资源描述
第二章化学反应与能量 第三节 化学反应的速率和限度 化学反应的特征？ 物质的变化和能量的 变化。 面对一个具体的 化学反应，人们最关 心的是？ 快慢和进行的程度 学习目标： 1、理解化学反应速率的概念、表示方法 及影响因素。 2、通过实验探究、感受不同化学反应的 反应速率快慢的不同 。 3、提高学习化学的兴趣，体会化学知识 与生活的密切联系，培养科学的价值观。 重点： 化学反应速率的概念、表示方法及 影响因素。 难点： 化学反应速率的影响因素。 一、化学反应的速率 思考与 交流： 而溶洞的形成、化石燃料的形成都 很慢 。 炸药爆炸、离子反应都 很 快 ，在一瞬间便可完成； 金属锈蚀、食物腐败和塑料老化都 较慢 ； 1、化学反应速率及表示方法 化学反应速率是用来衡量化学反应进 行快慢程度的 物理量 。 通常用单位时间内 反应物浓度的减小 或 生成物浓度的增大 来表示化学反应速率。 【 思考与交流 】 你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？ 反应的快慢与我们有什么关系？ 这 些 化 学 变 化 有 何 差 异 ？ 爆 炸 牛奶腐坏 铁棒生锈 溶洞形成 很快 较快 较慢 很慢 （ 1） 在定量表示一个化学反应的反应速率时， 必须指明是用 哪一种物质 来表示。 如： V（ N2） = C(N2)/t =1 molL-1S-1 （ 2） 化学反应速率都取 正值 ，且是某一段时间 内的 平均速率 。 （ 3） 在同一反应里，用不同物质的浓度变化表 示的化学反应速率不一定相同，但实际意义相 同，且 各物质的反应速率之比 等于其 化学计量 数之比 。 （ 4） 固体 和 纯液体 的浓度视为常数（保持不变）， 因此，它们的化学反应速率也视为 常数 。 数学表达式为： 即： V= C/ t 单位： molL-1S-1 （ mol/LS ） 或 molL-1min-1 (mol/Lmin) 例如：在合成氨反应 N2+3H2= 2NH3中， H2的浓度在 2分钟内由 8mlo/L变为 2mol/L，该化学反应的速率是多少？ 是： V（ H2） = 3mol/Lmin ？ 还是： V（ N2） = 1mol/Lmin ？ V（ NH3） = 2mol/Lmin 都 可 以！ 现 象 结 论 热水中 常 温 冷水中 溶液中产生气泡的速 率很快 温度越高，化学反应 速率越快 溶液中有气泡产生， 且速率较快 温度的高低，能够 影响化学反应速率 的大小 溶液中产生气泡的 速率较慢 温度越低，化学反 应速率越慢 升高反应体系的温度，化学反应速率加快； 温度对化学反应速度的影响 实验 2 5 化学反应方程式为： 2H2O2= 2H2O + O2 FeCl3 2、化学反应速率的影响因素 （ 1） 内因（决定作用）：反应物的性质 （ 2） 外因（外界条件） 浓度、温度的影响： 实验 2 5 现象：浓度大时速率较快，加热时速率加快 结论 2：在其它条件不变时温度升高，化学 反应速率加快。 结论 1：在其它条件不变时，增大反应物 的浓度，可以增大反应速率。 规律： 当其它条件不变时，升高温 度， 2 2分解反应速率增大。降 低温度， 2 2分解反应速率减小。 实验测得，温度每升高 10度，化学 反应速率通常增大原来的 2 4倍。 注意：温度对反应速率的影响不受 反应物状态的限制。 温度对化学反应速率的影响 化学反应方程式为： 2H2O2= 2H2O + O2 FeCl3 实验 2 6 现 象 结 论 加入 MnO2 加入 FeCl3 不加其它 试剂 立即有大量 气泡产生 2H2O2=2H2O + O2 催化剂 MnO2能加快反应速率 MnO2 有大量气泡 产生 2H2O2=2H2O + O2 催化剂 FeCl3能加快反应速率 FeCl3 溶液中有少 量气泡出现 不用催化剂，化学 反应速率很小 催化剂对过氧化氢的分解速率的影响 在其它条件不变时，催化剂通常可以加快化学反应速率； 不同催化剂对同一个反应的催化能力不同。 催化剂的影响： 实验 2-6 现象： 加入了 MnO2或 FeCl3的产生气泡很快， 未加 MnO2或 FeCl3的则反应较慢。 结论： 催化剂能极大地 加快 化学反应速率 2H2O2 = 2H2O +O2 MnO2 压强的影响： 对于有气体参加的化学 反应，增大压强 一般 可以 减小 气体的 体积 ， 从而使反应物的 浓度增大 ，因此，也可以 增大反应速率 。 其它条件： 如光、反应物颗粒大小、溶剂、 反应物的状态等都可以影响化学反应速率。 规律： 催化剂能改变化学反应的速率。 