化学反应速率和限度 讲稿.ppt

1、第三节 化学反应的速率和限度,第一课时,第二课时,除此之外, 对于一个具体的反应，人们还关心什么问题呢？,化学反应的两大特征,物质变化,能量变化,非常关心一个反应的快慢。,【思考与交流】,你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？,很快,很慢,比较慢,比较快,由以上可知，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，我们可以通过冒气泡快慢、固体量的减少、溶液出现浑浊的快慢与程度、温度的变化等方法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？,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

2、度是3108m/s。,（1）就是定性描述 （2）就是定量描述,思考：,如何定量地判断一个化学反应的快慢呢？,学科连接,在物理中我们是如何定量地判断一个物体移动快慢的？,用速度来描述：单位时间内物体移动的距离的大小,mol/(Lmin) 或 mol/(Ls),一、化学反应速率,试根据以上计算式推出v的单位是什么？,常用单位时间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。,随堂练习1：,在某一化学反应里，反应物A的浓度在10s内从4.0mol/L变成1.0mol/L。在这10s内A的化学反应速率为多少？,=,0.3mol/(L s),注意：这里的反应速率指平均速率！,在2L的容器中

3、发生某化学反应，已知反应前A物质的物质的量为8mol，2min后A的物质的量变为4mol，问在这2min内A的平均反应速率？,随堂练习2：,答案：1mol/ (L min）,对于一具体反应:N2 +3H2 2NH3，反应进行10秒后，各物质的浓度如下：,各反应速率之比等于系数之比,1 mol/L,0.1mol/(Ls),3mol/L,15mol/L,0.3mol/(Ls),2mol/L,2mol/L,0.2mol/(Ls),随堂练习3：,(1)在同一反应中用不同物质来表示时，其 反应速率的数值可以不同，但都表 反应的速率。(必须标明用哪种 物质来做标准) (2)在同一反应中不同物质的反应速率之

4、比 一定 化学方程式中相应的系数之比 (3)化学反应速率均用 值来表示，且 表示的是 速率而不是 速率,同一个,等于,正,平均,瞬时,注意,(4)表示 或 等物质的反应速率,气体,溶液,某温度时，图中曲线X，Y，Z是在2L容器中X，Y，Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线。由图中数据分析，该反应的化学方程式为 ； 反应从开始计 时，2分钟内Z 的平均反应速 率为_。,3X + Y = 2 Z,0.05mol / (Lmin),练习4：,下列过程中，需要加快化学反应 速率的是（ ）；需要减慢化学反应速率的是（ ）,A.钢铁腐蚀 B.食物腐坏 C.炼钢 D.塑料老化,C,一个小问题,ABD,改变化

5、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。,二、影响化学反应速率的因素,一辆汽车行驶速率的决定因素是什么？ 影响因素是什么？ 决定因素：汽车的性能（如功率等） 影响因素： 天气 路况 燃料质量 司机的驾驶水平和经验,思考,影响化学反应速率的因素,内因,外因,物质的结构、性质等。,（决定因素）,实验探究,实验2-5,气泡产生很快,气泡产生较快,气泡产生很慢,温度升高，反应速率加快；温度降低，反应速率减慢。因此，温度是影响反应速率的一个因素。,实验2-6,立即产生 大量气泡,MnO2和FeCl3可以加快H2O2的分解。因此，催化剂能极大地改变反应

6、速率,立即产生 大量气泡,产生 少量气泡,影响化学反应速率的因素,内因,外因,物质的结构、性质等。,浓度，温度、压强，催化剂等,（决定因素）,1.人们为什么使用电冰箱储存食物？,温度越高，食物腐败变质的速率越快，电冰箱能提供较低的温度。,2.实验室通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。原因是什么？,能增大反应物的接触面积，使反应物充分接触，使反应速率加快。,固体表面积,温度,思考与交流 P49,因为两种溶液混合比两种固体混合更均匀，反应物接触面积大，是离子间反应，速率快瞬间完成,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?,反应物状态

7、,因为随反应的进行，H+的浓度不断降低,所以反应的减慢，气泡减少，但添加一些适当浓度的硫酸后，溶液中的H+的浓度突然增大，所以反应速率又加大，气泡重新增多。,4、实验室常用约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?,浓度,5.实验室为加快制取氢气，是用粗锌好（有铜等不与盐酸反应的杂质），还是用纯锌好，为什么？,形成原电池可以加快反应速率。,形成原电池,影响化学反应速率的因素,内因,外因,物质的结构、性质等。,温度、催化剂、压强，浓度和其它。,

