第三节化学反应速率和限度优秀PPT.ppt

第三节化学反应速率和限度第一页，本课件共有47页那么什么叫化学反应速率呢？那么什么叫化学反应速率呢？学习之前请同学们先回忆物理课中的速率学习之前请同学们先回忆物理课中的速率一、化学反应速率：一、化学反应速率：物理量物理量用来衡量化学反应快慢程度的用来衡量化学反应快慢程度的如何进行衡量呢？如何进行衡量呢？下一页单位时间内浓度的变化单位时间内浓度的变化2、公式：、公式：V =ctmol/（L.S）或）或mol/（L.min）1、定义：、定义：3、单位：、单位：第二页，本课件共有47页 例题例题1、反应、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 的物质的的物质的量增加了量增加了3mol，（，（1）用）用NO的浓度变化来表示的浓度变化来表示此反应的平均反应速率？此反应的平均反应速率？（2）：若用）：若用O2的浓度变化来表示此反应速率的浓度变化来表示此反应速率是多少？是多少？（3）：）：v(NO)=0.02mol/Ls 与与v(O2)=0.025mol/Ls是是否表示此反应的同一速率？否表示此反应的同一速率？v(NO)=0.02mol/Lsv(O2)=0.025mol/Ls（4）：分别求出用）：分别求出用NH3、H2O来表示该反应的来表示该反应的化学反应速率，并找出数值上有何规律？化学反应速率，并找出数值上有何规律？第四页，本课件共有47页注意：注意：4、同一化学反应的速率既可用反应物的、同一化学反应的速率既可用反应物的消耗速率来表示，也可用生成物的生成速率来消耗速率来表示，也可用生成物的生成速率来表示。但必须标明物质：表示。但必须标明物质：V（NH3）、）、V（O2）、）、V（NO）5 5、用同一反应体系中、用同一反应体系中不同物质不同物质表示表示同一速率同一速率时，其时，其数值比数值比等于化学方程式中相应的等于化学方程式中相应的化化学计量系数之比学计量系数之比。aA +bB =cC +dDV(A):V(B):V(C):V(D)=a:b:c:d第五页，本课件共有47页7、化学反应速率无负数、化学反应速率无负数6 6、化学反应速率是指某一时间段内的、化学反应速率是指某一时间段内的平均速率平均速率，而不是指瞬时速率。而不是指瞬时速率。第六页，本课件共有47页例题例题2：反应：反应 A+3B=2C+2D 在四种不同条件在四种不同条件下的反应速率为：下的反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/Ls (2)v(B)=36mol/Lmin (3)v(C)=0.4mol/Ls (4)v(D)=0.45mol/Ls则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为。(1)(4)(2)=(3)所以比较反应速率大小时，不仅要看反应速率所以比较反应速率大小时，不仅要看反应速率数值本身的大小，还要结合化学方程式中物质数值本身的大小，还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小来说明。的化学计量数的大小来说明。第七页，本课件共有47页 例题例题3、在、在25时，向浓度为时，向浓度为4mol/L的盐酸中，的盐酸中，放入足量铁粉，反应进行到放入足量铁粉，反应进行到2s时盐酸的浓度为时盐酸的浓度为3mol/L，之后反应又进行了，之后反应又进行了40s，铁粉全溶解。，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：若不考虑体积变化，则：(1)前前2s内用内用HCl表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ；(2)后后40s内用内用HCl表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ；(3)前前2s与后与后40s比较，反应速率比较，反应速率 较快，较快，其原因可能其原因可能 。0.5mol/Ls0.075mol/Ls前前2s前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后40s时段大时段大第九页，本课件共有47页思考一、长短、粗细大致相同的铜丝，铝丝，思考一、长短、粗细大致相同的铜丝，铝丝，铁丝分别与相同体积相同浓度的盐酸反应，铁丝分别与相同体积相同浓度的盐酸反应，反应速率是否一样？