第一单元化学反应速率 (3).ppt
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1、化学反应速率的 表示方法【思考与交流思考与交流】你了解下列事物化学变化进行的快慢吗你了解下列事物化学变化进行的快慢吗?烟花的爆炸是瞬间完成烟花的爆炸是瞬间完成从反应快慢的角度来描述下列现象从反应快慢的角度来描述下列现象爆炸反应和燃烧反应爆炸反应和燃烧反应反应速率极快反应速率极快反应速率快反应速率快反应速率慢反应速率慢反应速率极慢反应速率极慢酸碱溶液的中和反应酸碱溶液的中和反应 酿酒酿酒石油的形成石油的形成一次性快餐盒、聚乙烯等塑料制品分解需一次性快餐盒、聚乙烯等塑料制品分解需要几百年。要几百年。汽车尾气汽车尾气NONO、COCO反应能生成反应能生成N N2 2、COCO2 2,但汽,但汽车尾气
2、中仍有车尾气中仍有NONO、COCO排放,因为反应太慢了排放,因为反应太慢了有的反应我们认为快一点好有的反应我们认为快一点好!(2)橡胶老化,钢铁腐蚀;橡胶老化,钢铁腐蚀;“云龙陛石云龙陛石”近几十年腐蚀加快;近几十年腐蚀加快;乐山大佛近几十年腐蚀特别严重。乐山大佛近几十年腐蚀特别严重。有的反应我们认为慢一点好有的反应我们认为慢一点好!不同的化学反应进行的快慢千差万别,不同的化学反应进行的快慢千差万别,“快快”与与“慢慢”是相对而言的,在科学是相对而言的,在科学研究和实际应用中,需要用一个统一的研究和实际应用中,需要用一个统一的定量标准来衡量或比较。与物理学中物定量标准来衡量或比较。与物理学中
3、物体的运动快慢用体的运动快慢用“速度速度”表示相类似,表示相类似,化学反应过程中进行的快慢用化学反应过程中进行的快慢用“反应速反应速率率”来表示。来表示。化学反应速率:表示化学反应快慢的物理量化学反应速率:表示化学反应快慢的物理量化学反应速率通常用单位时间内反应物化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度浓度的减少的减少或生成物或生成物浓度浓度的增加来表示。的增加来表示。特别注意特别注意:气体的浓度用:气体的浓度用 来表示来表示气体的物质的量气体的物质的量 容器的容器的体积体积化学反应速率的单位通常为:化学反应速率的单位通常为:molL-1s-1或或molL-1min-1 或或molL-1h-1
4、V=Ct例:看课本第例:看课本第32页页H2O2分解的浓度变化表格,求分解的浓度变化表格,求020分分钟内过氧化氢分解的平均速率。钟内过氧化氢分解的平均速率。H2O2浓度变化量:浓度变化量:0.80molL-1-0.40molL-1=0.40molL-1时间变化量:时间变化量:20min所以所以V(H2O2)=0.02molL-1min-10.40molL-1 20min练习:请计算练习:请计算2040分钟内该反应的平均速率分钟内该反应的平均速率0.01molL-1min-10.10.20.30.40.50.60.70.81020304050607080t/min请同学们把表中的数据在左图的直
5、角坐标系中表示出来请同学们把表中的数据在左图的直角坐标系中表示出来请同学们根据图像分别计算第请同学们根据图像分别计算第1020、第、第6070分钟内的平均速率。分钟内的平均速率。通过计算某段时间内的化学反应速率,可通过计算某段时间内的化学反应速率,可见,在不同的时间内,化学反应的速率可见,在不同的时间内,化学反应的速率可能不同。能不同。我们通常计算的是某时间段内化学反我们通常计算的是某时间段内化学反应的平均速率。当应的平均速率。当t非常小时,就是非常小时,就是某时刻的即时速率,在该图像上就是某时刻的即时速率,在该图像上就是某时刻对应的斜率某时刻对应的斜率。即时速率常用于反应、平衡以及即时速率常
6、用于反应、平衡以及图象的分析,没有信息不要求计图象的分析,没有信息不要求计算。平均速率多出现在高中计算算。平均速率多出现在高中计算中,必须掌握计算技巧。中,必须掌握计算技巧。练习练习(一)请指出下列说法所表示的含义:某物质在某一化学反应中的反应速率为0.50mol/(Lmin)。该说法表示该物质在参与反应时,平均平均每分钟每分钟内物质的量浓度减少内物质的量浓度减少(或增加或增加)了为了为0.50mol/L.(二)在A+2B=C的反应中,已知其始时A的浓度为2mol/L,经过2分钟后,其浓度变为1mol/L,求该物质在2分钟内的反应速率。0.50mol/(Lmin)交流与讨论交流与讨论N2O5在
