化学反应速率与限度课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册.pptx

人教版人教版必修第二册必修第二册第六章化学反应与能量第二节化学反应速率与限度第1课时化学反应速率【学习目标与核心素养】学习目标1、了解化学反应速率的概念和表示方法。2、能够进行化学反应速率的简单计算。3、理解影响化学反应速率的因素及规律。核心素养1、变化观念：认识反应条件对化学反应速率的影响（控制变量）。2、模型认知：能用一定的理论模型说明外界条件改变对反应速率的影响。在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的反应进行的快，有的进行的慢。【思考与讨论】你了解下图涉及的化学反应进行的快慢吗？反应的快慢程度与我们有什么关系？很快较快较慢很慢不同的化学反应进行的快慢千差万别，快和慢是相对而言的，我们以上的判断方法都是定性地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要定量地描述一个反应的快慢。那么化学上是如何定量地判断一个化学反应的快慢的呢？化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢的物理量。通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)表示。一、化学反应速率1.定义:2.计算公式:3.常用单位:mol/(Lmin)或或mol/(Ls)或或molL-1min-1v(x)=c(x)ttn(x)V(1)c表示指定物质表示指定物质反应前后反应前后的浓度变化量，的浓度变化量，均取均取正值正值;(2)t为一段时间，故为一段时间，故表示表示平均反应速率平均反应速率(3)固体和纯液体的固体和纯液体的c是常数，所以通常不用是常数，所以通常不用固体和纯液体固体和纯液体表示化学反应速率表示化学反应速率.例1：在某一化学反应里，反应物A的浓度在20s内从8.0mol/L变成3.0mol/L。试求在这20s内该反应的化学反应速率为多少？tc(A)=（8.0-3.0）mol/L20 s0.25 mol/(Ls)注意：反应速率指这20s内的平均速率【课堂练习】一、化学反应速率4、“三段式”计算化学反应速率和转化率:mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始浓度/(molL1)a b 0 0变化浓度/(molL1)mx nx px qx终态浓度/(molL1)amx bnx px qx速率计算转化率计算(A)=(A)=A A的变化量的变化量A A的起始量的起始量100%100%一、化学反应速率 反应：N2+3H22NH3在密闭的容器中进行，各物质浓度随时间变化如下：完成表格并求在2s内的这个反应的平均率。高温、高压高温、高压催化剂催化剂时间N2H2NH3t=0s2mol/L6mol/L0mol/Lt=2s2mol/Lv（B）1mol/L3mol/L0.5mol/(Ls)1.5mol/(Ls)1.0mol/(Ls)思考1：化学反应速率之比与方程式中它们的计量数之比有什么关系？【思考与发现】化学反应速率比=化学计量数之比(系数之比）=物质的量变化之比=物质的量浓度变化之比一、化学反应速率练习1：已知反应：2SO2+O22SO3，4molSO2和2molO2在2L的密闭容器中反应2min后，SO2的物质的量浓度为1.5mol/L，求SO2、O2、SO3的反应速率。比较不同物质的反应速率，从中你能得出什么结论？（1）写出有关反应的化学方程式；（2）标出各物质的起始量、变化量、最终量（可用物质的量，也可用浓度）；（3）根据已知条件列方程式计算。起始量（mol/L）变化量（mol/L）最终量（mol/L）2100.50.250.51.50.750.5各物质的反应速率为：v(SO2)=0.25molL-1min-1v(O2)=0.125molL-1min-1v(SO3)=0.25molL-1min-1一、化学反应速率【课堂练习】【课堂练习】例2：在2L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2，发生N2+3H22NH3，在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求该反应的化学反应速率。起始浓度(mol/L)2s末浓度(mol/L)+变化浓度(mol/L)三段法0.51.500.20.20.30.10.41.2 c(NH3)t=0.10mol/(Ls)0.2mol/L2s一、化学反应速率（2）比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如在反应aA+bB=cC+dD中，v(A)/a与v(B)/b，若v(A)/av(B)/b，则A的速率大于B的速率。5、化学反应速率大小的比较方法:（1）归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位，并换算成相同物质的化学反应速率后，再比较大小。1mol/(Lmin)=1/60mol/(Ls)1mol/(Ls)=60mol/(Lmin)例：反应A+3B=2C+2D在四种不同条件下的化学反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/Ls(2)v(B)=0.6mol/Ls(3)v(C)=0.4mol/Ls(4)v(D)=0.45mol/Ls则该反应速率的快慢顺序为。(1)(4)(2)=(3)一、化学反应速率 已知 4NH3+5O2=4NO+6H2O,则下列关系式正确的是()A.4/5v(NH3)=v(O2)B.4/5v(NH3)=v(H2O)C.5/6v(O2)=v(H2O)D.4/5v(O2)=v(NO)D【课堂练习】一、化学反应速率对于下列反应，你是希望其反应速率越快越好还是越慢越好？钢铁腐蚀食物腐坏炼钢合成氨【思考与讨论】内因:(主要因素)化学反应速率的大小主要由反应物本身的性质决定，在其他条件相同时，反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之，化学反应速率越慢调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。