高中化学必修二第二章第三节化学反应速率与限度

第三节化学反应速率和限度第二章但溶洞景观的形成要经过成百上千年的缓慢变化，反应速率太慢了！这些化学变化有何差异？爆炸牛奶腐坏铁棒生锈溶洞形成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。什么是定性？什么是定量？思考？例如：我们学过物理都知道：（1）光的传播速度是很快的；（2）光在空气中的传播速度是3×108m/s。（1）就是定性描述（2）就是定量描述属于基本常识属于科学素养如何定量地判断一个化学反应的速率呢？一、化学反应速率化学反应速率是用单位时间（如每秒，每分钟，每小时）内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量来表示化学反应速率快慢程度的物理量。v=——|⊿c|⊿t3、试根据以上计算式推出v的单位是什么？2、某一物质的化学反应速率的计算式为：mol/（L·min）或mol/（L·s）1、浓度变化是物质的量浓度变化常用mol/L(或mol·L-1)常用min或s练习—巩固在N2+3H22NH3反应中，自开始至２秒，氨的浓度由０变为0.6mol/L，则以氨气表示的化学反应速率是多少？=0.3mol/(L·s)v(NH3)=|△c(NH3)|△t=(0.6–0)mol/L2s例题：反应4NH3+5O24NO+6H2O在5升的密闭容器中进行，30秒后，NO的物质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率用NO来表示为多少？=0.002mol/(L·s)△c(NO)=|△n(NO)|V=0.3mol5L=0.06mol/Lv(NO)=|△c(NO)|△t=0.06mol/L30s问题1：若用O2的浓度变化来表示此反应速率是:问题2：v(NO)=0.002mol/(L·s)与v(O2)=0.0025mol/(L·s)是否都表示此反应的速率？数值上有何规律？v(NO)=0.002mol/(L·s)v(O2)=0.0025mol/(L·s)例题：反应4NH3+5O24NO+6H2O在5升的密闭容器中进行，30秒后，NO的物质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率用NO来表示为多少？4、对于同一个反应来说，用不同的物质表示其化学反应速率数值可能不同，但其表示整个反应的快慢是相同的。5、化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。即对于反应：aA+bB=cC+dDvA:vB:vC:vD=a:b:c:d4、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)=amol/(L·s),v(B)=0.5amol/(L·s),v(C)=amol/(L·s),则该反应的化学方程式为：______________________2A+B=2CA和B反应生成C，假定反应由A、B开始，它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行2min后A的浓度0.8mol/L，B的浓度为0.6mol/L，C的浓度为0.6mol/L。则2min内反应的平均速率VA=__________，VB=_____________，VC=___________。该反应的化学反应程式为___________________________。0.1mol/L.min0.2mol/L.min0.3mol/L.minA+2B=3C化学反应速率表示时的注意事项：⑴化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的速率。⑵对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示该反应的化学反应速率。⑶对于同一化学反应，在相同的时间内用不同的物质来表示其反应速率时，其数值可能不等，但这些不等的数值都是同一个反应的速率．因此在表示化学化学反应速率时必须指明是用哪种物质作为标准。练习则该反应速率的快慢顺序为:反应A+3B=2C+2D在四种不同条件下的反应速率为：(1)ν(A)=0.3mol/(L·s)(2)ν(B)=0.6mol/(L·s)(3)ν(C)=0.4mol/(L·s)(4)ν(D)=0.45mol/(L·s)(1)(4)(2)=(3)注意:单位一致用同一种物质表示对于反应A2+3B22AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是A、v(A2)=0.4mol·L-1min-1B、v(B2)=0.8mol·L-1min-1C、v(AB3)=0.6mol·L-1min-1D、v(A2)=0.01mol·L-1·S-1D有关化学反应速率的简单计算例1、反应N2＋3H22NH3在2L的密闭容器中发生反应，5min内NH3的质量增加了1.7g，求ν（NH3）、ν（N2）、ν（H2）。解：5min内生成NH3的物质的量浓度为：0.05mol/LC（NH3）＝1.7g17g/mol2L=ν（NH3）=0.05mol/L5min=0.01mol/(L·min)V(N2)=0.005mol/(L·min)V(H2)=0.015mol/(L·min)例.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：___________。下列过程中，需要加快化学反应速率的是（）A.钢铁腐蚀B.食物腐坏C.炼钢D.塑料老化C思考怎样才能加快化学反应速率呢？（影响反应速率的因素？）外因：外界条件影响化学反应速率的因素：内因：反应物的性质我们本节课重点探究的内容有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？科学探究：实验2－5科学探究：实验2－5较慢产生气泡冷水中较快产生气泡常温在其它条件相同时，升高温度能加快化学反应的速率；降低温度则减慢。快速产生气泡热水中结论现象有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？规律：当其它条件不变时，升高温度，反应速率增大。