1化学反应的快慢与限度-PPT.ppt

第三节第三节 化学反应的速率和限度化学反应的速率和限度一、化学反应的速率一、化学反应的速率 在化学实验和日常生活中，我们经常观察到在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：这样的现象：有的化学反应进行得快，有的化学反应进行有的化学反应进行得快，有的化学反应进行 得慢。得慢。思考与交流思考与交流你了解以上反应进行的快慢吗？你了解以上反应进行的快慢吗？炸药爆炸炸药爆炸金属锈蚀金属锈蚀食物腐败食物腐败离子反应离子反应塑料老化塑料老化溶洞形成溶洞形成快快快快慢慢慢慢慢慢慢慢化学反应的快慢是化学反应的快慢是相对的相对的！新概念新概念不同的化学反应进行的快慢千差万别，快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和慢是相对而言的，我们以上的判断方法都是都是定性定性地描述反应的快慢。而在科学研地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要究和实际应用中，往往需要定量定量地描述一地描述一个反应的快慢。个反应的快慢。什么是什么是定性定性？什么是？什么是定量定量？思考？：思考？：新概念新概念例如：我们学过物理都知道：例如：我们学过物理都知道：（1 1）光的传播速度是很快的；）光的传播速度是很快的；（2 2）光在空气中的传播速度是）光在空气中的传播速度是3 310108 8m/sm/s。（1 1）就是）就是定性定性描述描述（2 2）就是）就是定量定量描述描述思考思考如何如何定量定量地判断一个化学反应的速率呢？地判断一个化学反应的速率呢？学科连接学科连接在物理中我们是如何定量地判断一个物体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？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用速度来描述：单位时间内物体移动的距离的大小的大小v vsstt概念概念定义：定义：化学反应速率通常用单位时间内化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度反应物浓度的减少量的减少量或或生成物浓度的增加量生成物浓度的增加量（均取正值）（均取正值）来表示。来表示。v v（B B）cc（B B）tt反应速率单位：反应速率单位：mol/(Lmol/(Lmin)min)或或mol/(L mol/(L s)s)请做好笔记请做好笔记注意注意：1 1、反应速率要指明具体物质并取正值反应速率要指明具体物质并取正值 2 2、表示气体或溶液反应速率、表示气体或溶液反应速率 3 3、指平均速率、指平均速率随堂练习随堂练习1 1：在某一化学反应里，反应物在某一化学反应里，反应物A A的浓度在的浓度在10s10s内从内从4.0mol/L4.0mol/L变成变成1.0mol/L1.0mol/L。在这。在这10s10s内内A A的的化学反应速率为多少？化学反应速率为多少？v（A）c（A）t=3.0mol/L10s0.3mol/(L s)注意：这里的反应速率指平均速率！注意：这里的反应速率指平均速率！在在2L的容器中发生某化学反应，已知反应的容器中发生某化学反应，已知反应前前A物质的物质的量为物质的物质的量为8mol，2min后后A的的物质的量变为物质的量变为4mol，问在这，问在这2min内内A的平的平均反应速率？均反应速率？随堂练习随堂练习2：答案：答案：1mol/(L(L min）随堂练习随堂练习3：在在2L2L容器中发生反应：容器中发生反应：N N2 2+3H+3H2 2 =2NH =2NH3 30.5min0.5min后，生成后，生成1.7gNH1.7gNH3 3，求，求v v(NHNH3)3)，v v(N N2)2)，v v(H H2).2).1.7g17g/moln(NH3)=0.1molc(NH3)=0.1mol2L=0.05mol/Lv v(NH3)=)=0.05mol/L 0.5min 0.1mol/(L min)同理可求：同理可求：v v(N N2)2)=0.05=0.05mol/(L min)v v(H H2)2)0.150.15mol/(L min)结论：结论：同一化学反应同一化学反应，用不同的物质表示其化，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，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！化学反应速率之比等于化学计量数之比！在反应在反应4A(s)3B(g)2C(g)D(g)中，经中，经2min，B的浓度减少的浓度减少0.6mol L-1，对此反应速率的表示，对此反应速率的表示正确的是（正确的是（）A.用用A表示的反应速率为表示的反应速率为0.4mol L-1 min-1B.分别用分别用B、C、D表示的反应速率其比值为表示的反应速率其比值为3：2：1C.B在在2min末的反应速率是末的反应速率是0.3mol L-1 min-1D.B在在2min内的平均反应速率是内的平均反应速率是0.3mol L-1 min-1BD随堂练习随堂练习4：随堂练习随堂练习5：在反应在反应mAnBpC中，已知中，已知A的反应的反应速率为速率为0.5mol/(L s)，B的反应速率为的反应速率为1mol/(L s)，C的反应速率为的反应速率为1.5mol/(L s)则该反应的化学方程式为：则该反应的化学方程式为：A 2B =3C讨论影响化学反应速率的因素讨论影响化学反应速率的因素实验实验25现象现象结论结论热水中热水中常温常温冷水中冷水中产生气泡速率增大，产生气泡速率增大，带火星火柴带火星火柴 复燃复燃升高温度，升高温度，反应速率增大反应速率增大有气泡冒出有气泡冒出产生气泡速率减小产生气泡速率减小降低温度，降低温度，反应速率减小反应速率减小2H2O2=2H2O+O2实验实验26现象现象结论结论加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其他不加其他试剂试剂气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大有气泡冒出，较慢有气泡冒出，较慢MnO2能加快能加快反应速率反应速率FeCl3能加快能加快反应速率反应速率无催化剂无催化剂反应较慢反应较慢讨论影响化学反应速率的因素讨论影响化学反应速率的因素影响反应速率的因素（外因）：影响反应速率的因素（外因）：（1）温度：升高温度，增大反应速率）温度：升高温度，增大反应速率（2）催化剂：加入催化剂能）催化剂：加入催化剂能改变（增大或减小）改变（增大或减小）反应速率，自身不发生改变。