化学反应快慢

1、N2 + H2 3 2NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂2SO2 + O2 2SO3催化剂催化剂生产中必须考虑两个问题：生产中必须考虑两个问题：（1）反应进行的快慢）反应进行的快慢（2）反应进行的完全程度）反应进行的完全程度 在化学化工中，怎样使反应物在化学化工中，怎样使反应物既快又多既快又多地尽可地尽可能转变成人类需要的生成物，对人类合理利用自然能转变成人类需要的生成物，对人类合理利用自然资源，为生产、生活和科学实验服务，具有十分重资源，为生产、生活和科学实验服务，具有十分重要的意义。这就要求我们探求要的意义。这就要求我们探求化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢和化学反应进行的程度以及各

2、种因素对它们影响的和化学反应进行的程度以及各种因素对它们影响的规律，揭示化学反应速率和化学平衡之谜。规律，揭示化学反应速率和化学平衡之谜。P34化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡第六章第六章 揭示化学反应速率和平衡之谜揭示化学反应速率和平衡之谜 6.1 6.1 化学反应为什么有快有慢化学反应为什么有快有慢-化学反应速率不同的化学反应完成所需的时间千差万别：不同的化学反应完成所需的时间千差万别：炸药的爆炸炸药的爆炸 瞬间完成瞬间完成水溶液中的简单离子反应水溶液中的简单离子反应 分秒内完成分秒内完成钢铁制品生锈钢铁制品生锈 几小时或几天几小时或几天自然界岩石的风化自然界岩石的风化 数以百年数

3、以百年石油的形成石油的形成 亿万年亿万年举例举例 时间时间一、化学反应有快有慢一、化学反应有快有慢【演示实验演示实验】1. 钠与水的反应：钠与水的反应：2. 镁与水的反应：镁与水的反应：与冷水剧烈反应，酚酞溶液迅速变红。与冷水剧烈反应，酚酞溶液迅速变红。与冷水不易反应；与热水反应产生与冷水不易反应；与热水反应产生气体，酚酞溶液变红。气体，酚酞溶液变红。2Na 2H2O 2NaOH + H2 Mg 2H2O Mg(OH)2 + H2 结论：结论：钠与水的反应比镁与水的反应快钠与水的反应比镁与水的反应快原因：原因：钠比镁活泼钠比镁活泼问题：我们可以借助哪些现象来比较化学反应问题：我们可以借助哪些现

4、象来比较化学反应 进行的快慢？进行的快慢？衡量化学反应快慢的标准衡量化学反应快慢的标准 化学反应速率化学反应速率化学反应的快慢主要由反应物本身的性质决定。化学反应的快慢主要由反应物本身的性质决定。观察同一时间内反应物消失或生成物出现的快慢观察同一时间内反应物消失或生成物出现的快慢（如：出现沉淀、产生气体、变色的快慢）。（如：出现沉淀、产生气体、变色的快慢）。 化学反应化学反应速率用速率用单位时间内反应单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。二、化学反应速率二、化学反应速率vD DtD Dc=2 2、表达式：、表达式： 浓度单位：摩尔浓度单位：摩

5、尔/ /升升 v为平均速率，非瞬时速率。为平均速率，非瞬时速率。3 3、单位、单位摩尔摩尔/ /升升 小时小时 mol / (L h)摩尔摩尔/ /升升 分分 mol / (L min)1 1、表示方法：、表示方法：摩尔摩尔/ /升升 秒秒 mol / (L S) ，已知，已知SO2的起始浓度为的起始浓度为3mol/L，两分钟后，两分钟后， SO2的浓度变为的浓度变为2.8mol/L，则用，则用SO2浓度的变化浓度的变化来表示的反应速度是来表示的反应速度是_例如反应：例如反应：0.1mol / (L min)注注意意固体或纯液体的浓度可视为不变的常数，固体或纯液体的浓度可视为不变的常数，因此一

6、般不用固体或纯液体表示化学反因此一般不用固体或纯液体表示化学反应速率。应速率。2SO2 + O2 2SO3催化剂催化剂vD DtD Dc=23 - 2.8=0.1mol / (L min)3H2N2 2NH34、研究和控制化学反应速率的意义、研究和控制化学反应速率的意义实际生产和应用中，人们不仅需要了解一个反应实际生产和应用中，人们不仅需要了解一个反应是否能够发生，而且需要了解反应所需的时间。是否能够发生，而且需要了解反应所需的时间。例例 1：合成氨合成氨反应的转化率随温度降低而显著提高，但是反应的转化率随温度降低而显著提高，但是常温下反应极慢，因此实际常温下反应极慢，因此实际反应温度约为反应