有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化 剂；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 剂都是指正催化剂。 催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少 量的杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫 催化剂中毒。 催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显 示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不 一样。 催化剂对化学反应速率的影响 实验步骤： 截取 3cm镁条，用砂纸打磨掉 表面氧化物 组装好实验装置 量取 40mL 0.5 mol/L HCl倒入 锥形瓶中 将镁条投入锥形瓶中，立刻塞 好橡皮塞 每隔 5秒记录收集到氢气的体积， 至第 90秒 清洗锥形瓶 量取 40 mL 2 mol/L HCl倒入 锥形瓶中，重复上述实验 将所得数据绘成曲线 3,浓度对化学反应的影响 浓度越大 ,化学反应越快 影响化学反应速率的外界因素除了浓度、 温度、催化剂外，还有没有其他的因素？ 为何工业合成氨，通常在 2 107 5 107 Pa的压强下进行 。 压强 N2+3H2 2NH3 铁触媒 500C 20MPa-50MPa 化学反应速率的影响因素 （ 1） 内因（决定作用）：反应物的性质 （ 2） 外因（外界条件） 温度： 温度升高，化学反应速率加快 2H2O2 = 2H2O +O2 FeCl3 小结 催化剂： 催化剂能极大地 加快 化学反应速率 2H2O2 = 2H2O +O2 MnO2 浓度：在其它条件不变时， 增大 反应物的 浓度 ，可以 增大反应速率 。 压强： 对于有气体参加的化学 反应，增大压强 一般 可以 减小 气体的 体积 ，从而使反应物的 浓度增大 ，因 此，也可以 增大反应速率 。 其它条件：如 光 、 反应物颗粒大 小 、 溶剂 、 反应物的状态 等都可以影响 化学反应速率。 1.请预计大理石（ CaCO3 ）分别与 0.1mol/L和 1mol/L的盐酸反应的快慢。你 能得出什么结论吗？ 2.块状 CaCO3、粉末状 CaCO3与 0.1 mol/L的盐酸反应谁快谁慢？为什么？ 增大浓度反应速率加快， 减小浓度反应速率减慢。 增大固体表面积可以加快 反应速率（接触充分） 浓度的影响 固体表面积 思考与交流 练一练 ： 1、把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量盐酸 的试管中，产生氢气的速率如图所示，在下 列因素中，影响反应速率的因素是 （ ） 盐酸的浓度 镁条的表面积 溶液的温度 Cl-的浓度 A、 B、 C、 D、 速率 t t t 时间 C 2、（ 2000广东）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 速率加快的是 （ ） A、加热 B、不用稀硫酸，改用 98%的浓硫酸 C、滴加少量 CuSO4溶液 D、不用铁片，改用铁粉 B 3.在一定条件下， mA + nB = pC的反应中， 各物质的化学反应速率为 v(A)=amol/(Ls), v(B)=0.5amol/(Ls), v(C)=amol/(Ls),则该反应的化学方程式为： _ 原因： mA + nB = Pc a 0.5a a x 1a y X=2 y=2 答案： 2A+B=2C 4.反应 A(g) + 3B(g)=2C(g)在 2L密闭容器中反应， 0.5min内 C的物质的量增加了 0.6mol，有关反应 速率正确的是（ ） A、 V(A)=0.005mol/(Ls) B、 V(C)=0.002mol/(Ls) C、 V(B)=V(A)/3 D、 V(A)=0.001mol/(Ls) A A(g) + 3B(g) = 2C(g) 1 3 2 x y 0.01mol/LS X=0.005mol/LS y=0.015mol/LS 0.5min=30s 0.6mol /L 30s =0.01mol/LS 5.某反应的反应物浓度在 5 min内由 6 mol/L变成了 2 mol/L，则以该反应物浓度 的变化表示的该反应在这段时间内的平均 反应速率？ C t 5min 6mol/L 2 mol/L 0.8 mol/(Lmin) 解： 答： 用该物质表示的该反应在这段时间内的平 均反应速率为 0.8 mol/(Lmin) 6.下列过程中，需要加快化学反应速率的是 （ ） A.钢铁腐蚀 B.食物腐坏 C.炼钢 D.塑料老化 7.