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文档简介
化学反应速率选修四第一页,共五十八页,2022年,8月28日1、概念:是用来描述化学反应快慢的物理量一、化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。2、表达式为:v(A)
=△c(A)△t3、单位:mol•L-1•s-1
mol/(L•s
)
或mol•L-1•min-1
mol/(L•min)=△nV•△t第二页,共五十八页,2022年,8月28日4、化学反应速率的注意事项①化学反应速率是某一段时间内的平均速率,
取正值.②表示化学反应速率时必须指明具体的物质。
③同一反应,v既可以用反应物表示,也可用生成物来表示,其数值可能不同,但表示的意义是一样的。④因为固体和纯液体的浓度为常数,因此一般不用固体或纯液体表示反应速率。第三页,共五十八页,2022年,8月28日⑤用不同物质表示化学反应速率时,化学反应速率之比等于方程式中的各物质化学计量数之比。对于反应aA+bB=cC+dDv(A):v
(B):
v
(C):v
(D)=a:b:c:d=△c(A):△c(B):△c(C):△c(D)=△n(A):
△n(B):△n
(C):△n
(D)第四页,共五十八页,2022年,8月28日5、化学反应速率的计算(1)基本公式①定义式:v(A)
=△c(A)△t=△nV•△t
②比例式v(A):v
(B):
v
(C):v
(D)=a:b:c:d=△c(A):△c(B):△c(C):△c(D)=△n(A):
△n(B):△n
(C):△n
(D)第五页,共五十八页,2022年,8月28日(2)解题模式:三步法
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
n始(mol)a
b00n转(mol)mx
nx
px
qxn平(mol)a-mx
b-nx
px
qx对于反应物:n平=n始-n转,对于生成物:n平=n始+n转。
第六页,共五十八页,2022年,8月28日(3)反应物转化率的计算A的转化率=×100%(计算式中A的量可以指物质的量、质量、浓度、体积等)(4)某组分(气体)体积分数的计算A的体积分数=×100%
第七页,共五十八页,2022年,8月28日1.反应4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g),经2min后B的浓度减少0.6mol/L。下列反应速率的表示正确的是(
)A.用A表示的反应速率是0.4mol/(L·min)B.用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是3:2:1C.2min末用B表示的反应速率是0.3mol/(L·min)D.在这2min内用B表示的反应速率是逐渐减小
的,用C表示的反应速率是逐渐增加的。B第八页,共五十八页,2022年,8月28日2.可逆反应aA+bB==cC+dD:,开始时在VL容器内A物质的量为amol、B物质的量为bmol。1分钟后,测得容器内A的浓度为xmol/L,这时B的浓度为________,C的浓度为_______。这段时间内反应的平均速率若以物质A的浓度变化来表示,应为___________。第九页,共五十八页,2022年,8月28日3.将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g)=2C(g)。若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1,下列几种说法中正确的是
(
)①用物质A表示的反应速率为0.3mol·L-1·s-1②用物质B表示的反应速率为0.6mol·L-1·s-1③2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1④2s末,物质A的转化率为70%A.①④B.①③
C.②④D.③④B第十页,共五十八页,2022年,8月28日4.将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中,发生反应3A(g)+B(g)=xC(g)+2D(g),经5min后达到平衡时,测知D的浓度为0.5mol/L,C(A):C(B)=3:5,C的平均反应速率为0.1mol/(L·min)。试求:
(1)A的平衡浓度是多少?
(2)B的平均反应速率?
(3)x=?0.75mol/L0.05mol/(L·min)x=2
第十一页,共五十八页,2022年,8月28日5.在一定条件下发生反应:3A(g)+2B(g)xC(g)+2D(g),在2L的密闭容器中,把4molA和2molB混合,2min后达到平衡时生成1.6molC,又测得反应速率v(D)=0.2mol·(L·min)-1,下列说法正确的是()A.B的转化率是20%B.x=4C.A的平衡浓度是1.4mol·L-1
D.平衡时气体压强是原来的0.94倍BC第十二页,共五十八页,2022年,8月28日
6:对于化学反应3W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g),下列反应速率关系中,正确的是(
)A.v(W)=3v(Z)
B.2v(X)=3v(Z)C.2v(X)=v(Y)
D.3v(W)=2v(X)C第十三页,共五十八页,2022年,8月28日7.在密闭容器中,A与B反应生成C,其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)表示。已知2v(B)=3v(A)、3v(C)=2v(B),则此反应可表示为()