7、温度约为500。例例 2：汽车尾气的无害化研究：汽车尾气的无害化研究：CO和和NO是汽车尾气中是汽车尾气中的主要污染物。该反应在常温下转化率极大。但的主要污染物。该反应在常温下转化率极大。但是因其反应速率极慢，因此在人们找到合适的用是因其反应速率极慢，因此在人们找到合适的用于加速反应的催化剂前，污染物无法自然消除。于加速反应的催化剂前，污染物无法自然消除。2CO 2NO 2CO2 + N2金属的防腐、食品的保鲜等金属的防腐、食品的保鲜等各物质的反应速率存在如下关系：各物质的反应速率存在如下关系：2:3:1:22=NH3HNvvv想一想： 从这个结果我们得到什么结论？同一反应可用不同物质来表示反

8、应速率，同一反应可用不同物质来表示反应速率， 其数值可能不相同，但涵义是相同的。其数值可能不相同，但涵义是相同的。 化学反应中，各物质的反应速率之比化学反应中，各物质的反应速率之比= =化学化学 方程式中各物质前面的化学计量数之比。方程式中各物质前面的化学计量数之比。结论结论P37【思考与练习思考与练习】对于反应对于反应 mA + nB pC + qD各物质的反应速率存在如下关系：各物质的反应速率存在如下关系： 一密闭容器中盛有一密闭容器中盛有N2、H2，其中，其中C（N2 ）= 2mol/L，C（H2 ）= 5mol/L，反应进行，反应进行2min后，后，测得测得N2浓度为浓度为1.8 mo

9、l/L，求：这，求：这2min内反应速率内反应速率（分别用（分别用N2、H2、NH3的浓度表示）。的浓度表示）。v(N2)= 0.1 mol / (L min)v(H2)= 0.3 mol / (L min)v(NH3)= 0.2 mol / (L min)【例例1】vA : vB : vC : vD = m : n : p : q反应反应4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)在在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了加了0.45mol，则此反应的平均速率，则此反应的平均速率 (x) 可表示为可表示为 (N

10、H3) = 0.010 mol/(Ls) (O2) = 0.001 mol/(Ls) C. (NO) = 0.001 mol/(Ls) D. (H2O) = 0.045 mol/(Ls) 求化学反应速率求化学反应速率一般有两条途径一般有两条途径根据化学反应速率的定义求根据化学反应速率的定义求:根据不同物质表示的反应速率之比根据不同物质表示的反应速率之比=它它们在化学方程式中的们在化学方程式中的化学计量数化学计量数之比之比CvD DtD Dc=反应反应A(g) + 3B(g) 2C(g) + 2D(g)，在不同情况，在不同情况下测得反应速率，其中反应速率最快的是下测得反应速率，其中反应速率最快的

11、是 （ ） (D) = 0.4 mol/(Ls) B. (C) = 0.5 mol/(Ls) C. (B) = 0.6 mol/(Ls) D. (D) = 0.15 mol/(Ls) B解题的关键是解题的关键是把不同物质表示的反应速率换算为把不同物质表示的反应速率换算为同一种物质表示的反应速率，然后进行比较。同一种物质表示的反应速率，然后进行比较。例3A A、B B、C C均是气态物质，在均是气态物质，在mA + nBmA + nB pC pC反反应中，反应开始应中，反应开始10s10s后，后，A A减少减少1mol1mol，B B减少减少1.25mol1.25mol，C C增加增加0.5mo

12、l0.5mol，则，则m:n:p m:n:p 为（为（ ）例4A. 1:3:2 B. 3:1:2 C. 4:5:2 D.A. 1:3:2 B. 3:1:2 C. 4:5:2 D.无法确定无法确定C逆向思维逆向思维反应速率之比反应速率之比 = 各物质的浓度变化之比各物质的浓度变化之比 = 各物质的量变化之比各物质的量变化之比 = 系数之比系数之比NO2NOO2 下面是反应下面是反应2NO2(g) 2NO（g）+O2（g）在一定）在一定时间内反应物浓度的变化实验数据（时间内反应物浓度的变化实验数据（300）2NO2(g) 2NO（g）+O2（g）飞秒化学飞秒化学 1飞秒飞秒 即千万亿分之一秒。即千

