化学反应的速率和限学习教案

1、会计学1化学反应化学反应(huxu fnyng)的速率和限的速率和限第一页，共49页。化学反应化学反应(huxu fnyng)有有快有慢：快有慢：第1页/共48页第二页，共49页。HClNaOHNaClH2O千分之一秒即完成千分之一秒即完成(wn chng)H2Cl22HCl百分之一秒即完成百分之一秒即完成(wn chng)救心丹救心丹几分钟见效几分钟见效(jinxio)钢铁腐蚀钢铁腐蚀若干年若干年煤、石油等化石燃料的形成煤、石油等化石燃料的形成几千万年以上几千万年以上第2页/共48页第三页，共49页。定义定义(dngy)： 化学反应化学反应(huxu fnyng)速率用单位时间（如每秒，每分

2、，每小时）内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。速率用单位时间（如每秒，每分，每小时）内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。计算计算(j sun)式式: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)单位单位：mol/(Ls) 或者或者 mol/(Lmin) 第3页/共48页第四页，共49页。第4页/共48页第五页，共49页。例例1 1 在在 N2 + 3H2 2 NH3反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为0. 6 mol/L，则以氨气表示，则以氨气表示(biosh)的化学反应速率是多少？的化学反应速率是多少？= 0.3mol/(

3、Ls)v (NH3) =c (NH3) t=(0. 6 0 )mol/L2s第5页/共48页第六页，共49页。例例2第6页/共48页第七页，共49页。例例3 3：在：在2L2L的密闭容器的密闭容器(rngq)(rngq)中充入中充入2mol2mol的氮气和的氮气和8mol8mol氢气，氢气， 一定条件下发生反应。一定条件下发生反应。5min5min后，测得容器后，测得容器(rngq)(rngq)内生成的氨气内生成的氨气 的浓度为的浓度为1mol/L1mol/L问题问题(wnt)1：分别用：分别用H2 、N2、 NH3 的浓度变化表示的反应的浓度变化表示的反应速率速率问题问题2 2：以上三种的数

4、值是否相等？是否矛盾？：以上三种的数值是否相等？是否矛盾？ 数值大小数值大小(dxio)(dxio)何有关系？何有关系？各物质反应速率比各物质反应速率比 = 计量系数比计量系数比第7页/共48页第八页，共49页。VB=2mol/(Lmin)VC=0.02mol/(LS) 三种情三种情况况(qngkung)所对应的化学反所对应的化学反应速率由小到大为应速率由小到大为。反思反思: 比较反应比较反应(fnyng)的快慢的快慢, 统一统一基准物质统一单位。基准物质统一单位。第8页/共48页第九页，共49页。化学反应速率的特点化学反应速率的特点 同一同一(tngy)(tngy)反应中：反应中：（1）可用

5、不同物质来反应速率表示）可用不同物质来反应速率表示(biosh)，但必须指明，但必须指明是用哪种物质来表示是用哪种物质来表示(biosh)。（2）各物质的化学反应速率比）各物质的化学反应速率比 = 化学计量系数比化学计量系数比例如：在反应例如：在反应aA + bB = cC + dD中，中， v(A):v(B):v(C):v(D) = a : b : c : d（3）不同物质表示）不同物质表示(biosh)的反应速率数值可能相同，也的反应速率数值可能相同，也可能不同，但意义相同，都表示可能不同，但意义相同，都表示(biosh)该反应的化学反应该反应的化学反应快慢。快慢。（4）比较同一反应在不同

6、条件下的反应速率时应：）比较同一反应在不同条件下的反应速率时应： 统一基准物质统一单位。统一基准物质统一单位。第9页/共48页第十页，共49页。第10页/共48页第十一页，共49页。在一定条件下，在一定条件下，mA+nB=pCmA+nB=pC的反应中，各物质的的反应中，各物质的化学反应化学反应(huxu fnyng)(huxu fnyng)速率为速率为V(A)=amolL-1s-1,V(A)=amolL-1s-1,V(B)=a/2molL-1s-1, V(B)=a/2molL-1s-1, V(C)=amolL-1s-1,V(C)=amolL-1s-1,则该反应的化学方程式是则该反应的化学方程式

