必修2 第二章 第三节 化学反应的速率和限度

1、较快（数秒）较快（数秒）较慢（数万年）较慢（数万年）较慢（数年）较慢（数年）较快（数天）较快（数天）化学反应有快有慢：化学反应有快有慢： 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”与与“慢慢”是相对而言的，我们以是相对而言的，我们以上的判断方法都是上的判断方法都是定性定性地描述反应的快地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要需要定量定量地描述一个反应的快慢。来表地描述一个反应的快慢。来表示。示。什么是什么是定性定性？什么是什么是定量定量？例如例如：在物理学中：在物理学中 （1 1）光的传播速度是很快的；）光的传播速

2、度是很快的； （2 2）光在空气中的传播速度）光在空气中的传播速度3 310108 8m/sm/s 新概念新概念（定量描述）（定量描述）（定性描述）（定性描述）如何如何定量定量地判断一个化学反应地判断一个化学反应的速率呢？的速率呢？1、定义、定义： 化学反应速率用化学反应速率用单位时间单位时间（如每秒，每（如每秒，每分）内反应物分）内反应物浓度的减小量浓度的减小量或生成物或生成物浓度的浓度的增加量增加量（均取正值）来表示。（均取正值）来表示。2 2、计算式、计算式: : v(B) = = c tnV tc(反反)=c (起始起始) - c (某时间后某时间后)c(生生)=c (某时间后某时间后

3、)- c (起始起始)试根据以上计算式推出试根据以上计算式推出v的单位是什么的单位是什么？3 3、单位、单位: : mol/(Lmin) mol/(Ls) 或或molLmolL-1-1minmin-1-1 molL-1-1s-1-1 例题：反应例题：反应4NH3+5O2 =4NO+6H2O 在在5L的密闭容器中进行，的密闭容器中进行，3秒后，秒后，NO 的物质的的物质的量增加了量增加了3mol，此反应的平均反应速率用，此反应的平均反应速率用NO来表示为多少？来表示为多少？问题问题1：若用：若用O2的浓度变化来表示此反应速率的浓度变化来表示此反应速率是多少？是多少？问题问题2：v(NO)=0.2

4、mol/(Ls) 与与 v(O2)=0.25mol/(Ls)是否表示此反应是否表示此反应 的同一种速率？的同一种速率？v(NO)=0.2mol/(Ls)v(O2)=0.25mol/(Ls)小结化学反应速率表示时的注意点。小结化学反应速率表示时的注意点。 注意：注意： 1、在同一反应体系中用不同的物质来表示反应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。因此示同一个反应速率。因此化学反应速率的表示必须化学反应速率的表示必须用下标说明用哪种物质来做标准用下标说明用哪种物质来做标准。 2、由于在反应中

5、固体和纯液体的浓度是恒定不由于在反应中固体和纯液体的浓度是恒定不变的，因此对于变的，因此对于有固体或纯液体参加的反应一般不用有固体或纯液体参加的反应一般不用它们来表示化学反应速率。它们来表示化学反应速率。 3、一般来说，化学反应的速率随着反应的进行一般来说，化学反应的速率随着反应的进行可不断变化。因此可不断变化。因此某一时间段内的反应速率实际是指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，且均这一时间段内的平均速率，而不是指瞬时速率，且均为正值。为正值。4 4、化学反应速率的计算规律、化学反应速率的计算规律 用同一反应，相同时间段内的用同一反应，相同时间段内的不同不

6、同物质物质表示表示速率速率时，其时，其数值比数值比一定等于化一定等于化学方程式中相应的学方程式中相应的化学计量数之比化学计量数之比。如反应方程式如反应方程式 mA+nB=pY+qZ常见题型例举常见题型例举反应反应4NH4NH3 3 + 5O + 5O2 2 = 4NO + 6H = 4NO + 6H2 2O O 在在5L5L的密闭容的密闭容器中进行，器中进行，3s3s后，后，NONO的物质的量增加了的物质的量增加了0.3mol0.3mol，则此反应的平均速率可表示为：则此反应的平均速率可表示为： A A、 v (Ov (O2 2)=0.1 mol/(Ls) )=0.1 mol/(Ls) B B

7、、 v (NO)=0.08 mol/(Ls) v (NO)=0.08 mol/(Ls) C C、 v (Hv (H2 2O)=1.8 mol/(Lmin) O)=1.8 mol/(Lmin) D D、 v (NHv (NH3 3)=0.02 mol/(Ls) )=0.02 mol/(Ls) (C(C、D)D)练习练习2 2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 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条在四种不同条件下的反应速率为：件下的反应速率为：(1)(A)=0.3mol/(Ls )(2) (B)=0.6mol/(Ls)(3) (C

