第2章第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率和限度

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率和限度 化學(xué)反應(yīng)有快有慢 HCl NaOH NaCl H2O 千分之一秒即完成 H2 Cl2 2HCl 百分之一秒即完成 救心丹 幾分鐘見(jiàn)效 鋼鐵腐蝕 若干年 煤 石油等化石燃料的形成 幾千萬(wàn)年以上 定義 化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間 如每秒 每分 每小時(shí) 內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增大來(lái)表示 計(jì)算式 一 化學(xué)反應(yīng)速率 物質(zhì)的量濃度 練習(xí)鞏固 0 3mol L s v NH3 例題 反應(yīng)4NH3 5O24NO 6H2O在5升的密閉容器中進(jìn)行 30秒后 NO的物質(zhì)的量增加了0 3mol 此反應(yīng)的平均反應(yīng)速率用NO來(lái)表示為多少 問(wèn)題1 若用O2的濃度變化來(lái)表示此反應(yīng)速率是多少 若用NH3來(lái)表示呢 問(wèn)題2 此反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示為什么數(shù)值不同 數(shù)值上有何規(guī)律 v NO 0 002mol L s v O2 0 0025mol L s v NH3 0 002mol L s 化學(xué)反應(yīng)速率的特點(diǎn) 同一反應(yīng) 可用不同物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)濃度的變化來(lái)表示 但必須指明是用哪種反應(yīng)物或哪種生成物來(lái)表示 用不同物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)濃度變化表示時(shí) 速率比等于方程式中的系數(shù)比 均取正值 且是某一段時(shí)間內(nèi)的平均速率 練習(xí) 向一個(gè)容積為1L的密閉容器中放入2moLSO2和1moLO2 在一定條件下反應(yīng) 2S末 測(cè)得容器內(nèi)有0 8moLSO2 求2S內(nèi)SO2 O2 SO3的反應(yīng)速率和反應(yīng)速率比 練習(xí)2 在一定條件下 mA nB pC的反應(yīng)中 各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率為V A amol L 1 s 1 V B a 2mol L 1 s 1 V C amol L 1 s 1 則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 2A B 2C 練習(xí) 則該反應(yīng)速率的快慢順序?yàn)?反應(yīng)A 3B 2C 2D在四種不同條件下的反應(yīng)速率為 1 A 0 3mol L s 2 B 0 6mol L s 3 C 0 4mol L s 4 D 0 45mol L s 1 4 2 3 反思 比較反應(yīng)的快慢 應(yīng)取同一參照物 在相同條件下 等質(zhì)量 金屬顆粒大小相同 的下列金屬與足量1mol L鹽酸反應(yīng)時(shí) 速率最快的是A鎂B鋁C鈉D鐵 二 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 化學(xué)反應(yīng)速率是由反應(yīng)物的性質(zhì)決定的 內(nèi)因是主要因素 外因因素 實(shí)驗(yàn)2 5 產(chǎn)生氣泡速率增大 帶火星火柴復(fù)燃 升高溫度 反應(yīng)速率增大 有氣泡冒出 產(chǎn)生氣泡速率減小 降低溫度 反應(yīng)速率減小 規(guī)律 當(dāng)其它條件不變時(shí) 升高溫度 化學(xué)反應(yīng)速率增大 降低溫度 化學(xué)反應(yīng)速率減小 實(shí)驗(yàn)測(cè)得 溫度每升高10度 化學(xué)反應(yīng)速率通常增大原來(lái)的2 4倍 注意 溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響不受反應(yīng)物狀態(tài)的限制 1 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 實(shí)驗(yàn)2 6 氣泡冒出速率增大 氣泡冒出速率增大 有氣泡冒出 較慢 MnO2能加快反應(yīng)速率 FeCl3能加快反應(yīng)速率 無(wú)催化劑反應(yīng)較慢 外因因素 規(guī)律 催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的速率 有的催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)的速率 叫正催化劑 有的催化劑能減慢化學(xué)反應(yīng)速率 叫負(fù)催化劑 在實(shí)踐中 如沒(méi)有特殊說(shuō)明 凡說(shuō)催化劑都是指正催化劑 催化劑中毒 催化劑的催化性能往往因接觸少量的雜質(zhì)而明顯下降甚至遭破壞 這種現(xiàn)象叫催化劑中毒 催化劑只有在一定的溫度下才能最大限度的顯示其催化作用 不同的催化劑對(duì)溫度的要求不一樣 2 催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 規(guī)律 當(dāng)其它條件不變時(shí) 增大反應(yīng)物的濃度 化學(xué)反應(yīng)速率增大 