反应速率，自身不发生改变。决定反应速率的主要因素（内因）：决定反应速率的主要因素（内因）：（3）固体的表面积：增大固体的接触面积，）固体的表面积：增大固体的接触面积，能增大反应速率能增大反应速率（4）反应物的状态：液态或气态比固态反）反应物的状态：液态或气态比固态反应速率快应速率快（5）溶液的浓度：增大溶液浓度，增大反应）溶液的浓度：增大溶液浓度，增大反应速率速率1 1在在2A+B 3C+4D2A+B 3C+4D反应中，下列各表示反应中，下列各表示该反应的速度最快的是该反应的速度最快的是 A AvAvA=0.4mol/(L=0.4mol/(Lmin)min)B BvBvB=0.4mol/(L=0.4mol/(Lmin)min)C CvCvC=0.9mol/(L=0.9mol/(Lmin)min)D DvDvD=1.2mol/(L=1.2mol/(Lmin)min)B课堂反馈课堂反馈2反应反应4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)在在2L的密闭容器中进行，的密闭容器中进行，1min后，后，NH3减少了减少了0.12mol，则平均每秒钟浓度变化正确的是，则平均每秒钟浓度变化正确的是()ANO：0.001molL-1BH2O：0.002molL-1CNH3：0.002molL-1DO2：0.00125molL-1AD课堂反馈课堂反馈思考与交流思考与交流1.人们为什么使用电冰箱储存食物？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。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？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，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。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？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，从而增大反应配成溶液反应能增大接触面积，从而增大反应速率。速率。4.增大反应物浓度能增大反应速率。增大反应物浓度能增大反应速率。自学自学P43 神奇的催化剂神奇的催化剂催化剂能极大地改变反应速率，而自身的催化剂能极大地改变反应速率，而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化，具有高度的选择性（或专一性）变化，具有高度的选择性（或专一性）2.某反应在催化剂的作用下进行：某反应在催化剂的作用下进行：C +B =F+GA B =C+D此反应的催化剂是此反应的催化剂是 ，总反应的方程式为总反应的方程式为 。CA 2B =D+F+G二、二、化学反应的限度化学反应的限度一个化学反应在实际进行时，反应物能否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？完全转变为生成物？实验实验27现象现象结论结论加入加入NaNa2 2COCO3 3溶液溶液出现浑浊，出现浑浊，产生沉淀产生沉淀溶液中存在溶液中存在Ca2，CaCl2和和Na2SO4没有反应完全没有反应完全CaCl2Na2SO4=CaSO4（微溶）（微溶）+2NaClCa2 CO32-=CaCO3从这一实验中，你得到什么启示？从这一实验中，你得到什么启示？化学反应是有限度的，有些能进行地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，甚至较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。是可逆的。否，不是相同条件否，不是相同条件科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性即正向反应和逆向反应能即正向反应和逆向反应能同时同时进行。进行。正反应：反应物正反应：反应物生成物生成物逆反应：生成物逆反应：生成物反应物反应物H2 +I2 2HI 正向反应正向反应逆向反应逆向反应一：一：可逆反应可逆反应(定义定义)在相同条件下，能向正、反两个方向在相同条件下，能向正、反两个方向同时进行的化学反应称为可逆反应。同时进行的化学反应称为可逆反应。可逆反应和一般的反应有什么区别呢？可逆反应和一般的反应有什么区别呢？请看下面的讨论例子：请看下面的讨论例子：H2(g)+I2(g)2HI(g)正向反应正向反应逆向反应逆向反应对于以上反应，请分析：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）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓 度哪个大？度哪个大？（2）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个 反应速率大？反应速率大？（3）随着反应的进行，反应物和生成物浓度）随着反应的进行，反应物和生成物浓度 如何变化？如何变化？（4）随着反应的进行，）随着反应的进行，v(正正)与与v(逆逆)怎样变化？