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第三节化学反应的速率和限度一、化学反应的速率在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。较快很快很慢较慢化学反应快慢的定性描述1、产生气泡的快慢2、颜色改变的快慢3、固体质量减少的快慢4、溶液变浑浊的快慢5、溶液温度变化的快慢化学变化通常伴随着发光发热、颜色改变、产生气体、生成沉淀等物质变化和能量变化。化学反应的快慢是相对的思考如何定量地判断一个化学反应的速率呢？学科连接在物理中我们是如何定量地判断一个物体移动速度快慢的？用速度来描述：单位时间内物体移动的距离的大小v＝△s△t概念化学反应速率1、定义：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来表示。v（B）＝△c（B）△t3、单位：mol/(L•min)或mol/(L•s)或mol∙𝐋−𝟏∙𝐬−𝟏或mol∙𝐋−𝟏∙𝐦𝐢𝐧−𝟏2、公式：注意：1、反应速率要指明具体物质并取正值2、表示气体或溶液反应速率，不能表示固体和液体3、指一段时间的平均反应速率，不代表某一时刻的反应速率4、注意事项相关计算例1、在某一化学反应里，反应物A的浓度在10s内从4.0mol/L变成1.0mol/L。在这10s内A的化学反应速率为多少？v（A）＝△c（A）△t=3.0mol/L10s＝0.3mol/(L•s)注意：这里的反应速率指平均速率！例2、在2L的容器中发生某化学反应，已知反应前A物质的物质的量为8mol，2min后A的物质的量变为4mol，问在这2min内A的平均反应速率？答案：1mol/(L•min）相关计算例3、在2L容器中发生反应：N2+3H2==2NH30.5min后，生成1.7gNH3，求v(NH3)，v(N2)，v(H2)。1.7g17g/mol∆n(NH3)==0.1mol△c(NH3)=0.1mol2L=0.05mol/Lv(NH3)=0.05mol/L0.5min＝0.1mol/(L•min)相关计算同理可求：v(N2)=0.05mol/(L•min)v(H2)＝0.15mol/(L•min)结论：同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率，数值可能不相同，但意义相同，均表示这段时间内该反应的化学反应速率。且化学反应速率之比等于化学计量数之比！v(NH3)：v(N2)：v(H2)＝1:3:2相关计算对于反应：aA+bB=cC+dD则v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d相关计算例4、已知某反应A+3B=2C+2D在四个不同条件下的反应速率①、v(A)=0.3mol/(L•s)②、v(B)=0.6mol/(L•s)③、v(C)=0.4mol/(L•s)④、v(D)=0.45mol/(L•s)则该反应的快慢顺序为（）①④②=③比较同一反应的速率大小，应该先转化为同一物质的速率在比较影响化学反应速率的因素实验2－5现象结论热水中常温冷水中产生气泡速率增大，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速率减小降低温度，反应速率减小2H2O2=2H2O+O2实验2－6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影响化学反应速率的因素思考与交流1.人们为什么使用电冰箱储存食物？温度越高，食物腐败变质的速率越快，电冰箱能提供较低的温度。2.实验室通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。原因是什么？能增大反应物的接触面积，使反应物充分接触，使反应速率加快。3.实验室进行化学反应时，通常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应。原因是什么？配成溶液反应能增大接触面积，从而增大反应速率。4、实验室常用30%左右的硫酸溶液与锌粒反应制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变得稀少了，如果再添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会增多起来，原因是什么？思考与交流增大反应物浓度，反应速率增大影响反应速率的因素（外因）：（1）温度：（2）催化剂：（3）固体的表面积：（4）反应物的状态：（5）溶液的浓度：升高温度，反应速率增大加入催化剂能改变（增大或减小）反应速率，自身质量和化学性质不发生改变。增大固体的接触面积,能增大反应速率液态或气态比固态反应速率快增大溶液浓度，反应速率增大(6)、压强（有气体参加的反应）：增大压强，反应速率增大决定反应速率的主要因素（内因）：金属钠、镁、铝与水反应时，钠与冷水就能直接反应，镁和热水才能反应，铝需要沸水才能反应，且反应剧烈程度逐渐减弱，说明什么？二、化学反应的限度一个化学反应在实际进行时，反应物能否完全转变为生成物？1体积水可溶解2体积氯气，氯气溶于水还会与水反应Cl𝟐+𝑯𝟐𝑶=𝑯𝑪𝒍+𝑯𝑪𝒍𝑶（一）、可逆反应1、定义：在同一条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的化学反应正反应：反应物→生成物逆反应：生成物→反应物2、特点：①同一条件下②双向性（正反应和逆反应）③共存性（反应物和生成物同时存在）④用“”常见的可逆反应Cl2+H2OHCl+HClO𝑯𝟐+𝑰𝟐2HIN2+3H22NH3催化剂高温高压SO2+H2OH2SO32SO2+O22SO3催化剂高温而对于有的反应如：𝑯𝟐+Cl𝟐=𝟐𝑯𝑪𝒍,𝑨𝒈++𝑪𝒍−=𝑨𝒈𝑪𝒍↓在同一条件下可逆程度很小，一般不称他们为可逆反应光照例、判断下列反应是不是可逆反应①𝟐𝑯𝟐+𝑶𝟐=𝟐𝑯𝟐𝑶和𝟐𝑯𝟐𝑶=𝟐𝑯𝟐+𝑶𝟐点燃通电3443NHHClNHClNHClNHHCl△和②H2(g)+I2(g)2HI(g)正反应逆反应对于以上反应，请分析：（1）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？