在某一化学反应中，反应物 B的浓度在 5 s内从 2.0 mol/L变成 0.5 mol/L，在这 5 s内 B的化学反应速率为（ ） A.0.3 B.0.3 mol/（ Ls） C.0.4 mol（ Ls） -1 D.0.04 mol/L C B 8.某一反应物的浓度是 1.0 mol/L，经过 20 s后，它的浓 度变成了 0.2 mol/L，在这 20 s内它的反应速率为（ ） A.0.04 B.0.04 mol/（ Ls） C.0.8 mol（ Ls） -1 D.0.04 mol/L 9. 100 mL浓度为 2 mol/L的硫酸跟过量的锌片反应，为 加快反应速率，又不影响生成的氢气的总量，可采用的 方法是（ ） A.加入适量的 6 mol/L的硫酸 B.适当加热 C.加入适量蒸馏水 D.加入适量的稀硝酸 B B 二、 化学反应的限度 科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，如： SO2 + H2O H2SO3 Cl2 + H2O HCl + HClO H2 + I2 2HI 正向反应 逆向反应 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。 N2 + 3H2 2NH3 2SO2 + O2 2SO3 1、 当一个可逆反应进行到 正反应速率 与 逆反应 速率 相等时， 反应物 和 生成物 的浓度不再改变， 达到 表面上静止 的一种 “ 平衡状态 ” ，这就是这 个反应所能达到的 限度 。 （ 1） 在 一定条件下 的 可逆反应 里，当 正反应速 率 与 逆反应速率 相等 ， 反应物 和 生成物 的浓度不 再改变 的状态叫做 “ 化学平衡状态 ” 。 逆： 化学平衡研究的对象是 可逆反应 。 等： v(正 ) v(逆 )（是化学平衡状态的 本质 ）。 动： 是 动态平衡 ，正、逆反应还在不断进行， 正、逆反应速率相等，但不等于零。 （ 2） 化学平衡状态 的特征： 逆、等、动、定、变 。 2、 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。 3、 在可逆反应中，反应物不能按化学计量数之 比完全转化为生成物 ,因此 ,反应物的 转化率 小于 100。 如： 浓度 、 温 度 、压强、催 化剂等。 5、 化学反应的限度可以通过改变条件而改变。 4、 有些反应的可逆性很小，如 Ag+Cl- = AgCl 一般可视为不可逆反应。 定： 平衡时，各组分的浓度保持一定（是 化学平 衡状态的 外观特征 ）。 变： 当 外界条件 发生 改变 时，则原平衡 可能 被破 坏， 各组分的浓度就会随之 发生变化 ，在新 的一定条 件下又会建立新的平衡状态。 如果改变影响化学 平衡的一个条件， 平衡将向着减弱这 种改变的方向发生 移动！ 反 应 速 率 v(正 ) v(逆 ) v(正 )= v(逆 ) t1 时间（ t） 0 (1)0t1： v(正 )v(逆 ) (2)t1以后： v(正 )=v(逆 ) t1以后反应处于平 衡状态 ! 什么是化学平衡呢？ 化学反应的限度 2.化学平衡状态： 指在一定条件下的 可逆反应 ，正反应和逆反 应的 速率相等 ，反应混合物中各组分的 浓度 保持 不变 的状态。 一定条件下可逆反应 如何理解 V(正 ) V(逆 )? 例如，一定条件下，可逆反应 N2 3H2 2NH3， 对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用 N2或 H2或 NH3来表示： （ 1）单位时间内，有 1molN2反应掉，同时有 1molN2生成 （ 2）单位时间内，有 3molH2反应掉，同时有 2molNH3反应掉 （ 3）单位时间内，有 1molN2生成，同时有 2molNH3生成 以上均表示 V(正 ) V(逆 ) 三、 化学反应条件的控制 P.48思考与交流 1、 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，这就要通过控制反应 条件来达到目的。 2、 提高燃料的燃烧效率的措施 ： （ 1） 适当过量的空气，燃料与空气充分接触； （ 2） 充分利用燃烧放出的热能，提高热能的利 用率。 3、意义： 可以通过控制反应条件，使化学反应 符合或接近人们的期望。 化学反应条件的控制 定 向 爆 破 下面以“提高煤的燃烧效率”为例，分析研 究化学反应条件的选择。 P49 1、煤被研得越细，粉末越小，与空气中 O2得接 触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。 