化学反应的速率和限度

第三节化学反应的速率和限度,炸药爆炸,金属锈蚀,溶洞形成,溶液中的离子反应,溶液中新制的氢氧化亚铁转化为氢氧化铁,现象感知,引导学习,一般可从哪些现象判断化学反应的快慢？有气体产生的反应，可通过观察气泡逸出的快慢来判断；有固体参加的反应，可通过观察固体量的改变量来判断；有沉淀产生的反应，可通过观察沉淀生成的快慢来判断；有颜色变化的反应，可通过观察颜色改变的快慢来判断；有温度变化的反应，可通过感受温度变化的程度来判断。,现象判断,引导学习,一、化学反应的速率1.定义：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。2.表达式：3.单位：mol/(L.s),定量表示,引导学习,mol/(L.min),mol/(L.h),反应物：CC始C终生成物：CC终C始CC始C终,【讨论】表示反应速率应包含哪些因素？选用什么单位？,包含：时间改变量、反应物或生成物的改变量,物质变量选用的单位：,质量g,物质的量mol,物质的量浓度mol/L,（不能反映粒子数变化）,（不能反映单位体积物质变量）,时间变量选用的单位：h、min、s,理解概念,引导学习,4.有关化学反应速率的简单计算,某反应的反应物浓度在5min内由6mol/L变成了2mol/L，则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率？,5min,6mol/L2mol/L,0.8mol/(Lmin),解：,答：用该物质表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为0.8mol/(Lmin),定量计算,引导学习,5.注意事项在定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。化学反应速率都取正值，且是某一段时间内的平均速率。在同一反应里，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率不一定相同，但实际意义相同，且各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比。V(B)速率比方程式计量数比C(B)变化浓度比描述对象是溶液中的溶质或容积固定的气体。纯液体和固体的浓度均为常数。,理解概念,引导学习,在一密闭的体积为2L的容器里，投入5molN2和8molH2在催化剂存在的条件下，发生反应合成氨气。2min时测容器内生成的NH34mol,请用N2,H2,NH3分别来表示化学反应速率,并分析所得结果有何内在联系？,1反应4NH3(g)5O2(g)=4NO(g)6H2O(g)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为A.V(NH3)0.010molL-1s-1B.V(O2)0.0010molL-1s-1C.V(NO)0.0010molL-1s-1D.V(H2O)0.045molL-1s-1,题型分析,反馈训练,2反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为：v(A)=0.15molL-1s-1；v(B)=0.6molL-1s-1；v(C)=0.4molL-1s-1；v(D)=0.45molL-1s-1。则该反应在不同条件下速率快慢顺序是。,反馈训练,单位要一样、换算成用同种物质来表示才能比较,题型分析,=,3.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：_,反馈训练,题型分析,2A+B=2C,4.某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：该反应的化学方程式为；从开始至2min，Z的平均反应速率为。,题型分析,反馈训练,3X+Y=2Z,0.05molL-1min-1,B,D,1已知反应A+3B=2C+D在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速度为1mol/(Lmin)，则此段时间内以B的浓度变化表示的化学反应速率为()A0.5mol/(Lmin)B1mol/(Lmin)C2mol/(Lmin)D3mol/(Lmin),2已知，4NH3+5O2=4NO+6H2O，若反应速率分别用V(NH3)、V(O2)、V(NO)、V(H2O)表示，则正确的关系是()A.4V(NH3)=5V(O2)B6V(O2)=5V(H2O)C.2V(NH3)=3V(H2O)D5V(O2)=4V(NO),知识应用,反馈训练,3将等物质的量的A和B，混合于2L的密闭容器中，发生如下反应3A(g)B(g)=C(g)2D(g)，经过4min时，测得D的浓度为0.5mol/L，(A):c(B)3:5，C的反应速率是0.125mol-1min-1，A在4min末的浓度是_，x的值是_。4.在2L的密闭容器中放入4molN2O5，发生如下反应：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)。反应5min后，测得N2O5转化了20%，则：(NO2)为、(O2)为；5min时，N2O5占混合气体体积分数是。,知识应用,反馈训练,下列过程中，需要加快化学反应速率的是（）,A.钢铁腐蚀B.食物腐坏C.炼钢D.塑料老化,C,思考,怎样才能加快化学反应速率呢？（影响反应速率的因素？）,二、影响化学反应速率的因素,实验探究,各取一根镁条和一根铝条分置于两支加有23mL1mol/L盐酸溶液的试管中。