资源描述
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 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，有的化学反应进行有的化学反应进行得快，有的化学反应进行 得慢。得慢。第三节第三节化学反应的速率和限度一、化学反应的速率化学反应的速率和限度一、化学反应的速率在化学实在化学实1较快较快很快很快很慢很慢较慢较慢较快很快很慢较慢较快很快很慢较慢2化学反应快慢的定性描述化学反应快慢的定性描述1、产生气泡的快慢、产生气泡的快慢2、颜色改变的快慢、颜色改变的快慢3、固体质量减少的快慢、固体质量减少的快慢4、溶液变浑浊的快慢、溶液变浑浊的快慢5、溶液温度变化的快慢、溶液温度变化的快慢化学变化通常伴随着发光发热、颜色改变、产化学变化通常伴随着发光发热、颜色改变、产生气体、生成沉淀等物质变化和能量变化。生气体、生成沉淀等物质变化和能量变化。化学反应的快化学反应的快慢是相对的慢是相对的化学反应快慢的定性描述化学反应快慢的定性描述1、产生气泡的快慢化学变化通常伴随着发、产生气泡的快慢化学变化通常伴随着发3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 vsstt思考如何定量地判断一个化学反应的速率呢？学科连接在物理中我们思考如何定量地判断一个化学反应的速率呢？学科连接在物理中我们4概念概念化学反应速率化学反应速率1 1、定义：、定义：通常通常用单位时间内用单位时间内反应物反应物浓度的减浓度的减少量少量或或生成物浓度的增加生成物浓度的增加量量来来表示。表示。v v（B B）cc（B B）tt3 3、单位、单位：2、公式：、公式：概念化学反应速率概念化学反应速率v（B）c（B）t3、单位：、单位：2、公式、公式5注意注意：1 1、反应速率要反应速率要指明具体物质指明具体物质并取并取正值正值 2 2、表表 示示 气气 体体 或或 溶溶 液液 反反 应应 速速 率率，不不 能能 表表 示固体和液体示固体和液体 3 3、指指一一段段时时间间的的平平均均反反应应速速率率，不不代代表某一时刻的反应速率表某一时刻的反应速率4、注意事项、注意事项注意：注意：1、反应速率要指明具体物质并取正值、反应速率要指明具体物质并取正值4、注意事项、注意事项6相关计算相关计算例例1 1、在、在某一化学反应里，反应物某一化学反应里，反应物A A的浓度在的浓度在10s10s内从内从4.0mol/L4.0mol/L变成变成1.0mol/L1.0mol/L。在这。在这10s10s内内A A的的化学反应速率为多少？化学反应速率为多少？v（A）c（A）t=3.0mol/L10s0.3mol/(Ls)注意：这里的反应速率指平均速率！注意：这里的反应速率指平均速率！相关计算例相关计算例1、在某一化学反应里，反应物、在某一化学反应里，反应物A的浓度在的浓度在10sv（A7例例2、在、在2L的容器中发生某化学反应，已知的容器中发生某化学反应，已知反应前反应前A物质的物质的量为物质的物质的量为8mol，2min后后A的物质的物质的量变为的量变为4mol，问在这，问在这2min内内A的平的平均反应速率？均反应速率？答案：答案：1mol/(L(L min）相关计算相关计算例例2、在、在2L的容器中发生某化学反应，已知反应前的容器中发生某化学反应，已知反应前A物质的物质的物质的物质的8例例3 3、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/L0.5min0.1mol/(Lmin)相关计算相关计算例例3、在、在2L容器中发生反应：容器中发生反应：N2+3H2=2NH9同理可求：同理可求：v v(N N2)2)=0.05=0.05mol/(Lmin)v v(H H2)2)0.150.15mol/(Lmin)结论：结论：同一同一化学反应化学反应，用用不同的物质表示其化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，学反应速率，数值可能不相同，但意义相同，均表示均表示这段时间内该反应的化学反应速率这段时间内该反应的化学反应速率。且。且化学反应速率之比化学反应速率之比等于等于化学计量数之比化学计量数之比！v v(NH3)：v v(N N2)2)：v v(H H2)2)1:3:21:3:2相关计算相关计算对于反应：对于反应：aA+bB=cC+dD则则v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d同理可求：同理可求：v(N2)=0.05mol/(Lmin)v10相关计算相关计算例例4、已知某反应、已知某反应A+3B=2C+2D在四个不同条在四个不同条件下的反应速率件下的反应速率、v(A)=0.3mol/(Ls)、v(B)=0.6mol/(Ls)、v(C)=0.4mol/(Ls)、v(D)=0.45mol/(Ls)则该反应的快慢顺序为则该反应的快慢顺序为（）=比较同一反应的速率大小，应该先转化为比较同一反应的速率大小，应该先转化为同一物质同一物质的速率在比较的速率在比较相关计算例相关计算例4、已知某反应、已知某反应A+3B=2C+2D 在四个不同条件下在四个不同条件下11影响影响化学反应速率的因素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+O2影响化学反应速率的因素实验影响化学反应速率的因素实验25现象结论热水中常温冷水中产生现象结论热水中常温冷水中产生12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影响影响化学反应速率的因素化学反应速率的因素实验实验26现象结论加入现象结论加入MnO2加入加入FeCl3不加其他试剂气泡不加其他试剂气泡13思考与交流思考与交流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.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。思考与交流思考与交流1.