化學反應的速率和限度課件

1、第三節(jié) 化學反應的 速率和限度,化學反應有快有慢：,HClNaOHNaClH2O,千分之一秒即完成,H2Cl22HCl,百分之一秒即完成,救心丹,幾分鐘見效,鋼鐵腐蝕,若干年,煤、石油等化石燃料的形成,幾千萬年以上,定義：,化學反應速率用單位時間（如每秒，每分，每小時）內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的增大來表示。,計算式:,一、化學反應速率,(物質(zhì)的量濃度),單位：,mol/(Ls) 或者 mol/(Lmin),=,【注意】,化學反應速率是標量，只取正值。 化學反應速率有瞬時反應速率和平均反應速率，以上所表示的是某段時間內(nèi)的平均反應速率。 化學反應速率只適用于氣體或溶液，固體或純液體的濃度可視

2、為常數(shù)，并不適用。,例1,在 N2 + 3H2 2 NH3反應中，自開始至秒，氨的濃度由變?yōu)?. 6 mol/L，則以氨氣表示的化學反應速率是多少？,一個5L容器中，盛入8.0mol某氣體反應物，3min后， 測得這氣體還剩6.5mol,這種反應物的化學反應速率 為,例2,例3：在2L的密閉容器中充入2mol的氮氣和8mol氫氣， 一定條件下發(fā)生反應。5min后，測得容器內(nèi)生成的氨氣 的濃度為1mol/L,問題1：分別用H2 、N2、 NH3 的濃度變化表示的反應速率,問題2：以上三種的數(shù)值是否相等？是否矛盾？ 數(shù)值大小何有關(guān)系？,各物質(zhì)反應速率比 = 計量系數(shù)比,例4、已知反應A 3B 2C

3、 D （1）在某段時間內(nèi)以A的濃度變化表示的化學反應速率 為1mol/(Lmin)，則此段時間內(nèi)以C的濃度變化表示的 化學反應速率？ （2）VA=1mol/(Lmin), VB=2mol/(Lmin) VC=0.02mol/(LS) 三種情況所對應的化學反應速率由小到大為 。,反思: 比較反應的快慢, 統(tǒng)一基準物質(zhì)統(tǒng)一單位。,化學反應速率的特點 同一反應中：,（1）可用不同物質(zhì)來反應速率表示，但必須指明是用哪種物質(zhì)來表示。 （2）各物質(zhì)的化學反應速率比 = 化學計量系數(shù)比 例如：在反應aA + bB = cC + dD中， v(A):v(B):v(C):v(D) = a : b : c : d

4、 （3）不同物質(zhì)表示的反應速率數(shù)值可能相同，也可能不同，但意義相同，都表示該反應的化學反應快慢。 （4）比較同一反應在不同條件下的反應速率時應： 統(tǒng)一基準物質(zhì)統(tǒng)一單位。,練習1,向一個容積為1L的密閉容器中放入2moLSO2和1moLO2, 在一定條件下反應,2S末,測得容器內(nèi)有0.8moLSO2, 求2S內(nèi)SO2,O2,SO3的反應速率和反應速率比.,練習2,在一定條件下，mA+nB=pC的反應中，各物質(zhì)的 化學反應速率為 V(A)=amolL-1s-1, V(B)=a/2molL-1s-1, V(C)=amolL-1s-1, 則該反應的化學方程式是 。,2A+B=2C,練習3：,則該反應速

5、率的快慢順序為:,反應 A + 3B = 2C + 2D 在四種不同條件下的 反應速率為：,(1)(A)=0.3mol/(Ls ),(2) (B)=0.6mol/(Ls),(3) (C)=0.4mol/(Ls),(4) (D)=0.45mol/(Ls),(1)(4)(2)=(3),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 鹽酸反應時,速率最快的是 A 鎂 B 鋁 C 鈉 D 鐵,二、影響化學反應速率的因素,化學反應速率是由反應物的性質(zhì)決定的; 內(nèi)因是主要因素,外因因素:,實驗25,產(chǎn)生氣泡速率增大， 帶火星火柴 復燃,升高溫度， 反應速率增大,有氣泡冒出,產(chǎn)生氣泡

