第2章第3节化学反应速率与限度

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,*,第二章 化学反应与能量,第三节 化学反应速率与限度,第一部分 化学反应的速率,化学反应有快有慢：,HCl,NaOH,NaCl,H,2,O,千分之一秒即完成,H,2,Cl,2,2HCl,百分之一秒即完成,救心丹,几分钟见效,钢铁腐蚀,若干年,煤、石油等化石燃料的形成,几千万年以上,定义,：,化学反应速率用,单位时间,（如每秒，每分，每小时）内反应物,浓度的减小,或生成物,浓度的增大,来表示。,计算式,:,一、化学反应速率,（,物质的量浓度,）,练习巩固,在,N,2,+3H,2,2 NH,3,反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为,0.6 mol/L,，则以氨气表示的化学反应速率是多少？,=0.3mol/(L,s),v,(N,H,3,),=,c(N,H,3,),t,=,(0.6 0)mol/L,2s,例题：反应,4NH,3,+5O,2,4NO+6H,2,O,在,5,升的密闭容器中进行，,30,秒后，,NO,的物质的量增加了,0.3mol,，此反应的平均反应速率用,NO,来表示为多少？,问题,1,：,若用,O,2,的浓度变化来表示此反应速率是多少？若用,NH,3,来表示呢,?,问题,2,：,此反应化学反应速率用不同物质表示为什么数值不同？数值上有何规律？,v(NO)=0.002mol/L,s,v(O,2,)=0.0025mol/L,s,v(,NH,3,)=0.002mol/L,s,化学反应速率的特点,同一反应，可用不同物质在单位时间,内浓度的变化来表示，但必须指明是,用哪种反应物或哪种生成物来表示。,用不同物质在单位时间内浓度变化表,示时，速率比等于方程式中的系数比,均取正值，且是某一段时间内的平均,速率。,练习,1,向一个容积为,1L,的密闭容器中放入,2moLSO,2,和,1moLO,2,在一定条件下反应,2S,末,测得容器内有,0.8moLSO,2,求,2S,内,SO,2,O,2,SO,3,的反应速率和反应速率比,.,练习,2,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)=amolL,-1,s,-1,V(B)=a/2molL,-1,s,-1,V(C)=amolL,-1,s,-1,则该反应的化学方程式是,。,2A+B=2C,练习,3,则该反应速率的快慢顺序为,:,反应,A+3B=2C+2D,在四种不同条,件下的反应速率为：,(1),(A)=0.3mol/(Ls),(2),(B)=0.6mol/(Ls),(3),(C)=0.4mol/(Ls),(4),(D)=0.45mol/(Ls),(1)(4)(2)=(3),反思,:,比较反应的快慢,应取同一参照物,在相同条件下,等质量,(,金属颗粒大小相,同,),的下列金属与足量,1mol/L,盐酸反应时,速率最快的是,A,镁,B,铝,C,钠,D,铁,二、影响化学反应速率的因素,化学反应速率是由反应物的性质决定的,;,内因是主要因素,外因因素,:,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,规律：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大。降低温度，化学反应速率减小。,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。,（,1,）温度对化学反应速率的影响,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,外因因素,:,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。,（,2,）催化剂对化学反应速率的影响,规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大。减小反应物的浓度，化学反应速率减慢。,（,3,）浓度对化学反应速率的影响,规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢。,（,4,）固体反应物的表面积对化学反应速率的 影响,（,5,）其他条件对化学反应速率的影响,练习：,1,、在,2L,的密闭容器中，发生下列反应：,3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g),。若最初加入的,A,和,B,都是,4mol,，在前,10s A,的平均反,应,速率为,0.12mol/(Ls),，则,10s,时，容器中,B,的物质的量为,。,3.2mol,某温度时在,2L,容器中,X,、,Y,、,Z,三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：,1,、反应开始,2min,内的,X,、,Y,、,Z,的化学反应速率,2,、该反应的化学方程式为：,_,。,把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率变化如图,分析其原因,:,为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的,CO,2,气体,体积随反应时间,变化的情况，绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。,（,1,）在,0,t,1,、,t,1,t,2,、,t,2,t,3,各相同的时间段里,反应速率最大的是,_,时间段，收集到气体最多的是,_,时间段。,（,2,）试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因,(,该反应是放热反应,),。,（,3,）在,t,4,后，为什么收集到的气体的体积不再增加？