第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率和限度

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率和限度第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月那么什么叫化學(xué)反應(yīng)速率呢？學(xué)習(xí)之前請同學(xué)們先回憶物理課中的速率一、化學(xué)反應(yīng)速率：物理量用來衡量化學(xué)反應(yīng)快慢程度的如何進(jìn)行衡量呢？下一頁單位時間內(nèi)濃度的變化2、公式：V==△c△tmol/（L.S）或mol/（L.min）1、定義：3、單位：第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月類比：速率影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素反應(yīng)的時間如：在密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)2SO2+O22SO3單位時間內(nèi)路程的變化反應(yīng)物濃度隨著反應(yīng)的進(jìn)行而不斷減小生成物濃度隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行而增大△t反應(yīng)物或生成物濃度的變化△cV==S△t第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例題1、反應(yīng)4NH3+5O2====

4NO+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3mol，（1）用NO的濃度變化來表示此反應(yīng)的平均反應(yīng)速率？（2）：若用O2的濃度變化來表示此反應(yīng)速率是多少？（3）：v(NO)=0.02mol/L·s與v(O2)=0.025mol/L·s是否表示此反應(yīng)的同一速率？v(NO)=0.02mol/L·sv(O2)=0.025mol/L·s（4）：分別求出用NH3、H2O來表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率，并找出數(shù)值上有何規(guī)律？第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：4、同一化學(xué)反應(yīng)的速率既可用反應(yīng)物的消耗速率來表示，也可用生成物的生成速率來表示。但必須標(biāo)明物質(zhì)：V（NH3）、V（O2）、V（NO）5、用同一反應(yīng)體系中不同物質(zhì)表示同一速率時，其數(shù)值比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計量系數(shù)之比。aA+bB==cC+dDV(A):V(B):V(C):V(D)=a:b:c:d第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月7、化學(xué)反應(yīng)速率無負(fù)數(shù)6、化學(xué)反應(yīng)速率是指某一時間段內(nèi)的平均速率，而不是指瞬時速率。第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例題2：反應(yīng)A+3B=2C+2D在四種不同條件下的反應(yīng)速率為：(1)v(A)=0.3mol/L·s(2)v(B)=36mol/L·min(3)v(C)=0.4mol/L·s(4)v(D)=0.45mol/L·s則該反應(yīng)速率的快慢順序為—————————。(1)>(4)>(2)=(3)所以比較反應(yīng)速率大小時，不僅要看反應(yīng)速率數(shù)值本身的大小，還要結(jié)合化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)的大小來說明。第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(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，容器中B的物質(zhì)的量為

。2、一定溫度下，向一容積為2L的真空容器中加入1mol氮氣，3mol氫氣，3min后測得容器內(nèi)的壓強是起始時壓強的0.9倍，在此時間內(nèi)用氫氣的變化來表示反應(yīng)速率為

。3.2mol0.1mol/L·min第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例題3、在25℃時，向濃度為4mol/L的鹽酸中，放入足量鐵粉，反應(yīng)進(jìn)行到2s時鹽酸的濃度為3mol/L，之后反應(yīng)又進(jìn)行了40s，鐵粉全溶解。若不考慮體積變化，則：(1)前2s內(nèi)用HCl表示的平均反應(yīng)速率為

；(2)后40s內(nèi)用HCl表示的平均反應(yīng)速率為

；(3)前2s與后40s比較，反應(yīng)速率

較快，其原因可能

。0.5mol/L·s0.075mol/L·s前2s前2s時段鹽酸濃度比后40s時段大第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月思考一、長短、粗細(xì)大致相同的銅絲，鋁絲，鐵絲分別與相同體積相同濃度的鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)速率是否一樣？說明了什么問題？決定化學(xué)反應(yīng)速率快慢的因素物質(zhì)本身的性質(zhì)即內(nèi)因是決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素不同的反應(yīng)速率一般是不相同的同一反應(yīng)在不同的外界條件下反應(yīng)速率也是不相同的第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響1、濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響：思考二、為什么？

規(guī)律1：其他條件不變時，增大反應(yīng)物的濃度，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率；減小反應(yīng)物的濃度，可以減小化學(xué)反應(yīng)速率。原因：在其他條件不變時，當(dāng)反應(yīng)物的濃度增大時，單位體積內(nèi)的分子數(shù)目增多，發(fā)生碰撞的機(jī)會增多，發(fā)生有效碰撞的也機(jī)會相應(yīng)增多，即活化分子數(shù)也相應(yīng)的增多，反應(yīng)速率也必然增大。第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注意、此規(guī)律只適用于氣體或溶液的反應(yīng)，對于純液體或固體的反應(yīng)物，一般情況下其濃度是常數(shù)，因此改變它們的量不會改變化學(xué)反應(yīng)速率。思考三：大小相同的鈉塊分別投入一杯水中和一桶水中，兩種情況的化學(xué)反應(yīng)速率？第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2、壓強對反應(yīng)速率的影響。原因：對氣體來說，若其他條件不變，增大壓強，就是增加單位體積的反應(yīng)物的物質(zhì)的量，即增加反應(yīng)物的濃度，因而可以增大化學(xué)反應(yīng)的速率。規(guī)律2：對于有氣體參加的反應(yīng)，若其他條件不變，增大壓強，反應(yīng)速率加快；減小壓強，反應(yīng)速率減慢。注意a、壓強影響，只適用于討論有氣體參加的反應(yīng).第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