6、速率減小,降低溫度， 反應速率減小,規(guī)律：當其它條件不變時，升高溫度，化學反應速率增大。降低溫度，化學反應速率減小。 實驗測得，溫度每升高10度，化學反應速率通常增大原來的24倍。 注意：溫度對反應速率的影響不受反應物狀態(tài)的限制。,（1）溫度對化學反應速率的影響,實驗26,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 反應速率,FeCl3能加快 反應速率,無催化劑 反應較慢,外因因素:,規(guī)律：催化劑能改變化學反應的速率。 有的催化劑能加快化學反應的速率，叫正催化劑；有的催化劑能減慢化學反應速率，叫負催化劑。在實踐中，如沒有特殊說明，凡說催化劑都是指正催化劑。 催化劑中毒

7、：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，不同的催化劑對溫度的要求不一樣。,（2）催化劑對化學反應速率的影響,規(guī)律：當其它條件不變時，增大反應物的濃度，化學反應速率增大。減小反應物的濃度，化學反應速率減慢。,（3）濃度對化學反應速率的影響,規(guī)律：當其它條件不變時，增大固體反應物的表面積，化學 反應速率增大。減小固體反應物的表面積，化學反應速率減慢。,（4）固體反應物的表面積對化學反應速率的影響,（6）其他條件對化學反應速率的影響,（5）壓強對化學反應速率的影響,對于有氣體參加的反應來說，增大壓強，就

8、是增加單位體積里反應物的濃度，即增大反應物的壓強，可以增大化學反應速率。,1、在2L的密閉容器中，發(fā)生下列反應：3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的A 和B 都是4mol， 在前10s A 的平均反應速率為0.12mol/(Ls)，則10s時， 容器中B的物質(zhì)的量為 。,3.2mol,課堂訓練,某溫度時在2L容器中X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨 時間的變化曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析： 1、反應開始2min內(nèi)的X、Y、Z的化學反應速率 2、該反應的化學方程式為：_ _。,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的反

9、應速率，一位同學通過 實驗測定反應中生成的CO2氣體體積隨反應時間變化的情 況，繪制如圖曲線。請分析討論以下問題。,（1）在0t1、t1t2、t2t3各相同的時間段里,反應速率最大的是_時間段，收集到氣體最多的是_時間段。,（2）試分析三個時間段里，反應速率不同的可能原因(該反應是放熱反應)。,（3）在t4后，為什么收集到的氣體的體積不再增加？,開始時C(H+)大,該反應的反應速率大; t1t2由于反應放熱溫度升高,所以速率迅速增大;最后是因為C(H+)減小了，反應速率減慢.,在25時，向100mL含HCl 14.6g的鹽酸中，放入5.6g鐵粉， 反應進行到2s時收集到氫氣1.12L(標況)，

10、之后反應又進行 了4s，鐵粉全溶解。若不考慮體積變化，則： (1)前2s內(nèi)用FeCl2表示的平均反應速率為 ； (2)后4s內(nèi)用HCl表示的平均反應速率為 ； (3)前2s與后4s比較，反應速率 較快，其原因可能 。,0.25mol/Ls,0.25mol/Ls,前2s,前2s時段鹽酸濃度比后4s時段大,第三節(jié) 化學反應的 速率和限度,思考？,我們知道在化學反應中，反應物之間是按照化學方程式中的系數(shù)比進行反應的，那么，在實際反應中，反應物能否按相應的 計量關(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，而且這是一個 可逆反應。請大家回憶氯水中含有哪些微粒。,氯水的成份： 分子：C

11、l2 、HClO 、H2O 離子：H+ 、 Cl- 、ClO- 等,什么叫做可逆反應？,在同一條件下,既向正反應方向進行,同時又向逆反應 方向進行的反應.,典型的可逆反應有:,啟示: 化學反應是有限度的，有些能進行地較徹底，有些反應是不徹底的，甚至是可逆的。,N2 + H2 NH3,在一固定容積的密閉容器里，加1mol N2和3mol H2 (合適催化劑)，能發(fā)生什么反應？,（1）開始時c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) =0,開始階段有什么特征？,只有正反應，v(逆)=0,N2 + H2 NH3,（2）瞬間后c(N2) 、c(H2 )變小 , c(NH3)0,瞬間過后有什么特征？,正