13、万亿分之一秒。 飞秒化学的发展已有近飞秒化学的发展已有近20年的历史，年的历史，1999年，艾年，艾哈迈德哈迈德 泽韦尔因他在这一领域的开创性研究而获得泽韦尔因他在这一领域的开创性研究而获得诺贝尔化学奖。诺贝尔化学奖。 泽韦尔的研究成果可以让人们通过泽韦尔的研究成果可以让人们通过“慢动作慢动作”观察处于化学反应过程中的原子与分子的转变状态，观察处于化学反应过程中的原子与分子的转变状态，从根本上改变了我们对化学反应过程的认识。可以从根本上改变了我们对化学反应过程的认识。可以预见，运用飞秒化学，化学反应将会更为可控，新预见，运用飞秒化学，化学反应将会更为可控，新的分子将会更容易制造。的分子将会更容

14、易制造。1飞秒飞秒 = 110-15s1皮秒皮秒 = 110-12s1纳秒纳秒 = 110-9s练习一1、五氧化二氮气体在一定温度和压强下发生分解、五氧化二氮气体在一定温度和压强下发生分解 反应：反应：2N2O5 4NO2O2，现向容积为，现向容积为2升的升的 密闭容器中注入密闭容器中注入432克克N2O5 ，经，经1 . 5分钟后，分钟后， N2O5 剩余剩余3.4mol。计算这一反应的。计算这一反应的 v(NO2 )、 v(O2) 。2、在一定条件下发生的某化学反应，、在一定条件下发生的某化学反应， 经过经过4分钟，分钟， 生成生成Y的浓度从零增加到的浓度从零增加到0.24mol/L，而反

15、应物，而反应物 X的浓度从的浓度从0.3mol/L变为变为0.22mol/L，那么该反，那么该反 应可能是（应可能是（ ） A. 3XYZ B. XZ 2Y C. X2Z 3Y D. X Y3ZCv(NO2)=0.4 mol / (L min)v(O2)= 0.1 mol / (L min)3. 合成氨的反应合成氨的反应 N23H2 2NH3，其反应速，其反应速 率可分别用率可分别用 v(H2)、v(N2)、v(NH3)mol/(L . s) 表示，则正确的关系式是（表示，则正确的关系式是（ ）A. v(N2)=3 v(H2) B. v(H2)=v(N2)=v(NH3) C. v(NH3)=3

16、/2v(H2) D. v(H2)=3v(N2) 4. 对于反应对于反应 A2B3C4D，用不同物质表示，用不同物质表示 不同时间的化学反应速率，最大的是（不同时间的化学反应速率，最大的是（ ） A. vA=2mol/L.s B. vB=3mol/L.s C. vC=4mol/L.s D. vD=6mol/L.sDA 通常通常用用单位时间内反应物浓度的单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。减小或生成物浓度的增大来表示。v =D DtD Dc化学反应速率化学反应速率单位为单位为mol / (L S) 或或mol / (L min) 或或mol / (L h)同一反应可用不同物质来表示

17、化学反应速率，同一反应可用不同物质来表示化学反应速率， 其数值可能不相同，但涵义是相同的。其数值可能不相同，但涵义是相同的。 在化学反应中，各物质的反应速率之比等于在化学反应中，各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质前面的化学计量数之比。化学方程式中各物质前面的化学计量数之比。思考：思考：影响化学反应速率的因素有哪些？影响化学反应速率的因素有哪些？ =D DtD Dn V三、影响化学反应速率的因素三、影响化学反应速率的因素内因内因( (本质因素本质因素) )：外因外因( (外界条件外界条件) )：例如：例如：F2和和H2在常温常压下发生爆炸反应；在常温常压下发生爆炸反应； 而而O2和和H2

18、在相同条件下历经数百万年在相同条件下历经数百万年 才有可观察的水生成。才有可观察的水生成。物质本身的结构和性质是化学反应物质本身的结构和性质是化学反应速率大小的决定因素。速率大小的决定因素。反应物的结构和性质反应物的结构和性质反应物颗粒大小、浓度、反应物颗粒大小、浓度、温度、压强、催化剂等。温度、压强、催化剂等。怎样才能知道这些因素能够影响化学怎样才能知道这些因素能够影响化学反应速率的大小？反应速率的大小？ 我们可以借助哪些现象来比较化学反应我们可以借助哪些现象来比较化学反应进行的快慢？进行的快慢？观察出现沉淀、产生气体、变色的快慢等观察出现沉淀、产生气体、变色的快慢等如果影响因素不止一个，在