7、四氯化碳溶液中的分解反应:在四氯化碳溶液中的分解反应:2N2O5=4NO2+O2、分别用反应物和生成物的物质的量浓度在单、分别用反应物和生成物的物质的量浓度在单位时间内的变化来表示该反应的速率,将计算结位时间内的变化来表示该反应的速率,将计算结果填入表果填入表2-2。书本书本P33、请将化学反应速率的比值与它们在方请将化学反应速率的比值与它们在方程式中的计量数的比值进行比较,归纳它程式中的计量数的比值进行比较,归纳它们之间有什么关系?们之间有什么关系?t/min012345N2O5C(N2O5)/mol/L1.001.000.710.710.500.500.350.350.250.250.17
8、0.17 C(N2O5)/moi/L NO2C(NO2)/mol/L0 00.580.581.001.001.301.301.501.501.661.66 C(NO2)/mol/L O2C(O2)/mol/L0 00.150.150.250.250.330.330.380.380.420.42 C(O2)/mol/LC(N2O5)t t/mol/L.minC(NO2)t t/mol/L.minC(O2)t t/mol/L.minP31 交流与讨论交流与讨论0.290.2900.500.2160.650.3320.3750.1660.1880.750.830.4300.5000.5800.150
9、 0.125 0.110 0.095 0.0840.2500.58 1.001.301.661.500.150.250.330.380.42一个化学反应既有反应物又有生成物,表示化学反一个化学反应既有反应物又有生成物,表示化学反应速率时,即可用某反应物的浓度变化来表示,还应速率时,即可用某反应物的浓度变化来表示,还可以用其它反应物或生成物的浓度变化来表示。例可以用其它反应物或生成物的浓度变化来表示。例如:请同学们看课本第如:请同学们看课本第33页的化学反应,该反应的页的化学反应,该反应的速率即可以用单位时间内速率即可以用单位时间内N2O5的浓度减少来计算,的浓度减少来计算,还可以用单位时间内还
10、可以用单位时间内NO2或或O2的浓度增加来表示。的浓度增加来表示。请同学们分别用三种物质来表示第请同学们分别用三种物质来表示第34分钟内该反应分钟内该反应的平均速率。的平均速率。V(N2O5)=0.10molL-1min-1V(NO2)=0.20molL-1min-1V(O2)=0.05molL-1min-1这三个数字都可用于表示第这三个数字都可用于表示第34分钟内该反应的平均分钟内该反应的平均速率,也就是说,它们表示的化学反应速率是速率,也就是说,它们表示的化学反应速率是一样一样快快的,但三者有什么关系?的,但三者有什么关系?结论:同一反应速率可以用不同物质浓结论:同一反应速率可以用不同物质
11、浓度变化表示,其数值之比等于方程式中度变化表示,其数值之比等于方程式中的化学计量数之比。只要知道用某种物的化学计量数之比。只要知道用某种物质来表示的化学反应速率数值,就可以质来表示的化学反应速率数值,就可以换算成用其它物质来表示该反应速率。换算成用其它物质来表示该反应速率。2、在同一反应中,用不同的物质表示的化、在同一反应中,用不同的物质表示的化学反应速率数值不一定相等,但其速率之学反应速率数值不一定相等,但其速率之比等于其系数之比。比等于其系数之比。aA+bB=cC+dDv(A):):v(B):):v(C):):v(D)=a:b:c:d练习练习已知:反应已知:反应 A+3B=2C+2D A+
12、3B=2C+2D 在四种不同条件下的反应速率为:在四种不同条件下的反应速率为:(1)v(A)=0.3 mol/(L(1)v(A)=0.3 mol/(Ls)s)(2)v(B)=0.6 mol/(L(2)v(B)=0.6 mol/(Ls)s)(3)v(C)=0.4 mol/(L(3)v(C)=0.4 mol/(Ls)s)(4)v(D)=0.45 mol/(L(4)v(D)=0.45 mol/(Ls)s)则该反应速率的快慢顺序则该反应速率的快慢顺序为为 。(1)(4)(2)=(3)在具体的化学反应过程中,化学反应速率各不相同,科在具体的化学反应过程中,化学反应速率各不相同,科学家是怎样来测量化学反应
13、速率的呢?学家是怎样来测量化学反应速率的呢?n测定方法有测定方法有 n、化学方法、化学方法直接观察某些性质(如释放出气体的体积和体直接观察某些性质(如释放出气体的体积和体系压强)系压强)盐酸与碳酸钙反应生成盐酸与碳酸钙反应生成CO2,通过测定一定时,通过测定一定时间内间内CO2气体的体积,可测定该反应的反应速气体的体积,可测定该反应的反应速率率;化学反应速率是通过实验测定的化学反应速率是通过实验测定的、物理方法、物理方法(1)比色法)比色法由于物质对特定波长的光吸收性能不同,因此可以由于物质对特定波长的光吸收性能不同,因此可以通过吸光度来测定反应物的浓度。通过吸光度来测定反应物的浓度。(2)电