探究】有哪些因素能够影响化学反应速率呢？【实验探究】影响化学反应速率的因素（外因）【问题】我们已经知道催化剂可以影响化学反应速率，此外，还有哪些反应条件会影响化学反应的速率？【假设】影响化学反应速率的因素可能有反应温度、反应物浓度等。【用品】5%H2O2溶液、1mol/LFeCl3溶液、0.1mol/L盐酸、1mol/L盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯。【实验探究】(1)温度对化学反应速率的影响 在两支大小相同的试管中均加入2mL5%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol/LFeCl3，溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比。不同温度环境实验现象冷水热水产生气泡速率增大产生气泡速率较慢结论1：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【实验探究】(2)反应物浓度对化学反应速率的影响利用实验室提供的用品，设计实验方案并提请教师审阔，待教师同意后进行实验（提示：探究某影响因素时，需保持其他条件因素相同）。步骤：。记录：。实验操作实验操作实验现象实验现象装有装有12%H2O2溶液的试管中溶液的试管中先产生气泡先产生气泡实验结论实验结论增大反应物浓度能使增大反应物浓度能使H2O2分解分解速率速率_加快加快结论2：增大反应物的浓度，反应速率加快，减小反应物的浓度，反应速率减慢.【实验探究】现象结论加入MnO2加入FeCl3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MnO2能加快反应速率FeCl3能加快反应速率无催化剂反应较慢结论3：加入催化剂（正）能加快化学反应的速率。(3)催化剂对化学反应速率的影响（4）压强对反应速率的影响只针对有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。【实验探究】结论4:对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大气体压强（缩小容器体积），化学反应速率加快；减小气体压强（增大容器体积），化学反应速率减慢。注意;恒温恒容，充入惰性气体-速率不变恒温恒压，充入惰性气体-速率减慢-会导致压强增大，反应物浓度不变，所以速率不变-会导致体积增大，反应物浓度减小，所以速率减慢l其它影响因素（1）如固体参加反应，增大固体表面积，反应速率增大。（2）反应物状态：一般来说，配制成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。（3）形成原电池，可以增大氧化还原反应的反应速率。【实验探究】影响因素规律内因反应物本身的性质反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之化学反应速率越慢外因浓度增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小温度升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小催化剂一般地，使用催化剂能极大地加快反应速率固体的表面积增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快其他光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率【总结】影响化学反应速率的因素总结【课堂练习】1.下列关于化学反应速率的说法，不正确的是（）A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量B.化学反应速率的大小主要取决于反应物的性质C.化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少来表示D.化学反应速率常用单位有molL1s1和molL1min1CB【课堂练习】2.一定条件下，分别对反应C(s)CO2(g)2CO(g)进行如下操作(只改变该条件)：升高反应体系的温度；增加反应物C的用量；缩小反应体系的体积；减少体系中CO的量。上述措施中一定能使反应速率显著变大的是（）A.B.C.D.3.已知合成氨反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，其浓度数据如下：当用氨气浓度的增加来表示该化学反应的速率时，其速率为（）A.0.2molL1s1B.0.4molL1s1C.0.6molL1s1D.0.8molL1s1N2H2NH3起始浓度/molL11.03.002s末浓度/molL10.61.80.8B【课堂练习】高温、高压催化剂4.实验室用锌粒与2molL1硫酸溶液制取氢气，下列措施不能增大化学反应速率的是()A.用锌粉代替锌粒B.改用3molL1硫酸溶液C.改用热的2molL1硫酸溶液D.向该硫酸溶液中加入等体积的水D【课堂练习】人教版人教版必修第二册必修第二册第六章化学反应与能量第二节第二节化学反应的速率与限度化学反应的速率与限度 第第2 2课时课时 化学反应的限度化学反应的限度学习目标1、了解可逆反应及特点。2、理解化学平衡状态的特征及标志，学会平衡状态的判断。3、知道改变条件化学平衡会发生移动。4、了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。核心素养1、变化观念与平衡思想：化学反应有一定限度，是可以调控的。2、证据推理与模型认知：通过分析推理认识化学平衡的特征。【引入】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？2H2+O2=2H2O已知：2mol1mol2SO2+O22SO3已知：2mol1mol 2mol?2mol?由上可知可逆反应进行得不完全，正、逆向反应同时同条件进行。化学反应物不可能全部转化为生成物，存在一定的化学反应限度。其实任何化学反应的进程都有一定的限度（可逆性），反应物不可能完全参加了反应，有些能进行地较彻底（非可逆反应），有些反应是不彻底的，甚至是可逆的（可逆反应）。