化學反應的速率和限度

第三節(jié)化學反應的速率和限度但溶洞景觀的形成要經(jīng)過成百上千年的緩慢變化，反應速率太慢了！這些化學變化有何差異？爆炸牛奶腐壞鐵棒生銹溶洞形成很快較快較慢很慢一、化學反應速率的表示：化學反應速率用單位時間（如每秒，每分鐘，每小時）內反應物濃度的減小量或生成物濃度的增加量來表示。

v=——

⊿c⊿t3試根據(jù)以上計算式推出v的單位是什么？2某一物質的化學反應速率的計算式為：mol/（L·min）或mol/（L·s）1

濃度變化是物質的量濃度變化常用mol/L(或mol·L-1)常用min或s反應物濃度的減少量=起始濃度-某時間后的濃度生成物濃度的增加量=某時間后的濃度-起始濃度

練習—鞏固在N2+3H22NH3反應中，自開始至２秒，氨的濃度由０變?yōu)?.6mol/L，則以氨氣表示的化學反應速率是多少？=0.3mol/(L·s)v(NH3)=△c(NH3)

△t=(0.6–0)mol/L2s

25℃時,一份雙氧水樣品經(jīng)過2h,H2O2的濃度從5×10-2mol·L-1

下降到3×10-2mol·L-1.那么,該雙氧水在這2小時中分解的平均速率約是___________mol·(L·min)-1

5×10-2mol·L-1-3×10-2mol·L-12×60min=1.67×10-4mol·(L·min)-1

解：練習:

v=——

⊿c⊿t例題：反應4NH3+5O24NO+6H2O在5升的密閉容器中進行，30秒后，NO的物質的量增加了0.3mol，此反應的平均反應速率用NO來表示為多少？=0.002mol/(L·s)△c(NO)

=△n(NO)

V=0.3mol5L=0.06mol/Lv(NO)=△c(NO)

△t=0.06mol/L30s問題1：若用O2的濃度變化來表示此反應速率是:問題2：v(NO)=0.002mol/(L·s)與v(O2)=0.0025mol/(L·s)是否都表示此反應的速率？數(shù)值上有何規(guī)律？v(NO)=0.002mol/(L·s)v(O2)=0.0025mol/(L·s)例題：反應4NH3+5O24NO+6H2O在5升的密閉容器中進行，30秒后，NO的物質的量增加了0.3mol，此反應的平均反應速率用NO來表示為多少？4、對于同一個反應來說，用不同的物質表示其化學反應速率數(shù)值可能不同（也可能相同），但都表示同一反應在某一時間段內的平均速率，所以意義一樣5、化學反應速率之比等于化學方程式中的化學計量數(shù)之比．即對于反應：aA+bB=cC+dD

vA:vB:vC:vD=a:b:c:d例1：在一定條件下，mA+nB=pC的反應中，各物質的化學反應速率為v(A)=amol/(L·s),v(B)=0.5amol/(L·s),v(C)=amol/(L·s),則該反應的化學方程式為：______________________2A+B=2C

例2：

A和B反應生成C，假定反應由A、B開始，它們的起始濃度均為1mol/L。反應進行2min后A的濃度0.8mol/L，

B的濃度為0.6mol/L，C的濃度為0.6mol/L。則2min內反應的平均速率

VA=__________，

VB=_____________，

VC=___________。該反應的化學反應程式為___________________________。

0.1mol/（L·min）0.2mol/（L·min）0.3mol/（L·min）A+2B=3C

例3：則該反應速率的快慢順序為:反應A+3B=2C+2D

在四種不同條件下的反應速率為：(1)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：比較同一化學反應在不同條件下的反應速率時，要做到兩統(tǒng)一（1）單位統(tǒng)一（2）統(tǒng)一為同一物質的化學反應速率有關化學反應速率的簡單計算例1、反應N2＋3H22NH3在2L的密閉容器中發(fā)生反應，5min內NH3的質量增加了1.7g，求ν（NH3）、ν（N2）、ν（H2）。解：5min內生成NH3的物質的量濃度為：0.05mol/LC（NH3）＝1.7g17g/mol2L=ν（NH3）=0.05mol/L5min=0.01mol/(L·min)總結：化學反應速率表示時的注意事項：⑴化學反應速率實際上指的是某物質在某一段時間內化學反應的平均速率，而不是某一時刻的速率，故只有正值，無負值⑵對于有純液體或固體參與的化學反應一般不用純液體或固體來表示該反應的化學反應速率⑶對于同一化學反應，在相同的時間內用不同的物質來表示其反應速率時，其數(shù)值可能不等，但這些不等的數(shù)值都是同一個反應的速率．因此在表示化學化學反應速率時必須指明是用哪種物質來表示的．4.化學反應速率之比等于化學方程式中各物質的化學計量系數(shù)之比，也等于各物質的濃度量變化之比

