第2章第3节化学反应速率与限度

1、第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量 谷城县第二中学谷城县第二中学 韩志涛韩志涛第一部分 化学反应的速率化学反应有快有慢：化学反应有快有慢：hclnaohnaclh2o千分之一秒即完成千分之一秒即完成h2cl22hcl 百分之一秒即完成百分之一秒即完成救心丹救心丹几分钟见效几分钟见效钢铁腐蚀钢铁腐蚀若干年若干年煤、石油等化煤、石油等化石燃料的形成石燃料的形成几千万年以上几千万年以上定义定义： 化学反应速率用化学反应速率用单位时间单位时间（如每秒，每（如每秒，每分，每小时）内反应物分，每小时）内反应物浓度的减小浓度的减小或生成物或生成物浓度的增大浓度的增大来表示。来表示。计算式计算式: :

2、一、化学反应速率cccvtt 反反应应前前反反应应后后 （物质的量浓度物质的量浓度）练习巩固练习巩固 在在 n2 + 3h2 2 nh3反应中，自开反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为始至秒，氨的浓度由变为0. 6 mol/l，则则以氨气表示的化学反应速率是多少？以氨气表示的化学反应速率是多少？= 0.3mol/(ls)v (nh3) =c (nh3) t=(0. 6 0 )mol/l2s例题：反应例题：反应4nh3+5o2 4no+6h2o 在在5升的密闭容器中进行，升的密闭容器中进行，30秒后，秒后，no 的物质的物质的量增加了的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率此反应的平均反应速率

3、用用no来表示为多少？来表示为多少？问题问题1：若用若用o2的浓度变化来表示此反应速的浓度变化来表示此反应速率是多少？率是多少？ 若用若用nh3 来表示呢来表示呢?问题问题2：此反应化学反应速率用不同物质表此反应化学反应速率用不同物质表示为什么数值不同？数值上有何规律？示为什么数值不同？数值上有何规律？v(no)=0.002mol/lsv(o2)=0.0025mol/lsv(nh3)=0.002mol/ls化学反应速率的特点化学反应速率的特点同一反应，可用不同物质在单位时间同一反应，可用不同物质在单位时间 内浓度的变化来表示，但必须指明是内浓度的变化来表示，但必须指明是 用哪种反应物或哪种生成

4、物来表示。用哪种反应物或哪种生成物来表示。用不同物质在单位时间内浓度变化表用不同物质在单位时间内浓度变化表 示时，速率比等于方程式中的系数比示时，速率比等于方程式中的系数比均取正值，且是某一段时间内的平均均取正值，且是某一段时间内的平均 速率。速率。练习练习1向一个容积为向一个容积为1l1l的密闭容器中放入的密闭容器中放入2molso2molso2 2和和1molo1molo2 2, ,在一定条件下反在一定条件下反应应,2s,2s末末, ,测得容器内有测得容器内有0.8molso0.8molso2 2, ,求求2s2s内内soso2 2,o,o2 2,so,so3 3的反应速率和反应速率比的反

5、应速率和反应速率比. .练习练习2在一定条件下，在一定条件下，ma+nbma+nb= =pcpc的反应中，的反应中，各物质的化学反应速率为各物质的化学反应速率为v(a)=amolv(a)=amoll l-1-1s s-1-1, , v(b)=a/2mol v(b)=a/2moll l-1-1s s-1-1, , v(c)=amol v(c)=amoll l-1-1s s-1-1, , 则该反应的化学方程式是则该反应的化学方程式是 。2a+b=2c练习练习3 3则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为:反应反应 a + 3b = 2c + 2d a + 3b = 2c + 2d 在四种不

6、同条在四种不同条件下的反应速率为：件下的反应速率为：(1)(a)=0.3mol/(ls )(2) (b)=0.6mol/(ls)(3) (c)=0.4mol/(ls)(4) (d)=0.45mol/(ls)(1)(4)(2)=(3)反思反思:比较反应的快慢比较反应的快慢,应取同一参照物应取同一参照物 在相同条件下在相同条件下,等质量等质量(金属颗粒大小相金属颗粒大小相同同)的下列金属与足量的下列金属与足量1mol/l 盐酸反应时盐酸反应时,速率最快的是速率最快的是 a 镁镁 b 铝铝 c 钠钠 d 铁铁二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素化学反应速率是由反应物的性质决定的化学反

