高中化学必修二第二章第三节化学反应速率与限度ppt课件.ppt

第三节第三节 化学反应速率和限度化学反应速率和限度第二章第二章但溶洞景观的形成要经过成百上千但溶洞景观的形成要经过成百上千 年的缓慢变化，反应年的缓慢变化，反应速率太慢了！速率太慢了！这些化学变化有何差异？这些化学变化有何差异？爆炸爆炸牛奶腐坏牛奶腐坏铁棒生锈铁棒生锈溶洞形成溶洞形成很快很快 较快较快较慢较慢很慢很慢 属于基本常识属于基本常识属于科学素养属于科学素养一、化学反应速率一、化学反应速率 化学反应速率是用化学反应速率是用单位时间单位时间（如每秒，（如每秒，每分钟，每小时）内反应物每分钟，每小时）内反应物浓度的减小量浓度的减小量或或生成物生成物浓度的增加量浓度的增加量来表示来表示化学反应速率化学反应速率快快慢程度慢程度的物理量。的物理量。 v = |c| t3 、 试根据以上计算式推出试根据以上计算式推出v 的单位是什么的单位是什么？2 、 某一物质的化学反应速率的计算式为：某一物质的化学反应速率的计算式为：mol/（L min）或）或 mol/（L s）1、 浓度变化是浓度变化是物质的量浓度物质的量浓度变化变化常用常用mol/L(或或mol L-1)常用常用min或或 s 练习练习巩固巩固在在 N2 + 3H2 2 NH3反应中，自开始反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为至秒，氨的浓度由变为0. 6 mol/L，则，则以氨气表示的化学反应速率是多少？以氨气表示的化学反应速率是多少？= 0.3mol/(Ls)v (NH3) =|c (NH3) | t=(0. 6 0 )mol/L2s例题：反应例题：反应4NH3+5O2 4NO+6H2O 在在5升的密闭容器中进行，升的密闭容器中进行，30秒后，秒后，NO 的物的物质的量增加了质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应，此反应的平均反应速率用速率用NO来表示为多少？来表示为多少？= 0.002mol/(Ls)c (NO) =|n (NO) | V=0.3mol5L= 0.06 mol/Lv (NO) =|c (NO) | t=0.06mol/L30s问题问题1 1：若用若用O O2 2的浓度变化来表示此反应速的浓度变化来表示此反应速率是率是: :问题问题2 2：v(NO(NO)=0.002mol/(Ls) )=0.002mol/(Ls) 与与v(O(O2 2)=0.0025mol/(Ls)=0.0025mol/(Ls)是否都表示此反应的速率？数值上有何规律？是否都表示此反应的速率？数值上有何规律？v(NO)=0.002mol/(Ls)v(O2)=0.0025mol/(Ls)例题：反应例题：反应4NH4NH3 3+5O+5O2 2 4NO+6H4NO+6H2 2O O 在在5 5升的密升的密闭容器中进行，闭容器中进行，3030秒后，秒后，NO NO 的物质的量增加了的物质的量增加了0.3mol0.3mol，此反应的平均反应速率用，此反应的平均反应速率用NONO来表示为来表示为多少？多少？4、对于同一个反应来说，用不同、对于同一个反应来说，用不同的物质表示其的物质表示其化学反应速率数值可化学反应速率数值可能不同能不同，但其表示整个，但其表示整个反应的快慢反应的快慢是相同的。是相同的。5、化学反应、化学反应速率之比速率之比等于化学等于化学方程式中的方程式中的化学计量数之比化学计量数之比。即对于反应：即对于反应：aA + bB = cC + dD v A: v B: v C: v D=a : b : c : d4、在一定条件下，、在一定条件下，mA + nB = pC的的反应中，各物质的化学反应速率为反应中，各物质的化学反应速率为v(A)=amol/(Ls), v(B)=0.5amol/(Ls), v(C)=amol/(Ls),则该反应的化学方则该反应的化学方程式为：程式为：_2A + B = 2C A和和B反应生成反应生成C，假定反应由，假定反应由A、B开开始，它们的起始浓度均为始，它们的起始浓度均为1mol/L。反。反应进行应进行 2min后后A的浓度的浓度0.8mol/L， B的浓度为的浓度为0.6mol/L，C的浓度为的浓度为0.6mol/L。则。则2min内内 反应的平均速率反应的平均速率 VA=_，VB=_，VC=_。该反应的化学反应程式为该反应的化学反应程式为_。0.1mol/L.min0.2mol/L.min0.3mol/L.minA + 2B = 3CA + 2B = 3C 化学反应速率表示时的注意事项：化学反应速率表示时的注意事项：化学反应速率实际上指的是某物质在某一化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的段时间内化学反应的平均速率平均速率，而不是某一，而不是某一时刻的速率。