化学反应的速率和限度.ppt

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1、第三节 化学反应的 速率和限度,化学反应有快有慢：,HClNaOHNaClH2O,千分之一秒即完成,H2Cl22HCl,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),单位：,mol/(Ls) 或者 mol/(Lmin),=,【注意】,化学反应速率是标量，只取正值。 化学反应速率有瞬时反应速率和平均反应速率，以上所表示的是某段时间内的平均反应速率。 化学反应速率只适用于气体或溶液，固体或纯液体的浓度可视

2、为常数，并不适用。,例1,在 N2 + 3H2 2 NH3反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为0. 6 mol/L，则以氨气表示的化学反应速率是多少？,一个5L容器中，盛入8.0mol某气体反应物，3min后， 测得这气体还剩6.5mol,这种反应物的化学反应速率 为,例2,例3：在2L的密闭容器中充入2mol的氮气和8mol氢气， 一定条件下发生反应。5min后，测得容器内生成的氨气 的浓度为1mol/L,问题1：分别用H2 、N2、 NH3 的浓度变化表示的反应速率,问题2：以上三种的数值是否相等？是否矛盾？ 数值大小何有关系？,各物质反应速率比 = 计量系数比,例4、已知反应A 3B 2C

3、 D （1）在某段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率 为1mol/(Lmin)，则此段时间内以C的浓度变化表示的 化学反应速率？ （2）VA=1mol/(Lmin), VB=2mol/(Lmin) VC=0.02mol/(LS) 三种情况所对应的化学反应速率由小到大为 。,反思: 比较反应的快慢, 统一基准物质统一单位。,化学反应速率的特点 同一反应中：,（1）可用不同物质来反应速率表示，但必须指明是用哪种物质来表示。 （2）各物质的化学反应速率比 = 化学计量系数比 例如：在反应aA + bB = cC + dD中， v(A):v(B):v(C):v(D) = a : b : c : d

4、 （3）不同物质表示的反应速率数值可能相同，也可能不同，但意义相同，都表示该反应的化学反应快慢。 （4）比较同一反应在不同条件下的反应速率时应： 统一基准物质统一单位。,练习1,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)=amolL-1s-1, V(B)=a/2molL-1s-1, V(C)=amolL-1s-1, 则该反应的化学方程式是 。,2A+B=2C,练习3：,则该反应速

5、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/(Ls ),(2) (B)=0.6mol/(Ls),(3) (C)=0.4mol/(Ls),(4) (D)=0.45mol/(Ls),(1)(4)(2)=(3),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25,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

6、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24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26,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

7、：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,（6）其他条件对化学反应速率的影响,（5）压强对化学反应速率的影响,对于有气体参加的反应来说，增大压强，就

8、是增加单位体积里反应物的浓度，即增大反应物的压强，可以增大化学反应速率。,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10s A 的平均反应速率为0.12mol/(Ls)，则10s时， 容器中B的物质的量为 。,3.2mol,课堂训练,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

9、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0t1、t1t2、t2t3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; t1t2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.,在25时，向100mL含HCl 14.6g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)，

10、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/Ls,0.25mol/Ls,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：C

11、l2 、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 + H2 NH3,在一固定容积的密闭容器里，加1mol N2和3mol H2 (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 + H2 NH3,（2）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3)0,瞬间过后有什么特征？,正

12、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 + H2 NH3,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)0t1：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

13、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+O2 2SO3,随堂练习 1、可逆反应达到平衡的主要特征（） A.反应停止了 B.正、

14、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,2、对于可逆反应MN Q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Q C. M、N、Q的浓度都保持不变 D. 反应已经停止,C,3、下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是 ( ) A.1个NN键断裂的同时,有3个HH键形成 B.1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂 C.1个NN键断裂的同时,有6个NH键断裂 D.1个NN键断裂的同时,有6个NH键形成,A、C,3、在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g) 达到平衡的标志

15、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3nmolB C.A、B、C的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为1:3:2,C,2、14CO2 + C CO，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m A(g) n B(g) + p C(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n mol B和p mol C的同时，生成m mol A,（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

16、分含量不再改变,在密闭容器中充入4mol HI,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,4、反应物的转化率,在合成氨工业中,由a mol氮气, b mol氢气混合反应 达到平衡,有 c mol 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

17、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1 FeCl3 + 3 KSCN Fe(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，

18、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 + O2 2SO3,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+2H2O Fe(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,A D,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+N2 2NH3（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？,