第3节化学反应的速率.

化学第3节化学反应的速率化学【新课导入】(教师用书备用)北京的故宫是世界著名的古建筑群,是世界珍贵的文化遗产。保和殿后面的那块巨大的“云龙陛石”上曾经雕刻有精美的蟠龙图案,近些年来,尤其是20世纪,这些浮雕遭到严重的损坏,那上边好多的细小花纹已经模糊不清了。据统计,世界上的古建筑在20世纪所遭受的腐蚀比过去几百年甚至上千年所遭受的腐蚀还要严重,有的已经面目全非了。我们知道CaCO3在风吹日晒、雨淋时会和H2O、CO2反应生成可溶性的Ca(HCO3)2而使石雕、建筑受损,但是历史上几千年这种腐蚀都是很慢的。为什么20世纪的腐蚀就这么快呢?【学习目标】1.了解化学反应速率的概念和含义。2.掌握化学反应速率的定量表示及计算方法。3.掌握温度、浓度和催化剂对化学反应速率的影响。4.掌握化学反应速率的相关图像分析。化学课前预习课堂探究化学课前预习读教材学基础回顾知识衔接1.化学反应速率:通常用单位时间里反应物浓度或生成物浓度的变化量来表示。2.影响化学反应速率的外界条件:浓度、温度、催化剂、压强以及反应物的接触面积等。化学预习教材新知一、化学反应速率1.表示方法(1)对于反应体系的化学反应,常用单位时间内(或质量、物质的量等)的减少或者(或质量、物质的量等)的增加来表示。体积不变反应物浓度生成物浓度(2)表达式是vct。2.常用单位:或。mol·L-1·s-1mol·L-1·min-1化学3.化学反应速率的特点(1)同一反应选用不同物质浓度的改变量表示速率,数值可能,但表示的意义。(2)各物质表示的速率之比等于该反应方程式中的之比。不同相同各物质的系数【思考1】v=ct一般使用于什么样的反应体系?答案:v=ct一般可使用于恒容且有气体参加的反应体系或在溶液中进行的反应。化学二、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(1)对于反应H2O2+2HI2H2O+I2,其反应速率v=kc(H2O2)c(HI),k称为常数。___________k越大,反应进行的越_____,k与_______无关,但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。反应速率快浓度(2)必须指明的是,一个化学反应的反应速率与参与反应的物质的浓度的关系式是的结果,不能随意根据反应的化学方程式直接写出。实验测定2.温度对化学反应速率的影响(1)活化能是普通反应物分子形成所吸收的能量,用Ea表示,Ea越高,反应越进行。(2)升高温度,可使更多反应物分子变成分子,反应速率。活化分子难活化加快化学3.催化剂对化学反应速率的影响(1)催化剂是能加快反应速率而在反应前后本身的和不变的物质。(2)由于催化剂的质量及化学性质在反应前后不变,反应历程中必定既包括有催化剂的反应,又包括使催化剂的反应。催化剂通过参与反应改变反应历程,从而降低反应的活化能,提高化学反应速率。(3)催化剂不能改变化学反应的平衡常数,不能改变平衡转化率。(4)催化剂还具有,某催化剂对某一反应可能是活性很强的催化剂,但对其他反应不一定有催化作用。质量化学性质参与再生成选择性【思考2】影响化学反应速率的最主要因素是什么?除浓度、温度、催化剂外还有哪些因素影响化学反应速率?答案:影响化学反应速率的最主要因素是反应物的性质。除浓度、温度、催化剂外,反应物接触面积、是否形成原电池等都影响化学反应的快慢。化学自评预习效果1.下列关于化学反应速率的说法正确的是()A.化学反应速率是指在一段时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加B.化学反应速率为0.8mol·L-1·s-1,是指在1s时某物质的浓度是0.8mol·L-1C.化学反应速率可以衡量化学反应进行得快慢D.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象越明显C化学2.反应:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的平均速率v(X)可表示为()A.v(NH3)=0.010mol·L-1·s-1B.v(O2)=0.0010mol·L-1·s-1C.v(NO)=0.0010mol·L-1·s-1D.v(H2O)=0.045mol·L-1·s-1C化学3.