时刻的速率。对于有纯液体或固体参与的化学反应一般对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体不用纯液体或固体来表示该反应的来表示该反应的化学反应化学反应速率。速率。对于同一化学反应，在相同的时间内用不对于同一化学反应，在相同的时间内用不同的物质来表示其反应速率时，其数值可能同的物质来表示其反应速率时，其数值可能不等，但这些不等的数值都是同一个反应的不等，但这些不等的数值都是同一个反应的速率速率因此在表示化学化学反应速率时必须因此在表示化学化学反应速率时必须指明是用哪种物质指明是用哪种物质作为标准作为标准。 练习练习则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为:反应反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条在四种不同条件件下的反应速率为：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)注意注意: :单位一致单位一致 用同一种物质表示用同一种物质表示 对于反应对于反应A2+3B2 2AB3以下表示的以下表示的反应速率中，速率最大的是反应速率中，速率最大的是 A A、v(Av(A2 2)=0.4mol)=0.4molL L-1-1minmin-1-1 B B、v(Bv(B2 2)=0.8mol)=0.8molL L-1-1minmin-1-1 C C、v(ABv(AB3 3)=0.6mol)=0.6molL L-1-1minmin-1-1 D D、v(Av(A2 2)=0.01mol)=0.01molL L-1-1S S-1-1 D有关化学反应速率的简单计算有关化学反应速率的简单计算例例1、反应、反应N23H2 2NH3在在2L的密闭容的密闭容器中发生反应，器中发生反应，5min内内NH3的质量增加了的质量增加了1.7g，求，求（NH3）、）、 （N2）、）、 （H2）。解：解：5min内生成内生成NH3的物质的量浓度为：的物质的量浓度为：0.05mol/LC（NH3）1.7g17g/mol2L=（NH3）=0.05mol/L5min=0.01mol/(Lmin)V(N2)=0.005mol/(L min) V(H2)=0.015mol/(L min)例例. .某温度时在某温度时在2L2L容器中容器中X X、Y Y、Z Z三种物质的物三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：据分析：1 1、反应开始、反应开始2min2min内的内的X X、Y Y、Z Z的化学反应速率的化学反应速率2 2、该反应的化学方程式为：、该反应的化学方程式为：_。 下列过程中，需要加快化学反应速率的是（下列过程中，需要加快化学反应速率的是（ ）A.钢铁腐蚀钢铁腐蚀 B.食物腐坏食物腐坏 C.炼钢炼钢 D.塑料老化塑料老化C 思考思考怎样才能加快化学反应速率呢？怎样才能加快化学反应速率呢？（影响反应速率的因素？）（影响反应速率的因素？）我们本节课重点探究的内容我们本节课重点探究的内容有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？科学探究：实验科学探究：实验25规律：规律：当其它条件不变时，升高当其它条件不变时，升高温度，反应速率增大。降低温度，温度，反应速率增大。降低温度，反应速率减小。反应速率减小。实验测得，温度每升高实验测得，温度每升高10度，化度，化学反应速率通常增大原来的学反应速率通常增大原来的24倍。倍。注意：注意：温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响不不受反应物状态的限制受反应物状态的限制。（1）温度对化学反应速率的影响）温度对化学反应速率的影响5% H2O2FeCl3溶液溶液MnO2粉末粉末催化剂对化学反应速率的影响催化剂对化学反应速率的影响科学探究：实验科学探究：实验2 26 6较慢产生少量气泡较慢产生少量气泡不加其不加其它试剂它试剂较快产生大量气泡较快产生大量气泡加入加入FeCl3在其它条件在其它条件相同时相同时,使用使用催化剂能加催化剂能加快化学反应快化学反应的速率的速率很快产生大量气泡很快产生大量气泡加入加入MnO2结论结论现象现象科学探究：实验科学探究：实验2 26 6规律：规律：催化剂能改变化学反应的速率。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，叫有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂正催化剂；有的催化剂能减慢化学反应；有的催化剂能减慢化学反应速率，叫速率，叫负催化剂负催化剂。在实践中，如没有。