2、空气充足，煤燃烧生成 CO2越充分，放热越 多；若空气不足，则煤燃烧部分生成 CO， CO 排到空气中造成污染，且生成 CO时，放出得热 量大大减少。 3、应选择保温隔热且耐热的炉膛材料； 尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中 煤燃烧需提供部分能量才能继续，因此 利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反 应的继续进行，选用保温隔热材料的目 的，正是为了防止热量散失。 4、可将燃烧后的废气通过交换装置， 供其他方面使用。 5、燃料不充分燃烧有何危害？ （ 1）产生热量少，浪费资源； （ 2）产生污染物，危害人体健康。 6、燃料充分燃烧的条件是什么？ 燃料燃烧必须与空气接触，且要达到燃 料的着火点，燃料充分燃烧要考虑两点： 一是燃烧时要有足够多的空气，二是燃 料与空气要有足够大的接触面积。 控制化学反应条件的意义： 对有利的或我们需要的化学反应，要想 办法增大反应速率以提高生产或工作效 率，并要采取措施促进反应的完成程度 以提高原料的利用率或转化率；对有害 的或我们不希望发生的化学反应，要设 法降低反应速率。 练习 1、天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程 式依次为： CH4 2O2CO2 2H2O， C3H8 5O23CO2 4H2O，现有一套以天 然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应 采用的正确措施是（ ） A、减少空气进入量，增大石油气进入量 B、增大空气进入量，减少石油气进入量 C、减少空气进入量，减少石油气进入量 D、增大空气进入量，增大石油气进入量 B 2 .面粉厂必须严禁烟火的主要原因是 ( ) A防止火灾发生 B防止污染面粉 C吸烟有害健康 D面粉颗粒极小，当其扩散在空气中与空气充 分接触，一旦引发反应，极易发生爆炸 3.对于可逆反应 M N Q达到平衡时， 下列说法正确的是（ ） A.M、 N、 Q三种物质的浓度一定相等 B.M、 N全部变成了 Q C.M、 N、 Q的浓度都保持不变 D.反应已经停止 D C 4.在 溶液中 发生的反应，对反应速率不发生 影响的因素是 ( ) A温度 B压强 C浓度 D催化剂 5.在反应： C+CO2 2CO中，可使反应 速率增大的措施是 ( ) 增大压强 升高温度 通入 CO2 增加碳的量 降低压强 A B C D B C 6.在反应 A(g)+3B(g) 2C(g)中，若以物质 A表 示化学反应速率为 0.2 mol/(Lmin)，则以物质 B 表示此反应的化学反应速率 为 mol/(Lmin)。 7.下列措施对增大反应速率明显有效的是 ( ) A Na与水反应时增大水的用量 B Fe与稀硫酸反应制取 H2时，该用浓硫酸 C在 K2S04与 BaCl2两溶液反应时，增大压强 D Al在氧气中燃烧生成 A1203，将 Al片改成 Al 粉 0.6 D 8.工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要 反应是： 2C（焦炭） O2（空气） 2CO； Fe2O3 3CO 2Fe 3CO该炼铁工艺中，对 焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计 算所需其主要原因是：（ ） A.CO过量 B.CO与铁矿石接触不充分 C.炼铁高炉的高度不够 D.CO与 Fe2O3的反应有一定限度 D 9.浓度为 0.1mol/L和 1mol/L的盐酸分别与 大理石（ CaCO3）反应，谁快谁慢？为什 么？ 10.木炭在空气中燃烧是一个放热反应，为 什么木炭燃烧时必须先引火点燃？点燃后 停止加热，木炭能够继续燃烧吗？为什么？ 浓度的影响：增大浓度反应速率加快，减小浓度反应速 率减慢 ； 木炭在空气中燃烧是一个放热反应，为什么木炭燃烧时必 须先引火点燃？点燃后停止加热，木炭能够继续燃烧吗？ 为什么？ 11.请利用所学的知识回答下列问题： (1)消防队员救火时，开门都很小心，因为门一打 开就有可能发生爆炸。请解释其中的原因。 (2)在实验室里，硝酸、硝酸银等药品均必须用棕色 试剂瓶保存，并应该存放在阴凉干燥处。为什么 ? (3)实验室中用碳酸钙与盐酸反应制备二氧化碳时， 选择的试剂为块状碳酸钙固体而不是碳酸钙粉末，为 什么 ? 门一打开，可燃物与空气的接触面增大，迅速燃烧， 可引发爆炸 因 HNO3、 AgNO3见光、受热均易分解，所以必须用棕色 试剂瓶保存，并存放在阴凉处 因为粉状 CaC03与盐酸反应速率太快，而难以控制生成的 CO2的流速与流量
展开阅读全文