说明了什么问题？反应速率是否一样？说明了什么问题？决定化学反应速率快慢的因素决定化学反应速率快慢的因素物质本身的性质即内因是决定化学反应速率的物质本身的性质即内因是决定化学反应速率的主要因素主要因素 不同的反应速率一般是不相同的不同的反应速率一般是不相同的同一反应在不同的外界条件下反应速率也是同一反应在不同的外界条件下反应速率也是不相同的不相同的第十页，本课件共有47页二、二、外界条件对化学反应速率的影响外界条件对化学反应速率的影响1、浓度对化学反应速率的影响：、浓度对化学反应速率的影响：思考二、为什么？思考二、为什么？规律规律1：其他条件不变时，增大反应物的浓其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。浓度，可以减小化学反应速率。原因：原因：在其他条件不变时，当反应物的浓度增在其他条件不变时，当反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数目增多，发生碰撞大时，单位体积内的分子数目增多，发生碰撞的机会增多，发生有效碰撞的也机会相应增多，的机会增多，发生有效碰撞的也机会相应增多，即活化分子数也相应的增多，反应速率也必然即活化分子数也相应的增多，反应速率也必然增大。增大。第十一页，本课件共有47页注意注意、此规律只适用于气体或溶液的反应，、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯液体或固体的反应物，一般情况下其对于纯液体或固体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。学反应速率。思考三：大小相同的钠块分别投入一杯水思考三：大小相同的钠块分别投入一杯水中和一桶水中，两种情况的化学反应速率中和一桶水中，两种情况的化学反应速率？第十二页，本课件共有47页2 2、压强对反应速率的影响。、压强对反应速率的影响。原因：原因：对气体来说，若其他条件不变，增对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积的反应物的物质的大压强，就是增加单位体积的反应物的物质的量，即增加反应物的浓度，因而可以增大化学量，即增加反应物的浓度，因而可以增大化学反应的速率。反应的速率。规律规律2：对于有气体参加的反应，若其他条对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反反应应速率减慢。速率减慢。注意注意a、压强影响，只适用于讨论有气体参加、压强影响，只适用于讨论有气体参加的反应的反应.第十三页，本课件共有47页 注意注意b、在密闭容器中充入与反应无关的气、在密闭容器中充入与反应无关的气体而增大压强（容器的体积不变），因为参体而增大压强（容器的体积不变），因为参加反应的各气体浓度没有变，则速率不变。加反应的各气体浓度没有变，则速率不变。如惰性气体等。如惰性气体等。思考五、可逆反应思考五、可逆反应2SO2 +O2 2SO3在其它条件不变的情况下在其它条件不变的情况下（1）增大容器体积时，化学反应速率怎变？）增大容器体积时，化学反应速率怎变？（2）减少容器的体积时，反应速率怎变？）减少容器的体积时，反应速率怎变？（3）充入）充入He气时，化学反应速率怎么变化？气时，化学反应速率怎么变化？第十四页，本课件共有47页 3 3、温度对化学反应速率的影响。、温度对化学反应速率的影响。原因原因：(1)浓度一定时，升高温度，分子的能浓度一定时，升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的数量，反应量增加，从而增加了活化分子的数量，反应速率增大。速率增大。(2)温度升高，使分子运动的速度加快，温度升高，使分子运动的速度加快，单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加，单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。规律规律3：其他条件不变时，升高温度，可以增其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率。