7、是 。2A+B=2C第11页/共48页第十二页，共49页。则该反应则该反应(fnyng)速率的快慢顺序为速率的快慢顺序为:反应反应 A + 3B = 2C + 2D A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件在四种不同条件(tiojin)(tiojin)下的下的反应速率为：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)第12页/共48页第十三页，共49页。二、影响化学反应速率二、影响化学反应速率(sl)的因素的因素化学反应化学反应(huxu f

8、nyng)速率是由反应物的性质决定的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第13页/共48页第十四页，共49页。外因外因(wiyn)(wiyn)因素因素: :实验实验(shyn)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产生(chnshng)气泡速率增大，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气泡冒出有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第14页/共48页第十五页，共49页。（1 1）温度对化学反应速率）温度对化学反应速率(sl)

9、(sl)的影响的影响第15页/共48页第十六页，共49页。实验实验(shyn)26现象现象结论结论加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其他试剂不加其他试剂气泡冒出速率气泡冒出速率(sl)增大增大气泡冒出速率气泡冒出速率(sl)增大增大有气泡冒出，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催化剂无催化剂反应较慢反应较慢外因因素外因因素: :第16页/共48页第十七页，共49页。（2 2）催化剂对化学反应）催化剂对化学反应(huxu (huxu fnyng)fnyng)速率的影响速率的影响第17页/共48页第十八页，共49页。（3 3）浓度对

10、化学反应）浓度对化学反应(huxu fnyng)(huxu fnyng)速率的速率的影响影响 规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学 反应反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应(huxu fnyng)速率减慢。速率减慢。（4 4）固体反应物的表面积对化学反应速率的影响）固体反应物的表面积对化学反应速率的影响（6 6）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（5 5）压强对化学反应速率的影响）压强对化学反应速率的影响对于有气体参加的反应来说，增大压强，就是增加单位

11、体积里对于有气体参加的反应来说，增大压强，就是增加单位体积里反应物的浓度，即增大反应物的压强，可以增大化学反应速率反应物的浓度，即增大反应物的压强，可以增大化学反应速率。第18页/共48页第十九页，共49页。1 1、在、在2L2L的密闭容器中，发生下列反应：的密闭容器中，发生下列反应：3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的若最初加入的A A 和和B B 都是都是4mol4mol， 在前在前10s A 10s A 的平均的平均(pngjn)(pngjn)反应速率为反应速率为0.12mol/(Ls)0.12mol/(Ls)，则，则10s1

12、0s时，时， 容器中容器中B B的物质的量为的物质的量为 。 课堂课堂(ktng)训练训练第19页/共48页第二十页，共49页。某温度某温度(wnd)(wnd)时在时在2L2L容器中容器中X X、Y Y、Z Z三种物质的物质的量随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：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：_ _ _。第20页/共48页第二十一页，共49页。第21页/共48页第二十二页，共49页。为了研究碳酸钙与稀盐酸

13、反应的反应速率，一位同学为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学(tng xu)通过通过 实实验测定反应中生成的验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情气体体积随反应时间变化的情 况，绘制如图曲况，绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。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,反应反应(fnyng)速率最大的速率最大的是是_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(sl)不同的可能原因不同的可能原因(该反应是放热该反应是放热反应反应)。

14、（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,该反应的反应速率大该反应的反应速率大; t1t2由于反应放热温度升高由于反应放热温度升高,所以速率所以速率迅速增大迅速增大;最后是因为最后是因为C(H+)减小了，反减小了，反应速率减慢应速率减慢.第22页/共48页第二十三页，共49页。在在2525时，向时，向100mL100mL含含HClHCl的盐酸中，放入铁粉，的盐酸中，放入铁粉， 反应反应(fnyng)(fnyng)进行进行到到2s2s时收集到氢气时收集到氢气1.12L(1.12L(标况标况) )，之后反应