19、实验中应如果影响因素不止一个，在实验中应如何处理多个影响因素？如何处理多个影响因素？在研究某一因素对化学反应速率影响时，在研究某一因素对化学反应速率影响时，其他影响因素必须完全相同。其他影响因素必须完全相同。2. 浓度浓度【实验实验2】同体积不同浓度的硫代硫酸钠（同体积不同浓度的硫代硫酸钠（Na2S2O3） 溶液与同浓度同体积的稀盐酸反应。溶液与同浓度同体积的稀盐酸反应。P39 Na2S2O32HCl S SO2 2NaCl H2O 【结论结论】其它条件不变时，增大反应物的浓度，可以其它条件不变时，增大反应物的浓度，可以 增大反应速率。增大反应速率。【实验实验1】块状和粉状大理石分别与稀盐酸反

20、应块状和粉状大理石分别与稀盐酸反应P391. 反应物颗粒大小反应物颗粒大小【现象现象】粉状大理石与盐酸反应比块状大理石要剧烈。粉状大理石与盐酸反应比块状大理石要剧烈。【结论结论】其它条件不变时，减小固体颗粒，增大固体其它条件不变时，减小固体颗粒，增大固体 反应物表面积，可以增大反应速率。反应物表面积，可以增大反应速率。 注意注意（1 1）此规律只适用于气体反应或溶液中的反应；此规律只适用于气体反应或溶液中的反应； 即改变固体的量，不能改变反应速度。即改变固体的量，不能改变反应速度。（2 2）对于可逆反应，反应物或生成物的浓度）对于可逆反应，反应物或生成物的浓度 改变，其改变，其V V正正，V

21、V逆逆的变化也符合上述规律。的变化也符合上述规律。讨论：讨论： 10ml 0.1mol/L Na2S2O3溶液与溶液与10ml 0.1mol/LH2SO4混合；混合；B. 20ml 0.1mol/L Na2S2O3溶液与溶液与20ml 0.1mol/L的的H2SO4混合：混合： 20ml 0.05mol/L Na2S2O3溶与溶与20ml 0.05mol/L的的H2SO4混合。混合。比较下列反应的快慢：比较下列反应的快慢：A、B两组浓度相等、大，故反应速率相等、快；两组浓度相等、大，故反应速率相等、快；C组浓度小、反应慢。组浓度小、反应慢。3. 压强压强温度一定，一定量气体的体积与其所受的压强

22、成反比。温度一定，一定量气体的体积与其所受的压强成反比。P=11mol1LP=20.5LC=1mol/LC=2mo/L【结论结论】气体压强增大，导致气体压强增大，导致浓度浓度增大，因此反应增大，因此反应 速率也增大。速率也增大。【思考与讨论思考与讨论】对有气态物质参加的反应，压强对对有气态物质参加的反应，压强对反应速率有什么影响？参考反应速率有什么影响？参考P42P42图图6.186.18并联系浓度对并联系浓度对反应速率的影响来考虑。反应速率的影响来考虑。P=1P=21mol H21mol N21L（a）1mol H21mol N22mol He1L（b）与图与图 (a) 相比，图相比，图 (

23、b) 中压强及中压强及 、 有何变化？有何变化？2Nv2Hv想一想：想一想：【结论结论】其它条件不变时，增大气体的压强，只有增大其它条件不变时，增大气体的压强，只有增大 了了气体气体反应物的反应物的浓度浓度，才能增大反应速率。，才能增大反应速率。改变压强仅能改变改变压强仅能改变气体气体物质的反应速率！物质的反应速率！压强与液体或固体的反应速率无关。压强与液体或固体的反应速率无关。注意！注意！4. 温度温度析出沉淀的速度析出沉淀的速度热水中：快热水中：快冷水中：慢冷水中：慢【结论结论】其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增 大；降低温度，化学反应速率减小

24、大；降低温度，化学反应速率减小 ( (任何反应）。任何反应）。 【实验实验3】 0.1mol/L Na2S2O3与与 0.1mol/L HCl 分别在冷水和热水中混合。分别在冷水和热水中混合。 实验测得，温度每升高实验测得，温度每升高10，反应速率可以增大，反应速率可以增大 到原来的到原来的24倍。倍。 若是可逆反应，若是可逆反应，T ，V正正 ，V逆逆 ， 但温度对吸热但温度对吸热 反应的影响大。反应的影响大。【现象现象】5. 催化剂催化剂【结论结论】催化剂能大大加快化学反应速率。催化剂能大大加快化学反应速率。催化剂催化剂正催化剂正催化剂加大反应速率加大反应速率负催化剂负催化剂减小反应速率减