8、（1）温度：升温反应速率加快，降温反应速率减慢；,（2）浓度：增大浓度反应速率加快；反之，减慢；,（3）催化剂：一般是加快化学反应速率。,（4）其他：固体表面积、反应物状态、压强、 光、射线和原电池等,当其它条件不变时，,17,化学反应速率,定义：,表示方法：,单位：,影响因素,内因：反应物本身性质,外因：浓度、温度、 催化剂、压强等,课堂小结,V(A) = c(A) / t,mol / (L s) 或 mol / (L min ) 或 mol / (L h),化学反应的碰撞理论：,、化学反应的实质是：,旧的化学键断裂，新的化学键形成,、化学反应发生的先决条件：,反应物分子相互接触和碰撞,注意

9、：反应物分子之间的碰撞次数很大，但并不是每一次碰撞均可发生化学反应。,在化学上，把能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞；不能发生化学反应的碰撞叫无效碰撞；有效碰撞次数越多，反应速率越快。,力量不够,取向不好,好球！有效碰撞,反应物分子要具有什么条件才能发生有效碰撞？,、有足够的能量使旧键断裂,、碰撞时要有合理的取向,、在化学上，把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子，特点是：,、活化分子具有较高的能量，能量不足的分子获取能量后才能变成活化分子,、在温度不变时，对某一个反应来说，活化分子在反应物中所占的百分数是恒定的，且与温度呈正比。,活化分子百分数： （活化分子数/反应物分子数）100%,分子运动,相

10、互碰撞,分子具有足够的能量,活化分子,有 合 适 的 取 向,有效碰撞,发生化学反应,化学反应发生的条件,化学反应速率与单位时间内分子间的有效碰撞次数（有效碰撞频率）有关。,思考： 浓度、压强、温度、催化剂的变化对有效碰撞的频率有何影响？,浓度对反应速率的影响,反应物浓度增大：即单位体积内反应物分子总数数增大,单位体积内活化分子数增加,有效碰撞次数增多,反应速率加快,1、浓度对化学反应速率的影响。,原因：在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子百分数是一定的，即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比。所以当反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数增多，活化分子数也相应的增多，反应速率也必然

11、增大。,规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。,注意：a、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。,b、气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系并不是一概如此，若随着浓度的改变，物质的本质发生了变化，那么反应速率的含义也不同了。如：硫酸与铁的反应,压强对反应速率的影响,结论：增大压强，相当于增大反应物浓度，反应速率加快。,2、压强对反应速率的影响。,原因：对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积的反应物的物质的量，即增加反应物的浓度，因而可以增

12、大化学反应的速率。,规律：对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。,注意：a、压强影响，只适用于讨论有气体参加的反应，当然并不一定全部是气体。,b、压强影响反应速率，必须伴随有压强改变时体积的改变现象。否则，压强的变化并没有作用到反应的体系上。即压强变则体积变，实际是浓度的变化。若容器的体积不变，因为各气体的浓度没有变，则速率不变。,讨论如果反应物是固体、液体或溶液时，改变压强对它们又有什么影响？,适用范围：,仅适用于反应体系中有气体物质的反应。,温度对反应速率的影响,升高温度,活化分子的百分比增大(分子运动速率加快，碰撞频率增加),有效碰撞次数增

13、多,反应速率加快,3、温度对化学反应速率的影响。,原因：(1)浓度一定时，升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的数量，反应速率增大。 (2)温度升高，使分子运动的速度加快，单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。,规律：其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率。,注意：a、温度对化学反应速率的影响对放热反应和吸热反应都适用。,Ec：活化分子所具有的最低能量 Ee：所有分子的平均能量 Ea：活化能,催化剂对化学反应速率的影响,使用催化剂,降低活化能,催化剂对化学反应速率的影响,使用催化剂,降低活化能,活化分子的百分比增大

14、,活化分子的数目增多,有效碰撞次数增多,化学反应速率加快,4、催化剂对化学反应速率的影响。,原因：在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加活化分子百分数，因而使反应速率加快。,规律：催化剂可以改变化学反应的速率。,小结：惰性气体对反应速率的影响 （1）如果保持恒温恒容，加入惰性气体后，反应物的浓度 ，因此对反应速率 。 （2）如果恒温恒压，加入惰性气体后，反应体系体积 ，反应物的浓度 ，因此反应速率会 。,小结：影响化学反应速率的外因,增加,增加,不变,增加,加快,增加,增加,不变,增加,加快,不变,增加,增加,增加,加快,不变,增加

15、,增加,增加,加快,1在2A+B 3C+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,24NH3(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-1 BH2O：0.002molL-1 CNH3：0.002molL-1 DO2：0.00125molL-1,AD,课堂反馈,3.下列说法中正确的是( ) A0.1mol