注意b、在密閉容器中充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體而增大壓強（容器的體積不變），因為參加反應(yīng)的各氣體濃度沒有變，則速率不變。如惰性氣體等。思考五、可逆反應(yīng)2SO2+O22SO3在其它條件不變的情況下（1）增大容器體積時，化學(xué)反應(yīng)速率怎變？（2）減少容器的體積時，反應(yīng)速率怎變？（3）充入He氣時，化學(xué)反應(yīng)速率怎么變化？第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。原因：(1)濃度一定時，升高溫度，分子的能量增加，從而增加了活化分子的數(shù)量，反應(yīng)速率增大。(2)溫度升高，使分子運動的速度加快，單位時間內(nèi)反應(yīng)物分子間的碰撞次數(shù)增加，反應(yīng)速率也會相應(yīng)的加快。前者是主要原因。規(guī)律3：其他條件不變時，升高溫度，可以增大反應(yīng)速率，降低溫度，可以減慢反應(yīng)速率。第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：a、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響對放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)都適用。

b、反應(yīng)若是可逆反應(yīng)，升高溫度時，正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率都加快，但吸熱反應(yīng)比放熱反應(yīng)增加的程度要大；降低溫度時，正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率都減小，但吸熱反應(yīng)速率減小的程度比放熱反應(yīng)減小的程度要大。第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月4、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。原因：在其他條件不變時，使用催化劑可以大大降低反應(yīng)所需要的能量，會使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子，大大增加活化分子百分?jǐn)?shù)，因而使反應(yīng)速率加快。規(guī)律：催化劑可以大大改變化學(xué)反應(yīng)的速率。正催化劑：能夠加快反應(yīng)速率的催化劑。負(fù)催化劑：能夠減慢反應(yīng)速率的催化劑。如不特意說明，指正催化劑。第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：a、凡是能改變反應(yīng)速率而自身在化學(xué)變化前后化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量沒有發(fā)生變化的物質(zhì)叫催化劑。b、對可逆反應(yīng)，催化劑能同等程度的改變正、逆反應(yīng)的速率。第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月5、其他如光照、反應(yīng)物固體的顆粒大小、電磁波、超聲波、溶劑的性質(zhì)等，也會對化學(xué)反應(yīng)的速率產(chǎn)生影響。練習(xí)：對于在溶液間進(jìn)行的反應(yīng)，對反應(yīng)速率影響最小的因素是（）A、溫度B、濃度C、壓強D、催化劑練習(xí)：下列條件的變化，是因為降低反應(yīng)所需的能量而增加單位體積內(nèi)的反應(yīng)物活化分子百分?jǐn)?shù)致使反應(yīng)速率加快的是（）A、增大濃度B、增大壓強C、升高溫度D、使用催化劑第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月前面我們學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)速率及其影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素。必須掌握V==△c△t化學(xué)平衡問題但是建化工廠只考慮化學(xué)反應(yīng)速率不夠，還必須盡可能的提高原料的利用率關(guān)于平衡問題，我們并不陌生，如力的平衡、溶解平衡。第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月外界條件造成影響原因注意事項濃度壓強溫度催化劑增大反應(yīng)物濃度反應(yīng)速率加快增加了單位體積內(nèi)分子數(shù)目，有效碰撞機(jī)會增多固體、純液體濃度為常數(shù)增大壓強，反應(yīng)速率加快縮小體積其實質(zhì)是增大反應(yīng)物濃度1必須有氣體參加2必須是改變體積升高溫度，反應(yīng)速率加快升高溫度，分子內(nèi)能增加、分子運動速度加快能大幅度改變反應(yīng)速率改變反應(yīng)途徑，降低反應(yīng)所需的能量對可逆反應(yīng)能同等程度改變正逆反應(yīng)速率第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月飽和NaCl溶液食鹽塊溶解平衡（動態(tài)平衡）第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月1、什么是可逆反應(yīng)？CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)那么什么是化學(xué)平衡呢？學(xué)習(xí)之前首先來看兩個問題在相同的條件下能同時向正反應(yīng)方向、逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。V正、V逆分別代表的含義？V正：指的是正反應(yīng)方向的速率?？梢杂肰CO消耗、VH2O消耗、VCO2生成、VH2生成來表示V逆：指的是逆反應(yīng)方向的速率?？梢杂肰CO生成、VH2O生成、VCO2消耗、VH2消耗來表示第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2、在體積為1L的密閉容器中，通入0.01molCO、0.01molH2O(g),在催化劑存在的情況下加熱到1000℃，發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)開始一段時間內(nèi)，容器內(nèi)CO2、H2的物質(zhì)的量不斷增多，當(dāng)生成0.006molCO2、0.006molH2后，無論反應(yīng)進(jìn)行多長時間，容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不再增多，為什么？0.01molCO0.01molH2O0.004molCO0.004molH2O0.006molCO20.006molH2第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月0.01molCO0.01molH2O0.004molCO0.004molH2O0.006molCO20.006molH2CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)分析：VtV正V逆V正＝V逆t1t2第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月VtV正V逆V正＝V逆t1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)思考：V正＝V逆的含義是什么？V正：VCO消耗、VH2O消耗、VCO2生成、VH2生成V逆：VCO生成、VH2O生成、VCO2消耗、VH2消耗＝＝＝＝第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月疑問：VCO2生成＝VCO2消耗的含義是什么？CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)正反應(yīng)方向:1分鐘內(nèi)生成0.001molCO2逆反應(yīng)方向:1分鐘內(nèi)消耗0.001molCO2容器內(nèi)CO2的物質(zhì)的量變了嗎？濃度變了嗎？由此類推：容器內(nèi)CO、H2O、H2濃度變了嗎？第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、化學(xué)平衡狀態(tài)：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)。在一定條件下的可逆反應(yīng)1、研究對象：可逆反應(yīng)2、達(dá)到平衡的標(biāo)志：V正=V逆3、特征：混合物中各組分的濃度保持不變疑問：達(dá)到平衡后反應(yīng)是否停止？4、化學(xué)平衡是動態(tài)平衡（間接標(biāo)志）（直接標(biāo)志）第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例題1：在溫度、體積一定的密閉容器中N2(g)+3H2(g)2NH3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（）A、3VN2消耗＝VH2消耗B、單位時間生成nmolN2的同時生成nmolNH3C、容器內(nèi)壓強不隨時間變化而變化D、單位時間生成2nmolNH3同時生成3nmolH2E、容器內(nèi)NH3的物質(zhì)的量不再變化F、反應(yīng)停止G、容器內(nèi)混合氣體的平均分子量不變CDEG第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例題2、可以充分說明可逆反應(yīng)：P(g)+Q(g)R(g)+S(g)在恒溫下達(dá)到平衡狀態(tài)的是（）A、反應(yīng)器內(nèi)壓強不隨時間變化而變化B、反應(yīng)器內(nèi)P、Q、R、S四種氣體共存C、生成P的速率與生成S的速率相等D、生成1molP必有1molQ生成第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月0.01molCO0.01molH2O0.004molCO0.004molH2O0.006molCO20.006molH2CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)思考：此題中原料CO、H2O是否反應(yīng)完全？求CO的轉(zhuǎn)化率？轉(zhuǎn)化率＝反應(yīng)中消耗的量反應(yīng)之前起始量×100％可逆反應(yīng)中任何物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不可能100％＝a第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)1：某溫度下，在2L容器中3種物質(zhì)間進(jìn)行反應(yīng)，X、Y、Z的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如下圖。反應(yīng)在t1min時到達(dá)平衡，依圖所示：⑴反應(yīng)起始至t1min（t1=2），Y的平均反應(yīng)速率是