在500℃时,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)正向是放热反应的体系中,只改变下列条件,请把影响结果填入表中。改变条件正反应速率逆反应速率(1)增大O2的浓度(2)增大SO2的浓度(3)减小SO3的浓度(4)增大压强(5)升高温度(6)加入催化剂(7)体积不变充入氖气化学改变条件正反应速率逆反应速率(1)增大O2的浓度增大增大(2)增大SO2的浓度增大增大(3)减小SO3的浓度减小减小(4)增大压强增大增大(5)升高温度增大增大(6)加入催化剂增大增大(7)体积不变充入氖气不变不变答案:化学课堂探究解疑难提能力探究1问题导引1.用不同物质表示的化学反应速率与化学方程式中各物质的系数之间有何关系?2.怎样比较同一化学反应速率的快慢?化学反应速率的计算与比较化学【疑难剖析】1.化学反应速率的特点(1)在某一个化学反应中无论是用反应物还是用生成物表示化学反应速率,其值均为正值。(2)化学反应速率表示的均是某一段时间内的化学反应的平均速率,而不是某一时刻的化学反应的瞬时速率。(3)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物多种物质,因而定量表示一个化学反应的反应速率时,必须指明是用哪一种物质来表示的。(4)在同一反应中,用不同的物质表示的化学反应速率,数值可能相同,也可能不同,但表示的实际意义却完全相同,即一种物质的化学反应速率代表了整个化学反应的反应快慢。化学2.化学反应速率的计算方法(1)根据化学反应速率的数学表达式v=ct。(2)采用“三段式”法,即结合化学方程式找出“起始浓度”“转化浓度”和“某时刻浓度”三者之间的关系,进而结合v=ct进行计算。(3)根据化学方程式的系数进行换算。3.化学反应速率的比较(1)换算成同一物质、同一单位表示,再比较数值大小。(2)比较化学反应速率与对应系数的比值。比值越大反应速率越大。化学【特别提示】由于在反应中固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。化学【例1】在2L密闭容器中加入4molA和6molB,发生以下反应:4A(g)+6B(g)4C(g)+5D(g),若经5s后,剩下的A是2.5mol,则B的反应速率是()A.0.45mol·L-1·s-1B.0.15mol·L-1·s-1C.0.225mol·L-1·s-1D.0.9mol·L-1·s-1解析:5s内A的物质的量变化量为4mol-2.5mol=1.5mol,A的浓度变化量为1.5mol2L=0.75mol·L-1,所以v(A)=0.75mol/L5s=0.15mol·L-1·s-1,速率之比等于系数之比,所以v(B)=64×0.15mol·L-1·s-1=0.225mol·L-1·s-1。答案:C化学【名师点睛】利用速率之比等于各物质系数之比,可以快速求算(或比较)用不同物质表示的反应速率。化学【跟踪训练1】反应2SO2+O22SO3经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L-1·s-1,则这段时间为(C)A.0.1sB.2.5sC.5sD.10s解析:SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,则O2减少了0.2mol·L-1,故Δt=1110.2molL0.04molLs=5s。化学探究2问题导引1.对于吸热反应,升高温度,逆反应速率如何变化?2.增大气态反应体系的压强,反应速率一定增大吗?外界条件变化对v(正)、v(逆)的影响化学【疑难剖析】1.条件改变对化学反应速率的影响(1)升高温度、增大压强(减小容器体积)、增大浓度(反应物或生成物)、使用催化剂,v(正)、v(逆)均增大。(2)降低温度、减小压强(增大容器体积)、减小浓度(反应物或生成物),v(正)、v(逆)均减小。(3)条件改变造成v(正)、v(逆)的变化,如果变化程度不同造成化学平衡的移动,如果变化程度相同,则平衡不移动。