化学反应的速率和限度课堂PPT

2021/3/2912021/3/292 在化学实验和日常生活中，我们经常观察到在化学实验和日常生活中，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慢。有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。2021/3/293思考与交流思考与交流你了解以上反应进行的快慢吗？你了解以上反应进行的快慢吗？炸药爆炸炸药爆炸金属锈蚀金属锈蚀食物腐败食物腐败离子反应离子反应塑料老化塑料老化溶洞形成溶洞形成快快快快慢慢慢慢慢慢慢慢化学反应的快慢是化学反应的快慢是相对的相对的！2021/3/294新概念新概念不同的化学反应进行的快慢千差万别，快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。2021/3/295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：单位时间内物体移动的距离用速度来描述：单位时间内物体移动的距离的大小的大小v vs st t2021/3/296（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。v v（B B）c c（B B）t t反应速率单位：反应速率单位：mol/(Lmin)mol/(Lmin)或或mol/(L s)mol/(L s)请做好笔记请做好笔记注意注意：1 1、反应速率要指明具体物质并反应速率要指明具体物质并取正值取正值 2 2、表示气体或溶液反应速率、表示气体或溶液反应速率,不能用于不能用于表示表示固体固体和和纯液体纯液体 3 3、指、指平均速率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2021/3/297在在2L2L的容器中发生某化学反应，已知反应前气体的容器中发生某化学反应，已知反应前气体A A物质的物质的量为物质的物质的量为8mol8mol，2min2min后后A A的物质的量变为的物质的量变为4mol4mol，问在这，问在这2min2min内内A A的平均反应速率？的平均反应速率？【随堂练习随堂练习1 1】答案：答案：1mol/(L min1mol/(L min）2021/3/298【随堂练习随堂练习2 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 30.5min0.5min后，生成后，生成1.7gNH1.7gNH3 3，求，求v v(NHNH3)3)，v v(N N2)2)，v v(H H2).2).1.7g17g/moln(NH3)=0.1molc(NH3)=0.1mol2L=0.05mol/Lv v(NH3)=)=0.05mol/L 0.5min 0.1mol/(L min)2021/3/299同理可求：同理可求：v(Nv(N2 2)=0.05)=0.05mol/(L min)v(Hv(H2 2)0.150.15mol/(L min)结论：结论：同一化学反应同一化学反应，用不同的物质表示用不同的物质表示其化学反应速率，数值可能不相同，其化学反应速率，数值可能不相同，但意但意义相同义相同，均表示这段时间内该反应的化学，均表示这段时间内该反应的化学反应速率。且反应速率。且化学反应速率之比等于化学化学反应速率之比等于化学计量数之比计量数之比！v(N2):v(H2):v(NH3)=0.05mol/(L min):0.15mol/(L min):0.1mol/(L min)=1:3:22021/3/2910【随堂练习随堂练习3 3】在反应在反应mAnBpC中，已知中，已知A的反应的反应速率为速率为0.5mol/(L s)，B的反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 =3C2021/3/2911练习：反应练习：反应 A+3B=2C+2D A+3B=2C+2D 在四种不同在四种不同条件下的反应速率为：条件下的反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/Ls (2)v(B)=0.6mol/Ls (3)v(C)=0.4mol/Ls (4)v(D)=0.45mol/Ls则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为。(1)(4)(2)=(3)比较反应的快慢比较反应的快慢,应取同一个反应的同应取同一个反应的同一参照物一参照物2021/3/2912 化学反应速率表示时的注意事项：化学反应速率表示时的注意事项：化学反应速率实际上指的是某物质在某一化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的段时间内化学反应的平均速率平均速率，而不是某一，而不是某一时刻的速率时刻的速率对于有对于有纯液体或固体纯液体或固体参与的化学反应一般参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示该反应的化学反应不用纯液体或固体来表示该反应的化学反应速率速率对于同一化学反应，在相同的时间内用不对于同一化学反应，在相同的时间内用不同的物质来表示其反应速率时，其数值可能同的物质来表示其反应速率时，其数值可能不等，但这些不等的数值都是同一个反应的不等，但这些不等的数值都是同一个反应的速率速率因此在表示化学化学反应速率时必须因此在表示化学化学反应速率时必须指明是用哪种物质作为标准指明是用哪种物质作为标准2021/3/2913【复习复习】1 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，但是这些数值速率时，其数值是可以不同的，但是这些数值都表示都表示_反应速率。因此化学反应速率的反应速率。因此化学反应速率的表示必须说明用哪种物质来做标准表示必须说明用哪种物质来做标准。2 2、用同一反应体系中、用同一反应体系中不同物质不同物质表示表示同一速率同一速率时，时，其其数值比数值比一定一定_化学方程式中相应的化学方程式中相应的化学计化学计量数之比量数之比。3 3、化学反应速率均用、化学反应速率均用_值来表示值来表示.且表示的且表示的是是_速率而不是速率而不是_速率速率.