高中化学反应速率和限度课件新人教版必修2.ppt

新课标人教版化学必修,第二章第三节化学反应速率及其限度第一课时,化学备课组,2020年6月9日星期二,第三节化学反应的速率和限度,一、化学反应的速率,在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。,思考：请同学举出一些例子。,这些化学变化有何差异？,爆炸,牛奶腐坏,铁棒生锈,溶洞形成,很快,较快,较慢,很慢,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,溶洞美景绚丽多姿，但溶洞景观的形成要经过成百上千年的缓慢变化，反应速率太慢了，要能快点多好！,四川省宜宾市城区的南门大桥断裂,大桥生锈了，危险！,我们应该怎样来衡量一个化学反应的快与慢呢？,思考,新概念,不同的化学反应进行的快慢千差万别，快和慢是相对而言的，我们以上的判断方法都是定性地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要定量地描述一个反应的快慢。,什么是定性？什么是定量？,思考？：,新概念,例如：我们学过物理都知道：（1）光的传播速度是很快的；（2）光在空气中的传播速度是3108m/s。,（1）就是定性描述（2）就是定量描述,怎样定性地比较和判断反应的快慢？,冒气泡快慢,颜色变化,固体量减少,浑浊程度,温度变化等,一、化学反应速率,1、定义：,2、表示方法：,用单位时间（如每秒，每分）内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。,3、数学表达式,4、常用单位,mol/(Lmin)或mol/(Ls),有关化学反应速率的简单计算,例1在一密闭容器中装有N2和H2，反应开始时，N2的浓度为2mol/L；H2的浓度为5mol/L；反应开始2min时，测得容器中N2的浓度为1.8mol/L，求这2min内N2、H2、NH3的平均速率各是多少？,起始浓度（mol/L）：250,2min后浓度(mol/L):1.8,变化浓度(mol/L):0.20.60.4,所以:,V(N2)=,=0.1mol/Lmin,同理:V(H2)=0.3mol/Lmin,V(NH3)=0.2mol/Lmin,思考与交流各物质的速率之比和方程式计量数之比有何关系？,相等；V(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2,高温高压,催化剂,4.40.4,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/L.s,问题3：小结化学反应速率表示时的注意点、规律。,3、一般不用固体物质表示(其浓度视为常数),2、各物质的速率之比等于方程式计量数之比,1、同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数值可能不同(但意义相同),注意：,练习1反应A(g)+3B(g)=2C(g)在2L密闭容器中反应，0.5min内C的物质的量增加了0.6mol，有关反应速率正确的是（）A、V(A)=0.005mol/(Ls)B、V(C)=0.002mol/(Ls)C、V(B)=V(A)/3D、V(A)=0.001mol/(Ls）,A,练习2在2L容器中发生3A+B=2C的反应,若最初加入A,B都是4mol,A的平均速率是0.12mol/Ls,则10s后容器中的B是_mol,3.2,返回,练习2在2L容器中发生3A+B=2C的反应,若最初加入A,B都是4mol,A的平均速率是0.12mol/Ls,则10s后容器中的B是_mol,3.2,返回,练习3反应A+3B=2C+2D在四种不同的情况下的反应速率分别为：（A）=0.15mol/(LS)（B）=0.6mol/(LS)（C）=0.4mol/(LS)（D）=0.45mol/(LS)该反应在四种情况下的快慢顺序为_.,=,分析：1、根据反应速率之比等于物质的计量数之比来判断。2、将不同物质表示的反应速率换算成同一物质表示的反应速率来判断。,返回,练习4在N2+3H2=2NH3的反应中,经过一段时间后,NH3的浓度增加了0.6molL-1.在此时间内用H2表示的平均速率为0.45mol(Ls)-1,则此段时间值为_.,2s,高温高压,催化剂,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/(Ls),v(B)=0.5amol/(Ls),v(C)=amol/(Ls),则该反应的化学方程式为：_.,2A+B=2C,各物质的速率之比等于方程式计量数之比,练习6在某温度时,在2L的容器中,XYZ三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图.由图得,该反应的化学方程式为_,反应开始至2min,Z的平均反应速率为_.,X+3Y2Z,0.05mol/Lmin,返回,对于反应：aA+Bb=cC+dD,温故而知新,2、比较化学反应速率的大小：单位相同，同一物质,对于反应A2+3B22AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是A、v(A2)=0.4molL-1min-1B、v(B2)=0.8molL-1min-1C、v(AB3)=0.6molL-1min-1D、v(A2)=0.01molL-1S-1,课堂练习：,比较同一反应的快慢，只要比较同一物质表示的化学反应速率的相对大小,小结：(1)、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说明用哪种物质来做标准。,(2)、用同一反应体系中不同物质表示同一速率时，其数值比一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。,(3)、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。