在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。催化剂中毒催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因：催化剂的催化性能往往因接触少量的接触少量的杂质杂质而而明显下降明显下降甚至遭破坏，甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中毒。这种现象叫催化剂中毒。（2）催化剂对化学反应速率的影响催化剂对化学反应速率的影响使用催化剂，化学反应速率加快使用催化剂，化学反应速率加快催化剂催化剂升高温度，化学反应速率加快；升高温度，化学反应速率加快；反之减慢反之减慢温度温度 外外 因因反应物的化学性质越活泼，化学反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢反应速率越快；反之则越慢性质性质 内内 因因规律规律(在其它条件相同时在其它条件相同时)影响化学反应影响化学反应速率的因素速率的因素思考与交流思考与交流1、温度越低，食物变质腐败的速率越慢。这是温度越低，食物变质腐败的速率越慢。这是 对化学反应速率的影响在生活中的应用。对化学反应速率的影响在生活中的应用。2、固体药品研得越细，其固体药品研得越细，其越大，混合均越大，混合均 匀后反应物之间接触得面积也越大，反应也匀后反应物之间接触得面积也越大，反应也 迅速、充分。迅速、充分。3、固体物质溶于水后，发生了电解质的电离，固体物质溶于水后，发生了电解质的电离， 离子在溶液里受水分子作用而运动，增大了离子在溶液里受水分子作用而运动，增大了 离子之间接触反应的机会，从而提高了化学离子之间接触反应的机会，从而提高了化学 反应速率。反应速率。4、Zn H2SO4ZnSO4H2，离子方，离子方 程式程式 为：为：Zn2HZn2 H2 的大小的大小 影响着该反应的反应速率，气泡变稀少了，影响着该反应的反应速率，气泡变稀少了， 是因为是因为减小了，反应速率减慢，如果减小了，反应速率减慢，如果 添加适当浓度的硫酸溶液时，由于溶液中添加适当浓度的硫酸溶液时，由于溶液中 又迅速增大，因而反应速率加快，产又迅速增大，因而反应速率加快，产 生气泡的速率又加快了。生气泡的速率又加快了。ANO和和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成能缓慢地起反应，生成N2和和CO2。对此反应对此反应下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是A.使用催化剂能加快反应的速率使用催化剂能加快反应的速率B.使一种反应物过量能提高反应的速率使一种反应物过量能提高反应的速率C.改变压强对反应速率没有影响改变压强对反应速率没有影响D.降低温度能加快反应速率降低温度能加快反应速率解析：解析：2CO+2NO=N2+2CO2练习练习:用铁片与稀硫酸反应制取氢气时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大的是下列措施不能使氢气生成速率加大的是( )A、加热、加热B、不用稀硫酸，改用、不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸的浓硫酸C、滴加少量、滴加少量CuSO4溶液溶液D、不用铁片，改用铁粉、不用铁片，改用铁粉B 化学反应的快慢化学反应的快慢参加反应物质本身的性质参加反应物质本身的性质内因内因外因外因外界外界条件条件浓浓 度度温温 度度接触面积接触面积催化剂催化剂另外：压强（气体）、光波、电磁波、超声另外：压强（气体）、光波、电磁波、超声波、溶剂等因素对反应速率也有影响。波、溶剂等因素对反应速率也有影响。不同的化不同的化学反应学反应同一个反应同一个反应1.使使H2SO4与过量与过量Zn反应速率下降反应速率下降但不影响但不影响H2的量的量,应加入应加入 ( )A. Na2CO3 (s)B. (NH4)2SO4 (S)C. K2SO4 (aq)D. H2O (l)E. CH3COONa (S)C D E2.能使能使CO2 (g) + C(S) 2CO (g)反应速率加快的是反应速率加快的是 ( ). 增大压强增大压强 . 增大反应物增大反应物C的浓度的浓度 . 增加增加CO的浓度的浓度. 增加增加CO2的浓度的浓度. 恒压通入恒压通入N2 . 恒容通入恒容通入N2 1.恒温恒体积恒温恒体积条件下条件下,通入与反应无关的气体通入与反应无关的气体,压强压强增大增大,体积不变体积不变,反应物浓度不变反应物浓度不变,化学反应速率不变化学反应速率不变.2.恒温恒压恒温恒压条件下条件下,通入与反应无关的气体通入与反应无关的气体,压强不压强不变变,体积增大体积增大,反应物浓度减小反应物浓度减小,化学反应速率减小化学反应速率减小.