鲁科版选修四 2.3.1化学反应速率 课件（41张）.ppt

化学反应速率 不同的化学反应有不同的反应速率 有的反应很快瞬间就完成如爆炸 燃烧 酸碱中和等 有的反应进行得很慢 塑料分解要几百年 石油的形成要几百万年 化学反应速率 日常生活 工农业生产科学研究中 通常会考虑以下两个方面 反应进行的快慢即化学反应速率的问题 反应进行的程度即化学平衡的问题 一 研究化学反应速率的意义 进行的慢的反应加快 炼钢 合成氨 合成树脂 合成橡胶 进行的快的反应减慢 钢铁防锈 塑料橡胶防老化 二 速度和速率的区别 速度 有大小 有方向 有正负之分 速率 无方向 无正负 只有数值大小 三 化学反应速率 1 化学反应速率的含义 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度 2 化学反应速率的表示 1 表示方法 化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示 2 适用对象 只适用于气体或溶液 不适用纯液体与固体 用物质的量的变化表示 4 数学表达式 5 单位 3 化学反应速率不取负数 单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加均取正数 c 浓度变化的数值 单位 一般为mol l t 时间 单位 s min h等 mol l s mol l min mol l h 或者mol l 1 s 1mol l 1 min 1mol l 1 h 1 只能用符号表示 不能写汉字 例1 某反应物的起始浓度是2mol l 经过两分钟后它的浓度变为1 7mol l 这一时间内反应速率为 3 化学反应速率表示的注意事项 1 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度 它与两个因素有关 一个是时间 另一个是反应物或生成物的浓度变化 反应物的浓度越来越小 生成物的浓度越来越大 但是均用正数表示 而且是浓度变化值表示 不是物质的量的变化值表示 2 在同一个反应中 用不同的物质表示反应速率 其数值可以不同的 但所表示的反应速率是同一时段同一反应的速率 因此在表示反应速率时必须说明是用的那种物质来表示的 解 据 0 4mol l s 0 6mol l s 上式中的u h u nh3 数值不同 但是均表示这个反应的速率 3 状态相同的不同物质的反应速率的比值一定等于化学方程式的系数比 固体和纯液体除外 ma g nb g pc g qd g a b c d m n p q ma aq nb aq pc aq a b c m n p 例3 反应物4nh3 5o2 4no 6h2o在5l密闭容器中进行 30s后 no的物质的量增加了0 3mol 则此反应的平均速率为 利用各种物质表示 解 4nh3 5o2 4no 6h2o 4546 0 3mol 0 3mol 0 375mol 0 45mol 4 5 4 6 4 化学反应速率随反应的进行而减慢 因此某一段时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率 不是瞬时速率 例3 在2l的密闭容器中 3a g b g 2c g 若最初加入的a和b的物质的量都是4mol a的平均速率为0 12mol l s 则10s后容器内b的物质的量为多少 解 3a g b g 2c g a b 3 1 所以 b 1 3 0 12mol l s 0 04mol l s 所以 c t 0 04mol l s 10s 0 4mol l 所以 n c v 0 4mol l 2l 0 8mol 剩b4mol 0 8mol 3 2mol 答 略 练习 1 反应a 3b 2c 2d在四种不同条件下的反应速率为 a 0 3mol l s b 0 6mol l s c 0 4mol l s d 0 45mol l s 则该反应速率的快慢顺序为 1 4 2 3 所以比较反应速率大小时 应将所有的速率化成同一物质表示的化学反应速率 并且单位要相同 3 在铝与稀硫酸的反应中 已知10s末 硫酸浓度减少了0 6mol l 若不考虑反应过程中溶液的体积变化 则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是 mol l mina 0 02b 1 8c 1 2d 0 18 2 反应 a g 3b g 3c g 4d g 在4种不同的情况下的反应速率分别为 a 0 5mol l s b 0 6mol l s c 0 6mol l s d 0 48mol l s 该反应进行速率最快的是 a b c d 4 某温度时 在2l容器中 x y z三种物质的变化曲线如图所示 由图中数据分析该反应的化学方程式 反应开始至2min z的平均反应速率 时间 min 作业 1 在25 时 向100ml含hcl14 6g的盐酸中 放入5 6g铁粉 反应进行到2s时收集到氢气1 12l 标况 之后反应又进行了4s 铁粉全溶解 若不考虑体积变化 则 1 前2s内用fecl2表示的平均反应速率为 2 后4s内用hcl表示的平均反应速率为 3 前2s与后4s比较 反应速率较快 其原因可能 2 在2l的密闭容器中 发生下列反应 3a g b g 2c g 3d g 若最初加入的a和b都是4mol 在前10sa的平均反应速率为0 12mol l s 则10s时 容器中c的物质的量为 3 一定温度下 向一容积为2l的真空容器中加入1mol氮气 3mol氢气 3min后测得容器内的压强是起始时压强的0 9倍 在此时间内用氢气的变化来表示反应速率为 4 某温度时 在2l容器中 