高中化学必修二《化学反应的速率和限度》教案

1、2021/3/131 2021/3/132 在化学实验和日常生活中在化学实验和日常生活中, ,我们经常观察到我们经常观察到 这样的现象这样的现象: : 有的化学反应进行得快有的化学反应进行得快,有的化学反应进行得慢。有的化学反应进行得慢。 2021/3/133 HClNaOHNaClH2O 千分之一秒即完成千分之一秒即完成 H2Cl22HCl百分之一秒即完成百分之一秒即完成 救心丹救心丹几分钟见效几分钟见效 钢铁腐蚀钢铁腐蚀 若干年若干年 煤、石油等化煤、石油等化 石燃料的形成石燃料的形成 几千万年以上几千万年以上 结论结论:化学反应的快慢是化学反应的快慢是相对的相对的! 2021/3/134

2、 怎样定性地比较和判断反应的快慢怎样定性地比较和判断反应的快慢? 冒气泡快慢冒气泡快慢 颜色变化颜色变化 固体量减少固体量减少 浑浊程度浑浊程度 温度变化等温度变化等 2021/3/135 新概念新概念 不同的化学反应进行的快慢千差万别不同的化学反应进行的快慢千差万别,快快 和慢是相对而言的，我们以上的判断方法和慢是相对而言的，我们以上的判断方法 都是都是定性定性地描述反应的快慢。而在科学研地描述反应的快慢。而在科学研 究和实际应用中，往往需要究和实际应用中，往往需要定量定量地描述一地描述一 个反应的快慢。个反应的快慢。 什么是什么是定性定性?什么是什么是定量定量？ 思考思考?: 2021/3

3、/136 新概念新概念 例如例如: :我们学过物理都知道：我们学过物理都知道： （1 1）光的传播速度是很快的）光的传播速度是很快的; ; （2 2）光在空气中的传播速度是）光在空气中的传播速度是3 310108 8m/sm/s。 （1 1）就是）就是定性定性描述描述 （2 2）就是）就是定量定量描述描述 2021/3/137 思考思考 如何如何定量定量地判断一个化学反应的速率呢地判断一个化学反应的速率呢? ? 学科连接学科连接 在物理中我们是如何定量地判断一个物体在物理中我们是如何定量地判断一个物体 移动速度快慢的移动速度快慢的? ? 用速度来描述用速度来描述: :单位时间内物体移动的距离单

4、位时间内物体移动的距离 的大小的大小 v v s s t t 2021/3/138 （一）定义（一）定义: : 化学反应速率通常用单位时间内化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度反应物浓度 的减少量的减少量或或生成物浓度的增加量生成物浓度的增加量（均取正值）（均取正值） 来表示。来表示。 反应速率单位反应速率单位: :mol/(Lmol/(Lmin) min) 或或mol/(L mol/(L s)s) 注意注意:1:1、反应速率要反应速率要指明具体物质指明具体物质并取并取正值正值 2 2、表示气体或溶液反应速率、表示气体或溶液反应速率, ,不能不能用于用于 表示固体和纯液体表示固体和纯液体 3

5、 3、指平均速率、指平均速率 第三节第三节 化学反应的速率和限度化学反应的速率和限度 一、化学反应的速率一、化学反应的速率 CC C V tt 反反应应前前反反应应后后 2021/3/139 例题例题1. 在某一化学反应中在某一化学反应中,生成物生成物B的浓度在的浓度在5s内从内从 0.5mol/L变成变成2.0mol/L，在这，在这5s内内B的化学反应速率为的化学反应速率为 _。 例题例题2. 一个一个5L的容器中，盛入的容器中，盛入8.0mol某气体反应物，某气体反应物， 5min后，测得这种气体反应物还剩余后，测得这种气体反应物还剩余6.8mol，这种反，这种反 应物的化学反应速率为应物

6、的化学反应速率为_。 0.3mol/(LS) 0.048mol/(Lmin) 课堂练习课堂练习 2021/3/1310 随堂练习随堂练习2: 在在2L2L容器中发生反应容器中发生反应:N:N2 2 + 3H + 3H2 2 = 2NH = 2NH3 3 0.5min0.5min后后, ,生成生成1.7gNH1.7gNH3 3，求，求v v( (NHNH3) 3)， ， v v( (N N2) 2)， v v( (H H2). 2). v v( (NH3)= )= 0.05mol/L 0.5min 0.1mol/(L min) 同理可求同理可求: v(Nv(N2 2)=0.05)=0.05mol