14、导法)电导法根据离子导电能力的差异,通过电导率的变化测定根据离子导电能力的差异,通过电导率的变化测定反应物中离子浓度变化,从而计算化学反应速率。反应物中离子浓度变化,从而计算化学反应速率。3、此外激光技术也可以应用到化学反应速率的测定此外激光技术也可以应用到化学反应速率的测定例例1在在2L的密闭容器中,加入的密闭容器中,加入3mol和和1mol的的H2和和N2,发,发生生N2+3H22NH3,在,在2s末时,测得容器中含有末时,测得容器中含有0.4mol的的NH3,求该反应的化学反应速率。,求该反应的化学反应速率。【说明说明】计算反应速率一般运用计算反应速率一般运用“三段思维法三段思维法”,即
15、,即“起始起始”、“转化转化”、“平衡平衡”时的情况来考虑,这种方法的优点在于各物质时的情况来考虑,这种方法的优点在于各物质的量及变化非常清晰,一目了然。的量及变化非常清晰,一目了然。()()()计算中注意以下量关系计算中注意以下量关系:对反应物对反应物:c(起始起始)-c(转化转化)=c(某时刻某时刻)对生成物对生成物:c(起始起始)+c(转化转化)=c(某时刻某时刻)反应物的转化率反应物的转化率=100%特别提示特别提示:起始量起始量 转化量转化量 某时刻的量三者物理量及单位某时刻的量三者物理量及单位要统一要统一,可以都用物质的量或物质的量浓度可以都用物质的量或物质的量浓度,否则无法计算否
16、则无法计算 在进行化学反应速率的比较时要换算成同一物质在进行化学反应速率的比较时要换算成同一物质,同一单同一单位表示位表示,再比较数值大小再比较数值大小 比较化学反应速率比较化学反应速率,通常是同一化学反应的各种速率通常是同一化学反应的各种速率(不同不同条件或不同时间段条件或不同时间段)之间进行比较之间进行比较 小结:小结:一、化学反应速率一、化学反应速率1、概念、概念:表示化学反应快慢的物理量表示化学反应快慢的物理量,化学反应化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。物浓度的增加来表示。单位:单位:molL-1min-1、
17、molL-1S-1、molL-1 h-1 等等2、数学表达式:、数学表达式:V=Ct3、对于同一化学反应速率用不同的的物质表示其化学反应速率,对于同一化学反应速率用不同的的物质表示其化学反应速率,可能不相同,但其化学反应速率比等于化学方程式中化学计量数可能不相同,但其化学反应速率比等于化学方程式中化学计量数之比之比aA+bB=cC+dDv(A):):v(B):):v(C):):v(D)=a:b:c:d二、化学反应速率的测量:实验间接测量二、化学反应速率的测量:实验间接测量测定方法:测定方法:、化学方法、化学方法-直接观察某些性质直接观察某些性质、物理方法、物理方法(1)比色法)比色法-可以通过
18、吸光度来测定反应物的浓度可以通过吸光度来测定反应物的浓度(2)电导法)电导法-通过电导率的变化测定反应物中离子浓度变化通过电导率的变化测定反应物中离子浓度变化 3、此外激光技术也可以应用到化学反应速率的测定此外激光技术也可以应用到化学反应速率的测定对于锌和不同浓度的稀硫酸的实验,你对于锌和不同浓度的稀硫酸的实验,你准备如何比较反应速率的快慢?准备如何比较反应速率的快慢?【思考与讨论】观察产生气泡的快、慢;观察产生气泡的快、慢;观察试管中剩余锌粒的质量的多、少;观察试管中剩余锌粒的质量的多、少;用手触摸试管,感受试管外壁温度的用手触摸试管,感受试管外壁温度的高、低高、低实验现象实验现象来判断反应
19、的快慢来判断反应的快慢 定性定性描述描述测定气体的体积或体系的压强测定气体的体积或体系的压强测定物质的物质的量的变化测定物质的物质的量的变化测定物质或离子的浓度变化测定物质或离子的浓度变化测定体系的温度或测定反应的热量变化测定体系的温度或测定反应的热量变化实验测量实验测量来判断反应的快慢来判断反应的快慢 定量定量描述描述化学反应速率化学反应速率定量描述定量描述如何通过用注射器测量氢气的体积的方法如何通过用注射器测量氢气的体积的方法来判断锌和不同浓度的稀硫酸反应的速率来判断锌和不同浓度的稀硫酸反应的速率快慢?快慢?确定变量确定变量找出某种易于测量的某种物理量或性质找出某种易于测量的某种物理量或性