自学科学史话：自学科学史话： ， C + CO2 = 2 CO 是可是可逆反应，无论再什么条件下逆反应，无论再什么条件下CO都不能反应完全。都不能反应完全。H2 + I2 2HI 定义定义：（1 1）下，下，进行；进行；注注意意（2 2）反应物）反应物转化为生成物。转化为生成物。（3 3） 使用使用“ ” 多数反应为可逆反应，典型的可多数反应为可逆反应，典型的可逆反应有逆反应有: 结合结合可逆反应的有关内容可逆反应的有关内容，思考，思考问问题题：高炉：高炉高度高度增加了，增加了，COCO和铁矿石的反和铁矿石的反应时间加长后，应时间加长后，为什么为什么COCO浓度和比例都浓度和比例都没有发生变化？没有发生变化？： 能达到的限度。能达到的限度。二、化学平衡与反应的限度二、化学平衡与反应的限度 在给定的条件下在给定的条件下, ,当一个可逆反应进行到一定程当一个可逆反应进行到一定程度时度时, ,正反应速率与逆反应速率相等正反应速率与逆反应速率相等，反应物与生，反应物与生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为为 “ “化学平衡状态化学平衡状态”，简称，简称化学平衡。此时。此时, ,是在是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大了反应物在该条件下的最大转化率。转化率=转化的量转化的量起始的量起始的量100量: 质量、物质的量、体积、浓度质量、物质的量、体积、浓度 等。等。 分析合成氨反应中正、逆分析合成氨反应中正、逆反应的反应速率、反应物和生反应的反应速率、反应物和生成物的随时间的变化情况。成物的随时间的变化情况。反应开始时：反应开始时：反应物浓度最大，反应物浓度最大，V(正正) 最大；最大；生成物浓度为零，最小，生成物浓度为零，最小，V(逆逆)为零。为零。反应进行中反应进行中：反应物减少，导致反应物减少，导致V(正正) 逐渐减小；逐渐减小；生成物由无到有逐渐增多，导致生成物由无到有逐渐增多，导致V(逆逆) 从零逐渐增大。从零逐渐增大。反应到一定时间：反应到一定时间：V(正正) V(逆逆)；各反应物和生成物的浓度不再发生变化各反应物和生成物的浓度不再发生变化tV0V(正) V(逆)V(正) =V(逆) N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3t1、逆逆：可逆反应：可逆反应、等等: V(: V(正正)=)=V V( (逆逆) ) 、定定: : 外界条件一定外界条件一定, ,混合体系中各组混合体系中各组分的百分含量一定，浓度不变分的百分含量一定，浓度不变、动动：动态平衡：动态平衡、变变: : 条件改变，平衡被破坏条件改变，平衡被破坏, ,发生移发生移动动, ,建立新的平衡建立新的平衡( (反应所能达到的限度发反应所能达到的限度发生变化生变化) )。1. 1.反应所能达到的限度反应所能达到的限度( (化学平衡化学平衡) )有几个主要特征有几个主要特征？逆逆 等等 定定 动动 变变2、反应达到化学平衡的标志、反应达到化学平衡的标志1）正逆反应速率）正逆反应速率相等相等2）反应物与生成物浓度不再改变）反应物与生成物浓度不再改变 或各组分的含量不再发生或各组分的含量不再发生变化变化(同一物质的生成速率或消耗速率相等同一物质的生成速率或消耗速率相等)注意注意:体现出正逆两个反向体现出正逆两个反向.速率符合系数之比速率符合系数之比.注意注意:浓度相等浓度相等,不一定平衡不一定平衡.浓度符合系数之比不一定平衡浓度符合系数之比不一定平衡.3 3、影响平衡状态（反应限度、影响平衡状态（反应限度) )的因素：的因素：1、改变、改变温度、浓度温度、浓度，化学平衡（反，化学平衡（反应限度）应限度）一定改变一定改变。 2、改变、改变压强压强，化学平衡，化学平衡不一定改变不一定改变。3、加入、加入催化剂催化剂只能改变反应速率，只能改变反应速率， 但但不改变不改变化学平衡（反应限度）。化学平衡（反应限度）。将将1moLN1moLN2 2和和3moLH3moLH2 2充入一密闭容器充入一密闭容器, ,使其使其在一定条件下发生反应在一定条件下发生反应:N:N2 2+3H+3H2 2 2NH2NH3 3下下列哪一种状态说明反应达到平衡列哪一种状态说明反应达到平衡1 1、氨气的生成速率与分解速率相等的状态氨气的生成速率与分解速率相等的状态2 2、氮气的消耗速率与氨气的消耗速率相等、氮气的消耗速率与氨气的消耗速率相等 的状态的状态4 4、氮气的消耗速率与氨气的消耗速率等、氮气的消耗速率与氨气的消耗速率等 于于1 1：2 2的状态的状态3 3、氮气的消耗速率与氨气的生成速率等、氮气的消耗速率与氨气的生成速率等 于于1 1：2 2的状态的状态将将1moL1moLN2和和3moL3moLH2充入一密闭容器充入一密闭容器, ,使其使其在一定条件下发生反应在一定条件下发生反应: :N2+3H2 2NH3下下列哪一种状态说明反应达到平衡列哪一种状态说明反应达到平衡1 1、1mol1molNH3 3分解分解, , 同时同时0.5mol0.5molN2 2消耗消耗. .2 2、H2 2的浓度不再变化的浓度不再变化. .5 5、N2 2、H2、NH3总物质的量不在改变或总物质的量不在改变或各组分含量不再变化各组分含量不再变化. . 