12、逆反應都進行，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)的濃度達到一個特定值。,一定時間段內(nèi)有什么特征？,v(正)= v(逆) 0,N2 + H2 NH3,由于v(正)= v(逆) 0，雖然正、逆反應都在 進行，但各種物質(zhì)的百分含量、濃度都不會發(fā) 生變化.,從外表上看，反應好象“停止”。,可逆反應的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的化學平衡狀態(tài)。,(1)0t1：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中，當正反應速率和逆反應速率 相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變

13、的狀態(tài)。,前提（適用范圍）：可逆反應,內(nèi)在本質(zhì)：v(正)= v(逆) 0,外在標志：反應混合物中各組分的濃度保持不變,二、化學平衡狀態(tài),2、化學平衡狀態(tài)的特征,()動：動態(tài)平衡（v(正)= v(逆) 0）,(2) 等：v(正)= v(逆),()定：反應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,此條件下進行到什么時候達到了這個反應的限度? 此時的反應是否停止了？ 此時為何3種物質(zhì)的濃度保持不變?,某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+O2 2SO3,隨堂練習 1、可逆反應達到平衡的主要特征（） A.反應停止了 B.正、

14、逆反應速率都為零 C.反應物和生成物的濃度相等 D.正、逆反應的速率相等,D,2、對于可逆反應MN Q達到平衡狀態(tài)時， 下列說法正確的是（ ）,A. M、N、Q三種物質(zhì)的濃度一定相等 B. M、N全部變成了Q C. M、N、Q的濃度都保持不變 D. 反應已經(jīng)停止,C,3、下列說法可以證明反應N2+3H2 2NH3 已達平衡狀態(tài)的是 ( ) A.1個NN鍵斷裂的同時,有3個HH鍵形成 B.1個NN鍵斷裂的同時,有3個HH鍵斷裂 C.1個NN鍵斷裂的同時,有6個NH鍵斷裂 D.1個NN鍵斷裂的同時,有6個NH鍵形成,A、C,3、在一定溫度下,可逆反應A(g)+3B(g) 2C(g) 達到平衡的標志

15、是（） A.A的生成速率與C分解的速率相等 B.單位時間內(nèi)生成nmolA,同時生3nmolB C.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,2、14CO2 + C CO，達到化學平衡后， 平衡混合物中含14C的粒子有 。,14CO2、14C、14CO,3、化學平衡狀態(tài)的判定,對于可逆反應m A(g) n B(g) + p C(g) 在一定條件下 達到平衡狀態(tài)有以下幾個標志,（1）A的生成速率和分解速率相等,（2）單位時間生成n mol B和p mol C的同時，生成m mol A,（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

16、分含量不再改變,在密閉容器中充入4mol HI,在一定溫度下,反應 2HI (g) H2 (g)+I2 (g) 達到平衡時,有30%的HI分解,則 平衡時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?,化學平衡計算的一般步驟: “三步曲”,1.寫出有關(guān)平衡的化學方程式,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,4、反應物的轉(zhuǎn)化率,在合成氨工業(yè)中,由a mol氮氣, b mol氫氣混合反應 達到平衡,有 c mol 氨氣生成,則氨氣在反應混合物中 所占的體積分數(shù)為,c / (a+b-c) 100%,定義：可逆反應中，舊化學平衡的破壞，新化學平衡建立過程叫做化學

17、平衡的移動。,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0,一定時間, 影響化學平衡的條件 一、化學平衡的移動,V正 V逆 平衡向正反應方向移動,V正 = V逆 平衡不移動,V正 V逆 平衡向逆反應方向移動,探究實驗1 FeCl3 + 3 KSCN Fe(SCN)3 + 3KCl,（黃色） （無色） （紅色） （無色）,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、濃度對化學平衡的影響,1、濃度對化學平衡的影響,分析,t1,t2,t3,應用,增大反應物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應方向移動；增大生成物濃度或減小反應物濃度，平衡向逆反應方向移動；,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物濃度的方法，使成本較高的原料得到充分利用。,2SO2 + O2 2SO3,增大反應物的濃度對化學平衡的影響,【思考練習】,1、 Fe(NO3)2溶液呈淺綠色，其中存在著下列平衡：Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+ 往該溶液中滴加 鹽酸，發(fā)生的變化（ ） (A