第六章第二节化学反应的速率与限度课件高一下学期化学人教版

第二节

化学反应的速率与限度第一课时化学反应的速率第六章

化学反应与能量1774年,约瑟夫·普里斯特利首次通过加热氯化铵与熟石灰制备了氨气。1898年,德国化学家首先利用电石与氮气在1000℃加热合成氰氨化钙，再用过热水蒸汽进行水解工业化合成氨

1909年，弗里茨·哈伯第一个提出在高温、高压、催化剂条件下实现了利用氮气和氢气工业合成氨。1913年，卡尔·博施寻找合适的催化剂并设计加工了世界上第一台高压合成氨反应器。2007年，格哈德·艾特尔揭示了氨的催化机理。2016年，大连化物所陈萍教授和郭建平博士开发了复合催化体系，实现了氨的低温催化合成。工业合成氨发展史N2+3H22NH3高温、高压催化剂化学反应条件反应快慢反应程度化学反应速率问题化学反应平衡问题学习目标1、通过学习化学反应速率的概念及其影响因素，学会“变量控制”的科学方法，增强证据推理与模型认知的意识。2、发展认识化学反应的基本角度，能从化学反应快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。3、结合化学反应速率调控的意义，培养社会责任。很快较快较慢很慢【思考与讨论】你了解右图涉及的化学反应进行的快慢吗？

快和慢是相对的，是一种定性的比较。有些化学反应进行的很快；有些化学反应进行的很慢。快到什么程度？慢到什么程度？如何定量描述一个化学反应的快慢？？CaCO3+

2HCl=CaCl2+

CO2↑+H2OΔm、Δn、Δc等(对于气体还有ΔV、ΔP等)单位时间内······？物质在化学反应中的某些物理量的改变化学反应速率概念：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物的浓度的增大来表示（取正值）。一、化学反应速率含义：

用来衡量化学反应进行快慢的物理量。

数学表达式：

v(B)=——Δc(B)Δt单位：

mol/(L·s)或mol/(L·min)mol·L-1·s-1或mol·L-1·min-1（B表示某物质）问题1：根据化学反应速率的概念，推测化学反应速率表示的是瞬时速率，还是平均反应速率？平均反应速率例1：在工业合成氨的反应中，已知反应物N2的浓度在10s内从4mol/L变成1mol/L。则在这10s内用N2表示的化学反应速率为多少？v(N2)∆c(N2)∆t==4mol/L

–

1mol/L10s3mol/L10s0.3mol/(L·s)==追问：第10s的反应速率为多少？无法确定问题2:根据资料卡片思考，化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗?资料卡片：

固体和纯液体的物质的量浓度的计算:

将固体和纯液体装进某容器,他们不会扩散充满整个容器,因此不能以容器容积作为其体积,只能以其自身体积计算。只要将其密度数据中的分子量纲由质量转换成物质的量即可求得其物质的量浓度。例如:4℃时,纯水的密度为1000g/L,除以水的摩尔质量18g/mol即可求出其物质的量浓度约为55.6mol/L。纯固体同理。固体和纯液体的浓度均为常数，浓度变化为0，不可用来表示化学反应速率。N2+3H2

2NH3高温、高压催化剂例2：在一密闭容器中发生反应

，反应开始时，N2和H2的浓度分别为8mol/L、20mol/L，2min末时，测得容器中N2的浓度变为4mol/L，求该反应2min内N2、H2和NH3的化学反应速率。起始浓度(mol/L)82002min末浓度(mol/L)4

8

4

△C(mol/L)

12v

[mol/(L·min)]

2

6

4问题3：用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比与化学方程式中化学计量数之比有什么关系？v(B)=——Δc(B)Δt同一化学反应过程，用不同的物质表示其化学反应速率，数值可能不同，但意义相同。在表示反应速率时，应注明是由哪种物质表示的。用不同物质表示同一化学反应速率（单位相同、物质状态相同）时：化学反应速率之比=化学计量数之比N2+3H2

2NH3高温、高压催化剂列“三段式”问题4：在工业合成氨

的反应中，两个相同时间段的反应速率如下：第一阶段：v(NH3)=0.2mol/(L·s）第二阶段：v(N2)=3mol/(L·min）

哪个阶段反应速率更快呢？N2+3H2

2NH3高温、高压催化剂在科学研究和实际应用中，对化学反应进行的快慢进行定量的描述或比较时，要使用同一定义或标准下的数据。统一单位、统一物质归纳总结③一般不用固体、纯液体表示化学反应速率①化学反应速率是标量，均取正值②化学反应速率指平均速率，不是瞬时速率④同一化学反应过程，用不同的物质表示其化学反应速率，数值可能不相同，但意义相同。在表示反应速率时，应注明是由哪种物质表示的。⑤用不同反应物表示同一化学反应速率时（单位相同、物质状态相同）：化学反应速率之比