15、，之后反应(fnyng)(fnyng)又进行又进行 了了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FeCl2FeCl2表示的平均反应表示的平均反应(fnyng)(fnyng)速率为速率为 ；(2)(2)后后4s4s内用内用HClHCl表示的平均反应表示的平均反应(fnyng)(fnyng)速率为速率为 ；(3)(3)前前2s2s与后与后4s4s比较，反应比较，反应(fnyng)(fnyng)速率速率 较快，其原因可能较快，其原因可能 。mol/Lsmol/Ls前前2s前前2s时段盐酸时段盐酸(yn sun)浓度比后浓度比后4s

16、时段大时段大第23页/共48页第二十四页，共49页。第24页/共48页第二十五页，共49页。 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系数(xsh)(xsh)比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的相应的 计量关系完全转化为生成物呢？计量关系完全转化为生成物呢？ 氯水是氯气(l q)的水溶液，氯气(l q)能与水反应，而且这是一个 可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。第25页/共48页第二十六页，共49页。H2 + I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应什么叫做什么

17、叫做(jiozu)可逆反应？可逆反应？ 在同一条件下在同一条件下, ,既向正反应方向既向正反应方向(fngxing)(fngxing)进行进行, ,同时又向逆反同时又向逆反应应 方向方向(fngxing)(fngxing)进行的反应进行的反应. .典型典型(dinxng)的可逆反应有的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高高温温 SO2 +H2O H2SO3NH3 +H2O NH3 H2O启示启示: 化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不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。底的，

18、甚至是可逆的。第26页/共48页第二十七页，共49页。N2 + H2 NH3 在一固定(gdng)容积的密闭容器里，加1mol N2和3mol H2 (合适催化剂)，能发生什么反应？（1）开始）开始(kish)时时c(N2) 、c(H2)大，大， c(NH3) =0开始阶段有什么开始阶段有什么(shn me)特征？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高温高温第27页/共48页第二十八页，共49页。 N2 + H2 NH3（2）瞬间）瞬间(shn jin)后后c(N2) 、c(H2 )变小变小 , c(NH3)0瞬间过后瞬间过后(guhu)有什么

19、特征？有什么特征？正逆反应都进行正逆反应都进行(jnxng)，v(逆逆) 0，v(正正) v(逆逆) （3）c(N2) 、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) 0 N2 + H2 NH3第28页/共48页第二十九页，共49页。由于由于v(v(正正)= v()= v(逆逆) 0) 0，虽然正、逆反应都在，虽然正、逆反应都在 进行，但各种物质进行，但各种物质(wzh)(wzh)的百分含量、浓度都不会发的百分含量、浓度都不会发 生变化生变化.

20、. 从外表上看，反应从外表上看，反应(fnyng)好象好象“停止停止”。 可逆反应的这种特殊可逆反应的这种特殊(tsh)状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。第29页/共48页第三十页，共49页。反应速率反应速率v(正正)v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1： v(正正)=v(逆逆)平衡平衡(pnghng)状状态态N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压交流交流(jioli)与讨论与讨论第30页/共48页第三十一页，共49页。1、定义、定义(dngy)在一定条件在一定条件(tiojin)下的可逆反应中，当正

21、反应速率和逆反应速率下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率 相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。前提前提(qint)（适用范围）：可逆反应（适用范围）：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的浓度保持不变外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态第31页/共48页第三十二页，共49页。2、化学平衡状态、化学平衡状态(zhungti)的特征的特征( () )动：动态平衡（动：动态平衡（v v( (正正)= )= v v( (逆逆) ) 00）(2) (2) 等：等

