应物的性质决定的;内因是主要因素,.,外因因素:,实验25,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24倍。注意：温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。,（1）温度对化学反应速率的影响,.,实验26,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,外因因素:,.,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,规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢。,（4）固体反应物的表面积对化学反应速率的影响,（6）其他条件对化学反应速率的影响,（5）压强对化学反应速率的影响,对于有气体参加的反应来说，增大压强，就是增加单位体积里反应物的浓度，即增大反应物的压强，可以增大化学反应速率。,.,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。,3.2mol,课堂训练,.,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：_。,.,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:,.,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0t1、t1t2、t2t3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;t1t2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.,.,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,.,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)0t1：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,.,随堂练习1、可逆反应达到平衡的主要特征（）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,2、对于可逆反应MNQ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,.,3、下列说法可以证明反应N2+3H22NH3已达平衡状态的是()A.1个NN键断裂的同时,有3个HH键形成B.1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂C.1个NN键断裂的同时,有6个NH键断裂D.1个NN键断裂的同时,有6个NH键形成,A、C,.,3、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,2、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,.,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,4、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