20、质的变化的变化控制不变的因素控制不变的因素稀硫酸的浓度不同稀硫酸的浓度不同锌粒的表面积、温度锌粒的表面积、温度时间或氢气的体积时间或氢气的体积测量氢气的体积或时间测量氢气的体积或时间注意问题注意问题(1)(1)化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的尺度化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的尺度,它它只与时间和浓度变化有关只与时间和浓度变化有关.(2)(2)化学反应速率是标量,即只有大小而没有方向化学反应速率是标量,即只有大小而没有方向,无论无论用任何物质来表示反应速率都为正数。用任何物质来表示反应速率都为正数。(3)(3)对于固体物质或气态反应中的液体物质,反应在其对于固体物质或气态反应中的液
21、体物质,反应在其表面进行,它们的表面进行,它们的“浓度浓度”是不变的,因此不用液体是不变的,因此不用液体和固体表示化学反应速率。和固体表示化学反应速率。(4)在同一反应中用不同物质来表示时在同一反应中用不同物质来表示时,其数值可以不同其数值可以不同,但都表示同一个反应的速率但都表示同一个反应的速率.因此因此,表示化学反应的速表示化学反应的速率时率时,必须说明反应物中哪种物质做标准必须说明反应物中哪种物质做标准.(6)相同的反应在不同的条件下进行相同的反应在不同的条件下进行,要化成同一种进要化成同一种进行比较,还要注意单位的换算。行比较,还要注意单位的换算。(7)同一反应中同一反应中:速率速率(
22、v)之比之比=系数之比系数之比=浓度变化浓度变化(c)之比之比(5)一般来说一般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐减化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢慢.因此因此,某一段时间内的反应速率某一段时间内的反应速率,是平均速率是平均速率,而不而不是瞬时速度。是瞬时速度。练习练习1、反应反应A(g)+3B(g)=2C(g)在在2L密闭容器中反应,密闭容器中反应,0.5min内内C的物质的量增加了的物质的量增加了0.6mol,有关反,有关反应速率正确的是(应速率正确的是()A、V(A)=0.005mol/(Ls)B、V(C)=0.002mol/(Ls)C、V(B)=V(A)/3 D、V(A)=0.00
23、1mol/(Ls)A2、某化合物A的蒸气1mol充入0.5L容器中加热分解:2A(g)=B(g)+nC(g),反应到3min时,容器内A的浓度变为0.8mol/L,测得这段时间内,平均速率v(c)=0.6mol/(L.min),则化学反应方程式中n值为_,v(B)=_mol/(L.min)。30.2速率比计量系数比。3、某温度时,在2L容器中,x、y、z三种物质随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析,该反应的化学方程式是:_,反应开始至2min,z的平均速率是_。3x+y=2z0.05mol/(L.min)yxz时间时间/min1.00.80.60.40.20.0123450.90.70.2
24、物物质质的量的量/mol4、在2L密闭容器中,发生3A+B=2C 的反应,若最初加入A和B都是4mol,A的平均反应速率是0.12mol/(L.s),则10s后容器中的B的物质的量是:()A、1.6molB、2.8molC、3.2molD、3.6molC5、反应A+3B=2C+2D 在不同条件下反应速率分别为则该反应进行的最快的是():V(A)=0.15mol/(L.S)V(B)=0.6mol/(L.S)V(C)=4mol/(L.min)V(D)=0.15mol/(L.S)A.B.C.D.E.比较反应速率快慢,首先转化为同种物质表示的速率,并注意单位的一致性。C6、在温度、体积不变的容器中进行
25、反应在温度、体积不变的容器中进行反应H22 2,若反应物的浓度由若反应物的浓度由0.1mol/L降到降到0.06mol/L需需20s,那么由那么由0.06mol/L降到降到0.036mol/L,所需反应时间所需反应时间应为应为()A10sB12sC12sD12sCv(HI)(0.1mol/L0.06mol)/L/20s=0.002mol/(L.s)t=(0.06mol/L0.036mol)/L/0.002mol/(L.s)=12s8.对于反应对于反应A+3B=2C+2D,下列数据表示不同条件的反应速,下列数据表示不同条件的反应速率,其中反应进行得最快的是率,其中反应进行得最快的是()A.v(A
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- 第一单元化学反应速率 3 第一 单元 化学反应 速率
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