3 3、CN2=CH2=CNH34 4、CN2:CH2:CNH3=1:3:2可逆反应可逆反应O22SO2 2SO3的正、逆的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是已达到平衡状态的是 A 正正 SO2 2 正正 O2 B 正正 O2 逆逆 SO3 C 正正 O2 2 逆逆 SO3 D 正正 SO2 逆逆 SO3 D在密闭容器中充入在密闭容器中充入PCl5，发生化学反应：，发生化学反应：PCl5（g） PCl3（g）+ Cl2（g），），反应一段时间后又向其中加入反应一段时间后又向其中加入37Cl2，在重，在重新达到化学平衡状态后，新达到化学平衡状态后，37Cl原子存在于原子存在于 APCl5中中BPCl3中中 CCl2D三种物质中都有三种物质中都有D练习练习1. 1.可逆反应达到平衡的重要特征（）可逆反应达到平衡的重要特征（）A.A.反应停止了反应停止了B.B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D2.2.对于可逆反应对于可逆反应 MN Q 达到平衡状态达到平衡状态时，下列说法正确的是（时，下列说法正确的是（ ） A. MA. M、N N、Q Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B. MB. M、N N全部变成了全部变成了Q QC. MC. M、N N、Q Q的浓度都保持不变的浓度都保持不变D. D. 反应已经停止反应已经停止C3.在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（）达到平衡的标志是（）A.A的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生成同时生成3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的浓度比为的浓度比为1:3:2C三、化学反应条件的控制三、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望在生产和生活中，人们希望促进有利的化学促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应反应，抑制有害的化学反应。这就涉及到反应条。这就涉及到反应条件的控制。件的控制。1.控制控制 化学反应条件的基本措施化学反应条件的基本措施: (1)改变反应物的温度、浓度、气体压强、固体表面积改变反应物的温度、浓度、气体压强、固体表面积以及催化剂的使用等来改变反应速率；以及催化剂的使用等来改变反应速率； (2)通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强等，改变可逆反应进行的限度。强等，改变可逆反应进行的限度。2. 以以“提高煤的燃烧效率提高煤的燃烧效率”为例为例(1)煤的状态与煤燃烧的关系煤的状态与煤燃烧的关系 使煤与氧气接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。使煤与氧气接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。(4)煤燃烧后废气中热量的利用煤燃烧后废气中热量的利用 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)空气用量对煤燃烧的影响空气用量对煤燃烧的影响 空气空气不足不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。，煤得不到充分燃烧；且污染环境。 空气空气过量过量，浪费能源，因为废气要带走能量，浪费能源，因为废气要带走能量(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 保温隔热，防止热量散失保温隔热，防止热量散失归纳：归纳：提高煤的燃烧效率的措施提高煤的燃烧效率的措施 （1）尽可能）尽可能使燃料充分燃烧，使燃料充分燃烧，提高能量的转提高能量的转化率化率. （2）尽可能）尽可能充分地利用充分地利用燃料燃烧燃料燃烧所释放出的所释放出的热能热能，提高热能的利用率。，提高热能的利用率。实质上是从多方面控制燃烧反应的条件（包括环境）。实质上是从多方面控制燃烧反应的条件（包括环境）。