,开始时,C(H,+,),大,该反应的反应速率大,;t,1,t,2,由于反应放热温度升高,所以速率迅速增大,;,最后是因为,C(H,+,),减小了，反应速率减慢,.,练习：在,25,时，向,100mL,含,HCl 14.6g,的盐酸中，放入,5.6g,铁粉，反应进行到,2s,时收集到氢气,1.12L(,标况,),，之后反应又进行了,4s,，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：,(1),前,2s,内用,FeCl,2,表示的平均反应速率为,；,(2),后,4s,内用,HCl,表示的平均反应速率为,；,(3),前,2s,与后,4s,比较，反应速率,较快，其原因可能,。,0.25,mol/L,s,0.25,mol/L,s,前,2s,前,2s,时段盐酸浓度比后,4s,时段大,第二部分 化学反应的限度,思考？,我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系,完全,转化为生成物呢？,氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个,可逆反应,。,请大家回忆氯水中含有哪些微粒。,氯水的成份：,分子：,Cl,2,、,HClO,、,H,2,O,离子：,H,+,、,Cl,-,、,ClO,-,等,Cl,2,能 与,H,2,O,发生可逆反应：,Cl,2,+H,2,O HClO+HCl,H,2,+I,2,2HI,正反应,逆反应,一、可逆反应,定义：在,同一条件,下,既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行的反应,.,典型的可逆反应有,:,N,2,+3H,2,2NH,3,催化剂,高温高压,2SO,2,+O,2,2SO,3,催化剂,高温,SO,2,+,H,2,O,H,2,SO,3,NH,3,+,H,2,O,NH,3,H,2,O,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。,N,2,+H,2,NH,3,在一固定容积的密闭容器里，加,1molN,2,和,3mol,H,2,(,合适催化剂,),，,能发生什么反应？,（,1,）开始时,c(N,2,),、,c(,H,2,),大，,c(N,H,3,)=0,开始阶段有什么特征？,只有正反应，,v,(,逆,)=0,催化剂,N,2,+3 H,2,2NH,3,高温,N,2,+H,2,NH,3,（,2,）瞬间后,c(N,2,),、,c(,H,2,),变小,c(N,H,3,),0,瞬间过后有什么特征？,正逆反应都进行，,v,(,逆,)0,，,v,(,正,),v,(,逆,),（,3,）,c(N,2,),、,c(H,2,),逐渐变小，,c(N,H,3,),逐渐增大，,三种物质的浓度达到一个,特定值,。,一定时间段内有什么特征？,v,(,正,)=,v,(,逆,),0,N,2,+H,2,NH,3,由于,v,(,正,)=,v,(,逆,),0,，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化,.,从外表上看，反应好象“停止”。,可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的,化学平衡状态,。,反应速率,v(,正,),v(,逆,),t,1,时间（,t,）,0,(1)0t,1,：,v(,正,)v(,逆,),(2)t,1,：,v(,正,)=v(,逆,),平衡状态,N,2,+3H,2,2NH,3,催化剂,高温高压,交流与讨论,1,、定义,在,一定条件,下的,可逆反应,中，当,正反应速率和逆反应速率相等,，反应混合物中各组分的,浓度保持不变,的状态。,前提（适用范围）,：,可逆反应,内在本质,：,v,(,正,)=,v,(,逆,),0,外在标志：反应混合物中各组分,的浓度保持不变,二、化学平衡状态,2,、化学平衡状态的特征,(,),动：动态平衡,（,v,(,正,)=,v,(,逆,),0,）,(2),等：,v(,正,)=v(,逆,),(,),定：反应混合物中各组分的浓度保持定，各组分的含量保持不变。,(,),变：条件改变，原平衡被破坏，在新,的条件下建立新的平衡。,(,),逆,此条件下进行到什么时候达到了这个,反应的限度,?,此时的反应是否,停止,了？,此时为何,3,种物质的浓度,保持不变,?,某温度和压强下的密闭容器中,2SO,2,+O,2,2SO,3,催化剂,时间,（,min),物质的量,浓度,(mol/L),0,10,20,30,40,50,60,70,SO,2,1,0.7,0.5,0.35,0.2,0.1,0.1,0.1,O,2,0.5,0.35,0.25,0.18,0.1,0.05,0.05,0.05,SO,3,0,0.3,0.5,0.65,0.8,0.9,0.9,0.9,练习,可逆反应达到平衡的重要特征（）,A.,反应停止了,B.,正、逆反应速率都为零,C.,反应物和生成物的浓度相等,D.,正、逆反应的速率相等,D,对于可逆反应,M,N Q,达到平衡状态时，,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,C,下列说法可以证明反应,N,2,+3H,2,2NH,3,已达平衡状态的是,(),A.1,个,NN,键断裂的同时,有,3,个,H,H,键形成,B.1,个,NN,键断裂的同时,有,3,个,H,H,键断裂,C.1,个,NN,键断裂的同时,有,6,个,N,H,键断裂,D.1,个,NN,键断裂的同时,有,6,个,N,H,键形成,A,、,C,随堂练习,在一定温度下,可逆反应,A(g)+3B(g)2C(g),达到平衡的标志是（）,A.,A,的生成速率与,C,分解的速率相等,B.,单位时间内生成,nmolA,同时生,3nmolB,C.,A,、,B,、,C,的浓度不再变化,D.,A,、,B,、,C,的分子数比为,1:3:2,C,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,。,14,CO,2,、,14,C,、,14,CO,3,、化学平衡状态的判定,对于可逆反应,m A(g)n B(g)+p C(g),在一定