,(4)对于有纯液体或固体参于的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率,它们不存在浓度的改变.,二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？有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？下面我们通过实验来探究,实验探究,各取一根镁条和一根铝条分别置于两支加有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,镁比铝反应速率快决定化学反应速率的是:物质本身性质(即物质结构),讨论影响化学反应速率的因素,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,1、温度对化学反应速率的影响,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。注意：温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。,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,讨论影响化学反应速率的因素,、催化剂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的速率，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。,影响化学反应速率的条件除温度和催化剂以外，还有哪些条件？,思考与交流,1.人们为什么使用电冰箱储存食物?2.实验室通常要将两种固体或颗粒状的固体药品研细,并混合均匀再进行反应.原因是什么?3.实验室进行化学反应时,通常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应.原因是什么?4.实验室常用30%左右的硫酸溶液(约3.7mol/L)与锌粒反应制取氢气,当反应进行一段时间后,气泡变得稀少了(锌粒还有剩余),如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中,气泡又会重新增多起来.原因是什么?,低温条件,食品变质慢.,增大其接触面积.,提高其接触机会.,浓度越大,化学反应速率越大.,注意:,1.对于纯固体、纯液体来说:单位体积内所含物质的量相等,故不涉及浓度对速率的影响.即增加量对化学反应速率无影响.,2.对于气体来说:压强是影响化学反应速率的一个因素.,1、下列反应，压强对反应速率无影响的是（）A、C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)B、AgNO3(l)+HCl(l)=AgCl(s)+HNO3(l)C、CO2(g)+Ca(OH)2(l)=CaCO3(s)+H2O(l)D、2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s),BD,2燃烧硫铁矿产生为了提高生成的速率，下列措施可行的是（）、把块状矿石碾成粉末、向炉内喷吹氧气、使用块状矿石、降低体系的温度,3.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L的盐酸的烧杯中,均加入水稀释到50mL时,此时X和盐酸缓慢地进行反应,其中反应最快的是()A.1020mL,3mol/L的X溶液B2030mL,2mol/L的X溶液C2010mL,4mol/L的X溶液D1020mL,2mol/L的X溶液,B,分析:对于同一个化学反应,影响化学反应速率大小的因素是温度.浓度等.本题反应最快的是温度高浓度大,由于X溶液均加水稀释至50mL,所以加入X的物质的量越大,则C(x)越大.,4.已知:5S2O32-+6H+=6S+2SO2+2SO42-+3H2O下列情况最先看到淡黄色浑浊的是()温度硫代硫酸钠溶液硫酸溶液的的体积和浓度体积和浓度A.2010mL,0.2mol/L10mL,0.2mol/LB.2015mL,0.1mol/L15mL,0.1mol/LC.5050mL,0.5mol/L50mL,0.5mol/LD.5050mL,0.1mol/L50mL,0.1mol/L,C,内因:反应物本身的性质,外因:,5、化学反应速率的影响因素:,温度、浓度、催化剂,其它因素:如固体表面积、反应物状态、压强等等,小结:,自学P49神奇的催化剂,催化剂能极大地改变反应速率，而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化，具有高度的选择性（或专一性）,物理性质呢？改变吗？,科学视野,净化汽车尾气的催化剂及其载体,阅读P43:神奇的催化剂,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。,新课标人教版化学必修,化学反应限度第1课时,高一化学备课组,2020年6月9日星期二,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,Cl2能与H2O发生可逆反应：Cl2+H2OHClO+HCl,阅读下面“科学史话”，总结什么是可逆反应,氯水的成份：分子：Cl2、HClO、H2O离子：H+、Cl-、ClO-等,科学史话,炼铁高炉尾气之迷P45,因为炼铁反应是可逆反应，可逆反应是不能进行完全的反应，故CO始终有剩余，把炉子修得更高也不能影响可逆反应进行的程度，故尾气不会减少。,二化学反应的限度,可逆反应,一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应,()科学研究表明:不少化学反应都具有可逆性,即正向反应(反应物生成物)和逆向反应(生成物反应物)都能同时进行.不同的反应，其可逆程度不一样，通常我们把可逆程度很小即逆反应很弱的反应视为不可逆,注意：,如:Ag+Cl-=AgCl,P51：思考与交流:,分析：1、和2、二次电池的充电和放电3、,注：有些化学反应在同一条件下可逆程度很小，通常意义下不把它们称为可逆反应。