即對于反應：aA+bB=cC+dD

vA:vB:vC:vD=a:b:c:d

5.比較同一化學反應在不同條件下的反應速率時，要做到兩統(tǒng)一（1）單位統(tǒng)一（2）統(tǒng)一為同一物質的化學反應速率比較下列每組化學反應的速率，并分析引起速率不同的可能原因：4.夏天米飯變質冬天米飯變質1.Mg+HClAl+HAc2.Mg+HClMg+HAc3.硫在空氣中燃燒硫在氧氣中燃燒有哪些條件能夠影響化學反應的速率呢？2.外因：外界條件影響化學反應速率的因素：1.內因（決定性因素）：

反應物本身的性質實驗探究有哪些條件能夠影響化學反應的速率呢？科學探究：實驗2－5科學探究：實驗2－5較慢產(chǎn)生氣泡冷水中較快產(chǎn)生氣泡常溫在其它條件相同時，升高溫度能加快化學反應的速率；降低溫度則減慢?？焖佼a(chǎn)生氣泡熱水中結論現(xiàn)象有哪些條件能夠影響化學反應的速率呢？規(guī)律：當其它條件不變時，升高溫度，反應速率增大。降低溫度，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2～4倍。（1）溫度對化學反應速率的影響5%H2O2FeCl3溶液MnO2粉末催化劑對化學反應速率的影響科學探究：實驗2－6較慢產(chǎn)生少量氣泡不加其它試劑較快產(chǎn)生大量氣泡加入FeCl3在其它條件相同時,使用催化劑能加快化學反應的速率較快產(chǎn)生大量氣泡加入MnO2結論現(xiàn)象科學探究：實驗2－6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：催化劑的催化性能往往因接觸少量的雜質而明顯下降甚至遭破壞，這種現(xiàn)象叫催化劑中毒。（2）催化劑對化學反應速率的影響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。小結：使用催化劑，化學反應速率加快催化劑升高溫度，化學反應速率加快；反之減慢溫度外因反應物的化學性質越活潑，化學反應速率越快；反之則越慢性質內因規(guī)律(在其它條件相同時)影響化學反應速率的因素P49思考與交流光波，電磁波，超聲波，溶劑的性質等其它增大固體反應物的表面積，化學反應速率加快；反之減慢固體反應物的表面積增大氣態(tài)反應物的壓強，化學反應速率加快；反之減慢氣態(tài)反應物的壓強增大反應物的濃度，化學反應加快；反之減慢反應物的濃度外因注意1.反應物的濃度影響反應速率適用于在溶液中進行或有氣體參加的反應改變純液體或固體的量不會引起濃度的變化，不影響化學反應速率2.壓強對化學反應速率的影響只適用于有氣體參加或生成的化學反應改變壓強對化學反應速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度的變化，只有壓強變化引起濃度變化才能改變反應速率例：能使CO2(g)+C(S)2CO(g)反應速率加快的是()①.增大壓強②.增大反應物C的濃度③.增加CO的濃度④.增加CO2的濃度⑤.恒壓通入N2

⑥.恒容通入N2

①③④1.恒溫恒體積條件下,通入與反應無關的氣體,壓強增大,體積不變,反應物濃度不變,化學反應速率不變.2.恒溫恒壓條件下,通入與反應無關的氣體,壓強不變,體積增大,反應物濃度減小,化學反應速率減小.小結練習:用鐵片與稀硫酸反應制取氫氣時,下列措施不能使氫氣生成速率加大的是()A、加熱B、不用稀硫酸，改用98%的濃硫酸C、滴加少量CuSO4溶液D、不用鐵片，改用鐵粉B

某溫度時在2L容器中X、Y、Z三種物質的物質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0～t1、t1～t2、t2～t3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？

