化学反应速率和限度(教育精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,三,节,化学,反应速率和限度,第三节 化学反应的速率和限度,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,这样的现象：,定性观察化学反应速率的方法：,1.,锌片、镁条分别与盐酸反应。,可以通过冒气泡的快慢来判断,2.,铁和,CuSO,4,溶液反应,可以通过颜色的变化来判断,3.Fe,和盐酸反应,可以通过固体量的减少来判断,4.Ca(OH),2,溶液和,CO,2,反应,可以通过浑浊程度来判断,5.Ba(OH),2,8H,2,O,和,NH,4,Cl,反应,可以通过温度的变化来判断,思考与交流,你了解以上反应进行的快慢吗？,炸药爆炸,金属锈蚀,食物腐败,离子反应,塑料老化,溶洞形成,快,快,慢,慢,慢,慢,化学反应的快慢是,相对的,！,活动与交流,以上反应的快慢，你是依据什么判断的？,请尽可能多地写出判断的方法。,归纳：,1.,冒气泡快慢,2.,颜色变化,3.,固体量减少,4.,浑浊程度,5.,温度变化等,新概念,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,都是,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？：,新概念,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度是,310,8,m/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速率呢？,学科连接,在物理中我们是如何定量地判断一个物体,移动速度快慢的？,用速度来描述：单位时间内物体移动的距离,的大小,v,s,t,概念,定义：,化学反应速率通常用单位时间内,反应物浓度,的减少量,或,生成物浓度的增加量,（均取正值）,来表示。,v,（,B,）,c,（,B,）,t,反应速率单位：,mol/(Lmin),或,mol/(L s),请做好笔记,注意,：,1,、,反应速率要指明具体物质并取正值,2,、表示气体或溶液反应速率,3,、指平均速率,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？,v,（,A,）,c,（,A,）,t,=,3.0mol/L,10s,0.3mol/(L,s),注意：这里的反应速率指平均速率！,在,2L,的容器中发生某化学反应，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,）,随堂练习,3,：,在,2L,容器中发生反应：,N,2,+ 3H,2,= 2NH,3,0.5min,后，生成,1.7gNH,3,，求,v(NH,3,),，,v(N,2,),，,v(H,2,),.,1.7g,17g/mol,n(NH,3,)=,=0.1mol,c(NH,3,)=,0.1mol,2L,=0.05mol/L,v(,NH,3,),=,0.05mol/L,0.5min,0.1mol/(L,min),同理可求：,v(N,2,)=0.05,mol/(L,min,),v(H,2,),0.15,mol/(L,min,),结论：,同一化学反应,，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，,均表示这段时间内该反应的化学反应速率。且,化学反应速率之比等于化学计量数之比！,在反应,4A(s),3B(g),2C(g),D(g),中，经,2min,，,B,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,随堂练习,4,：,随堂练习,5,：,在反应mAnBpC中，已知,B,的反应,速率为0.5mol/(L,s,)，,C,的反应速率为,1mol/(L,s,)，,A,的反应速率为1. 5mol/(L,s,),则该反应的化学方程式为：,A,2B = 3C,讨论影响化学反应速率的因素,实验,2,5,现象,结论,热水中,常温,冷水中,产生气泡速率增大，,带火星火柴 复燃,升高温度，,反应速率增大,有气泡冒出,产生气泡速率减小,降低温度，,反应速率减小,2H,2,O,2,= 2H,2,O,+O,2,实验,2,6,现象,结论,加入,MnO,2,加入,FeCl,3,不加其他试剂,气泡冒出速率增大,气泡冒出速率增大,有气泡冒出，较慢,MnO,2,能加快,反应速率,FeCl,3,能加快,反应速率,无催化剂,反应较慢,讨论影响化学反应速率的因素,影响反应速率的因素（外因）：,（,1,）温度：升高温度，增大反应速率,（2）催化剂：加入催化剂能,增大,反应速率,.,决定反应速率的主要因素（内因）：,反应物本身的性质,请注意记笔记哟！,（3）固体的表面积：,增大固体的接触面积，能增大反应速率,（4）反应物的状态：,液态或气态比固态反应速率快,（5）溶液的浓度：,增大溶液浓度，增大反应速率,请注意记笔记哟！