大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率。第十五页，本课件共有47页4、催化剂对化学反应速率的影响。原因：原因：在其他条件不变时，使用催化剂可在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加活化分子百应物分子成为活化分子，大大增加活化分子百分数，因而使反应速率加快。分数，因而使反应速率加快。规律：规律：催化剂可以大大改变化学反应的速催化剂可以大大改变化学反应的速率率。正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。如不特意说明，指正催化剂。如不特意说明，指正催化剂。第十七页，本课件共有47页注意：注意：a、凡是能改变反应速率而自身在化学、凡是能改变反应速率而自身在化学变化前后化学性质和质量没有发生变化的物变化前后化学性质和质量没有发生变化的物质叫催化剂。质叫催化剂。b、对可逆反应，催化剂能同等程度的、对可逆反应，催化剂能同等程度的改变正、逆反应的速率。改变正、逆反应的速率。第十八页，本课件共有47页5、其他如光照、反应物固体的颗粒大小、其他如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响。学反应的速率产生影响。练习：练习：对于在溶液间进行的反应，对反应速对于在溶液间进行的反应，对反应速率影响最小的因素是（率影响最小的因素是（）A、温度、温度 B、浓度、浓度 C、压强、压强 D、催化剂、催化剂练习：练习：下列条件的变化，是因为降低反应所下列条件的变化，是因为降低反应所需的能量而增加单位体积内的反应物活化分需的能量而增加单位体积内的反应物活化分子百分数致使反应速率加快的是（子百分数致使反应速率加快的是（）A、增大浓度、增大浓度 B、增大压强、增大压强 C、升高温度、升高温度 D、使用催化剂、使用催化剂第十九页，本课件共有47页前面我们学习了化学反应速率及其影响化前面我们学习了化学反应速率及其影响化学反应速率的外界因素。必须掌握学反应速率的外界因素。必须掌握V =ct 化学平衡问题化学平衡问题但是建化工厂只考虑化学反应速率不够，但是建化工厂只考虑化学反应速率不够，还必须尽可能的提高原料的利用率还必须尽可能的提高原料的利用率关于平衡问题，我们并不陌生，如力的平关于平衡问题，我们并不陌生，如力的平衡、溶解平衡。衡、溶解平衡。第二十页，本课件共有47页饱和饱和NaCl溶液溶液食盐块食盐块溶解平衡溶解平衡（动态平衡）（动态平衡）第二十二页，本课件共有47页1、什么是可逆反应、什么是可逆反应？CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)那么什么是化学平衡呢？那么什么是化学平衡呢？学习之前首先来看两个问题学习之前首先来看两个问题在相同的条件下能同时向正反应方向、逆反在相同的条件下能同时向正反应方向、逆反应方向进行的反应。应方向进行的反应。V正正、V逆逆分别代表的含义？分别代表的含义？V正：指的是正反应方向的速率。可以用正：指的是正反应方向的速率。可以用VCO消耗消耗、VH2O消耗、消耗、VCO2生成、生成、VH2生成生成来表示来表示V逆逆：指的是逆反应方向的速率。可以用：指的是逆反应方向的速率。可以用VCO生成生成、VH2O生成、生成、VCO2消耗、消耗、VH2消耗消耗来表示来表示第二十三页，本课件共有47页2、在体积为、在体积为1L的密闭容器中，通入的密闭容器中，通入0.01molCO、0.01molH2O(g),在催化剂存在在催化剂存在的情况下加热到的情况下加热到1000，发生如下反应：，发生如下反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)开始一段时间内，容器内开始一段时间内，容器内CO2、H2的物质的的物质的量不断增多，当生成量不断增多，当生成0.006molCO2、0.006molH2后，无论反应进行多长时间，后，无论反应进行多长时间，容器内各物质的浓度不再增多，为什么？容器内各物质的浓度不再增多，为什么？