減小反應(yīng)物的濃度 化學(xué)反應(yīng)速率減慢 3 濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 規(guī)律 當(dāng)其它條件不變時(shí) 增大固體反應(yīng)物的表面積 化學(xué)反應(yīng)速率增大 減小固體反應(yīng)物的表面積 化學(xué)反應(yīng)速率減慢 4 固體反應(yīng)物的表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 5 其他條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 練習(xí) 1 在2L的密閉容器中 發(fā)生下列反應(yīng) 3A g B g 2C g D g 若最初加入的A和B都是4mol 在前10sA的平均反應(yīng)速率為0 12mol L s 則10s時(shí) 容器中B的物質(zhì)的量為 3 2mol 某溫度時(shí)在2L容器中X Y Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示 由圖中數(shù)據(jù)分析 1 反應(yīng)開(kāi)始2min內(nèi)的X Y Z的化學(xué)反應(yīng)速率2 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 把鎂條投入到盛有鹽酸的敞口容器中 產(chǎn)生氫氣的速率變化如圖 分析其原因 為了研究碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)速率 一位同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)中生成的CO2氣體體積隨反應(yīng)時(shí)間變化的情況 繪制如圖曲線 請(qǐng)分析討論以下問(wèn)題 1 在0 t1 t1 t2 t2 t3各相同的時(shí)間段里 反應(yīng)速率最大的是 時(shí)間段 收集到氣體最多的是 時(shí)間段 2 試分析三個(gè)時(shí)間段里 反應(yīng)速率不同的可能原因 該反應(yīng)是放熱反應(yīng) 3 在t4后 為什么收集到的氣體的體積不再增加 開(kāi)始時(shí)C H 大 該反應(yīng)的反應(yīng)速率大 t1 t2由于反應(yīng)放熱溫度升高 所以速率迅速增大 最后是因?yàn)镃 H 減小了 反應(yīng)速率減慢 練習(xí) 在25 時(shí) 向100mL含HCl14 6g的鹽酸中 放入5 6g鐵粉 反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)收集到氫氣1 12L 標(biāo)況 之后反應(yīng)又進(jìn)行了4s 鐵粉全溶解 若不考慮體積變化 則 1 前2s內(nèi)用FeCl2表示的平均反應(yīng)速率為 2 后4s內(nèi)用HCl表示的平均反應(yīng)速率為 3 前2s與后4s比較 反應(yīng)速率較快 其原因可能 0 25mol L s 0 25mol L s 前2s 前2s時(shí)段鹽酸濃度比后4s時(shí)段大 第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率和限度 思考 我們知道在化學(xué)反應(yīng)中 反應(yīng)物之間是按照化學(xué)方程式中的系數(shù)比進(jìn)行反應(yīng)的 那么 在實(shí)際反應(yīng)中 反應(yīng)物能否按相應(yīng)的計(jì)量關(guān)系完全轉(zhuǎn)化為生成物呢 氯水是氯氣的水溶液 氯氣能與水反應(yīng) 而且這是一個(gè)可逆反應(yīng) 請(qǐng)大家回憶氯水中含有哪些微粒 氯水的成份 分子 Cl2 HClO H2O離子 H Cl ClO 等 什么叫做可逆反應(yīng) 在同一條件下 既向正反應(yīng)方向進(jìn)行 同時(shí)又向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng) 典型的可逆反應(yīng)有 啟示 化學(xué)反應(yīng)是有限度的 有些能進(jìn)行地較徹底 有些反應(yīng)是不徹底的 甚至是可逆的 N2 H2NH3 在一固定容積的密閉容器里 加1molN2和3molH2 合適催化劑 能發(fā)生什么反應(yīng) 1 開(kāi)始時(shí)c N2 c H2 大 c NH3 0 開(kāi)始階段有什么特征 只有正反應(yīng) v 逆 0 N2 H2NH3 2 瞬間后c N2 c H2 變小 c NH3 0 瞬間過(guò)后有什么特征 正逆反應(yīng)都進(jìn)行 v 逆 0 v 正 v 逆 3 c N2 c H2 逐漸變小 c NH3 逐漸增大 三種物質(zhì)的濃度達(dá)到一個(gè)特定值 一定時(shí)間段內(nèi)有什么特征 v 正 v 逆 0 N2 H2NH3 由于v 正 v 逆 0 雖然正 逆反應(yīng)都在進(jìn)行 但各種物質(zhì)的百分含量 濃度都不會(huì)發(fā)生變化 從外表上看 反應(yīng)好象 停止 可逆反應(yīng)的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的化學(xué)平衡狀態(tài) 1 0 t1 v 正 v 逆 2 t1 v 正 v 逆 平衡狀態(tài) 交流與討論 1 定義 在一定條件下的可逆反應(yīng)中 當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài) 前提 適用范圍 可逆反應(yīng) 內(nèi)在本質(zhì) v 正 v 逆 0 外在標(biāo)志 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變 