人教版高中化学化学反应的速率和限度课件ppt.ppt

化化 学学 反反 应应的的 速速 率率 和和 限限 度度化学反应的特征？物质的变化和能量的变化。物质的变化和能量的变化。面对一个具体的化学反应，面对一个具体的化学反应，人们最关心的是？人们最关心的是？快慢和进行的程度快慢和进行的程度一、化学反应的速率思思考考与与交交流流而溶洞的形成、化石燃料的形成都很慢。而溶洞的形成、化石燃料的形成都很慢。炸药爆炸、离子反应都很快，在一瞬间炸药爆炸、离子反应都很快，在一瞬间便可完成；便可完成；金属锈蚀、食物腐败和塑料老化都较慢；金属锈蚀、食物腐败和塑料老化都较慢；1化学反应速率及表示方法 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示化学反应速率。来表示化学反应速率。【思考与交流】你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与我们有什么关系？的快慢与我们有什么关系？这些化学变化有何差异？很快很快 较快较快很慢很慢较慢较慢爆爆炸炸牛奶牛奶腐坏腐坏溶洞溶洞形成形成铁棒铁棒生锈生锈（1）在定量表示一个化学反应的反应速率时，必须）在定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用指明是用哪一种物质哪一种物质来表示。来表示。如：如：v(N2)=c(N2)/t=1 molL-1 s-1（2）化学反应速率都取）化学反应速率都取正值正值，且是某一段时间内的，且是某一段时间内的平均速率平均速率。（3）在在同同一一反反应应里里，用用不不同同物物质质的的浓浓度度变变化化表表示示的的化化学学反反应应速速率率不不一一定定相相同同，但但实实际际意意义义相相同同，且且各各物物质的反应速率之比质的反应速率之比等于其等于其化学计量数之比化学计量数之比。（4）固体固体和和纯液体纯液体的浓度视为常数（保持不变），的浓度视为常数（保持不变），因此，它们的化学反应速率也视为因此，它们的化学反应速率也视为常数常数。单位：单位：molL-1 s-1 （mol/Ls）或或 molL-1min-1 （mol/Lmin）例如：在合成氨反应例如：在合成氨反应N2+3H2=2NH3中，中，H2的浓度在的浓度在2分钟内由分钟内由8mlo/L变为变为2mol/L，该化学反应的速率，该化学反应的速率是多少？是多少？是：是：v(H2)=3mol/Lmin？还是：还是：v(N2)=1mol/Lmin？v(NH3)=2mol/Lmin都都可可以以 现现 象象 结结 论论 热水中热水中常常 温温冷水中冷水中溶液中产生气泡的速溶液中产生气泡的速率很快率很快温度越高，化学反温度越高，化学反应速率越快应速率越快溶液中有气泡产生，溶液中有气泡产生，且速率较快且速率较快温度的高低，能够影响温度的高低，能够影响化学反应速率的大小化学反应速率的大小溶液中产生气泡的溶液中产生气泡的速率较慢速率较慢温度越低，化学反温度越低，化学反应速率越慢应速率越慢升高反应体系的温度，化学反应速率加快。升高反应体系的温度，化学反应速率加快。温度对化学反应速度的影响实验：实验：化学反化学反应方程式方程式为：2H2O2 2H2O+O2FeCl32化学反应速率的影响因素（1）内因（决定作用）：反应物的性质）内因（决定作用）：反应物的性质（2）外因（外界条件）外因（外界条件）浓度、温度的影响：浓度、温度的影响：现象：浓度大时速率较快，加热时速率加快现象：浓度大时速率较快，加热时速率加快结论结论2：在其他条件不变时温度升高，化学反应速在其他条件不变时温度升高，化学反应速率加快。率加快。结论结论1：在其他条件不变时，增大反应物的浓度，在其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率。可以增大反应速率。规律：规律：当其他条件不变时，升高温度，当其他条件不变时，升高温度，H2O2分解反应速率增大。降低温度，分解反应速率增大。降低温度，H2O2分解分解反应速率减小。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，化学反应速率度，化学反应速率通常增大原来的通常增大原来的24倍。倍。注意：注意：温度对反应速率的影响不受反应物状温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。态的限制。温度对化学反应速率的影响实验实验:现现 象象 结结 论论加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其不加其他试剂他试剂立即有大量立即有大量气泡产生气泡产生有大量气泡有大量气泡产生产生溶液中有少溶液中有少量气泡出现量气泡出现不用催化剂，化学不用催化剂，化学反应速率很小反应速率很小催化剂对过氧化氢的分解速率的影响 在其他条件不变时，催化剂通常可以加快化学反应速率；在其他条件不变时，催化剂通常可以加快化学反应速率；不同催化剂对同一个反应的催化能力不同。不同催化剂对同一个反应的催化能力不同。化学反化学反应方程式方程式为：2H2O2 2H2O+O2FeCl32H2O2 2H2O+O2催化剂催化剂MnO2能加快反应速率能加快反应速率MnO22H2O2 2H2O+O2催化剂催化剂FeCl3能加快反应速率能加快反应速率FeCl3 催化剂的影响：现象：现象：加入了加入了MnO2或或FeCl3的产生气泡很快，的产生气泡很快，未加未加MnO2或或FeCl3的则反应较慢。的则反应较慢。压强的影响：压强的影响：对于有气体参加的化学反应，增大对于有气体参加的化学反应，增大压强一般可以减小气体的体积，从而使反应物的浓度增大，压强一般可以减小气体的体积，从而使反应物的浓度增大，因此，也可以增大反应速率。因此，也可以增大反应速率。