人们为什么使用电冰箱储存食物？温度越高，食物腐人们为什么使用电冰箱储存食物？温度越高，食物腐143.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、实验室常用、实验室常用30%左右的硫酸溶液与锌粒反应左右的硫酸溶液与锌粒反应制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变得稀制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变得稀少了，如果再添加一些适当浓度的硫酸溶液到反少了，如果再添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会增多起来，原因是什么？应容器中，气泡又会增多起来，原因是什么？思考与交流思考与交流增大反应物浓度，反应速率增大增大反应物浓度，反应速率增大3.实验室进行化学反应时，通常把一些固体配成溶液反应能增大接实验室进行化学反应时，通常把一些固体配成溶液反应能增大接15影响反应速率的因素（外因）：影响反应速率的因素（外因）：（1）温度）温度：（2）催化剂）催化剂：（3）固体固体的表面积的表面积：（4）反应物的状态）反应物的状态：（5）溶液的浓度）溶液的浓度：升高温度升高温度，反应速率，反应速率增大增大加入催化剂能加入催化剂能改变（增大或减小）改变（增大或减小）反应速率，反应速率，自身质量和化学性质不自身质量和化学性质不发生改变发生改变。增大固体的增大固体的接触面积接触面积,能能增大增大反应反应速率速率液态或气态比固态反应速率快液态或气态比固态反应速率快增大溶液浓度增大溶液浓度，反应速率，反应速率增大增大(6)、压强、压强（有气体参加的反应）：（有气体参加的反应）：增大压强，反应速率增大增大压强，反应速率增大影响反应速率的因素（外因）：（影响反应速率的因素（外因）：（1）温度：（）温度：（2）催化剂：请注意）催化剂：请注意16决定反应速率的决定反应速率的主要因素主要因素（内因）：（内因）：金属钠、镁、铝与水反应时，钠与冷水就能金属钠、镁、铝与水反应时，钠与冷水就能直接反应，镁和热水才能反应，铝需要沸水直接反应，镁和热水才能反应，铝需要沸水才能反应，且反应剧烈程度逐渐减弱，说明才能反应，且反应剧烈程度逐渐减弱，说明什么？什么？决定反应速率的主要因素（内因）：化学反应速率与反应物本身的性决定反应速率的主要因素（内因）：化学反应速率与反应物本身的性17二、二、化学反应的限度化学反应的限度一个化学反应在实际进行时，反应物能否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？二、化学反应的限度一个化学反应在实际进行时，反应物能否二、化学反应的限度一个化学反应在实际进行时，反应物能否18（一）、可逆反应（一）、可逆反应1、定义：、定义：在在同一条件下同一条件下既能向既能向正反应正反应方向进行方向进行又能向又能向逆反应逆反应方向进行的化学反应方向进行的化学反应正反应：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2、特点：、特点：同一条件下同一条件下双向双向性性（正反应和逆反应）（正反应和逆反应）共存性共存性（反应物和生成物同时存在）（反应物和生成物同时存在）用用“”（一）、可逆反应（一）、可逆反应1、定义：在同一条件下既能向正反应方向进行又、定义：在同一条件下既能向正反应方向进行又19常见的可逆反应常见的可逆反应Cl2+H2OHCl+HClON2+3H2 2NH3催化剂催化剂催化剂催化剂高温高压高温高压高温高压高温高压 SO2+H2O H2SO32SO2+O2 2SO3催化剂催化剂催化剂催化剂高温高温高温高温常见的可逆反应常见的可逆反应Cl2+H2O20光照光照光照光照21点燃点燃通电通电点燃通电点燃通电22H2(g)+I2(g)2HI(g)正反应正反应逆反应逆反应对于以上反应，请分析：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）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？度哪个大？（2）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个反应速率大？反应速率大？（3）随着反应的进行，反应物和生成物浓度）随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化如何变化？（4）随着反应的进行，）随着反应的进行，v(正正)与与v(逆逆)怎样变化？怎样变化？在密闭容器中加入在密闭容器中加入1molH2和和1molI2发生反应发生反应v(正正)，v(逆逆)c(反应物反应物)c(生成物生成物)H2(g)+I2(g)23反反应应速速率率v(正正)v(逆逆)v(正正)=v(逆逆)t1时间（时间（t）0（2）t1以后：以后：v(正正)=v(逆逆)t1以后反应以后反应处于静止处于静止状态状态？什么是化学平衡呢？什么是化学平衡呢？H2(g)+I2(g)2HI(g)正反应正反应逆反应逆反应0（1）0t1，v(正正)v(逆逆)反应速率反应速率v(正正)v(逆逆)v(正正)=v(逆逆)t1时间（时间（t）024（二）、化学平衡（二）、化学平衡状态状态1、定义：、定义：在在一定条件下一定条件下的可逆反应里，正反的可逆反应里，正反应和应和逆反应逆反应的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浓度保持保持不变不变的状态的状态。化学平衡化学平衡状态简称化学平衡。状态简称化学平衡。2、特征：、特征：逆逆等等定定动动变变可逆反应可逆反应V(正正)=V(逆逆)0，本质本质反应物、生成物浓度保持不变反应物、生成物浓度保持不变动态平衡动态平衡条件改变，平衡改变条件改变，平衡改变（二）、化学平衡状态（二）、化学平衡状态1、定义：在一定条件下的可逆反应里，正反、定义：在一定条件下的可逆反应里，正反25一个可逆反应的一个可逆反应的化化学平衡状态学平衡状态就是在该就是在该条条件件下反应下反应所能所能达到的限度。