⑵開始時C(H+)大,該反應的反應速率大;t1—t2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.化學反應速率的表示：

v=——⊿c⊿t化學反應速率之比等于化學方程式中的化學計量數(shù)之比小結內因：物質本身的性質（主要因素）外因影響化學反應速率的因素催化劑：一般加快反應速率溫度：溫度越高，反應速率越快濃度：反應物濃度越大，反應速率越快固體物質表面積：表面積越大，反應速率越快反應物的狀態(tài)：溶液中進行的反應比固體快影響因素結論：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系完全轉化為生成物呢？§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：Cl2

、HClO、H2O

離子：H+

、Cl-

、ClO-

等Cl2

能與H2O發(fā)生可逆反應：Cl2+H2OHClO+HCl

一.可逆反應1.定義：在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能同時進行的化學反應

SO2+H2OH2SO3

Cl2+H2OHCl+HClO正反應：從左向右進行的反應逆反應：從右向左進行的反應注意：用2.特點（1）正反應和逆反應之間具有既對立又統(tǒng)一的關系（2）正反應和逆反應發(fā)生的條件相同。在不同條件下向兩個方向進行的反應不能稱為可逆反應P51

思考與交流（3）可逆反應不能進行到底。各反應物、生成物同時存在（4）能量類型的轉化互逆。若正反應吸熱，則逆反應放熱，且數(shù)值相等

典型的可逆反應有:N2+3H22NH3催化劑高溫高壓2SO2+O22SO3催化劑高溫

SO2

+H2OH2SO3NH3+H2O

NH3·H2O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+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？（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催化劑N2+3H22NH3高溫N2+H2NH3（2）瞬間后c(N2)、c(H2

)變小,c(NH3)≠0瞬間過后有什么特征？正逆反應都進行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)

（3）c(N2)、c(H2)逐漸變小，c(NH3)逐漸增大，三種物質的濃度達到一個特定值。一定時間段內有什么特征？v(正)=v(逆)

≠0N2+H2NH3由于v(正)=v(逆)

≠0，雖然正、逆反應都在進行，但各種物質的百分含量、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、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的狀態(tài)。前提（適用范圍）：可逆反應內在本質：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)例如，一定條件下，N2＋3H22NH3對該可逆反應，表示正、逆反應速率可以用N2或H2或NH3來表示：（1）單位時間內，有1molN2反應掉，同時有1molN2生成（2）單位時間內，有3molH2反應掉，同時有2molNH3反應掉（3）單位時間內，有1molN2生成，同時有2molNH3生成以上均表示V(正)＝V(逆)如何理解V(正)＝V(逆)?

不論從正反應開始還是從逆反應開始，在相同的反應條件下，能達到相同的平衡狀態(tài)。

分析合成氨反應中正、逆反應的反應速率、反應物和生成物的隨時間的變化情況。反應開始時：反應物濃度最大

V(正)

最大；生成物濃度為零，最小，

V(逆)為零。反應進行中：反應物減少

V(正)

逐漸減?。簧晌镉蔁o到有逐漸增多V(逆)從零逐漸增大。反應到一定時間：V(正)＝

V(逆)；各反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化tV0V(正)

V(逆)V(正)=V(逆)

N2+3H22NH3t12、平衡的建立過程：１逆：平衡只存在于可逆反應中２動：動態(tài)平衡3等:V(正)==V(逆)4定:外界條件一定,混合體系中各組分的百分含量一定，濃度不變５變:條件改變，平衡被破壞,發(fā)生移動,建立新的平衡(反應所能達到的限度發(fā)生變化)。3.化學平衡的特征：逆動等定變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種物質的濃度保持不變?某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+O22SO3△催化劑時間（min)物質的量濃度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9v(正)=v(逆)≠0(同一反應中的同一物質)(2)反應物與生成物濃度不再改變：

各物質的物質的量、百分含量、體積分數(shù)等保持定;

方程式左右兩邊氣體系數(shù)和不同的反應,壓強、M不變時.(3)有色物質參加或生成的反應,顏色不再變時.4,常用于判斷反應達到平衡的依據(jù)VA耗

=VA生VA耗

:VC耗

=x:zVB生

:VC生

=y:zVA耗

:VB生

=x:y；（1）從速度判斷：要能說明V正=V逆以xA+yBzC為例：；（2）從濃度、組成判斷：物質的濃度，百分含量保持不變。（3）其它：某些隨著反應的進行而變化的量（如：混合氣體的總壓、體積、顏色等），不再隨時間的改變而改變，說明反應已達平衡。練習1，可逆反應達到平衡的重要特征（）A.反應停止了B.正、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D2.對于可逆反應M＋NQ達到平衡狀態(tài)時，下列說法正確的是（）