8、)=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,应取同一参照物应取同一参照物在一定条件下，在一定条件下，mA+nB=pCmA+nB=pC的反应中，的反应中，各物质的化学反应速率为各物质的化学反应速率为V(A)=amolV(A)=amolL L-1-1s s-1-1, , V(B)=a/2mol V(B)=a/2molL L-1-1s s-1-1, , V(C)=amol V(C)=amolL L-1-1s s-1-1, , 则该反应的化学方程式是则该反应的化学方程式是 。2A+B=2C 在相同情况下，在相同情况

9、下，Na与水的反应和与水的反应和Mg与水的反应哪个剧烈与水的反应哪个剧烈(反应速率快反应速率快)？为什么？这说明化学反应速率的决定因为什么？这说明化学反应速率的决定因素是什么？素是什么？1 1、内因：、内因： 物质本身的结构和性质是化学反应物质本身的结构和性质是化学反应速率大小的决定因素。速率大小的决定因素。二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素实验实验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

10、度，反应速率减小反应速率减小2H2O2 = 2H2O +O22 2、外因：、外因：规律：当其它条件不变时，升高温度，化规律：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率学反应速率增大；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，化学反应速度，化学反应速率通常增大原来的率通常增大原来的2 24 4倍。倍。（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不加其他试不加其他试剂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，较慢有气

11、泡冒出，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规律：催化剂能改变化学反应的速率。规律：催化剂能改变化学反应的速率。（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催化剂催化剂负催化剂负催化剂正催化剂正催化剂能加快化学反应速率能加快化学反应速率能减慢化学反应速率能减慢化学反应速率注：在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂注：在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。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催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的量的杂质杂质而明显下降甚至遭破坏。而明

12、显下降甚至遭破坏。不同的催化剂对温度的要求不一样。不同的催化剂对温度的要求不一样。 影响化学反应速率的外界因素除了温度、催化剂外，还有没有其他的因素？n规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓度，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，反之减慢。化学反应速率增大，反之减慢。（3 3）浓度对化学反应速率的影响）浓度对化学反应速率的影响n规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的规律：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，反之减慢。表面积，化学反应速率增大，反之减慢。（4 4）固体反应物的表面积对化学反应速率的）固体反应物的表面积对化学反应速率的影响影响（5

13、5）其他条件对化学反应速率的影响）其他条件对化学反应速率的影响练习练习1: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,下列措施不能使氢气生成速率加大的是下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )A、加热、加热B、不用稀硫酸，改用、不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸的浓硫酸C、滴加少量、滴加少量CuSO4溶液溶液D、不用铁片，改用铁粉、不用铁片，改用铁粉B 练习练习2：在在2L2L的密闭容器中，发生下列的密闭容器中，发生下列反应：反应： 3A(g)+ B(g)=2C(g)+D(g)3A(g)+ B(g)=2C(g)+D(g)。若。若最初加入的最初加入的A A 和和B B 都是都是4mol

14、4mol，在前，在前10s 10s A A 的平均反的平均反应应速率为速率为0.12mol/(L0.12mol/(Ls)s)，则则10s10s时，容器中时，容器中B B的物质的量的物质的量为为 。 3.2mol 练习练习3 3、某温度时在、某温度时在2L2L容器中容器中X X、Y Y、Z Z三种物三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由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：图中数据分析：1 1、反应开始、反应开始2min2min内的内的X X、Y Y、Z Z的化学反应速率的化学反应速率2 2、该反应的化学方程式为：、该反应的化学方程式为：_。练习练习4 4、把镁条投入到盛

15、有盐酸的敞口容、把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中器中, ,产生氢气的速率变化如图产生氢气的速率变化如图, ,分析分析其原因其原因: : 自学科学史话：自学科学史话： ， 我们知道在化学反应中，反应物之间是按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，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在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全完全转化为生成物呢？转化为生成物呢？ 氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个这是一个可逆反应可逆反应。什么叫做可逆反应？什么叫做可逆反应？ 在在