（2）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个反应速率大？（3）随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？（4）随着反应的进行，v(正)与v(逆)怎样变化？在密闭容器中加入1molH2和1molI2发生反应v(正)↓，v(逆)↑c(反应物)↓c(生成物)↑反应速率v(正)v(逆)v(正)=v(逆)t1时间（t）0（2）t1以后：v(正)=v(逆)t1以后反应处于静止状态？什么是化学平衡呢？H2(g)+I2(g)2HI(g)正反应逆反应≠0（1）0~t1，v(正)v(逆)（二）、化学平衡状态1、定义：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应物和生成物浓度保持不变的状态。化学平衡状态简称化学平衡。2、特征：①逆——②等——③定——④动——⑤变——可逆反应V(正)=V(逆)≠0，本质反应物、生成物浓度保持不变动态平衡条件改变，平衡改变一个可逆反应的化学平衡状态就是在该条件下反应所能达到的限度。转化率=反应物转化量反应物起始量×100%产率=实际产量理论产量×100%随堂练习1对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，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QC.反应物和混合物的浓度保持不变D.反应已经停止C随堂练习2在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述错误的是（）A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后保持恒定D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定B随堂练习3向某2L密闭容器内充入1mol氮气和3mol氢气，发生下列反应：，2min后达到平衡，N𝑯𝟑的物质的量为0.4mol。求：1）V（N𝑯𝟑）2）氮气的转化率3）N𝑯𝟑的产率N2+3H22NH314CO2+C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有。随堂练习414CO2、14C、14CO化学平衡状态的判断（1）直接标志：速率关系：正逆反应速率相等，即V(正)=V(逆)以反应mA(g)+nB(g)pC(g)为例,达到平衡的标志为：A的消耗速率与A的生成速率——————；A的消耗速率与C的———速率之比等于—————；B的生成速率与C的——————速率之比等于—————；A的生成速率与B的——————速率之比等于—————。相等消耗m：p生成n：p消耗m：n化学平衡状态的判断（1）直接标志：速率关系：正逆反应速率相等，即V(正)=V(逆)V正=V逆2.用不同种物质表示正逆反应速率时,速率之比=化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。1.用同种物质表示时,正逆反应速率相等随堂练习3下列哪种说法可以证明反应N2+3H22NH3达到平衡状态A.1个键断裂的同时，有3个键形成B.1个键断裂的同时，有3个键断裂C.1个键断裂的同时，有6个键断裂D.1个键断裂的同时，有6个键形成NNNNHHNNNNHHNHNH()AC（2）间接标志浓度关系：反应物、生成物浓度保持不变，或者是组分百分比不变。化学平衡状态的判断（3）特殊标志②、对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡③、对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡①、对于不等体积气体反应，如果体系压强不变，则反应达到平衡A.混合气体的颜色不再改变（）B.混合气体的总物质的量不变（）C.混合气体的密度不变（）D.混合气体的压强不变（）E.单位时间内消耗2molNO2的同时生成2molO2（）F.O2气体的物质的量浓度不变（）在固定体积的的密闭容器中发生反应：2NO22NO+O2该反应达到平衡的标志是有利的反应，要想办法增大反应速率：升高温度，使用催化剂，增大反应物浓度有害的反应，要设法降低反应速率：(1)降低反应温度，使用负催化剂(2)或隔离会引发反应的物质三、化学反应条件的控制下面以“提高煤的燃烧效率”为例(1)将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤充分燃烧。(4)将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收(2)空气不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。空气过量，浪费能源，因为废气要带走能量空气要适当过量(3)应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料归纳：提高煤的燃烧效率的措施P52