降低温度，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2～4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5%H2O2FeCl3溶液MnO2粉末催化剂对化学反应速率的影响科学探究：实验2－6较慢产生少量气泡不加其它试剂较快产生大量气泡加入FeCl3在其它条件相同时,使用催化剂能加快化学反应的速率很快产生大量气泡加入MnO2结论现象科学探究：实验2－6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：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。（2）催化剂对化学反应速率的影响小结：使用催化剂，化学反应速率加快催化剂升高温度，化学反应速率加快；反之减慢温度外因反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢性质内因规律(在其它条件相同时)影响化学反应速率的因素P49思考与交流思考与交流：P491、温度越低，食物变质腐败的速率越慢。这是温度对化学反应速率的影响在生活中的应用。2、固体药品研得越细，其表面积越大，混合均匀后反应物之间接触得面积也越大，反应也迅速、充分。3、固体物质溶于水后，发生了电解质的电离，离子在溶液里受水分子作用而运动，增大了离子之间接触反应的机会，从而提高了化学反应速率。4、Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑，离子方程式为：Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑C(H+)的大小影响着该反应的反应速率，气泡变稀少了，是因为C(H+)减小了，反应速率减慢，如果添加适当浓度的硫酸溶液时，由于溶液中C(H+)又迅速增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。光波，电磁波，超声波，溶剂等其它增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；反之减慢固体反应物的表面积增大气态反应物的压强，化学反应速率加快；反之减慢气态反应物的压强增大反应物的浓度，化学反应加快；反之减慢反应物的浓度外因从上面的事例可知，影响化学反应速率的条件并不只是温度和催化剂,还有：ANO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成N2和CO2。对此反应下列叙述中正确的是A.使用催化剂能加快反应的速率B.使一种反应物过量能提高反应的速率C.改变压强对反应速率没有影响D.降低温度能加快反应速率解析：2CO+2NO=N2+2CO2练习:用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是()A、加热B、不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸C、滴加少量CuSO4溶液D、不用铁片，改用铁粉B化学反应的快慢参加反应物质本身的性质内因外因外界条件浓度温度接触面积催化剂——浓度大速率快——温度高速率快——接触面积大速率快——使用催化剂速率加快另外：压强（气体）、光波、电磁波、超声波、溶剂等因素对反应速率也有影响。不同的化学反应同一个反应用化学反应速率来表示1.使H2SO4与过量Zn反应速率下降但不影响H2的量,应加入()A.Na2CO3(s)B.(NH4)2SO4(S)C.K2SO4(aq)D.H2O(l)E.CH3COONa(S)CDE2.能使CO2(g)+C(S)2CO(g)反应速率加快的是()①.增大压强②.增大反应物C的浓度③.增加CO的浓度④.增加CO2的浓度⑤.恒压通入N2⑥.恒容通入N2①③④1.恒温恒体积条件下,通入与反应无关的气体,压强增大,体积不变,反应物浓度不变,化学反应速率不变.2.恒温恒压条件下,通入与反应无关的气体,压强不变,体积增大,反应物浓度减小,化学反应速率减小.阅读教材P50-51自学科学史话：炼铁高炉尾气之谜，从中你能得到什么启示？C+CO2=2CO是可逆反应，无论再什么条件下CO都不能反应完全。高温H2+I22HI逆反应正反应可逆反应定义：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化学反应。正反应逆反应强调同时（反应不彻底）（1）同一条件下，同时进行；注意（2）反应物不能完全转化为生成物。（3）使用“”多数反应为可逆反应，典型的可逆反应有:N2+3H22NH3催化剂高温高压SO2+H2OH2SO32SO2+O22SO3催化剂高温NH3+H2ONH3·H2O结合可逆反应的有关内容，思考问题：高炉高度增加了，CO和铁矿石的反应时间加长后，为什么CO浓度和比例都没有发生变化？结论：科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，即正反应和逆反应同时进行。当正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度都不再改变，反应达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。思考与交流：二、化学平衡与反应的限度在给定的条件下,当一个可逆反应进行到一定程度时,正反应速率与逆反应速率相等，反应物与生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。此时,是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率。转化率=转化的量起始的量×100％量:质量、物质的量、体积、浓度等。分析合成氨反应中正、逆反应的反应速率、反应物和生成物的随时间的变化情况。反应开始时：反应物浓度最大，V(正)最大；生成物浓度为零，最小，V(逆)为零。反应进行中：反应物减少，导致V(正)逐渐减小；生成物由无到有逐渐增多，导致V(逆)从零逐渐增大。反应到一定时间：V(正)＝V(逆)；各反应物和生成物的浓度不再发生变化tV0V(正)V(逆)V(正)=V(逆)N2+3H22NH3t1１、逆：可逆反应２、等:V(正)==V(逆)３、定:外界条件一定,混合体系中各组分的百分含量一定，浓度不变４、动：动态平衡５、变:条件改变，平衡被破坏,发生移动,建立新的平衡(反应所能达到的限度发生变化)。1.反应所能达到的限度(化学平衡)有几个主要特征？逆等定动变2、反应达到化学平衡的标志1）正逆反应速率相等2）反应物与生成物浓度不再改变或各组分的含量不再发生变化(同一物质的生成速率或消耗速率相等)注意:①体现出正逆两个反向.②速率符合系数之比.注意:①浓度相等,不一定平衡.②浓度符合系数之比不一定平衡