一、化学反应限度1、可逆反应：在相同条件下能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。同一条件下表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“”。N2+3H22NH3催化剂高温高压2SO2+O22SO3催化剂高温Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电2H2OH2+O2电解点燃14CO2、14C、14CO2、14CO2+CCO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有。1、以下几个反应是否是可逆反应？为什么？【思考与交流】时间时间(min)0 010102020303040405050606070708080c(SO2)1 10.70.70.50.50.350.350.20.20.10.10.10.10.10.10.10.1c(O2)0.50.50.350.350.250.250.180.180.10.10.050.050.050.050.050.050.050.05c(SO3)0 00.30.30.50.50.650.650.80.80.90.90.90.90.90.90.90.9对于以上反应，分析：对于以上反应，分析：对于以上反应，分析：对于以上反应，分析：1 1、当反应开始时，反应物和生成物的浓度那个大？、当反应开始时，反应物和生成物的浓度那个大？2 2、当反应开始时，正反应与、当反应开始时，正反应与逆逆逆逆反应那个反应速率大？反应那个反应速率大？3 3、随着反应物的进行，反应物和生成物浓度如何变化？、随着反应物的进行，反应物和生成物浓度如何变化？4 4、随着反应的进行，、随着反应的进行，v(v(正）与正）与v(v(逆）怎样变化？逆）怎样变化？5 5、反应进行到什么时候会停止呢？、反应进行到什么时候会停止呢？6 6、反应真的停止了吗？、反应真的停止了吗？7 7、给这种状态命名、给这种状态命名?在某密闭容器中发生反应：在某密闭容器中发生反应：2SO2+O22SO3催化剂催化剂（反应物浓度大）（反应物浓度大）（正反应速率大）（正反应速率大）（反应物浓度减小生成物浓度增大）（反应物浓度减小生成物浓度增大）（v(v(正）逐渐减小、正）逐渐减小、v(v(逆）逐渐增大）逆）逐渐增大）（v(v(正）正）=v(=v(逆）逆）)根据上述浓度变化，你能画出正反应速率和逆反应速率随着时间的变化曲线图吗？（没有，只是达到了一种动态平衡没有，只是达到了一种动态平衡)（化学平衡状态化学平衡状态)化学反应限度化学反应限度2、化学平衡状态的建立最大为零减小增大v(正)v(逆)2、化学平衡状态的建立、化学平衡状态的建立一、化学反应限度由于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，反应好像“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。正反应速率逆反应速率相等时间速率2、化学平衡状态的建立一、化学反应限度（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，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到表面一种静止的状态。这就是这个反应所能达到的限度，我们称之为化学平衡状态,化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大“限度”。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3、化学平衡状态反应速率v(正)v(逆)t1时间04、化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变(1)逆：讨论的对象是可逆反应 (前提)(2)等：同一物质v正=v逆0 (实质)(3)动：化学平衡是一种动态平衡。化学反应达到平衡时，反应并没有停止。(4)定：在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变(标志)(5)变：化学平衡状态是有条件的，当影响化学平衡的外界条件发生改变，化学平衡就会被破坏，在新的条件下建立新的化学平衡。一、化学反应限度(1)(2)1molN2和3molH2在一定条件下可完全生成2molNH3()(3)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率()(4)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等()(5)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等()化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止()课堂训练课堂训练5、化学平衡状态的判断依据直接依据：（1)v(正)=v(逆)同一物质：v正(A)v逆(A)不同物质：速率比系数比两个方向（2）某一组分的浓度保持不变（注意不是相等，也不是成一定的比值）某一组分的浓度、物质的量、质量、体积不随时间改变即平衡某一组分的浓度分数、物质的量分数、质量分数、体积分数不随时间改变即平衡1、以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态?(1)若有1molN2消耗，则有1molN2生成。(2)若有1molN2消耗，则有3molH2生成。(3)若有1molN2消耗，则有2molNH3生成。(4)若有1molNN键断裂，则有6molNH键断裂。(5)若有1molNN键断裂，则有6molNH键生成。(6)若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变。(7)反应体系中平均相对分子质量一定。(8)若体系的体积一定，气体的密度一定。(9)若体系的体积一定，气体的压强一定。是否是是是是否是否【课堂练习】在一定温度下，在恒容的容器中充入在一定温度下，在恒容的容器中充入2molSO2和和1molO2发生反应发生反应：2SO2O22SO3。一一段段时时间间后后，该该反反应应达达到到化化学学平平衡衡，下下列列能能说说明明达达到化学平衡状态的是到化学平衡状态的是_(填序号填序号)。