其他条件：其他条件：如光、反应物颗粒大小、溶剂、反应物如光、反应物颗粒大小、溶剂、反应物的状态等都可以影响化学反应速率。的状态等都可以影响化学反应速率。结论：结论：催化剂能极大地加快化学反应速率。催化剂能极大地加快化学反应速率。2H2O2 2H2O+O2 MnO2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，叫正催化剂；有的催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的速率，叫负催化剂。化剂能减慢化学反应的速率，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。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。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。用，不同的催化剂对温度的要求不一样。催化剂对化学反应速率的影响 实验步骤：实验步骤：截取截取3cm镁条，用砂条，用砂纸打磨掉表面氧化物打磨掉表面氧化物组装好装好实验装置装置量取量取40mL 0.5 mol/L HCl倒入倒入锥形瓶中形瓶中将将镁条投入条投入锥形瓶中，立刻塞好橡皮塞形瓶中，立刻塞好橡皮塞每隔每隔5秒秒记录收集到收集到氢气的体气的体积，至第，至第90秒秒清洗清洗锥形瓶形瓶量取量取40 mL 2 mol/L HCl倒入倒入锥形瓶中，重形瓶中，重复上述复上述实验将所得数据将所得数据绘成曲成曲线。浓度对化学反应的影响浓度越大，化学反应越快浓度越大，化学反应越快影响化学反应速率的外界因素除了浓度、影响化学反应速率的外界因素除了浓度、温度、催化剂外，还有没有其他的因素？温度、催化剂外，还有没有其他的因素？为何工业合成氨，通常在为何工业合成氨，通常在2107 5107 Pa的的压强下进行压强下进行。压强压强 N2+3H2 2NH3 铁触媒铁触媒 500C 50MPa化学反应速率的影响因素（1）内因（决定作用）：反应物的性质）内因（决定作用）：反应物的性质（2）外因（外界条件）外因（外界条件）温度：温度：小 结催化剂：催化剂：温度升高，化学反应速率加快温度升高，化学反应速率加快2H2O2 2H2O+O2 催化剂能极大地加快化学反应速率催化剂能极大地加快化学反应速率2H2O2 2H2O+O2MnO2 浓度：在其他条件不变时，增大反应物的浓度，可浓度：在其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率。以增大反应速率。压强：压强：对于有气体参加的化学反应，增大压强一对于有气体参加的化学反应，增大压强一般可以减小气体的体积，从而使反应物的浓度增大，般可以减小气体的体积，从而使反应物的浓度增大，因此，也可以增大反应速率。因此，也可以增大反应速率。其他条件：如光、反应物颗粒大小、溶剂、反应物其他条件：如光、反应物颗粒大小、溶剂、反应物的状态等都可以影响化学反应速率。的状态等都可以影响化学反应速率。1请预计大理石（请预计大理石（CaCO3）分别）分别0.1mol/L和和1mol/L的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗？的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗？2块状块状CaCO3、粉末状、粉末状CaCO3与与0.1mol/L的的盐酸反应谁快谁慢？为什么？盐酸反应谁快谁慢？为什么？增大浓度反应速率加快，增大浓度反应速率加快，减小浓度反应速率减慢。减小浓度反应速率减慢。增大固体表面积可以加快增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）反应速率（接触充分）浓度的影响浓度的影响固体表面积固体表面积思考与交流二、化学反应的限度科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，如：如：SO2+H2O H2SO3Cl2+H2O HCl+HClOH2 +I2 2HI 正向反应正向反应逆向反应逆向反应化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，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。有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。N2+3H2 2NH32SO2+O2 2SO31当一个可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率当一个可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种止的一种“平衡状态平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。，这就是这个反应所能达到的限度。（1）在）在一定条件下一定条件下的的可逆反应可逆反应里，当里，当正反应速率与正反应速率与逆反应速率相等逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变反应物和生成物的浓度不再改变的状态的状态叫做叫做“化学平衡状态化学平衡状态”。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。等：等：v(正正)v(逆逆)（是化学平衡状态的本质）。（是化学平衡状态的本质）。动：是动态平衡，正、逆反应还在不断进行，动：是动态平衡，正、逆反应还在不断进行，正、逆反应速率相等，但不等于零。正、逆反应速率相等，但不等于零。