高一化学同步课件：第2章 第3节《化学反应的速率和限度》（新人教版必修2）

欢迎进入化学课堂 第三节化学反应的速率和限度 化学反应有快有慢 HCl NaOH NaCl H2O 千分之一秒即完成 H2 Cl2 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 0 3mol L s v NH3 例题 反应4NH3 5O24NO 6H2O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O2的浓度变化来表示此反应速率是多少 若用NH3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 O2 0 0025mol L s v NH3 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 向一个容积为1L的密闭容器中放入2moLSO2和1moLO2 在一定条件下反应 2S末 测得容器内有0 8moLSO2 求2S内SO2 O2 SO3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 amol L 1 s 1 V B a 2mol L 1 s 1 V C amol L 1 s 1 则该反应的化学方程式是 2A B 2C 练习 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 L s 2 B 0 6mol L s 3 C 0 4mol L s 4 D 0 45mol L s 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 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 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 气泡冒出速率增大 气泡冒出速率增大 有气泡冒出 较慢 MnO2能加快反应速率 FeCl3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10sA的平均反应速率为0 12mol L s 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CO2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 t1 t1 t2 t2 t3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t4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 t1 t2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HCl14 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FeCl2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 25mol L s 0 25mol L s 前2s 前2s时段盐酸浓度比后4s时段大 第三节化学反应的速率和限度 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 Cl2 HClO H2O离子 H Cl ClO 等 什么叫做可逆反应 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 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 N2 H2NH3 在一固定容积的密闭容器里 加1molN2和3molH2 合适催化剂 能发生什么反应 1 开始时c N2 c H2 大 c NH3 0 开始阶段有什么特征 只有正反应 v 逆 0 N2 H2NH3 2 瞬间后c N2 c H2 变小 c NH3 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 N2 c H2 逐渐变小 c NH3 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 N2 H2NH3 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 1 0 t1 v 正 v 逆 2 t1 v 正 v 逆 平衡状态 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 2SO2 O22SO3 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 NQ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QC 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N2 3H22NH3已达平衡状态的是 A 1个N N键断裂的同时 有3个H H键形成B 1个N N键断裂的同时 有3个H H键断裂C 1个N N键断裂的同时 有6个N H键断裂D 1个N N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3nmolBC A B C的浓度不再变化D A B C的分子数比为1 3 2 C 14CO2 CCO 达到化学平衡后 平衡混合物中含14C的粒子有 14CO2 14C 14CO 3 化学平衡状态的判定 对于可逆反应mA g nB g pC g 在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志 1 A的生成速率和分解速率相等 2 单位时间生成nmolB和pmolC的同时 生成mmolA 3 A B C的物质的量不再改变 4 A B C的浓度不再改变 5 A B C的百分含量不再改变 练习 在密闭容器中充入4molHI 在一定温度下 反应2HI g H2 g I2 g 达到平衡时 有30 的HI分解 则平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少 混合气体总物质的量为多少 化学平衡计算的一般步骤 三步曲 1 写出有关平衡的化学方程式 2 找出各物质的起始量转化量平衡量 3根据已知条件列式 反应物的转化率 在合成氨工业中 由amol氮气 bmol氢气混合反应达到平衡 有cmol氨气生成 则氨气在反应混合物中所占的体积分数为 c a b c 100 定义 可逆反应中 旧化学平衡的破坏 新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动 V正 V逆 V正 V逆 0 条件改变 平衡1不平衡平衡2 建立新平衡 破坏旧平衡 V正 V逆 0 一定时间 影响化学平衡的条件一 化学平衡的移动 V正 V逆平衡向正反应方向移动 V正 V逆平衡不移动 V正 V逆平衡向逆反应方向移动 探究实验1FeCl3 3KSCNFe SCN 3 3KCl 黄色 无色 红色 无色 现象 向第一支试管里加入几滴FeCl3溶液 颜色加深 向第二支试管里加入几滴KSCN溶液 颜色加深 1 浓度对化学平衡的影响 1 浓度对化学平衡的影响 分析 t1 t2 t3 应用 增大反应物浓度或减小生成物浓度 平衡向正反应方向移动 增大生成物浓度或减小反应物浓度 平衡向逆反应方向移动 结论 在生产上 往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法 使成本较高的原料得到充分利用 2SO2 O22SO3 增大反应物的浓度对化学平衡的影响 思考练习 1 Fe NO3 2溶液呈浅绿色 其中存在着下列平衡 Fe2 2H2OFe OH 2 2H 往该溶液中滴加盐酸 发生的变化 A 平衡向逆反应方向移动 B 平衡向正反应方向移动 C 溶液由浅绿色变成黄色 D Fe2 物质的量增大 AD 2 温度对化学平衡的影响 结论 其它条件不变的情况下 温度升高 平衡向吸热反应方向移动 温度降低 平衡向放热反应方向移动 催化剂对化学平衡无影响 催化剂同等程度的加快或减慢正 逆反应速率 V正 V逆 对化学平衡无影响 t时间 b 催化剂能缩短平衡到达的时间 合成氨反应3H2 N22NH3 放热反应 原平衡体系的温度为50 现将体系置于100 的环境中 问 1 平衡向何方向移动 2 达平衡后体系温度为多少 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全