二 化學(xué)平衡狀態(tài) 2 化學(xué)平衡狀態(tài)的特征 動(dòng) 動(dòng)態(tài)平衡 v 正 v 逆 0 2 等 v 正 v 逆 定 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持定 各組分的含量保持不變 變 條件改變 原平衡被破壞 在新的條件下建立新的平衡 逆 此條件下進(jìn)行到什么時(shí)候達(dá)到了這個(gè)反應(yīng)的限度 此時(shí)的反應(yīng)是否停止了 此時(shí)為何3種物質(zhì)的濃度保持不變 某溫度和壓強(qiáng)下的密閉容器中 2SO2 O22SO3 練習(xí)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的重要特征 A 反應(yīng)停止了B 正 逆反應(yīng)速率都為零C 反應(yīng)物和生成物的濃度相等D 正 逆反應(yīng)的速率相等 D 對(duì)于可逆反應(yīng)M NQ達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí) 下列說(shuō)法正確的是 A M N Q三種物質(zhì)的濃度一定相等B M N全部變成了QC M N Q的濃度都保持不變D 反應(yīng)已經(jīng)停止 C 下列說(shuō)法可以證明反應(yīng)N2 3H22NH3已達(dá)平衡狀態(tài)的是 A 1個(gè)N N鍵斷裂的同時(shí) 有3個(gè)H H鍵形成B 1個(gè)N N鍵斷裂的同時(shí) 有3個(gè)H H鍵斷裂C 1個(gè)N N鍵斷裂的同時(shí) 有6個(gè)N H鍵斷裂D 1個(gè)N N鍵斷裂的同時(shí) 有6個(gè)N H鍵形成 A C 隨堂練習(xí) 在一定溫度下 可逆反應(yīng)A g 3B g 2C g 達(dá)到平衡的標(biāo)志是 A A的生成速率與C分解的速率相等B 單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA 同時(shí)生3nmolBC A B C的濃度不再變化D A B C的分子數(shù)比為1 3 2 C 14CO2 CCO 達(dá)到化學(xué)平衡后 平衡混合物中含14C的粒子有 14CO2 14C 14CO 3 化學(xué)平衡狀態(tài)的判定 對(duì)于可逆反應(yīng)mA g nB g pC g 在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)有以下幾個(gè)標(biāo)志 1 A的生成速率和分解速率相等 2 單位時(shí)間生成nmolB和pmolC的同時(shí) 生成mmolA 3 A B C的物質(zhì)的量不再改變 4 A B C的濃度不再改變 5 A B C的百分含量不再改變 練習(xí) 在密閉容器中充入4molHI 在一定溫度下 反應(yīng)2HI g H2 g I2 g 達(dá)到平衡時(shí) 有30 的HI分解 則平衡時(shí)混合氣體中氫氣的物質(zhì)的量為多少 混合氣體總物質(zhì)的量為多少 化學(xué)平衡計(jì)算的一般步驟 三步曲 1 寫(xiě)出有關(guān)平衡的化學(xué)方程式 2 找出各物質(zhì)的起始量轉(zhuǎn)化量平衡量 3根據(jù)已知條件列式 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 在合成氨工業(yè)中 由amol氮?dú)?bmol氫氣混合反應(yīng)達(dá)到平衡 有cmol氨氣生成 則氨氣在反應(yīng)混合物中所占的體積分?jǐn)?shù)為 c a b c 100 定義 可逆反應(yīng)中 舊化學(xué)平衡的破壞 新化學(xué)平衡建立過(guò)程叫做化學(xué)平衡的移動(dòng) V正 V逆 V正 V逆 0 條件改變 平衡1不平衡平衡2 建立新平衡 破壞舊平衡 V正 V逆 0 一定時(shí)間 影響化學(xué)平衡的條件一 化學(xué)平衡的移動(dòng) V正 V逆平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) V正 V逆平衡不移動(dòng) V正 V逆平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 探究實(shí)驗(yàn)1FeCl3 3KSCNFe SCN 3 3KCl 黃色 無(wú)色 紅色 無(wú)色 現(xiàn)象 向第一支試管里加入幾滴FeCl3溶液 顏色加深 向第二支試管里加入幾滴KSCN溶液 顏色加深 1 濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響 1 濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響 分析 t1 t2 t3 應(yīng)用 增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 結(jié)論 在生產(chǎn)上 往往采用增大容易取得的或成本較低的反應(yīng)物濃度的方法 使成本較高的原料得到充分利用 2SO2 O22SO3 增大反應(yīng)物的濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響 思考練習(xí) 1 Fe NO3 2溶液呈淺綠色 其中存在著下列平衡 Fe2 2H2OFe OH 2 2H 往該溶液中滴加鹽酸 發(fā)生的變化 A 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) B 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)