16、同一条件同一条件下下, ,既向正反应方向进行既向正反应方向进行, ,同时又向逆反应方向进行的反应同时又向逆反应方向进行的反应. .已学的可逆反应有已学的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温NH3 +H2O NH3 H2O启示启示:大多数化学反应都是有限度的，有些能进大多数化学反应都是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，是可逆的。行地较彻底，有些反应是不彻底的，是可逆的。H2 + I2 2HI SO2 +H2O H2SO3N2 + H2 NH3 在一固定容积的密闭容器里，加在一固定容积的密闭容器里，加1molN1

17、molN2 2和和3mol 3mol ( (合适催化剂合适催化剂) )，能发生什么反应？能发生什么反应？（1）开始时）开始时c(N2) 、c(H2)最大，最大， c(NH3) =0开始阶段有什么特征？开始阶段有什么特征？只有正反应，只有正反应，v(正正)最大，最大，v(逆逆)=0催化剂催化剂N2 + 3 H2 2NH3高温高压高温高压N2 + H2 NH3N2 + H2 NH3（2）瞬间后）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小变小 , c(NH3) 变大变大 瞬间过后有什么特征？瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，正逆反应都进行，v(逆逆) ， v(正正) ，v(正正) v(逆逆) （3）c(

18、N2) 、c(H2)逐渐变小，逐渐变小，c(NH3)逐渐增大逐渐增大一定时间段内有什么特征？一定时间段内有什么特征？v(正正)= v(逆逆) 0 由于由于v(正正)= v(逆逆) 0，虽然正、逆反应都在，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化发生变化. 从外表上看，反应好象从外表上看，反应好象“停止停止”。 可逆反应的这种特殊状态就是我们今可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的天要研究的化学平衡状态化学平衡状态。 在在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应中，当中，当正反应速正反应速率和逆反应速率相等率和逆反应速率相等，反应

19、混合物中各组分，反应混合物中各组分的的浓度保持不变浓度保持不变的状态，称为的状态，称为“化学平衡状化学平衡状态态”。此时此时, ,是在给定条件下化学反应所能达是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的到或完成的最大程度，即该反应进行的限度限度。化学反应的限度决定了化学反应的限度决定了反应物反应物在该条件下的在该条件下的最大最大转化率转化率。转化率转化率=消耗的量消耗的量起始的量起始的量1001、定义、定义三、化学反应的限度三、化学反应的限度前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应本质本质：v(正正)= v(逆逆) 0标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变标志：反应

20、混合物中各组分的浓度保持不变反应速率反应速率v(正正)v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1及以后：及以后： v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2、图像、图像v(正正)=v(逆逆)(3)(3)动：动态平衡动：动态平衡（v v( (正正)= )= v v( (逆逆) ) 00）(2)(2)等：等： v( v(正正)= v()= v(逆逆) )(4)(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量各组分的含量保持不变保持不变。(5)(5)变：条件改变，原平衡被破

21、坏，在新的条变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。件下建立新的平衡。(1)(1)逆：可逆反应逆：可逆反应3、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征 时间时间 （min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9此条件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度? 某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中, 2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂

22、4 4、可逆反应达到化学平衡状态的标志、可逆反应达到化学平衡状态的标志（1 1）直接标志：）直接标志：VA正正=VA逆逆 各物质的浓度保持不变各物质的浓度保持不变（2 2）间接标志：）间接标志：各物质的各物质的物质的量物质的量、气体的、气体的总压强总压强、气体的、气体的密度密度、气体、气体平均相对分子质量平均相对分子质量、物质的、物质的颜色颜色等不随时间改变而改变。等不随时间改变而改变。 对于不同类型的可逆反应，某对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变到达前

23、（反应过程中）是否发生变化。若变则可；否则，不行。化。若变则可；否则，不行。注意注意1、下列说法可以证明反应、下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( )A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成A、C 随堂练习随堂练习A、C生成的速率与分解的速率相等生成的速率与分解的速率相等B、A、B、C的浓度不在发生变化的浓度不在发生变化C、单位时间内，生成、单位时间内，生成nmolA，同时生成，同时生成 3nmolBD、A、B、C的分子数之比为的分子数之比为1：3：2A、B2、在一定温度下、在一定温度下,密闭容器中反应密闭容器中反应A+3B 2C达到平衡状态的标志是（达到平衡状态的标志是（ ）E、混合气体的总质量不变、混合气体的总质量不变三三 化学反应条件的控制化学反应条件的控制抑制有害的抑制有害的化学反应化学反应促进有利的促进有利的化学反应化学反应增大反应速率增大反应速率提高反应物的转化率提高反应物的转化率减缓