7、应速率是由反应物的性质决定的; 内因是主要因素内因是主要因素外因因素外因因素: :实验实验25现象现象结论结论热水中热水中常温常温冷水中冷水中产生气泡速率增大，产生气泡速率增大，带火星火柴带火星火柴 复燃复燃升高温度，升高温度，反应速率增大反应速率增大有有气泡冒出气泡冒出产生气泡速率减小产生气泡速率减小降低温度，降低温度，反应速率减小反应速率减小2h2o2 = 2h2o +o2规律：当其它条件不变时，升高温度，规律：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大。降低温度，化学反化学反应速率增大。降低温度，化学反应速率减小。应速率减小。实验测得，温度每升高实验测得，温度每升高1010度，化学反应

8、度，化学反应速率通常增大原来的速率通常增大原来的2 24 4倍。倍。注意：温度对反应速率的影响不受反应注意：温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。物状态的限制。（1 1）温度对化学反应速率的影响）温度对化学反应速率的影响实验实验26现象现象结论结论加入加入mno2加入加入fecl3不加其他不加其他试剂试剂气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大有气泡冒出，较慢有气泡冒出，较慢mno2能加快能加快反应速率反应速率fecl3能加快能加快反应速率反应速率无无催化剂催化剂反应较慢反应较慢外因因素外因因素: :规律：催化剂能改变化学反应的速率。规律：催化剂能改变化学反应的速率

9、。有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂；有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂；有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。正催化剂。催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化的杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中毒。剂中毒。催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。其催化作用

10、，不同的催化剂对温度的要求不一样。（2 2）催化剂对化学反应速率的影响）催化剂对化学反应速率的影响规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大。减小反应物的浓度，度，化学反应速率增大。减小反应物的浓度，化学反应速率减慢。化学反应速率减慢。（3 3）浓度对化学反应速率的影响）浓度对化学反应速率的影响规律：当其它条件不变时，增大固体反应物规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大。减小固体反的表面积，化学反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢。应物的表面积，化学反应速率减慢。（4 4）固体反应物的表面积对化学

11、反应速率的）固体反应物的表面积对化学反应速率的 影响影响（5 5）其他条件对化学反应速率的影响）其他条件对化学反应速率的影响练习：练习： 1 1、在、在2l2l的密闭容器中，发生下列的密闭容器中，发生下列反应：反应： 3a(g)+ b(g)=2c(g)+d(g)3a(g)+ b(g)=2c(g)+d(g)。若最若最初加入的初加入的a a 和和b b 都是都是4mol4mol，在前在前10s a 10s a 的的平均反平均反应应速率为速率为0.12mol/(l0.12mol/(ls)s)，则，则10s10s时，时，容器中容器中b b的物质的量为的物质的量为 。 3.2mol 某温度时在某温度时在

12、2l2l容器中容器中x x、y y、z z三种物质的物质的量三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：1 1、反应开始、反应开始2min2min内的内的x x、y y、z z的化学反应速率的化学反应速率2 2、该反应的化学方程式为：、该反应的化学方程式为：_。把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中, ,产产生氢气的速率变化如图生氢气的速率变化如图, ,分析其原因分析其原因: : 为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的实验测定反应

13、中生成的co2气体气体体积随反应时间体积随反应时间变化的情况，变化的情况，绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。（1）在）在0t1、t1t2、t2t3各相同各相同的时间段里的时间段里,反应速率最大的是反应速率最大的是_时间段，收集到气体最时间段，收集到气体最多的是多的是_时间段。时间段。（2）试分析三个时间段里，反应速率）试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因不同的可能原因(该反应是放热反应该反应是放热反应)。（3 3）在）在t t4 4后，为什么收集到的气体的体积不再增加？后，为什么收集到的气体的体积不再增加？ 开始时开始时c(h+)大大,该反应的反应速该反