25、小反应速率【实验实验4 4】H2O2洗涤剂洗涤剂2H2O22H2O O2催化剂催化剂可以可以改变改变其他物质的化学反应速率，其他物质的化学反应速率， 而本身的质量和化学性质在反应前后而本身的质量和化学性质在反应前后 都不改变的物质。都不改变的物质。MnO2很快产生大量气泡很快产生大量气泡MnO2在可逆反应中，催化剂对正、逆反应的在可逆反应中，催化剂对正、逆反应的作用相同，即作用相同，即V V正正，V V逆逆加快的程度相同。加快的程度相同。【注意注意】ab请根据下图，从能量的角度解释催化剂对请根据下图，从能量的角度解释催化剂对化学反应速率的影响：化学反应速率的影响：【讨论讨论】催化剂通过降低反应

26、所需要的能量，改变了催化剂通过降低反应所需要的能量，改变了化学反应历程，从而增大了反应速率。化学反应历程，从而增大了反应速率。 人类对催化剂的认识人类对催化剂的认识6. 其它条件其它条件 除上述五点外，影响化学反应速率除上述五点外，影响化学反应速率的条件还有：光、的条件还有：光、 超声波、激光、放超声波、激光、放射线、电磁波、扩散速率和溶剂等。射线、电磁波、扩散速率和溶剂等。思思 考：考：2. 要增大锌与稀硫酸反应的化学反应速率，要增大锌与稀硫酸反应的化学反应速率， 可以采用哪些方法？可以采用哪些方法？1. 密闭容器中，密闭容器中，2HI(g) H2(g) + I2(g) 当当(1) 增大压强

27、增大压强 (2)升高温度升高温度 (3)加入加入HI (4)使用催化剂，分别对使用催化剂，分别对V正正，V逆逆有何影响？有何影响？ 影响化学反应速率的因素规律影响化学反应速率的因素规律 影响化学反应影响化学反应 速率的因素速率的因素 内内 因因 外外 因因 固体颗粒固体颗粒的大小的大小在其他条件相同时，固体颗粒越小，反应物的表面在其他条件相同时，固体颗粒越小，反应物的表面积越大，化学反应速率越快；固体颗粒越大，固体积越大，化学反应速率越快；固体颗粒越大，固体反应物的表面积越小，化学反应速率降低。反应物的表面积越小，化学反应速率降低。反应物本反应物本身的性质身的性质 在其他条件相同时，反应物的化

28、学性质越活泼，在其他条件相同时，反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越快；反应物的化学性质越不活泼，化学反应速率越慢。化学反应速率越慢。浓度浓度在其他条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应在其他条件相同时，增大反应物的浓度，化学反应速率加快；减小反应物的浓度，反应速率减慢。速率加快；减小反应物的浓度，反应速率减慢。压强压强在其他条件相同时，增大气态反应物的压强，化学在其他条件相同时，增大气态反应物的压强，化学反应速率加快；减小气态反应物的压强，化学反应反应速率加快；减小气态反应物的压强，化学反应速率降低。速率降低。规规 律律温度温度在其他条件相同时，

29、升高反应物的温度，化学反应在其他条件相同时，升高反应物的温度，化学反应速率加快；降低反应物的温度，反应速率降低。速率加快；降低反应物的温度，反应速率降低。催化剂催化剂 其他条件相同时，使用催化剂，改变化学反应速率。其他条件相同时，使用催化剂，改变化学反应速率。请用化学反应速率的知识解释下列问题：请用化学反应速率的知识解释下列问题：1. 为什么木炭在纯氧中比在空气中燃烧剧烈？为什么木炭在纯氧中比在空气中燃烧剧烈？2. 为什么为什么NH4HCO3 要保存在阴凉处？要保存在阴凉处？4. 为什么胶卷要保存在阴凉处？为什么胶卷要保存在阴凉处？3. 为什么面粉厂门口和汽车加油站有为什么面粉厂门口和汽车加油站有“严禁烟火严禁烟火” 的字样？的字样？5. 只有在较高温度时，葡萄糖才能在空气中燃烧。只有在较高温度时，葡萄糖才能在空气中燃烧。 可是在人体里，葡萄糖在正常体温（可是在人体里，葡萄糖在正常体温（37)时就时就 可以被氧化，这是为什么？可以被氧化，这是为什么？1. 下列关于化学反应速率的说法正确的是下列关于化学反应速率的说法正确的是_ A. 化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物化学反应