同一个同一个等于等于正正平均平均瞬时瞬时2021/3/2914一辆汽车行驶速率的决定因素是什么？影响因一辆汽车行驶速率的决定因素是什么？影响因素是什么？素是什么？决定因素是：汽车的性能（如功率等）决定因素是：汽车的性能（如功率等）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】2021/3/2915 比较下列每组化学反应的速率，并分析引比较下列每组化学反应的速率，并分析引起速率不同的可能原因：起速率不同的可能原因：4.夏天米饭变质夏天米饭变质 冬天米饭变质冬天米饭变质1.Mg+HCl Al+HCl2.Mg+HCl Mg+HAc3.硫在空气中燃烧硫在空气中燃烧 硫在氧气中燃烧硫在氧气中燃烧【讨论讨论】影响化学反应速率的外部因素有哪些？影响化学反应速率的外部因素有哪些？2021/3/2916我们本节课重点探究的内容我们本节课重点探究的内容2021/3/2917（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反应物本身的性质反应物本身的性质2021/3/2918【思考思考】我们可以借助哪些实验现象比较反我们可以借助哪些实验现象比较反应的快慢？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 2021/3/29192021/3/29202021/3/2921【讨论影响化学反应速率的因素讨论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，降低温度，反应速率减小反应速率减小2H2O2=2H2O+O22021/3/2922实验实验26现象现象结论结论加入加入MnOMnO2 2加入加入FeClFeCl3 3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，较慢有气泡冒出，较慢MnOMnO2 2能加快反能加快反应速率应速率FeClFeCl3 3能加快反能加快反应速率应速率无催化剂无催化剂反应较慢反应较慢【讨论影响化学反应速率的因素讨论影响化学反应速率的因素】2021/3/2923【影响反应速率的外部因素影响反应速率的外部因素】（1 1）温度：）温度：升高温度，增大反应速率升高温度，增大反应速率（2 2）催化剂：）催化剂：使用使用催化剂，通常催化剂，通常能使反应速率增能使反应速率增大，催化剂自身不发生改变。大，催化剂自身不发生改变。（3 3）浓度：）浓度：增大增大（气体或液体气体或液体）浓度浓度，增大反应增大反应 速率速率（4 4）压强：）压强：增大增大气体气体的压强，增大反应速率的压强，增大反应速率在其他条件不变时：在其他条件不变时：2021/3/29241 1在在2A+B 3C+4D2A+B 3C+4D反应中，下列各表示反应中，下列各表示该反应的速度最快的是该反应的速度最快的是 （）A Av(A)=0.4mol/(Lmin)v(A)=0.4mol/(Lmin)B Bv(B)=0.4mol/(Lmin)v(B)=0.4mol/(Lmin)C Cv(C)=0.9mol/(Lmin)v(C)=0.9mol/(Lmin)D Dv(D)=1.2mol/(Lmin)v(D)=1.2mol/(Lmin)B【课堂反馈课堂反馈】2021/3/29252 2反应反应4NH4NH3 3(g)+5O(g)+5O2 2(g)=4NO(g)+6H(g)=4NO(g)+6H2 2O(g)O(g)在在2L2L的的密闭容器中进行，密闭容器中进行，1min1min后，后，NHNH3 3减少了减少了0.12mol0.12mol，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()()A ANONO：0.001molL0.001molL-1-1B BH H2 2O O：0.002molL0.002molL-1-1C CNHNH3 3：0.002molL0.002molL-1-1D DO O2 2：0.00125molL0.00125molL-1-1AD【课堂反馈课堂反馈】2021/3/2926【P P49 49 思考与交流思考与交流】1.1.人们为什么使用电冰箱储存食物？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。箱能提供较低的温度。2.2.实验室通常要将两种块状或颗粒状的固体药品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？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，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。使反应速率加快。2021/3/29273.3.实验室进行化学反应时，通常把一些固体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？物质溶于水配成溶液再进行反应。原因是什么？配成溶液反应能增大接触面积，从而增大反应配成溶液反应能增大接触面积，从而增大反应速率。速率。4.4.增大反应物浓度能增大反应速率。增大反应物浓度能增大反应速率。2021/3/2928影响条件影响条件(其他其他条件不变条件不变)如何影响如何影响温度温度升高温度，升高温度，v增大增大催化剂催化剂加入催化剂，加入催化剂，v 增大增大浓度浓度增大浓度增大浓度，v增大增大固体表面积固体表面积增大固体表面积，增大固体表面积，v增大增大反应物状态反应物状态溶液状态溶液状态，v增大增大其他因素：压强、原电池其他因素：压强、原电池溶剂、光等溶剂、光等【影响化学反应速率的条件影响化学反应速率的条件】2021/3/2929【自学自学P P4949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，而自身的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）2021/3/2930【随堂练习随堂练习】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+GA 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 。