达到的限度。转化率转化率=反应物转化量反应物转化量反应物起始量反应物起始量100%产率产率=实际产量实际产量理论产量理论产量100%一个可逆反应的化学平衡状态就是在该条转化率一个可逆反应的化学平衡状态就是在该条转化率=反应物转反应物转26随堂练习随堂练习1对于可逆反应对于可逆反应MNQ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C随堂练习随堂练习1对于可逆反应对于可逆反应MNQ达到达到27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B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B28随堂随堂练习练习3N2+3H2 2NH3随堂练习随堂练习3N2+3H22NH2914CO2+C2CO，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。随堂随堂练习练习414CO2、14C、14CO14CO2+C2CO，30化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断（1）直接标志：）直接标志：速率关系：正逆反应速率相等，即速率关系：正逆反应速率相等，即V(正正)=V(逆逆)化学平衡状态的判断（化学平衡状态的判断（1）直接标志：）直接标志：31以以反应反应mA(g)+nB(g)pC(g)为为例例,达到达到平衡平衡的标志的标志为：为：A的消耗速率与的消耗速率与A的生成速率的生成速率；A的消耗速率与的消耗速率与C的的速率之比等于速率之比等于；B的生成速率与的生成速率与C的的速率速率之比等之比等于于；A的生成速率与的生成速率与B的的速率速率之比等之比等于于。相等相等消耗消耗m：p生成生成n：p消耗消耗m：n以反应以反应mA(g)+nB(g)pC(g)为例为例,达达32化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断（1）直接标志：）直接标志：速率关系：正逆反应速率相等，即速率关系：正逆反应速率相等，即V(正正)=V(逆逆)V正正=V逆逆2.用用不同种物质不同种物质表示正逆反应速率时表示正逆反应速率时,速率之比速率之比=化学计量数之比化学计量数之比，但，但必须必须是是不同方向不同方向的速率的速率。1.1.用用同种物质同种物质表示时表示时,正逆反应速率正逆反应速率相等相等化学平衡状态的判断（化学平衡状态的判断（1）直接标志：）直接标志：V正正=V逆逆2.用不同种物用不同种物33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+3H22NH3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()AC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NNNNHHNNNNHHN34（2）间接标志）间接标志浓度关系：浓度关系：反应物、生成物浓度保持反应物、生成物浓度保持不变，或者不变，或者是组分百分比不变。是组分百分比不变。化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断（3）特殊标志）特殊标志、对于对于有色物质有色物质参加反应，如果体系参加反应，如果体系颜色不变颜色不变，反应达到平衡反应达到平衡、对于对于吸热或放热反应吸热或放热反应，如果体系，如果体系温度不变温度不变，反应达到平衡反应达到平衡、对于、对于不等体积气体反应不等体积气体反应，如果体系，如果体系压强不变压强不变，则反应达到平衡则反应达到平衡（2）间接标志化学平衡状态的判断（）间接标志化学平衡状态的判断（3）特殊标志）特殊标志、对于有色物、对于有色物35A.混合气体的颜色不再改变混合气体的颜色不再改变（）B.混合气体混合气体的的总物质总物质的量不变的量不变（）C.混合气体的密度不变（混合气体的密度不变（）D.混合气体的压强不变（混合气体的压强不变（）E.单位时间内消耗单位时间内消耗2molNO2的同时生成的同时生成2molO2（）F.O2气体的物质的量浓度不变（气体的物质的量浓度不变（）在固定体积的的密闭容器中发生反应：在固定体积的的密闭容器中发生反应：2NO22NO+O2该反应达到平衡的标志是该反应达到平衡的标志是A.混合气体的颜色不再改变混合气体的颜色不再改变（）B.混合气混合气36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：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)(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)(2)或隔离会引发反应的物质或隔离会引发反应的物质三、三、化学反应化学反应条件的控制条件的控制有利的反应，要想办法增大反应速率：升高温度，使用催化剂，增大有利的反应，要想办法增大反应速率：升高温度，使用催化剂，增大37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充分燃烧。将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤充分燃烧。(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(2)(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，浪费能源，因为废气要带走能量空气过量，浪费能源，因为废气要带走能量 空气要适当过量空气要适当过量(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P52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将煤气化比固态煤燃烧速率38
展开阅读全文