怎样变化？在密闭容器中加入在密闭容器中加入1molH2和和1mol I2发生反应发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)正向反应正向反应逆向反应逆向反应请继续分析：请继续分析：（5）反应进行到什么时候会）反应进行到什么时候会“停止停止”？当正反应速率与逆反应速率相等时当正反应速率与逆反应速率相等时（6）此时，反应物和生成物浓度如何变化？）此时，反应物和生成物浓度如何变化？反应物和生成物浓度均不再改变反应物和生成物浓度均不再改变（7）给这个状态命名）给这个状态命名平衡状态平衡状态（8）反应真的停止了吗？）反应真的停止了吗？NO处于动态平衡处于动态平衡反反应应速速率率v(正正)v(逆逆)v(正正)=v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1以后：以后：v(正正)=v(逆逆)t1以后反应处于平以后反应处于平衡状态衡状态!什么是化学平衡呢？什么是化学平衡呢？二、化学平衡状态（二、化学平衡状态（简称化学平衡）简称化学平衡）1.定义：在定义：在一定条件下一定条件下的可逆反应里，正反的可逆反应里，正反应和逆反应的应和逆反应的速率相等速率相等，反应物和生成物，反应物和生成物浓浓度保持不变度保持不变的状态。化学平衡状态。的状态。化学平衡状态。注意：注意：(1)条件：一定条件下条件：一定条件下 (2)对象：可逆反应对象：可逆反应2 2、特征、特征等：等：v(v(正正)=v()=v(逆逆)定：定：反应物和生成物浓度保持不变反应物和生成物浓度保持不变，各组分的含量保持不变。，各组分的含量保持不变。变：条件改变，原平衡被破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。逆逆动：动：动态平衡动态平衡可逆反应达到平衡的重要特征（）可逆反应达到平衡的重要特征（）A.A.反应停止了反应停止了B.B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D D练习练习随堂练习随堂练习1对于可逆反应对于可逆反应MN Q达到平衡时，达到平衡时，下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了全部变成了QC.反应物和混合物的浓度保持不变反应物和混合物的浓度保持不变D.反应已经停止反应已经停止C随堂练习随堂练习2在一定条件下，某容器中充入在一定条件下，某容器中充入N2和和H2合成合成NH3,以下叙述错误的是（以下叙述错误的是（）A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速开始反应时，正反应速率最大，逆反应速 率为零率为零B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零最后减小为零C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后保持恒定保持恒定D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，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最后与逆反应速率相等且都保持恒定B随堂练习随堂练习3下列哪种说法可以证明反应下列哪种说法可以证明反应N2 +3H2 2NH3达到平衡状态达到平衡状态A.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个 键形成键形成B.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个 键断裂键断裂C.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个 键断裂键断裂D.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个 键形成键形成N NN NH HN NN NH HN HN H()AC答案：答案：D D14CO2 +C CO，达到化学平衡后，达到化学平衡后，平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒子有的粒子有 。随堂练习随堂练习414CO2、14C、14CO正反应速率等于逆反应速率正反应速率等于逆反应速率各物质的浓度保持不变各物质的浓度保持不变注注意意各物质的量、质量、体积不变时，各物质的量、质量、体积不变时，该反应达到平衡该反应达到平衡正反应速率等于逆反应速率理解：正反应速率等于逆反应速率理解：浓度不变理解：浓度不变理解：a a、各物质的百分含量、各物质的百分含量(如质量分数、物质的如质量分数、物质的量分数、体积分数等量分数、体积分数等)保持不变是，保持不变是，b b、有色物质的颜色不变时，、有色物质的颜色不变时，在反应在反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)中，判断下列情况是否平衡：中，判断下列情况是否平衡：一定平衡一定平衡一定平衡一定平衡c c、压强、压强压强不变时，当压强不变时，当m+n p+q时时，压强不变时，当压强不变时，当m+n =p+q时时，d、混合气体相对分子质量混合气体相对分子质量(M)(M)M一定一定，当当m+n p+q时时，M一定一定，当当m+n =p+q时时，反应平衡反应平衡反应平衡反应平衡不一定平衡不一定平衡不一定平衡不一定平衡e、气体的密度一定时，气体的密度一定时，不一定平衡不一定平衡答案：答案：C答案：答案：C答案：答案：CD答案：答案：CD答案：答案：B B例、下列叙述中可以证明例、下列叙述中可以证明2HI(g)=H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是已达平衡状态的是：单位时间内生成单位时间内生成n