0.01molCO0.01molH2O0.004molCO0.004molH2O0.006molCO20.006molH2第二十四页，本课件共有47页0.01molCO0.01molH2O0.004molCO0.004molH2O0.006molCO20.006molH2CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)分析：分析：VtV正正V逆逆V正正V逆逆t1t2第二十五页，本课件共有47页三、化学平衡状态：三、化学平衡状态：正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物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。中各组分的浓度保持不变的状态。在一定条件下的在一定条件下的可逆反应可逆反应1、研究对象：可逆反应、研究对象：可逆反应2、达到平衡的标志：、达到平衡的标志：V正正=V逆逆3、特征：混合物中各组分的浓度保持不变、特征：混合物中各组分的浓度保持不变疑问：达到平衡后反应是否停止？疑问：达到平衡后反应是否停止？4、化学平衡是动态平衡、化学平衡是动态平衡（间接标志）（间接标志）（直接标志）（直接标志）第二十八页，本课件共有47页例题例题1：在温度、体积一定的密闭容器中：在温度、体积一定的密闭容器中 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的是达到平衡状态的是 （）A、3VN2消耗消耗VH2消耗消耗B、单位时间生成、单位时间生成nmolN2的同时生成的同时生成nmolNH3C、容器内压强不随时间变化而变化、容器内压强不随时间变化而变化D、单位时间生成、单位时间生成2nmolNH3同时生成同时生成3nmolH2E、容器内、容器内NH3的物质的量不再变化的物质的量不再变化F、反应停止、反应停止G、容器内混合气体的平均分子量不变、容器内混合气体的平均分子量不变CDEG第二十九页，本课件共有47页例题例题2、可以充分说明可逆反应：、可以充分说明可逆反应：P(g)+Q(g)R(g)+S(g)在恒温下达到平衡状态的是（在恒温下达到平衡状态的是（）A、反应器内压强不随时间变化而变化、反应器内压强不随时间变化而变化B、反应器内、反应器内P、Q、R、S四种气体共存四种气体共存C、生成、生成P的速率与生成的速率与生成S的速率相等的速率相等D、生成、生成1molP必有必有1molQ生成生成第三十页，本课件共有47页0.01molCO0.01molH2O0.004molCO0.004molH2O0.006molCO20.006molH2CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)思考：此题中原料思考：此题中原料CO、H2O是否反应完全？是否反应完全？求求CO的转化率？的转化率？转化率转化率反应中消耗的量反应中消耗的量反应之前起始量反应之前起始量100可逆反应中任何物质的转化率不可能可逆反应中任何物质的转化率不可能100a第三十一页，本课件共有47页练习练习1：某温度下，在：某温度下，在2L容器中容器中3种种物物质间进质间进行反行反应应，X、Y、Z的物的物质质的量随的量随时时间间的的变变化曲化曲线线如下如下图图。反。反应应在在t1min时时到达平到达平衡，依衡，依图图所示：所示：反反应应起始至起始至t1min（t1=2），），Y的平的平均反均反应应速率是速率是 。该该反反应应的化学方的化学方程式是程式是_ 。X的物的物质质的的转转化率是化率是_ 第三十二页，本课件共有47页练习练习2：将镁条投入稀硫酸中，化学反应速率随：将镁条投入稀硫酸中，化学反应速率随时间的变化如下图所示。时间的变化如下图所示。试说明试说明 (1)为什么反应开始时，反应速率增为什么反应开始时，反应速率增大？大？(2)反应后期速率降低的主要原因反应后期速率降低的主要原因是什么？是什么？反反应应速速率率时间时间第三十三页，本课件共有47页例题例题3：在某容器中充入：在某容器中充入1molSO2、4molO2,达到平衡后气体的总体积变为原来的达到平衡后气体的总体积变为原来的96（体积均在同温同压下测定，此时（体积均在同温同压下测定，此时SO3为气为气态），求达到平衡时态），求达到平衡时SO2的转化率？的转化率？第三十四页，本课件共有47页回顾：回顾：什么是化学平衡状态？什么是化学平衡状态？当正反应速率和逆反应速率相等，反应混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。合物中各组分的浓度保持不变的状态。