7、/(L min ) v(Hv(H2 2) )0.150.15mol/(L min ) v(N2) :v(H2): v(NH3) =0.05mol/(L min ): 0.15mol/(L min ): 0.1mol/(L min) =1:3:2 2021/3/1311 化学反应速率的特点化学反应速率的特点 同一反应用同一反应用不同物质不同物质表示化学反应速率时数值表示化学反应速率时数值可能不可能不 同同, ,但但表示的意义是相同表示的意义是相同的，而且必须的，而且必须注明反应物注明反应物。 同一化学反应中，用不同反应物表示的同一化学反应中，用不同反应物表示的反应速率之比反应速率之比 等于方程式

8、的系数比等于方程式的系数比。 如如: :2A+3B=C+4D V(A):V(B):V(C):V(D)=2:3:1:4 化学反应速率均取化学反应速率均取正值正值，且是某一段时间内的，且是某一段时间内的平均平均 速率速率，而不是某一时刻的瞬时速度。，而不是某一时刻的瞬时速度。 对于对于纯液体或者固体纯液体或者固体参与的反应，一般不用纯液体或参与的反应，一般不用纯液体或 者固体来表示化学反应速率，他们的者固体来表示化学反应速率，他们的浓度为定值浓度为定值。 2021/3/1312 随堂练习随堂练习3: 在反应在反应mAnBpC中中,已知已知A的反应的反应 速率为速率为0.5mol/(L s)，B的反

9、应速率为的反应速率为 1mol/(L s)，C的反应速率为的反应速率为1. 5mol/(L s) 则该反应的化学方程式为则该反应的化学方程式为: A 2B = 3C 2021/3/1313 课堂练习课堂练习 3.已知已知 4NH3+5O2=4NO+6H2O,则下列关系式正则下列关系式正 确的是确的是( ) A.4/5V（NH3）=V（O2） B. 4/5V（NH3）=V（H2O） C. 5/6V（O2）=V（H2O） D. 4/5V (O2)=V(NO ) D 2021/3/1314 练习练习 向一个容积为向一个容积为1L的密闭容器中放入的密闭容器中放入 2moLSO2和和1moLO2,在一定

10、条件下反应在一定条件下反应 ,2S末末,测得容器内有测得容器内有0.8moLSO2,求求2S内内 SO2,O2,SO3的反应速率和反应速率比的反应速率和反应速率比. 2021/3/1315 则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为: 反应反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件在四种不同条件 下的反应速率为下的反应速率为: (1) (A)=0.3mol/(Ls ) (2) (B)=0.6mol/(Ls) (3) (C)=0.4mol/(Ls) (4) (D)=0.45mol/(Ls) (1)(4)(2)=(3) 反思反思:比较反应的快慢比较反应的快慢,应取同一物质表应取同

11、一物质表 示的速率示的速率,且单位相同且单位相同 2021/3/1316 2021/3/1317 2021/3/1318 2021/3/1319 一辆汽车行驶速率的决定因素是什一辆汽车行驶速率的决定因素是什 么么?影响因素是什么？影响因素是什么？ 决定因素是决定因素是:汽车的性能（如功率汽车的性能（如功率 等）等） 影响因素：影响因素： 天气天气 路况路况 燃料质量燃料质量 司机的驾驶水平和经验司机的驾驶水平和经验 思考思考: 2021/3/1320 新问题新问题 对于下列反应对于下列反应,你是希望其反应速率越快越好还你是希望其反应速率越快越好还 是越慢越好是越慢越好? 钢铁腐蚀钢铁腐蚀 食物

12、腐坏食物腐坏 炼钢炼钢 合成氨合成氨 2021/3/1321 在相同条件下在相同条件下,等质量等质量(金属颗粒大小相金属颗粒大小相 同同)的下列金属与足量的下列金属与足量1mol/L 盐酸反应时盐酸反应时, 速率最快的是速率最快的是 A 镁镁 B 铝铝 C 钠钠 D 铁铁 二、影响化学反应速率的因素二、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化学反应速率是由反应物的性质决定的; 内因是主要因素内因是主要因素 2021/3/1322 外因因素外因因素: :实验实验25 现象现象结论结论 热水中热水中 常温常温 冷水中冷水中 产生气泡速率增大产生气泡速率增大, 带火星火柴带火星火