=

化学计量数之比⑥比较化学反应速率的相对大小时必须统一单位、统一物质

对于有些化学反应，我们希望其越慢越好，如食物的变质、橡胶和塑料的老化、金属的腐蚀；

有些反应则希望其快一些，如氨、硫酸等化工产品的生产。调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。请同学们回忆所学的化学反应并联系生活实际，思考交流哪些因素能够影响化学反应速率？

在相同条件下，金属与水的反应的剧烈程度：Na>Mg>Al。这说明什么？二、影响化学反应速率的因素不同的金属和冷水反应，剧烈程度不同，这意味着物质自身的性质是决定化学反应速率的主要因素(内因）。【思考】

燃烧食物保存在冰箱里发面时加入适量酵母蜂窝煤反应物浓度反应温度催化剂反应物接触面积浓度越大，速率越快温度越低，速率越慢催化剂加快速率根据这些实例，推测哪些因素会影响化学反应速率？这些因素的改变会使反应速率如何改变？接触面积越大，速率越快还有哪些外界因素能够影响化学反应速率？提出问题合理假设问题5：下列哪些反应适合作为探究影响化学反应速率因素的研究对象？2H2O2

=2H2O+O2↑NaOH+

HCl

=

NaCl

+

H2O选择研究对象的原则：①有明显的实验现象，如溶液出现浑浊、产生气泡；②反应快慢适中，便于观察和记录；③安全、无污染、方便易行。CaCO3+

2HCl=CaCl2+

CO2↑+H2O实验探究【实验用品】5%H2O2溶液、1mol/LFeCl3溶液、0.1mol/L盐酸、1mol/L盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管、蒸馏水。请同学们利用下面的实验用品，设计实验探究哪些因素会影响化学反应速率？它们又是如何影响的？先独立思考，再小组讨论交流，统一答案，汇报实验方案FeCl3可做H2O2分解的催化剂

在两支大小相同的试管中均加入2mL5%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol/LFeCl3溶液，待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一只试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比。温度的影响【实验用品】5%H2O2溶液、1mol/LFeCl3溶液、0.1mol/L盐酸、1mol/L盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管、蒸馏水。选择实验方法——变量控制方法

确定研究对象确定自变量和因变量设计实验操作，改变单一自变量确定因变量的观测指标设计实验方案方案一方案二

浓度

温度待试管中均有适量气泡出现时，再分别放入冷水和热水中。2滴1mol/L2滴1mol/L2mL2mL催化剂设计实验方案固体表面积2mL2mL2滴2mL（少量）实验操作方案一方案二

浓度

温度注意事项:1、胶头滴管使用时需垂直悬空。2、各加入一块相同大小的大理石碎块1组、2组3组、4组5组、6组待试管中均有适量气泡出现时，再分别放入冷水和热水中。2滴1mol/L2滴1mol/L2mL2mL得出结论1、一般条件下，当其他条件相同时，增大反应物浓度，反应速率增大，降低反应物浓度，反应速率减小。2、一般条件下，当其他条件相同时，升高温度，反应速率增大，降低温度，反应速率减小。3、一般条件下，当其他条件相同时，催化剂可以改变化学反应速率。4、一般条件下，当其他条件相同时，增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）。思考：还有哪些因素可以影响化学反应速率？——在一定容器内有气体参与的反应减小容器体积增大容器体积压强增大，反应物浓度增大反应速率增大压强减小，反应物浓度减小反应速率减小结论:对于有气体参加的反应，体系的压强是通过改变反应物的浓度，影响化学反应速率的。

压强总结归纳“反应规律的探究实验”的认知模型：得出结论提出问题合理假设确定研究对象设计实验方案知识拓展1、化学反应速率的实验是通过观察气泡产生的快慢实现的定性判断。如何设计实验测出化学反应速率呢？量气法分光光度法电导率法2、过氧化氢溶液分解的化学反应速率随时间的变化如下图所示。请同学们试着分析为什么AB段化学反应速率增大,BC段化学反应速率减小？AB段：反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大BC段：溶液中c(H2O2)逐渐减小，v减小结论：影响化学反应速率的因素可能是多方面的。下列调控反应速率的措施或实验中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素？（1）向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。（2）把食物存放在冰箱里，在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期。（3）做化学实验时，为加速反应的进行，通常将块状或颗粒状的固体药品研细并混匀，或者将固体试剂溶于水配成溶液后再进行实验。（4）铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。（5）实验室用Zn和稀硫酸反应制取H2时，为了加快化学反应速率可滴入