22、：v(v(正正)= v()= v(逆逆) ) ( () )定：反应混合物中各组分的浓度定：反应混合物中各组分的浓度(nngd)(nngd)保持保持定，各组分的含量保持不变。定，各组分的含量保持不变。( () )变：条件改变变：条件改变(gibin)(gibin)，原平衡被破坏，在新，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。( () )逆逆第32页/共48页第三十三页，共49页。此条件下进行到什么时候此条件下进行到什么时候(sh hou)达到了这个反应的限度达到了这个反应的限度?此时的反应是否停止了？此时的反应是否停止了？此时为何此时为何3种物质的浓度保持不变种物质的浓度保

23、持不变? 某温度某温度(wnd)和压强下的密闭容器中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第33页/共48页第三十四页，共49页。D2、对于可逆反应、对于可逆反应MN Q达到平衡状态时，达到平衡状态时，下列下列(xili)说法正确的是（说法正确的是（ ） A. M、N、Q三种物质的浓度三种物质的浓度(nngd)一定相等一

24、定相等B. M、N全部变成了全部变成了QC. M、N、Q的浓度的浓度(nngd)都保持不变都保持不变D. 反应已经停止反应已经停止C第34页/共48页第三十五页，共49页。3 3、下列说法可以证明反应、下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 N2+3H2 2NH3 已达平衡已达平衡(pnghng)(pnghng)状态的是状态的是 ( ) ( )个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有3 3个个H HH H键形成键形成个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有3 3个个H HH H键断裂键断裂个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有6 6个个N NH H键断裂键断裂个个NNN

25、N键断裂的同时键断裂的同时, ,有有6 6个个N NH H键形成键形成A、C 第35页/共48页第三十六页，共49页。3、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.单位单位(dnwi)时间内生成时间内生成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1:3:2C2、14CO2 + C CO，达到化学平衡，达到化学平衡(huxupnghng)后，后，平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒

26、子有的粒子有 。14CO2、14C、14CO第36页/共48页第三十七页，共49页。对于可逆反应对于可逆反应m A(g) n B(g) + p C(g) 在一定条件下在一定条件下 达到平衡达到平衡状态有以下几个状态有以下几个(j )标志标志（1）A的生成的生成(shn chn)速率和分解速率相等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第37页/共48页第三十八页，共49

27、页。第38页/共48页第三十九页，共49页。化学平衡计算化学平衡计算(j sun)(j sun)的一般步骤的一般步骤: “: “三步曲三步曲”1.1.写出有关平衡写出有关平衡(pnghng)(pnghng)的化学方程式的化学方程式2.2.找出各物质的找出各物质的 起始量起始量 转化转化(zhunhu)(zhunhu)量量 平衡量平衡量3 3 根据已知条件列式根据已知条件列式第39页/共48页第四十页，共49页。 c / (a+b-c) 100%第40页/共48页第四十一页，共49页。定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程(g

28、uchng)叫做化学平衡的移动。叫做化学平衡的移动。V正正V逆逆V正正=V逆逆0条件条件(tiojin)改改变变 平衡平衡(pnghng)1 (pnghng)1 不平衡不平衡(pnghng) (pnghng) 平衡平衡(pnghng)2(pnghng)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第41页/共48页第四十二页，共49页。（黄色（黄色(hungs)） （无色）（无色） （红色）（红色） （无色）（无色）现象现象(xinxing):向第一支试管里加入几滴向第一支试管里加入几滴 FeCl3 溶液，颜色加深。溶液，颜色加深。向第二支试管里加入几滴向第二支试管里加入几滴 KSCN 溶液，颜色加深。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第42页/共48页第四十三页，共49页。V正V正V逆V逆反反 应应 速速 率率时时 间间 1、浓度、浓度(nngd)对化学平衡的影响对化学平衡的影响分析分析(fnx)t1t2t3应用应用(yngyng) 增大反应物浓度或减小生成物浓度，平