在一定条件下的在一定条件下的可逆反应可逆反应要求学会分析要求学会分析Vt图图第三十五页，本课件共有47页CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)VtV正正V逆逆V正正V逆逆t1t2达平衡后各组分的浓度不再变化，其前提是什达平衡后各组分的浓度不再变化，其前提是什么？么？保持外界条件不变的情况下保持外界条件不变的情况下思考：如果改变外界条件情况又会怎样呢？思考：如果改变外界条件情况又会怎样呢？例如：在例如：在t2时刻突然在容器中充入一定量的时刻突然在容器中充入一定量的H2,分析分析Vt图的变化图的变化第三十六页，本课件共有47页三、化学平衡的移动三、化学平衡的移动对于已经达到化学平衡状态的可逆反应对于已经达到化学平衡状态的可逆反应改变外界条件，破坏旧的化学平衡，建立改变外界条件，破坏旧的化学平衡，建立新的化学平衡的过程叫新的化学平衡的过程叫1、研究对象：、研究对象：已达平衡的可逆反应已达平衡的可逆反应2、新、旧平衡的不同点：、新、旧平衡的不同点：V新新V旧旧新、旧平衡各物质的浓度不同新、旧平衡各物质的浓度不同新、旧平衡中各组分的百分含量不同新、旧平衡中各组分的百分含量不同3、判断平衡移动的方向：、判断平衡移动的方向：移动过程中如移动过程中如V正正V逆逆，则平衡向正反应方向移动，则平衡向正反应方向移动移动过程中如移动过程中如V正正V逆逆，则平衡向逆反应方向移动，则平衡向逆反应方向移动第三十七页，本课件共有47页改变外界条件有多种形式改变外界条件有多种形式如：改变浓度、压强、温度、加催化剂等如：改变浓度、压强、温度、加催化剂等四、改变浓度对化学平衡移动的影响四、改变浓度对化学平衡移动的影响现象：在平衡混合物中，加入现象：在平衡混合物中，加入FeCl3溶液或溶液或KSCN溶液后红色加深结论：溶液后红色加深结论：减少任何一种反应物浓度，减少任何一种反应物浓度，说明什么问题？说明什么问题？增大任何一种生成物浓度，增大任何一种生成物浓度，减少任何一种生成物浓度，减少任何一种生成物浓度，增大任何一种反应物浓度，平衡向正反应方向移动。增大任何一种反应物浓度，平衡向正反应方向移动。请动手画出对应的请动手画出对应的Vt图图?同理画图分析方向同理画图分析方向平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动第三十九页，本课件共有47页增大反应物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度减小生成物浓度增大生成物浓度增大生成物浓度减小生成物浓度减小生成物浓度化学平衡化学平衡向逆反应向逆反应方向移动方向移动化学平衡化学平衡向正反应向正反应方向移动方向移动反应物浓度减小反应物浓度减小生成物浓度增大生成物浓度增大生成物浓度减小生成物浓度减小生成物浓度减小生成物浓度减小结果结果结果结果思考：反应思考：反应N2+3H2 2NH3达到平衡时达到平衡时N2的浓度的浓度为为2mol/L,其它条件不变，将其它条件不变，将N2的浓度增加的浓度增加1mol/L,重重新达到平衡后新达到平衡后N2的浓度范围是的浓度范围是？结论：结论：注意：纯固体或液体浓度为常数注意：纯固体或液体浓度为常数改变浓度平衡移动的方向判断：向削弱浓度改变的改变浓度平衡移动的方向判断：向削弱浓度改变的方向移动，方向移动，但并不能完全抵消但并不能完全抵消第四十页，本课件共有47页四、改变压强对化学平衡移动的影响四、改变压强对化学平衡移动的影响学习之前首先搞清一个问题：学习之前首先搞清一个问题：问题问题1、反应、反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)：正反应方向为气体的物质的量正反应方向为气体的物质的量 的方向的方向逆反应方向为气体的物质的量逆反应方向为气体的物质的量 的方向的方向增加增加减少减少第四十一页，本课件共有47页等温等压等温等压N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2molN23molH24molN26molH2第四十二页，本课件共有47页第四十三页，本课件共有47页第四十四页，本课件共有47页四、改变浓度对化学平衡移动的影响四、改变浓度对化学平衡移动的影响第四十五页，本课件共有47页第四十六页，本课件共有47页第四十七页，本课件共有47页