mol H2的同时生成的同时生成n mol HI 一个一个HH键断裂的同时有两个键断裂的同时有两个HI键断裂键断裂 百分组成百分组成HI%=I2%反应速率反应速率V(H2)=V(I2)=1/2V(HI)时时HIH2I2=211时时温度和体积一定时，某一生成物的浓度温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化不再变化 温度和体积一定时，容器内压强不再温度和体积一定时，容器内压强不再变化变化 条件一定时，混合气体的平均相对分子质条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不在变化量不在变化温度和体积一定时，混合气体颜色不再变温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化化温度和压强一定时，混合气体密度不再变温度和压强一定时，混合气体密度不再变化化解析：解析：不能证明不能证明V正正=V逆逆错误。错误。表明表明V正正=V逆逆，正确。，正确。百分组成表明的是浓度，只能说不变，百分组成表明的是浓度，只能说不变，不能说相等，错误。不能说相等，错误。不能表明正逆反应速率相等，错误。不能表明正逆反应速率相等，错误。浓度应说不变，不能说相等，错误。浓度应说不变，不能说相等，错误。浓度不变说明已达平衡，正确。浓度不变说明已达平衡，正确。此反应前后体积相等，温度和体积一定此反应前后体积相等，温度和体积一定 时，压强不变时，某组分的浓度可能变化，时，压强不变时，某组分的浓度可能变化，错误。错误。此反应前后体积相等，质量守恒，相对此反应前后体积相等，质量守恒，相对分子质量不变，不能表明平衡分子质量不变，不能表明平衡 混合气体颜色不变，浓度不变，证明已达平混合气体颜色不变，浓度不变，证明已达平衡衡 反应前后体积相等，温度和压强一定时，体反应前后体积相等，温度和压强一定时，体积不变，质量守恒，密度不变不能说明已达平积不变，质量守恒，密度不变不能说明已达平衡。衡。答案：答案：在上述在上述的说法中能说明的说法中能说明2NO2=N2O4 达到平衡状态是达到平衡状态是：答案：答案：三、化学反应条件的控制三、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望促进有利的化在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反应条件的控制应条件的控制下面以下面以“提高煤的燃烧效率提高煤的燃烧效率”为例为例(1)将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤 充分燃烧。充分燃烧。(4)将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收还可以使用助燃剂等还可以使用助燃剂等(2)空气不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。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过量，浪费能源，因为废气要带走能量(3)应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料归纳：提高煤的燃烧效率的措施归纳：提高煤的燃烧效率的措施（1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率的转化率.关键是燃料与空气或氧气要尽关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触，且空气要适当过量。可能充分地接触，且空气要适当过量。（2）尽可能充分地利用燃料燃烧所释放）尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。出的热能，提高热能的利用率。提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面控制燃烧反应的条件（包括环境）控制燃烧反应的条件（包括环境）意义：节约能源、节省资源、减少污染意义：节约能源、节省资源、减少污染（煤在气化过程中可以脱硫、除去灰分）（煤在气化过程中可以脱硫、除去灰分）我们在生产、科研和生活中都需要控制我们在生产、科研和生活中都需要控制化学反应的条件。化学反应的条件。有利的反应，要想办法增大反应速率：有利的反应，要想办法增大反应速率：（1）升高温度，使用催化剂，增大反应物浓度）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：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）降低反应温度，使用负催化剂（2）或隔离会引发反应的物质）或隔离会引发反应的物质知识应用知识应用活动与交流活动与交流以上反应的快慢，你是依据什么判断的？以上反应的快慢，你是依据什么判断的？请尽可能多地写出判断的方法。请尽可能多地写出判断的方法。归归纳纳：1.1.冒气泡快慢冒气泡快慢2.2.颜色变化颜色变化3.3.固体量减少固体量减少4.4.浑浊程度浑浊程度5.5.温度变化等温度变化等定性观察化学反应速率的方法：定性观察化学反应速率的方法：1.1.锌片、镁条分别与盐酸反应。锌片、镁条分别与盐酸反应。可以通过冒气泡的快慢来判断可以通过冒气泡的快慢来判断2.2.铁和铁和CuSOCuSO4 4溶液反应溶液反应可以通过颜色的变化来判断可以通过颜色的变化来判断3.Fe3.Fe和盐酸反应和盐酸反应可以通过固体量的减少来判断可以通过固体量的减少来判断4.Ca(OH)4.Ca(OH)2 2溶液和溶液和COCO2 2反应反应可以通过浑浊程度来判断可以通过浑浊程度来判断5.Ba(OH)5.Ba(OH)2 28H8H2 2O O和和NHNH4 4ClCl反应反应可以通过温度的变化来判断可以通过温度的变化来判断资料来源：http:/