13、柴 复燃复燃 升高温度升高温度, 反应速率增大反应速率增大 有气泡冒出有气泡冒出 产生气泡速率减小产生气泡速率减小 降低温度降低温度, 反应速率减小反应速率减小 2H2O2 = 2H2O +O2 结论结论1:当其它条件不变时当其它条件不变时,升高温度，化学升高温度，化学 反应速率增大反应速率增大;降低温度，化学反应速率减小降低温度，化学反应速率减小 2021/3/1323 规律规律: :当其它条件不变时当其它条件不变时, ,升高温度，化学升高温度，化学 反应速率增大。降低温度，化学反应速率反应速率增大。降低温度，化学反应速率 减小。减小。 实验测得，温度每升高实验测得，温度每升高1010度，化

14、学反应度，化学反应 速率通常增大原来的速率通常增大原来的2 24 4倍。倍。 注意：温度对反应速率的影响不受反应注意：温度对反应速率的影响不受反应 物状态的限制。物状态的限制。 （1 1）温度对化学反应速率的影响）温度对化学反应速率的影响 2021/3/1324 实验实验26 现象现象结论结论 加入加入MnO2 加入加入FeCl3 不加其他不加其他 试剂试剂 气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大 气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大 有气泡冒出有气泡冒出,较慢较慢 MnO2能加快能加快 反应速率反应速率 FeCl3能加快能加快 反应速率反应速率 无催化剂无催化剂 反应较慢反应较慢 外因因素外因因素:

15、: 结论结论2:加入催化剂（正）能加快化学反应的速加入催化剂（正）能加快化学反应的速 率。率。 2021/3/1325 规律规律:催化剂能改变化学反应的催化剂能改变化学反应的速率速率。（。（不能改不能改 变反应的本质变反应的本质） 有的催化剂能加快化学反应的速率有的催化剂能加快化学反应的速率,叫正催化剂叫正催化剂; 有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。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，凡说催化剂都是指在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指 正催化剂。正催化剂。 催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示 其

16、催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样 。 （2 2）催化剂对化学反应速率的影响）催化剂对化学反应速率的影响 2021/3/1326 思考与交流思考与交流 1.请预计大理石（请预计大理石（ CaCO3 ）分别与分别与0.1mol/L和和 1mol/L的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗? 二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素 结论结论3:增大增大反应物的浓度反应物的浓度反应速率加快反应速率加快,减小减小 反应物的浓度反应物的浓度反应速率减慢反应速率减慢. 2.块状块状CaCO3、粉末状粉末状CaCO

17、3与与0.1 mol/L的盐酸的盐酸 反应谁快谁慢反应谁快谁慢?为什么？为什么？ 结论结论4:增大固体表面积可以加快反应速率增大固体表面积可以加快反应速率 （接触充分）（接触充分）. 2021/3/1327 思考与交流思考与交流 二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素 SO2、O2 结论结论5:对于气体参加的反应来说对于气体参加的反应来说,压强压强增大化学增大化学 反应速率反应速率增大增大;减小压强减小压强，化学反应速率减小，化学反应速率减小 HCl、NaOH 本质是通过影本质是通过影 响响c来影响来影响v 2021/3/1328 思考与交流思考与交流 二、影响化学反应速率的因素

18、二、影响化学反应速率的因素 思考：恒容时，向反应2SO2+O2 2SO3 充入N2气，化学反应速率如何变化？ 若恒压时向反应2SO2+O2 2SO3充入N2时 化学反应速率又该如何变化？ 恒温恒容下通入稀有气体恒温恒容下通入稀有气体,v不变不变 恒温恒压下通入稀有气体恒温恒压下通入稀有气体,v减少减少 2021/3/1329 2021/3/1330 2021/3/1331 （二）、影响化学反应速率的条件（二）、影响化学反应速率的条件: 影响化学反应速率的条件 影响化学反应速率的条件 内因内因 外因外因 物质的性质物质的性质 温度、浓度、压强、温度、浓度、压强、 催化剂等催化剂等 2021/3/