14、应的反应速率大率大; t1t2由于反应放热温度升高由于反应放热温度升高,所以速率迅速增大所以速率迅速增大;最后是因为最后是因为c(h+)减小了，反应速率减慢减小了，反应速率减慢. 练习：在练习：在2525时，向时，向100ml100ml含含hclhcl 14.6g 14.6g的盐的盐酸中，放入酸中，放入5.6g5.6g铁粉，反应进行到铁粉，反应进行到2s2s时收集时收集到氢气到氢气1.12l(1.12l(标况标况) )，之后反应又进行了，之后反应又进行了4s4s，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：(1)(1)前前2s2s内用内用feclfecl2 2表示的平均

15、反应速率表示的平均反应速率为为 ；(2)(2)后后4s4s内用内用hclhcl表示的平均反应速率表示的平均反应速率为为 ；(3)(3)前前2s2s与后与后4s4s比较，反应速率比较，反应速率 较快，其原因可能较快，其原因可能 。0.25mol/ls0.25mol/ls前前2s前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后4s时段大时段大第二部分 化学反应的限度 我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？ 氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个一个可逆反应

16、可逆反应。h2 + i2 2hi 正反应正反应逆反应逆反应一、可逆反应一、可逆反应 定义：在定义：在同一条件同一条件下下, ,既向正反应方向既向正反应方向进行进行, ,同时又向逆反应方向进行的反应同时又向逆反应方向进行的反应. .典型的可逆反应有典型的可逆反应有:n2+3h2 2nh3催化剂催化剂高温高压高温高压2so2+o2 2so3催化剂催化剂高温高温 so2 +h2o h2so3nh3 +h2o nh3 h2o启示启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。n2 + h2 nh3

17、 在一固定容积的密闭容器里，加在一固定容积的密闭容器里，加1moln1moln2 2和和3mol 3mol ( (合适催化剂合适催化剂) )，能发生什么反应？能发生什么反应？（1）开始时）开始时c(n2) 、c(h2)大，大， c(nh3) =0开始阶段有什么特征？开始阶段有什么特征？只有正反应，只有正反应，v(逆逆)=0催化剂催化剂n2 + 3 h2 2nh3高温高温n2 + h2 nh3（2）瞬间后）瞬间后c(n2) 、c(h2 )变小变小 , c(nh3)0瞬间过后有什么特征？瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，正逆反应都进行，v(逆逆) 0，v(正正) v(逆逆) （3）c(n2) 、

18、c(h2)逐渐变小，逐渐变小，c(nh3)逐渐增大，逐渐增大， 三种物质的浓度达到一个三种物质的浓度达到一个特定值特定值。一定时间段内有什么特征？一定时间段内有什么特征？v(正正)= v(逆逆) 0n2 + h2 nh3 由于由于v(正正)= v(逆逆) 0，虽然正、逆反应都在，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化发生变化. 从外表上看，反应好象从外表上看，反应好象“停止停止”。 可逆反应的这种特殊状态就是我们今可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的天要研究的化学平衡状态化学平衡状态。反应速率反应速率v(正正)v(逆逆)t1

19、时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1： v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态n2+3h2 2nh3催化剂催化剂高温高压高温高压交流与讨论交流与讨论1、定义、定义 在在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应中，当中，当正反应速正反应速率和逆反应速率相等率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分，反应混合物中各组分的的浓度保持不变浓度保持不变的状态。的状态。前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正正)= v(逆逆) 0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态2、

20、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征( () )动：动态平衡动：动态平衡（v v( (正正)= )= v v( (逆逆) ) 00）(2)(2)等：等：v(v(正正)= v()= v(逆逆) ) ( () )定：反应混合物中定：反应混合物中各组分各组分的浓度保持的浓度保持定，各组分的含量保持不变。定，各组分的含量保持不变。( () )变：条件改变，原平衡被破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。( () )逆逆此条件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度?此时的反应是否此时的反应是否停止停止了？了？此时为何