x y z三种物质的变化曲线如图所示 由图中数据分析该反应的化学方程式 3min内 x y z的平均反应速率 z x y 外界条件对化学反应速率的影响 化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示 只适用于气体或溶液 不适用纯液体与固体 在同一个反应中 可以用不同的物质表示反应速率 其数值可以不同的 但所表示的反应速率是同一时段同一反应的速率 例1 在2l的密闭容器中 3a g b g 2c g 若最初加入的a b c的物质的量都为2mol a的平均速率为0 12mol l s 若要容器内c的物质的量为2 8mol 反应需要的时间 解 3a g b g 2c g a b c 3 1 2 所以 c 2 3 0 12mol l s 0 08mol l s z起始物质的量为2mol 终点物质的量为2 8mol 所以 n mol 2mol 0 8mol 但是同一个反应在不同的条件下反应速率也不相同 因此我们可以改变反应的条件来改变反应的速率 要解释这个问题我们必须认识化学反应的实质 不同的反应具有不同的反应速率 这说明参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的重要因素 一 影响化学反应速率的因素 1 内因 分子本身的性质 2 外因 浓度 温度 压强 催化剂 二 活化分子与有效碰撞 1 化学反应的实质 反应物分子中旧键的断裂 生成物分子中新键的形成的过程 2 化学反应的先决条件 旧键的断裂 新键的形成都是通过反应物分子的碰撞来实现的 如果反应物分子 离子 间不接触 无碰撞就不可能发生化学反应 反应物分子 离子 的碰撞是反应发生的先决条件 3 有效碰撞 任何气体分子间的碰撞次数都是巨大的 但并不是每次碰撞都能发生化学反应 如h2和o2混合后长时间放置也不能反应 我们把能够发生反应的碰撞叫做有效碰撞 4 什么样的碰撞是有效碰撞 能量不够 碰撞过轻 旧键不能断裂 取向不好 旧键不能短裂 碰撞 足够大的能量 合适的取向 有效碰撞 投篮 hi撞击 人与人撞击 小孩 力量不够 大人 力量够 方向不好 歪了 方向好 进了 5 活化分子 具有足够大的能量可能发生有效碰撞的分子叫活化分子 注意 能够发生有效碰撞 不是都发生有效碰撞 还要具有合适的取向 活化分子的碰撞不一定发生化学反应 6 活化分子 有效碰撞 化学反应的关系 1 实验设计 在两支放有少量caco3的试管里 分别加入10ml1mol lhcl和10ml0 1mol lhcl 观察实验现象 利用上述实验 请设计一个实验来证明温度对化学反应速率的影响 三 浓度对化学反应速率的影响 2 结论 1 其他条件不变的情况下 温度 压强 催化剂不变 对某一反应来说 活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的 不变 因此单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子总数成正比 也就是与反应物浓度成正比 当其他条件不变时 增加反应物浓度 可以增大化学反应速率 降低反应物浓度 可以减小化学反应速率 3 原因 2 增加浓度 增加的是单位体积内活化分子的数目 不是增加的单位体积内活化分子的百分数 思考 硫单质在纯氧中燃烧呈蓝紫色 而在空气中燃烧呈淡蓝色 请用有效碰撞理论加以分析 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 增大化学反应速率 其他条件不变 增加反应物浓度 1l1mol lhcl 1l2mol lhcl 假设100个分子中有5个活化分子活化分子的百分数为5 现在200个分子中有10个活化分子活化分子的百分数为5 但是在1l溶液中 活化分子数由5个变成了10个 增加了有效碰撞的次数 2hih2 i2 1 结论 有气体参加的反应 四 压强对化学反应速率的影响 增大压强 就是增加单位体积内反应物的物质的量 即增大浓度 因而增大化学反应速率 对全是固体或者溶液中的反应 增大压强 对浓度改变无多大影响 因而不改变化学反应速率 其他条件不变 增大压强 体积减小 浓度增加 单位体积内活化分子数增加 增大化学反应速率 有效碰撞次数增多 2 原因 但是当压强增大为原来的2倍时 体积缩小到原来的一半 单位体积内分子数增加到原来的2倍 即单位体积内活化分子数增加 活化分子的百分数并没有改变 有效碰撞的次数增加 温度不变 催化剂不变时 改变压强对改变分子内能无多大影响 五 温度对化学反应速率的影响 1 实验设计 在两支放有少量caco3的试管里 分别加入10ml1mol lhcl和10ml0 1mol lhcl 观察实验现象 上述实验中将10ml0 1mol lhcl的试管加热 观察反应速率的变化情况 2 结论 当其他条件不变时 增加反应物温度化学反应速率增大 降低反应物温度 化学反应速率减小 反应物温度每升高100c 化学反应速率增大为原来的2 4倍 3 原因 主要 浓度一定时 升高温度 反应物分子的能量增加 使一部分原来能量较低的分子变为活化分子 从而增加了反应物分子中活化分子的百分数 使有效碰撞次数增多化学反应速率加快 次要 升高温度 分子运动速度加快 单位时间内分子间的碰撞次数增加 化学反应速率也会加快 例1 反应温度每升高100c度 化学反应速率变为原来的3倍 现在200c进行彻底的反应耗时间54min 如果改在500c时进行此反应 耗时多少可以反应完全 单位体积内活化分子的百分数增加 有效碰撞次数增多 增大化学反应速率 其他条件不变 增加反应温度 v 50 v 20 27 t 54 27 2min 1 实验 六