,1在2A+B 3C+4D反应中，下列各表示该反应的速度最快的是 ,A,v,(,A,),=0.4mol,/(Lmin),B,v,(,B,),=0.4mol/(Lmin),C,v,(,C,),=0.9mol/(Lmin),D,v,(,D,),=1.2mol,/(Lmin),B,课堂反馈,2反应4NH,3,(g)+5O,2,(g)=4NO(g)+6H,2,O(g) 在2L的密闭容器中进行，1min后，NH,3,减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是,( ),ANO：0.001molL,-1,BH,2,O：0.002molL,-1,CNH,3,：0.002molL,-1,DO,2,：0.00125molL,-1,AD,课堂反馈,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。,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？,配成溶液反应能增大接触面积，从而增大反应,速率。,4.,增大反应物浓度能增大反应速率。,自学,P,43,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，具有高度的选择性（或专一性）,物理性质呢？改变吗？,2.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,二、,化学反应的限度,一个化学反应在实际进行时，,反应物能否完全转变为生成物？,实验,2,7,现象,结论,加入,Na,2,CO,3,溶液,出现浑浊，,产生沉淀,溶液中存在,Ca,2,，,CaCl,2,和,Na,2,SO,4,没有反应完全,CaCl,2,Na,2,SO,4,= CaSO,4,（微溶）,+ 2NaCl,Ca,2,CO,3,2-,= CaCO,3,从这一实验中，你得到什么启示？,化学反应是有限度的，有些能进行地,较彻底，有些反应是不彻底的，甚至,是可逆的。,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,同时,进行。,正反应：反应物生成物,逆反应：生成物反应物,H,2,+ I,2,2HI,正向反应,逆向反应,定义,可逆反应：在相同条件下能向正、反两个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？,请看下面的讨论例子：,H,2,(g) + I,2,(g),2HI(g),正向反应,逆向反应,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,）随着反应的进行，,v(,正,),与,v(,逆,),怎样变化？,在密闭容器中加入,1molH,2,和,1mol I,2,发生反应,H,2,(g) + I,2,(g),2HI(g),正向反应,逆向反应,请继续分析：,（,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,（,7,）给这个状态命名,平衡状态,（,8,）反应真的停止了吗？,NO,处于动态平衡,反应速率,v(,正,),v(,逆,),v(,正,)= v(,逆,),t,1,时间（,t,）,0,(1)0t,1,：,v(,正,)v(,逆,),(2)t,1,以后：,v(,正,)=v(,逆,),t,1,以后反应处于平衡状态,!,什么是化学平衡呢？,定义：化学平衡状态,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。,注意：,(1),条件：一定条件下,(2),对象：可逆反应,特征,:,(1),定：反应物和生成物浓度保持不变,(2),动：动态平衡,(3),等：,v(,正,),v(,逆,),化学反应的限度,化学平衡状态,定义,化学平衡状态的特征：,逆,等,定,动,变,化学平衡研究的对象是,可逆反应,化学平衡状态是一个,动态,平衡，达到平衡时，反应仍在进行,达到平衡状态时，正逆反应速率,相等,平衡时，平衡体系中各组分浓度保持,不变,当外界条件发生改变时，则原平衡被破坏，在新的条件下会建立,新的平衡,可逆反应达到化学平衡的标志,:,a,、,正反应速率,等于,逆反应速率,b,、,对,同一物质,来说，断裂化学键的,物质的量,与形,成化学键的,物质的量,相等。,e,、,对于,气体系数和前后不相等,的反应，压强保持,不变,c,、,各组分的,物质的量浓度,或,物质的量分数或,各气,体组成的,体积分数,不随时间的改变而改变,d,、,若某组分,有颜色,，体系的颜色一定不再改变时。,随堂练习,1,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.,反应物和混合物的浓度保持不变,D.,反应已经停止,C,随堂练习,2,在一定条件下，某容器中充入,N,2,和,H,2,合成,NH,3,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,保持恒定,D.,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,B,随堂练习,3,下列哪种说法可以证明反应,N,2,+ 3H,2,2NH,3,达到平衡状态,A.1,个 键断裂的同时，有,3,个 键形成,B.1,个 键断裂的同时，有,3,个 键断裂,C.1,个 键断裂的同时，有,6,个 键断裂,D.1,个 键断裂的同时，有,6,个 键形成,N,N,N,N,H,H,N,N,N,N,H,H,N,H,N,H,( ),AC,14,CO,2,+ C CO,，达到化学平衡后，,平衡混合物中含,14,C,的粒子有,。