19、1332 影响反应速率的因素（外因）影响反应速率的因素（外因）: （1）温度）温度:升高温度升高温度,增大反应速率增大反应速率 （2）催化剂）催化剂:加入催化剂能加入催化剂能改变（增大或减小）改变（增大或减小） 反应速率反应速率,自身不发生改变。自身不发生改变。 决定反应速率的主要因素（内因）决定反应速率的主要因素（内因）: ! （3）固体的表面积）固体的表面积:增大固体的接触面积增大固体的接触面积,能增大能增大 反应速率反应速率 （4）反应物的状态）反应物的状态:液态或气态比固态反应速率快液态或气态比固态反应速率快 （5）浓度）浓度:增大（增大（气体或液体气体或液体）浓度）浓度,增大反应增大

20、反应 速率速率 （6）压强）压强:增大增大气体气体的压强的压强,增大反应速率增大反应速率 2021/3/1333 2021/3/1334 2021/3/1335 2021/3/1336 2021/3/1337 2反应反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g) 在在 2L的密闭容器中进行的密闭容器中进行,1min后，后，NH3减少了减少了 0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是，则平均每秒钟浓度变化正确的是 ( ) ANO:0.001molL-1 BH2O：0.002molL-1 CNH3：0.002molL-1 DO2：0.00125molL-1 AD 课堂反馈课堂反

21、馈 2021/3/1338 1 1、下列四种、下列四种X X溶液均能与盐酸反应溶液均能与盐酸反应, ,其中反应最快的是其中反应最快的是 （ ） A.1020mL 3mol/LA.1020mL 3mol/L的的X X溶液溶液 B.2030mL 2mol/LB.2030mL 2mol/L的的X X溶液溶液 C.2010mL 4mol/LC.2010mL 4mol/L的的X X溶液溶液 D.1010mL 2mol/LD.1010mL 2mol/L的的X X溶液溶液 C 2 2、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时, ,下列措施不能使反应下列措施不能使反应 速率加快的是（速率加快

22、的是（ ） A.A.加热加热 B.B.滴加少量的硫酸铜溶液滴加少量的硫酸铜溶液 C.C.不用稀硫酸，改用不用稀硫酸，改用98%98%浓硫酸浓硫酸 D.D.不用铁片，改用铁粉不用铁片，改用铁粉 E.E.滴加一定量硫酸钠溶液滴加一定量硫酸钠溶液 F.F.增加压强增加压强 C、E、F 课堂练习课堂练习 2021/3/1339 练习练习5 在某温度时在某温度时,在在2L的容器中的容器中,X Y Z三种三种 物质的物质的量随时间的变化曲线如图物质的物质的量随时间的变化曲线如图.由图得由图得, 该反应的化学方程该反应的化学方程 式为式为_, 反应开始至反应开始至2min,Z的的 平均反应速率为平均反应速率

23、为 _. . . . . . . . . . . . 1.01.0 0.80.8 0.60.6 0.40.4 0.20.2 1 2 3 4 5 0.9 0.7 0.2 min mol X Y Z X+3Y 2Z 0.05 mol/L min 2021/3/1340 练习练习: :在在2525时时, ,向向100mL100mL含含HCl 14.6gHCl 14.6g的盐酸的盐酸 中，放入中，放入5.6g5.6g铁粉，反应进行到铁粉，反应进行到2s2s时收集到时收集到 氢气氢气1.12L(1.12L(标况标况) )，之后反应又进行了，之后反应又进行了4s4s，铁，铁 粉全溶解。若不考虑体积变化，则

24、：粉全溶解。若不考虑体积变化，则： (1)(1)前前2s2s内用内用FeClFeCl2 2表示的平均反应速率表示的平均反应速率 为为 ; ; (2)(2)后后4s4s内用内用HClHCl表示的平均反应速率表示的平均反应速率 为为 ； (3)(3)前前2s2s与后与后4s4s比较，反应速率比较，反应速率 较快，其原因可能较快，其原因可能 。 0.25mol/Ls 0.25mol/Ls 前前2s 前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后4s时段时段 大大 2021/3/1341 自学自学P49 神奇的催化剂神奇的催化剂 催化剂能极大地改变反应速率催化剂能极大地改变反应速率,而自身的而自身的 组成、