CA 2B =D+F+G2021/3/2931二、二、化学反应的限度化学反应的限度思考：一个化学反应在实际进行时，反应物能否思考：一个化学反应在实际进行时，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 科学史话科学史话从这一材料中，你得到什么启示？从这一材料中，你得到什么启示？化学反应是有限度的，有些能进行地较彻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。底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。2021/3/2932科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性科学研究表明，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：反应物正反应：反应物生成物生成物逆反应：生成物逆反应：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：在相同条件下能向正、可逆反应：在相同条件下能向正、逆逆两个两个方向同时进行的化学反应称为可逆反应。方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？2021/3/2933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!2021/3/2934定义：化学平衡状态定义：化学平衡状态在在一定条件下一定条件下的可逆反应里，正反应和逆的可逆反应里，正反应和逆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)2021/3/2935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.M、N全部变成了全部变成了QC.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C2021/3/2936随堂练习随堂练习2在一定条件下，某容器中充入在一定条件下，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B2021/3/2937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，有键断裂的同时，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 NN NH HN NN NH HN HN H()AC14CO2 +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414CO2、14C、14CO2021/3/2938平衡状态的标志平衡状态的标志：从平衡状态的定义入手，平衡状态强调两方从平衡状态的定义入手，平衡状态强调两方面：各组分的百分含量保持不变；正反应速面：各组分的百分含量保持不变；正反应速率等于逆反应速率。率等于逆反应速率。任何化学反应的进程都有一定的限度，只是任何化学反应的进程都有一定的限度，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通过改变条件而改变，同学们可以在选可以通过改变条件而改变，同学们可以在选修模块修模块化学反应原理化学反应原理中学习。中学习。2021/3/2939三、化学反应条件的控制三、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望促进有利的化在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反应条件的控制应条件的控制2021/3/2940(4)将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收还可以使用助燃剂等还可以使用助燃剂等下面以下面以“提高煤的燃烧效率提高煤的燃烧效率”为例为例(1)将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤 充分燃烧。充分燃烧。(2)空气不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。空气不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。空气过量，废气要带走能量，浪费能源。空气过量，废气要带走能量，浪费能源。(3)应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料2021/3/2941归纳：提高煤的燃烧效率的措施归纳：提高煤的燃烧效率的措施（1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率的转化率.关键是燃料与空气或氧气要尽关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触，且空气要适当过量。可能充分地接触，且空气要适当过量。（2）尽可能充分地利用燃料燃烧所释放）尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。出的热能，提高热能的利用率。提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面控制燃烧反应的条件（包括环境）控制燃烧反应的条件（包括环境）意义：节约能源、节省资源、减少污染意义：节约能源、节省资源、减少污染（煤在气化过程中可以脱硫、除去灰分）（煤在气化过程中可以脱硫、除去灰分）2021/3/2942我们在生产、科研和生活中都需要控制我们在生产、科研和生活中都需要控制化学反应的条件。化学反应的条件。有利的反应，要想办法增大反应速率：有利的反应，要想办法增大反应速率：（1）升高温度，使用催化剂，增大反应物浓度）升高温度，使用催化剂，增大反应物浓度有害的反应，要设法降低反应速率：有害的反应，要设法降低反应速率：（1）降低反应温度，使用负催化剂）降低反应温度，使用负催化剂（2）或隔离会引发反应的物质）或隔离会引发反应的物质知识应用知识应用