21、此时为何3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变? 某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2so2+o2 2so3催化剂催化剂 时间时间 （min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/l)010203040506070so210.70.50.350.20.10.10.1o20.50.350.250.180.10.050.050.05so300.30.50.650.80.90.90.9练习练习可逆反应达到平衡的重要特征（）可逆反应达到平衡的重要特征（）a.a.反应停止了反应停止了b.b.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零c.c.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相

22、等d.d.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等d d对于可逆反应对于可逆反应m mn qn q达到平衡状态时，达到平衡状态时，下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） a. ma. m、n n、q q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等b. mb. m、n n全部变成了全部变成了q qc. mc. m、n n、q q的浓度都保持不变的浓度都保持不变d. d. 反应已经停止反应已经停止c下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应n2+3h2 2nh3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( )a.1个个nn键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个hh键形成键形成b.1个个nn键断裂的同时键断

23、裂的同时,有有3个个hh键断裂键断裂c.1个个nn键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个nh键断裂键断裂d.1个个nn键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个nh键形成键形成a、c 随堂练习随堂练习在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应a(g)+3b(g) 2c(g)达到平衡的标志是（）达到平衡的标志是（）a.a的生成速率与的生成速率与c分解的速率相等分解的速率相等 b.单位时间内生成单位时间内生成nmola,同时生同时生3nmolbc.a、b、c的浓度不再变化的浓度不再变化 d.a、b、c的分子数比为的分子数比为1:3:2c14co2 + c co，达到化学平衡后，达到化学平衡后，平衡混合物中

24、含平衡混合物中含14c的粒子有的粒子有 。14co2、14c、14co对于可逆反应对于可逆反应m a(g) n b(g) + p c(g) 在一在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志定条件下达到平衡状态有以下几个标志(1)a的生成速率和分解速率相等的生成速率和分解速率相等(2)单位时间生成单位时间生成n mol b和和p mol c的同时，生成的同时，生成m mol a（3）a、b、c的物质的量不再改变的物质的量不再改变（4）a、b、c的浓度不再改变的浓度不再改变（5）a、b、c的百分含量不再改变的百分含量不再改变练习练习:在密闭容器中充入在密闭容器中充入4mol hi,在一定温度下在一定温度

25、下,反应反应 2hi (g) h2 (g)+i2 (g)达到平衡时达到平衡时,有有30%的的hi分解分解,则则平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少, 混合气体总物质的量为多少混合气体总物质的量为多少? 化学平衡计算的一般步骤化学平衡计算的一般步骤: “三步曲三步曲”1.写出有关平衡的化学方程式写出有关平衡的化学方程式2.找出各物质的找出各物质的 起始量起始量 转化量转化量 平衡量平衡量3 根据已知条件列式根据已知条件列式反应物的转化率反应物的转化率在合成氨工业中在合成氨工业中,由由a mol氮气氮气, b mol氢气混合氢气混合反应达到平衡反应达到平衡,有有

26、 c mol 氨气生成氨气生成,则氨气在则氨气在反应混合物中所占的反应混合物中所占的体积分数体积分数为为 c / (a+b-c) 100%定义：定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。衡建立过程叫做化学平衡的移动。v正正v逆逆v正正=v逆逆0条件改变条件改变 平衡平衡1 1 不平衡不平衡 平衡平衡2 2建立新平衡建立新平衡破坏旧平衡破坏旧平衡v正正=v逆逆0一定时间一定时间 影响化学平衡的条件影响化学平衡的条件一、化学平衡的移动一、化学平衡的移动v正正 v逆逆 平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动v正正 = v逆逆 平衡不移动平衡不移动v正正 v逆逆 平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动探究实验探究实验1 fecl3 + 3 kscn fe(scn)3 + 3kcl （黄色） （无色） （红色） （无色）现象:向第一支试管里加入几滴 fecl3 溶液，颜色加深。向第二支试管里加入几滴 kscn 溶液，颜色加深。 1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响v正v正v逆v逆反反 应应 速速 率率时时 间间 1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响分析分析t1t2t3应用应用 增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大