想一想产生气泡的快慢？,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),实验探究1,溶液中产生气泡的速率很快,温度越高，化学反应速率越快,溶液中有气泡产生，且速率较快,温度的高低，能够影响化学反应速率的大小,溶液中产生气泡的速率较慢,温度越低，化学反应速率越慢,化学方程式：2H2O2=2H2O+O2,FeCl3,实验25,1、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。实验测得，温度每升高10，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。,归纳：,例1：20时，将10mL0.1mol/L的Na2S2O3溶液和10mL0.1mol/L的硫酸混合，2min后溶液中明显出现浑浊。已知温度每升高10，该化学反应速率就增大到原来的2倍。那么在50时，同样的反应要同样看到浑浊，需要的时间是（）A、40sB、15sC、48sD、20s,B,实验探究2,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,2、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。,归纳：,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。,使用催化剂，化学反应速率加快,催化剂,升高温度，化学反应速率加快；反之减慢,温度,外因,反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢,性质,内因,规律(在其它条件相同时),影响化学反应速率的因素,P49思考与交流,小结：,二、化学反应速率的影响因素,思考与交流：P49,1、温度越低，食物变质腐败的速率越慢。这是温度对化学反应速率的影响在生活中的应用。,2、固体药品研得越细，其表面积越大，混合均匀后反应物之间接触得面积也越大，反应也迅速、充分。,3、固体物质溶于水后，发生了电解质的电离，离子在溶液里受水分子作用而运动，增大了离子之间接触反应的机会，从而提高了化学反应速率。,4、ZnH2SO4ZnSO4H2，离子方程式为：Zn2HZn2H2C(H+)的大小影响着该反应的反应速率，气泡变稀少了，是因为C(H+)减小了，反应速率减慢，如果添加适当浓度的硫酸溶液时，由于溶液中C(H+)又迅速增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。,请预计大理石（CaCO3）分别与0.1mol/L和1mol/L的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗？,规律：增大浓度反应速率加快，减小浓度反应速率减慢（只适用于气体和溶液）。,浓度的影响,思考与交流,3、注意：增加气体或液体的浓度反应速率增大；纯固体或纯液体浓度为常数，所以增减对速率无影响。,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,4、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。,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。,练习：在溶液中发生的反应，对反应速率不发生影响的因素是（）A.温度B.压强C.浓度D.催化剂,B,光波，电磁波，超声波，溶剂等,其它,增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；反之减慢,固体反应物的表面积,增大气态反应物的压强，化学反应速率加快；反之减慢,气态反应物的压强,增大反应物的浓度，化学反应加快；反之减慢,反应物的浓度,外因,从上面的事例可知，影响化学反应速率的条件并不只是温度和催化剂,还有：,增大或减小,减小,增大,反应速率的变化,增大,影响化学反应速率的外界因素,增大,减小,减小,升高温度,增大反应物浓度,降低温度,温度,减小反应物浓度,浓度,反应条件改变,编号,压强,增大压强,减小压强,催化剂,思考与练习：,1.在下列金属分别投入0.1mol/L盐酸中，能发生反应且反应最剧烈的是（）,A.FeB.AlC.MgD.Cu,C,2.用3克块状大理石与30毫升3mol/L盐酸反应制取CO2气体，若要增大反应速率，可采取的措施是再加入30毫升3mol/L盐酸改用30毫升6mol/L盐酸改用3克粉末状大理石适当升高温度（）ABCD,B,3、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,4.下图为将Zn投入一定浓度一定体积的H2SO4中，解释图象的成因。（纵坐标为H2的生成速率）,由图象可知氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。反应前半程由慢到快的原因是锌与硫酸反应时放热，体系温度逐渐升高，温度对反应速率的影响占主导地位；一定时间后，硫酸的浓度下降占据主导地位，因此反应后半程是由快到慢的。所以氢气的生成速率随时间先由慢到快，然后又由快到慢。