25、化学性质和质量在反应前后不发生组成、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）变化，具有高度的选择性（或专一性） 2021/3/1342 练习练习:某反应在催化剂的作用下进行某反应在催化剂的作用下进行 C + B = F + G A B = C + D 此反应的催化剂是此反应的催化剂是 , 总反应的方程式为总反应的方程式为 。 C A 2B = D + F + G 2021/3/1343 二、二、化学反应的限度化学反应的限度 思考思考:一个化学反应在实际进行时一个化学反应在实际进行时,反应物能否反应物能否 完全转变为生成物完全转变为生成物? 阅读：阅读：P50 科学史话

26、科学史话 从这一材料中从这一材料中,你得到什么启示你得到什么启示? 化学反应是有限度的化学反应是有限度的,有些能进行地较彻底，有些能进行地较彻底， 有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。 2021/3/1344 科学研究表明科学研究表明,不少化学反应都具有可逆性不少化学反应都具有可逆性 即正向反应和逆向反应能即正向反应和逆向反应能同时同时进行。进行。 正反应正反应:反应物反应物生成物生成物 逆反应逆反应:生成物生成物反应物反应物 H2 + I2 2HI 正反应正反应 逆反应逆反应 可逆反应可逆反应:在相同条件下能向正、在相同条件下能向正、逆逆两个方两个方 向同时进

27、行的化学反应称为可逆反应。向同时进行的化学反应称为可逆反应。 可逆反应和一般的反应有什么区别呢可逆反应和一般的反应有什么区别呢? 2021/3/1345 时间（时间（t） 反应速率反应速率 (正正) (逆逆) t1 (正正) =(逆逆) 在密闭容器中加入在密闭容器中加入1molH2和和1mol I2发生反应发生反应 H2(g) + I2 (g) 2HI(g) 正向反应正向反应 逆向反应逆向反应 v(正正)v(逆逆) t1以后反应处于平衡状态以后反应处于平衡状态! 2021/3/1346 定义定义:化学平衡状态化学平衡状态 在在一定条件下一定条件下的可逆反应里的可逆反应里,正反应和逆正反应和逆

28、反应的反应的速率相等速率相等，反应物和生成物，反应物和生成物浓度保浓度保 持不变持不变的状态。化学平衡状态简称化学平衡。的状态。化学平衡状态简称化学平衡。 注意注意:(1)条件：一定条件下条件：一定条件下 (2)对象：可逆反应对象：可逆反应 特征特征: (1)定：反应物和生成物浓度保持不变定：反应物和生成物浓度保持不变 (2)动：动态平衡动：动态平衡 (3)等：等： v(正正) v(逆逆) 2021/3/1347 随堂练习随堂练习1 对于可逆反应对于可逆反应MN Q达到平衡时达到平衡时, 下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等 B.

29、M、N全部变成了全部变成了Q C.反应物和混合物的浓度保持不变反应物和混合物的浓度保持不变 D.反应已经停止反应已经停止 C 2021/3/1348 随堂练习随堂练习2 在一定条件下在一定条件下,某容器中充入某容器中充入N2和和H2合成合成 NH3,以下叙述错误的是（以下叙述错误的是（ ） A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速开始反应时，正反应速率最大，逆反应速 率为零率为零 B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小， 最后减小为零最后减小为零 C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后 保持恒定保持恒定 D.随着反应的进

30、行，正反应速率逐渐减小，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最后与逆反应速率相等且都保持恒定 B 2021/3/1349 随堂练习随堂练习3 下列哪种说法可以证明反应下列哪种说法可以证明反应 N2 + 3H2 2NH3达到平衡状态达到平衡状态 A.1个个 键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个 键形成键形成 B.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个 键断裂键断裂 C.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个 键断裂键断裂 D.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个 键形成键形成 N N N N H H N N N N H H N H N

31、H ( )AC 14CO2 + C 2 CO,达到化学平衡后， 达到化学平衡后， 平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒子有的粒子有 。 随堂练习随堂练习4 14CO2、 、14C、14CO 2021/3/1350 平衡状态的标志平衡状态的标志 : 从平衡状态的定义入手从平衡状态的定义入手, ,平衡状态强调两方面：平衡状态强调两方面： 各组分的百分含量保持不变各组分的百分含量保持不变; ;正反应速率等于正反应速率等于 逆反应速率。逆反应速率。 任何化学反应的进程都有一定的限度任何化学反应的进程都有一定的限度,只是只是 不同反应的限度不同罢了。化学反应的限度不同反应的限度不同罢了。化学反应的限度 可以