16、L-1 盐酸 和 0.1molL-1硫酸与 2molL-1NaOH溶液反应速率相同 B大理石块和大理石粉与0.1molL-1盐酸反应的速率相同 CMg，Al和0.1molL-1盐酸反应速率相同 D0.1molL-1盐酸和0.1molL-1硝酸与相同形状和大小的大理石反应的速率相同,D,4.足量的铁粉与一定量的盐酸反应，由于反应速率太快，为了减慢反应速率，但又不影响产生氢气的总量，应加入下列物质中的 . A、水 B、固体NaCl C、NaCl溶液 D、Na2SO4 溶液 E、NaNO3 溶液 F、 CuSO4溶液,A、C、D,5：在反应4A(s) 3B(g)2C(g) D(g)中，经2min，B

17、的浓度减少0.6mol L-1，对此反应速率的表示正确的是（ ）,A.用A表示的反应速率为0.4mol L-1 min-1,B.分别用B、C、D表示的反应速率其比值为3：2：1,C.B在2min末的反应速率是0.3mol L-1 min-1,D.B在2min内的平均反应速率是0.3mol L-1 min-1,BD,6.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 ， 总反应的方程式为 。,C,A 2B = D + F + G,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

18、择性（或专一性）,物理性质呢？改变吗？,作业：练习册 29页课前预习、30页全部、31-32页4.6.10.15.17.19.20,对于一个化学反应，反应物能否按化学方程式中物质的计量关系完全转变为生成物？,思考,H2(g) + I2(g) 2HI(g),1mol 1mol ? mol,二、化学反应的限度,实验：,有白色沉淀生成,吸取上层 清液，加入 Na2CO3溶液,仍有白色沉淀生成,CaCl2+Na2SO4= 2NaCl+CaSO4,上层清液仍有Ca2+ 生成更难溶的CaCO3,启示：,Ca2+CO32-=CaCO3,化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的

19、。,1、可逆反应,在同一条件下，既能向正反应方向进行 同时又能向逆反应方向进行的反应。 如：H2(g) + I2(g) 2HI(g) 可逆 2KClO3 = 2KCl + 3O2(g) 不可逆,正反应,逆反应,V正,V逆,可逆反应有什么特点呢？请看下面的讨论分析：,请完成51页思考与交流,对于以上反应，请分析： （1）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓 度哪个大？ （2）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个 反应速率大？ （3）随着反应的进行，反应物和生成物浓度 如何变化？ （4）随反应进行，v(正)与v(逆)怎样变化？,在密闭容器中加入1molH2和1mol I2发生反应,H2(g) + I2

20、 (g) 2HI(g),正向反应,逆向反应,（5）反应进行到什么时候会“停止”？,当正反应速率与逆反应速率相等时,（6）此时，反应物和生成物浓度如何变化？,反应物和生成物浓度均不再改变,（8）给这个状态命名,平衡状态,（7）反应真的停止了吗？,NO,0,(2)0t1：v(正)v(逆),(3)t1以后： v(正)=v(逆),t1以后反应处于平衡状态!,2、什么是化学平衡呢？,(1)0时刻：v(正)最大，v(逆)为零,定义：在一定条件下的可逆反应里，正反应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。化学平衡状态简称化学平衡。也就是这个反应所能达到的限度。,注意: (1)条件：一定条件下

21、(2)对象：可逆反应 (3)动态：反应仍在进行,1,t1时浓度,0,1,初始浓度,（mol/L),0.2 0.6 0.8,实例分析,2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g),t2时浓度,0.2 0.6 0.8,t3时浓度,0.2 0.6 0.8,1、在一定条件下，固定容器内的以下反应：,何时达平衡，达平衡后还随时间变化吗？,2、任何化学反应的进程都有一个化学反应限度，只是不同的化学反应，化学反应限度不同。,CO,我们已经增加了高炉的高度，怎么排出的一氧化碳浓度没有降低呢？你能帮助工程师解开这一谜底吗？,3、化学反应限度（达到平衡）的特征 ：, v(正）= v(逆）, 各物质的浓度不再

22、改变, 0,正反应：,逆反应：,H2或I2的消耗，HI的生成。,HI的消耗， H2或I2的生成。,17,下列方法中可以证明 H2(g)+I2(g) 2HI(g) 已达化学反应的限度（平衡状态）的是（）A.一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂 B.单位时间内消耗n mol H2的同时生成 2n mol HIC.单位时间内消耗n mol H2的同时消耗 2n mol HID.单位时间内生成n mol I2的同时生成n mol HIE.百分组成HI% = I2% = H2% F. HI = H2 = I2 = 2:1:1 G.各成分的浓度保持不变,2n mol HI,14,随堂练习1,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