v正正(SO2)2v逆逆(O2)v(SO2)v(SO3)单位时间内消耗单位时间内消耗amolSO2，同时生成，同时生成amolSO3SO2、O2和和SO3的浓度之比为的浓度之比为2 1 2混合气体的总的物质的量不再改变混合气体的总的物质的量不再改变混合气体的混合气体的压强不再改变压强不再改变混合气体的混合气体的密度不再改变密度不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变典例分析典例分析间接依据A、颜色不再改变B、对绝热密闭容器，温度不再改变能一、化学反应限度能首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。（3）间接标志-以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例变量不变即平衡、一直不变不作依据C、比例问题若说保持不变若说相等能不能间接依据D、压强不再改变若左右能若左=右不能E、平均相对分子质量不再改变若左右若左=右能能F、密度不再改变若左右若左=右不能不能（3）间接标志-一、化学反应限度以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例变量不变即平衡、一直不变不作依据恒压恒容若有固体时不能若无固体时能1、可逆反应2NO2(红棕色)2NO(无色)O2(无色)在密闭容器中反应，达到化学平衡状态的是（）A.单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO2B.单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NOC.c(NO2):c(NO):c(CO2)=2:2:1D.混合气体的颜色不再改变F.混合气体的密度不再改变E.混合气体的平均相对分子质量不再改变H.混合气体个组分的 体积分数不再改变ADEH【课堂练习】H2(g)I2(g)2HI(g)二、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应（提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率），抑制有害的化学反应（降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生），这就需要进行化学反应条件的控制。二、化学反应条件的控制 在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。催化剂高温、高压N2+3H22NH3 合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400500下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为1030MPa。【思考与讨论】为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？（提示：可以从以下几方面考虑，如燃料的状态、空气用量、炉膛材料、烟道废气中热能的利用，等等。）燃料与空气接触；温度达到燃料的着火点。(2)燃料充分燃烧的条件要有足够的空气或氧气(助燃剂)；燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。(3)燃料充分燃烧的意义使有限的能量发挥最大的作用，节约能源；降低污染程度。促进抑制【总结】二、化学反应条件的控制1.下列关于化学反应限度的说法中正确的是（下列关于化学反应限度的说法中正确的是（）A.一一个个可可逆逆反反应应达达到到的的平平衡衡状状态态就就是是这这个个反反应应在在该该条条件下所能达到的最大限度件下所能达到的最大限度B.当当一一个个可可逆逆反反应应达达到到平平衡衡状状态态时时，正正向向反反应应速速率率和和逆向反应速率相等且等于零逆向反应速率相等且等于零C.平衡状态时，各物质的浓度保持相等平衡状态时，各物质的浓度保持相等D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变化学反应的限度不可以通过改变条件而改变A【课堂练习】3.化化学学反反应应限限度度的的调调控控在在工工业业生生产产和和环环保保技技术术等等方方面面得得到到了了广广泛泛的的应应用用，如如果果设设法法提提高高化化学学反反应应的的限限度度，下面说法中错误的是（下面说法中错误的是（）A.能够节约原料和能源能够节约原料和能源B.能够提高产品的产量能够提高产品的产量C.能够提高经济效益能够提高经济效益D.能够提高化学反应速率能够提高化学反应速率D【课堂练习】下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3，已达平衡状态的是，已达平衡状态的是 ()A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成A、C 随堂练习随堂练习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,同时生同时生3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2C14CO2 +C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子的粒子有有 。14CO2、14C、14CO例例3反应：反应：2NOO2 2NO2达到平衡后，下列叙述不正确的是（达到平衡后，下列叙述不正确的是（）A 平衡时，平衡时，O2与与NO不再化合。不再化合。B 平衡时，平衡时，O2、NO、NO2 的物质的量浓度相等的物质的量浓度相等 C 平衡时，反应混和物中平衡时，反应混和物中NO2的质量等于的质量等于O2与与NO的质量之和。的质量之和。D 平衡时，平衡时，O2、NO、NO2的物质的量浓度、百分含量保持不变。的物质的量浓度、百分含量保持不变。E 平衡时，容器中平衡时，容器中O2、NO、NO2三种物质共存三种物质共存F平衡时，平衡时，NO2的产率不变。的产率不变。G平衡时，容器内的总分子数、压强不变平衡时，容器内的总分子数、压强不变 H平衡时，容器内混和气体的颜色不再变化平衡时，容器内混和气体的颜色不再变化 A B C