,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，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再发生变化，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡，这就是这个反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。任何化学反应的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同而已。,三、化学平衡状态,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,三、化学平衡状态,平衡特征：逆等动定变,：可逆反应（或可逆过程）：V正=V逆不等于零（不同的平衡对应不同的速率）：平衡时正逆反应均未停止，只是速率相等：平衡时，各组分含量保持恒定：条件改变，平衡移动,其中，“等”和“定”判断化学反应是否处于平衡状态的关键,随堂练习1,对于可逆反应MNQ达到平衡时，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.反应物和生成物的浓度都保持不变D.反应已经停止,C,随堂练习2,在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述错误的是（）A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后保持恒定D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定,B,随堂练习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,14CO2+CCO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有。,随堂练习4,14CO2、14C、14CO,1、下列的说法中可以证明已达平衡状态的是_；在的说法中能说明已达平衡状态的是_。单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI一个H-H键断裂的同时，有两个H-I键断裂百分组成：W(HI)=W(I2)容器内HI(g)、H2(g)、I2(g)共存c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1温度和体积一定时，容器内压强不再变化温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和压强一定时，混合气体的颜色不再发生变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化,有气体参加的前后系数改变(不同)的可逆反应，总压强保持不变,总体积不变,总物质的量不变,密度不变,平均相对分子质量不变,则达平衡。但对于反应前后系数不变(相同)的则不一定达平衡。,三、化学反应条件的控制,定向爆破,树,你看过建筑物的定向爆破吗？观察下面几幅图，你从中得到什么启示？,为什么控制的如此好呢？,树,思考与交流：,从前面的定向爆破图片中，你可以得到什么启示？回忆你在实验室进行的或观察过的化学实验，及在生活中见到过的涉及化学变化的现象或事例，要使反应符合或接近人们的期望，你认为应如何控制反应的条件？,角色扮演,现在，假设你是一名工程师，你要使到你工厂的煤尽可能的完全燃烧，提高煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进行分析？,答：煤被研得越细，粉末越小与空气中的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快,（）煤的状态与煤的燃烧速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？,下面以“提高煤的燃烧效率”为例，分析研究化学反应条件的选择。,答：空气充足，煤燃烧生成越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成，排放到空气中造成污染，且生成时，放出的热量大大减少；但空气过量太多也会带走部分热量，应该用适当过量的空气,（）空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？,答：应选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料，尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中，煤燃烧需提供部分能量才能继续，因此利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的继续进行，选择保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失,（）应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？,（）如何充分利用煤燃烧后的废气中热量？,答：可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用,（）燃料不充分燃烧有何危害？,答：产生热量少，浪费资源；产生污染物，危害人体健康,（）燃料充分燃烧的条件是什么？,答：燃料燃烧必须与空气接触，且要达到燃料的着火点,燃料充分燃烧要考虑两点：,一是燃烧时要有足够多的空气，二是燃料与空气要有足够大的接触面,小结：提高燃料的燃烧效率的措施,（1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是，燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。,（2）尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。,1、反应A（g）+B（g）C（g）+D（g）将其混合物的温度降低