。⑵該反應(yīng)的化學(xué)方程式是___

。⑶X的物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率是_____

第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)2：將鎂條投入稀硫酸中，化學(xué)反應(yīng)速率隨時間的變化如下圖所示。試說明(1)為什么反應(yīng)開始時，反應(yīng)速率增大？(2)反應(yīng)后期速率降低的主要原因是什么？反應(yīng)速率時間第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月例題3：在某容器中充入1molSO2、4molO2,達(dá)到平衡后氣體的總體積變?yōu)樵瓉淼?6％（體積均在同溫同壓下測定，此時SO3為氣態(tài)），求達(dá)到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率？第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月回顧：什么是化學(xué)平衡狀態(tài)？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)。在一定條件下的可逆反應(yīng)要求學(xué)會分析V—t圖第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)VtV正V逆V正＝V逆t1t2達(dá)平衡后各組分的濃度不再變化，其前提是什么？保持外界條件不變的情況下思考：如果改變外界條件情況又會怎樣呢？例如：在t2時刻突然在容器中充入一定量的H2,分析V—t圖的變化第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月三、化學(xué)平衡的移動對于已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)改變外界條件，破壞舊的化學(xué)平衡，建立新的化學(xué)平衡的過程叫～1、研究對象：已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)2、新、舊平衡的不同點：V新≠V舊新、舊平衡各物質(zhì)的濃度不同新、舊平衡中各組分的百分含量不同3、判斷平衡移動的方向：移動過程中如V正＞V逆，則平衡向正反應(yīng)方向移動移動過程中如V正＜V逆，則平衡向逆反應(yīng)方向移動第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月增大H2濃度平衡向哪個方向移動？V’逆vtV正V逆V’正V’正=V’逆CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)t1t2t3..第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月改變外界條件有多種形式如：改變濃度、壓強、溫度、加催化劑等四、改變濃度對化學(xué)平衡移動的影響現(xiàn)象：在平衡混合物中，加入FeCl3溶液或KSCN溶液后紅色加深結(jié)論：減少任何一種反應(yīng)