A.M、N、Q三種物質的濃度一定相等B.M、N全部變成了QC.M、N、Q的濃度都保持不變D.反應已經(jīng)停止C3，將1moLN2和3moLH2充入一密閉容器,使其在一定條件下發(fā)生反應:N2+3H22NH3下列哪一種狀態(tài)說明反應達到平衡1、氨氣的生成速率與分解速率相等的狀態(tài)2、氮氣的消耗速率與氨氣的消耗速率相等的狀態(tài)4、氮氣的消耗速率與氨氣的消耗速率等于1：2的狀態(tài)3、氮氣的消耗速率與氨氣的生成速率等于1：2的狀態(tài)√√4，將1moLN2和3moLH2充入一密閉容器,使其在一定條件下發(fā)生反應:N2+3H22NH3下列哪一種狀態(tài)說明反應達到平衡1、1molNH3分解,同時0.5molN2消耗.2、H2的濃度不再變化.5、N2、H2、NH3總物質的量不在改變或各組分含量不再變化.

3、CN2=CH2=CNH34、CN2:CH2:CNH3=1:3:2√√√6，可逆反應O2＋2SO22SO3的正、逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變化來表示。下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是

A

正SO2＝2正O2B

正O2＝逆SO3C

正O2＝2逆SO3

D

正SO2＝逆SO3

D下列說法可以證明反應N2+3H22NH3

已達平衡狀態(tài)的是()A.1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H－H鍵形成B.1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H－H鍵斷裂C.1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N－H鍵斷裂D.1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N－H鍵形成A、C隨堂練習在密閉容器中充入PCl5，發(fā)生化學反應：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g），反應一段時間后又向其中加入37Cl2，在重新達到化學平衡狀態(tài)后，37Cl原子存在于

A．PCl5中 B．PCl3中

C．Cl2 D．三種物質中都有D在一定溫度下,可逆反應A(g)+3B(g)2C(g)達到平衡的標志是（）A.

A的生成速率與C分解的速率相等B.單位時間內生成nmolA,同時生3nmolBC.

A、B、C的濃度不再變化D.

A、B、C的分子數(shù)比為1:3:2C14CO2+C2CO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有

。14CO2、14C、14CO練習:在密閉容器中充入4molHI,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的量為多少,

混合氣體總物質的量為多少?

化學平衡計算的一般步驟:“三步曲”1.寫出有關平衡的化學方程式2.找出各物質的起始量轉化量平衡量3根據(jù)已知條件列式反應物的轉化率已反應掉的反應物的物質的量／反應物的起始的物質的量在合成氨工業(yè)中,由amol氮氣,bmol氫氣混合反應達到平衡,有cmol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%5.影響平衡狀態(tài)（反應限度)的因素：（1）改變溫度、濃度，化學平衡（反應限度）一定改變。（2）改變壓強，化學平衡不一定改變。（3）加入催化劑只能改變反應速率，但不改變化學平衡（反應限度）。三，化學反應的限度1，定義：化學平衡狀態(tài)是可逆反應達到的一種特殊狀態(tài)，是在給定條件下化學反應所能達到或完成的最大程度，即該反應進行的限度2.特點：(1)任何可逆反應在給定條件下的進程都有一定的限度。(2)相同條件下，不同反應的限度不同。（3）在一定條件下，當反應達到平衡狀態(tài)時，各物質的物質的量不再改變，反應達到了最大限度，此時反應物的轉化率達到最大。（4）同一反應在不同條件下，反應的限度不同，即可以通過改變反應條件，來改變反應的平衡。（5）改變條件可以改變一個化學反應的限度，即改變化學平衡狀態(tài)——化學平衡的移動。練習：對化學反應限度的敘述，錯誤的是（

）A、任何可逆反應都有一定的限度B、化學反應的限度是不可改變的C、化學反應的限度與時間的長短無關D、化學反應達到限度時，正逆反應速率相等

B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1FeCl3+3KSCNFe(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t1t2t3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+O22SO3增大反應物的濃度對化學平衡的影響【思考練習】