,随堂练习,4,14,CO,2,、,14,C,、,14,CO,如何判断一个化学反应是否达到平衡状态？,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。,7:,将,1LN,2,和,3LH,2,充入一个密闭容器,使其在一定条件下反应,:N,2,(g)+3H,2,(g)=2NH,3,(g);,下列哪些状态是平衡状态,.,(1),混合气体的体积变为最初体积一半时,(2)N,2,、,H,2,、,NH,3,的物质的量不再随时间改变而改变时,(3)N,2,、,H,2,、,NH,3,的总质量不再随时间改变而改变时,(4),单位时间内有,1LNH,3,分解，有,0.5LN,2,生成的状态,(5),单位时间内有,1LNH,3,分解，有,0.5LN,2,反应的状态,(6)H,2,、,N,2,的体积分数之比不随时间而改变的状态,(7)N,2,、,H,2,、,NH,3,质量之比不随时间而改变的状态,(8)N,2,、,H,2,、,NH,3,浓度相等时,(11),反应速,率,v,(N,2,):,v,(H,2,):,v,(NH,3,)=1:3:2,(12),密闭容器中压强不再改变时,(13),密闭容器中密度不再改变时,(14),密闭容器中气体的平均摩尔质量不再改变时,(9)H,2,减少的速率等于,NH,3,增加的速率,(10),一个,N N,键断裂的同时，有,6,个,N H,键形成,例、下列叙述中可以证明,2HI(g)=H,2,(g)+I,2,(g),已达平衡状态的是,：,单位时间内生成,n mol H,2,的同时生成,n mol HI,一个,H,H,键断裂的同时有两个,H,I,键断裂,百分组成,HI%=I,2,%,反应速率,V(H,2,)=V(I,2,)=1/2V(HI),时,HI,H,2,I,2,=2,1,1,时,温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化,温度和体积一定时，容器内压强不再变化,条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不在变化,温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化,温度和压强一定时，混合气体密度不再变化,解析：,不能证明,V,正,=V,逆,错误。,表明,V,正,=V,逆,，正确。,百分组成表明的是浓度，只能说不变， 不能说相等，错误。,不能表明正逆反应速率相等，错误。,浓度应说不变，不能说相等，错误。,浓度不变说明已达平衡，正确。,此反应前后体积相等，温度和体积一定 时，压强不变时，某组分的浓度可能变化，错误。,此反应前后体积相等，质量守恒，相对分子质量不变，不能表明平衡,混合气体颜色不变，浓度不变，证明已达平衡,反应前后体积相等，温度和压强一定时，体积不变，质量守恒，密度不变不能说明已达平衡。,答案：,在上述的说法中能说明,2NO,2,= N,2,O,4,达到平衡状态是,：,答案：,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,学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反,应条件的控制,实例：如何提高煤的燃烧效率？,（）煤的状态与煤的燃烧速率有何关系？与煤的充分燃,烧有何关系？,（）空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什,么？,（）应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？,（）如何充分利用煤燃烧后的废气中热量？,（）燃料不充分燃烧有何危害？,（）燃料充分燃烧的条件是什么？,答：,煤被研得越细，粉末越小与空气中,的接触面积越大，燃烧,越充分,，,反应速率越快,（）煤的状态与煤的燃烧速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？,答：空气,充足,，煤燃烧生成越充分，放热越多；若空气,不足,，则煤燃烧部分生成，排放到空气中造成污染，且生成时，放出的热量大大减少；但,空气过量太多,也会带走部分热量，,应该用适当过量的空气,（）空气用量对煤的充分燃烧有什么影,响？原因是什么？,答：,应选择,保温隔热且耐热,的炉（灶）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，,选择保温隔热材料的目,的，正是为了防止热量散失,（）应选择什么样的炉（灶）膛材料？,理由是什么？,（）如何充分利用煤燃烧后的废气中 热量？,答：可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用,（）燃料不充分燃烧有何危害？,答：产生热量少，浪费资源；,产生污染物，危害人体健康,（）燃料,充分,燃烧的条件是什么？,答：,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,