化学对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),外界条件对化学反应速率、平衡移动方向的影响如下:改变条件改变条件时v(正)、v(逆)的变化v(正)与v(逆)的相对大小平衡移动方向增加反应物A的浓度v(正)瞬间增大,后缓慢减小;v(逆)瞬间不变后缓慢增大v(正)v(逆)正移增加生成物C的浓度v(正)瞬间不变后缓慢增大,v(逆)瞬间增大后缓慢减小v(正)v(逆)逆移①m+np+qv(正)v(逆)正移②m+n=p+qv(正)=v(逆)不移动增大压强(减小体积)v(正)、v(逆)均增大③m+np+qv(正)v(逆)逆移①正反应吸热,v(正)v(逆)正移升高温度v(正)、v(逆)均增大②正反应放热,v(正)v(逆)逆移催化剂v(正)、v(逆)均增大v(正)=v(逆)不移动化学2.条件改变后速率的变化图像(1)改变反应物或产物浓度图(1)是增大生成物浓度,图(2)是减小生成物浓度。v′(逆)“突变”,v′(正)“渐变”。(2)改变温度或压强升温或加压条件改变后,正、逆反应速率都在平衡时的速率基础上突然变大,降温或减压时突然变小。根据正逆反应速率的相对大小判断平衡移动方向,再结合反应特点(ΔH、反应前后气体物质的量变化)确定改变的条件。化学(3)使用催化剂或(Δνg=0,改变压强)条件改变后,正、逆反应速率同等程度改变,仍然保持相等,即平衡不发生移动。如果速率增大,改变的条件是使用了催化剂或对反应前后气体物质的量不变的反应加压(减小容器体积);如果速率减小,则是对反应前后气体物质的量不变的反应减小压强(增大容器体积)。【特别提示】压强的影响归根结底是对浓度的影响,如果增大压强但不会改变参加反应物质的浓度,则反应速率不会增大,如恒温恒容条件下,向容器中充入不参与反应的惰性气体,虽然压强增大了,但反应速率并没有改变。化学【例2】在一定条件下,可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH0达到平衡时,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是()A.加催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化且变化的倍数相等B.加压,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大倍数大于v(逆)增大倍数C.降温,v(正)、v(逆)都减小,且v(正)减小倍数小于v(逆)减小倍数D.恒容下加入氩气,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大倍数大于v(逆)增大倍数解析:A项,催化剂能同等程度改变反应速率,故A正确;B项,增大压强,正、逆反应速率都增大,由于平衡向正反应方向移动,故v(正)增大倍数大于v(逆)增大倍数,B正确;C项,降低温度,正、逆反应速率都减小,平衡向正反应方向移动,则v(正)减小倍数小于v(逆)减小倍数,故正确;D项,氩气为惰性气体,若为恒容下通入氩气,各物质的浓度均不变,故对反应速率和平衡移动都没有影响,故D错误。答案:D化学【跟踪训练2】一定温度下,在2L的密闭容器中发生如下反应:A(s)+2B(g)xC(g)ΔH0,B、C的物质的量随时间变化的关系如图1,达平衡后在t1、t2、t3、t4时都只改变了一种条件,逆反应速率随时间变化的关系如图2。下列有关说法正确的是()A.x=2,反应开始2min内,v(B)=0.1mol·L-1·s-1B.t1时改变的条件是降温,平衡逆向移动C.t2时改变的条件可能是减小c(C),平衡正向移动D.t3时可能是减小压强,平衡不移动;t4时可能是使用催化剂,c(B)不变D化学解析:通过图1可知,2min内,v(B)=0.05mol·L-1·min-1,v(C)=0.05mol·L-1·min-1,故x=2,A项错误;正反应为放热反应,降低温度,反应正向移动,正逆速率都减小,B项错误;当减小c(C)时,逆反应速率瞬间减小,与图像不符,C项错误;由于该反应Δνg=0,故减小压强,正逆反应速率同等程度减小,使用催化剂同