定：平衡时，各组分的浓度保持一定（是定：平衡时，各组分的浓度保持一定（是化学平化学平 衡状态的外观特征）。衡状态的外观特征）。变：当外界条件发生改变时，则原平衡可能被破变：当外界条件发生改变时，则原平衡可能被破 坏，坏，各组分的浓度就会随之发生变化，在新各组分的浓度就会随之发生变化，在新 的一定条的一定条 件下又会建立新的平衡状态。件下又会建立新的平衡状态。（2）化学平衡状态化学平衡状态的特征：的特征：逆、等、动、定、变。逆、等、动、定、变。如：浓度、温如：浓度、温度、压强、催度、压强、催化剂等。化剂等。如果改变影响化学如果改变影响化学平衡的一个条件，平衡的一个条件，平衡将向着减弱这平衡将向着减弱这种改变的方向发生种改变的方向发生移动！移动！2任何化学反应的进程都有一定的限度任何化学反应的进程都有一定的限度，只是不，只是不同反应的限度不同罢了。同反应的限度不同罢了。3在可逆反应中，反应物不能按化学计量数之比在可逆反应中，反应物不能按化学计量数之比完全转化为生成物完全转化为生成物,因此因此,反应物的转化率小于反应物的转化率小于100。5化学反应的限度可以通过改变条件而改变。化学反应的限度可以通过改变条件而改变。4有些反应的可逆性很小，如有些反应的可逆性很小，如Ag+Cl-=AgCl 一般可一般可视为不可逆反不可逆反应。反反应应速速率率v(正正)v(逆逆)v(正正)=v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1以后：以后：v(正正)=v(逆逆)t1以后反应处于以后反应处于平衡状态平衡状态!什么是化学平衡呢？什么是化学平衡呢？化学反应的限度2 2化学平衡状态：化学平衡状态：指在一定条件下的指在一定条件下的可逆反应可逆反应，正反应和逆反，正反应和逆反应的应的速率相等速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度浓度保持保持不变不变的状态。的状态。一定条件下可逆反应一定条件下可逆反应如何理解 v(正)v(逆)?例如，一定条件下，可逆反例如，一定条件下，可逆反应N23H2 2NH3，对该可逆反可逆反应，表示正、逆反，表示正、逆反应速率可以用速率可以用N2或或H2或或NH3来来表示表示:（1）单位位时间内，有内，有1mol N2反反应掉，同掉，同时有有1mol N2生成生成（2）单位位时间内，有内，有3mol H2反反应掉，同掉，同时有有2mol NH3反反应掉掉（3）单位位时间内，有内，有1mol N2生成，同生成，同时有有2mol NH3生成生成以上均表示以上均表示v(正正)v(逆逆)三、化学反应条件的控制 思考与交流1在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应，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，这就要通过控制反应条件来达到目的。抑制有害的化学反应，这就要通过控制反应条件来达到目的。2提高燃料的燃烧效率的措施提高燃料的燃烧效率的措施：（1）适当过量的空气，燃料与空气充分接触；适当过量的空气，燃料与空气充分接触；（2）充分利用燃烧放出的热能，提高热能的利用率。）充分利用燃烧放出的热能，提高热能的利用率。3意义：可以通过控制反应条件，使化学反应符合或意义：可以通过控制反应条件，使化学反应符合或接近人们的期望。接近人们的期望。下面以“提高煤的燃烧效率”为例，分析研究化学反应条件的选择。1煤被研得越细，粉末越小，与空气中煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2得接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。得接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。2空气充足，煤燃烧生成空气充足，煤燃烧生成CO2越充分，放越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成CO，CO排到空气中造成污染，且生成排到空气中造成污染，且生成CO时，放出时，放出得热量大大减少。得热量大大减少。3应选择保温隔保温隔热且耐且耐热的炉膛材料；尽管的炉膛材料；尽管煤燃煤燃烧是放是放热反反应，但反，但反应过程中煤燃程中煤燃烧需需提供部分能量才能提供部分能量才能继续，因此利用煤燃，因此利用煤燃烧放放出的部分出的部分热量就可量就可维持反持反应的的继续进行，行，选用保温隔用保温隔热材料的目的，正是材料的目的，正是为了防止了防止热量量散失。散失。4可将燃可将燃烧后的后的废气通气通过交交换装置，供其他装置，供其他方面使用。方面使用。5燃料不充分燃燃料不充分燃烧有何危害？有何危害？（1）产生生热量少，浪量少，浪费资源；源；（2）产生生污染物，危害人体健康。染物，危害人体健康。6燃料充分燃燃料充分燃烧的条件是什么？的条件是什么？燃燃料料燃燃烧必必须与与空空气气接接触触，且且要要达达到到燃燃料料的的着着火火点点，燃燃料料充充分分燃燃烧要要考考虑两两点点：一一是是燃燃烧时要要有有足足够多的空气，二是燃料与空气要有足多的空气，二是燃料与空气要有足够大的接触面大的接触面积。控制化学反应条件的意义：对对有有利利的的或或我我们们需需要要的的化化学学反反应应，要要想想办办法法增增大大反反应应速速率率以以提提高高生生产产或或工工作作效效率率，并并要要采采取取措措施施促促进进反反应应的的完完成成程程度度以以提提高高原原料料的的利利用用率率或或转转化化率率；对对有有害害的的或或我我们们不不希希望望发发生生的的化化学学反反应，要设法降低反应速率。应，要设法降低反应速率。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确再见再见