,1在2A+B3C+4D反应中，下列各表示该反应的速度最快的是AvA=0.4mol/(Lmin)BvB=0.4mol/(Lmin)CvC=0.9mol/(Lmin)DvD=1.2mol/(Lmin),B,课堂反馈,2反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)在2L的密闭容器中进行，1min后，NH3减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是()ANO：0.001molL-1BH2O：0.002molL-1CNH3：0.002molL-1DO2：0.00125molL-1,AD,课堂反馈,阅读教材P50-51自学科学史话：炼铁高炉尾气之谜，从中你能得到什么启示？,C+CO22CO是可逆反应，无论再什么条件下CO都不能反应完全。,高温,可逆反应,定义：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化学反应。,（反应不彻底）,（1）同一条件下，同时进行；,注意,（2）反应物不能完全转化为生成物。,（3）使用“”,多数反应为可逆反应，典型的可逆反应有:,课程导学P31自我评估,结合可逆反应的有关内容，思考问题：高炉高度增加了，CO和铁矿石的反应时间加长后，为什么CO浓度和比例都没有发生变化？,结论：科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，即正反应和逆反应同时进行。当正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度都不再改变，反应达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。,思考与交流：,三、化学反应限度,任何可逆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。当反应达到一定程度时，各物质的物质的量不再改变，反应达到了最大限度。,三、化学平衡与反应的限度,量:质量、物质的量、体积、浓度等。,问题探究：,1反应刚开始时，C(反应物)和C(生成物)哪个大？2反应刚开始时，v(正)与v(逆)哪个大？3随着反应的进行,C(反应物)和C(生成物)如何变化？4随着反应的进行,v(正)与v(逆)怎样变化？5反应进行到什么时候会“停止”？6此时，反应物和生成物浓度如何变化？7给这个状态命名：。8反应真的停止了吗？,在密闭容器中加入1molH2和1molI2发生反应：,C(反应物),v(正)大,反应物浓度减小生成物浓度增大,v(正)逐渐减小v(逆)逐渐增大,动态平衡,化学平衡状态,不再变化,v(正)=v(逆),正反应速率和逆反应速率随时间变化图示,=,平衡状态,什么是化学平衡呢？,指的是：某种物质的消耗速率与其生成速率相等,3.化学平衡状态,在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应的速率相等，反应物和生成物浓度保持不变的状态。,特征:逆：可逆反应（研究对象、前提）等：V(正)V(逆)（实质）动：动态平衡，V(正)V(逆)0定：反应物和生成物浓度保持不变（标志）变：外界条件改变，化学平衡发生移动。旧的平衡将被破坏，并在新的条件下建立新的平衡。,其中,“等”和“定”判断化学反应是否处于平衡状态的关键。,例如一定条件下，N23H2NH3对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：（1）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有1molN2生成（2）单位时间内，有3molH2反应掉，同时有2molNH3反应掉（3）单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成以上均表示V(正)V(逆),如何理解V(正)V(逆)?,不论从正反应开始还是从逆反应开始，在相同的反应条件下，能达到相同的平衡状态。,v(正)=v(逆)0(同一反应中的同一物质)(2)反应物与生成物浓度不再改变：各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持定;(3)有色物质参加或生成的反应,颜色不再变时.,常用于判断反应达到平衡的依据,VA耗=VA生VA耗:VC耗=x:zVB生:VC生=y:zVA耗:VB生=x:y,；,（2）从浓度、组成判断：,物质的浓度，百分含量保持不变。,（3）其它：,某些随着反应的进行而变化的量（如：混合气体的总压、体积、颜色等），不再随时间的改变而改变，说明反应已达平衡。,【例】在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气)2C(气)达到平衡的标志是（）A.C的生成速率与C分解的速率相等B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化D.A、B、C的分子数比为1:3:2,AC,判断可逆反应达到平衡状态？,重要题型：,【例2】下列说法中可以充分说明反应:P(气)+Q(气)R(气)+S(气),在恒温下已达平衡状态的是（）反应容器内压强不随时间变化B.P和S的生成速率相等C.反应容器内P、Q、R、S四者共存D.反应容器内总物质的量不随时间而变化,B,【例3】下列说法可以证明反应N2+3H22NH3已达平衡状态的是(),AC,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,注意：（1）对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应（如2SO2+O22SO3）来说，可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。,（2