A.2A+3B=2CB.A+3B=2CC.3A+B=2CD.A+B=C
A第十四页,共五十八页,2022年,8月28日8.某温度时在2L容器中X、Y、Z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:1、反应开始2min内的X、Y、Z的化学反应速率2、该反应的化学方程式为:___________。X+3Y=2Z第十五页,共五十八页,2022年,8月28日则该反应速率的快慢顺序为:9.反应A+3B=2C+2D在四种不同条件下的反应速率为:(1)v(A)=0.3mol/(L·s)(2)v(B)=0.6mol/(L·s)(3)v(C)=0.4mol/(L·s)(4)v(D)=0.45mol/(L·s)(1)>(4)>(2)=(3)反思:比较反应的快慢,应取同一参照物,且单位一致。第十六页,共五十八页,2022年,8月28日10.对于反应A2+3B22AB3以下表示的反应速率中,速率最大的是A、v(A2)=0.4mol·L-1min-1B、v(B2)=0.8mol·L-1min-1C、v(AB3)=0.6mol·L-1min-1D、v(A2)=0.01mol·L-1·S-1
D第十七页,共五十八页,2022年,8月28日11.在一定条件下,在2L的密闭容器中充入2molSO2和一定量的O2,发生反应2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g),进行到4min时,测得n(SO2)=0.4mol,若反应进行到2min时,容器中n(SO2)为(
)。A.1.6mol
B.1.2mol
C.大于1.6mol
D.小于1.2molD第十八页,共五十八页,2022年,8月28日12.将气体A2和B2各1mol注入容积为1L的密闭容器中反应生成C,平衡时测得c(A2)=0.58mol/L,则c(B2)=0.16mol/L,c(C)=0.84mol/L,则C的分子式为()
A.AB2B.A2B4C.ABD.A2B第十九页,共五十八页,2022年,8月28日二、化学反应速率的测定
1.基本思路利用化学反应中与化学物质的浓度(质量)相关的性质进行测定。
2.可用于化学反应速率测定的基本性质
(1)能够直接可观察的性质:气体的体积
和体系的压强。(2)必须依靠科学仪器才能测量的性质:
颜色的深浅,光的吸收,光的发射,
导电能力。第二十页,共五十八页,2022年,8月28日
3.测定化学反应速率的方法(1)对于有气体生成的反应:可测定相同时间内
收集气体的体积或收集等量气体所用的时间(2)对于有固体参与的反应,可测定一段
时间内消耗固体质量的多少。(3)对于有酸碱参与的反应,可测定一段时间内
溶液中氢离子或氢氧根离子浓度的变化。(4)对于有颜色变化的反应,可测定溶液变色所
需的时间。(5)对于有沉淀生成的反应,可测定溶液变
浑浊所需的时间。第二十一页,共五十八页,2022年,8月28日实验2-1(P18)实验探究实验目的:测定锌与硫酸反应的速率实验用品:锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1mol/L的硫酸、
4mol/L的硫酸实验装置:第二十二页,共五十八页,2022年,8月28日实验步骤:
按图2-1安装两套装置,在锥形瓶内各盛有2g锌粒(颗粒大小基本相同),然后通过分液漏斗分别加入40mL1mol/L和40ml4mol/L的硫酸。测量并比较两者收集10mL氢气所用的时间。实验结果:实验结论:4mol/L硫酸与Zn反应的速率快加入试剂反应时间反应速率1mol/L硫酸长小4mol/L硫酸短大第二十三页,共五十八页,2022年,8月28日实验的注意事项(1)锌粒的颗粒大小基本相同(2)40毫升硫酸溶液要迅速加入(3)装置的气密性要好(4)计时要迅速准确。(5)测定锌与硫酸反应的常用方法?测量一段时间内氢离子浓度的变化测量一段时间内锌粒质量的变化测定相同时间内收集氢气的体积大小第二十四页,共五十八页,2022年,8月28日
检查装置的气密性的方法关闭分液漏斗的活塞,将注射器活塞向外拉动一段距离,松开手后注射器活塞若能回到原来的位置说明气密性良好。第二十五页,共五十八页,2022年,8月28日第二节影响化学反应速率的因素第二十六页,共五十八页,2022年,8月28日
简化后的有效碰撞模型
气体分子之间通常存在着比气体分子本身的体积要大得多的空间,忽略了分子与分子之间的相互作用力,分子之间不存在牵制关系,因此,在常温常压下,可以认为气体分子的运动是自由的,因而,它们之间的碰撞可以视为是随机的。气体分子因自由运动而不断相互碰撞(互相接触)——这是发生化学反应的必要条件。1、基本设想第二十七页,共五十八页,2022年,8月28日在一个洁净的容器中,使H2和O2按体积比2:1的比例混合,气体分子因自由运动而不断相互碰撞(互相接触)——这是发生化学反应的必要条件。2、模型的基本构架假设与事实:研究结果表明,从分子的热运动看,分子发生碰撞的机会很多。如在常温常压下每个H2、O2自身或它们之间的碰撞频率为2.355×1010次/s。假如每次碰撞都能发生化学反应,则化学变化瞬间即可完成,但事实并非如此。立论:并不是每次分子间的碰撞都会引起化学反应,只有其中部分的气体分子碰撞是有效的,即有效碰撞——这是发生化学反应的充分条件。第二十八页,共五十八页,2022年,8月28日★有效碰撞什么是有效碰撞?能够引起分子间发生化学反应的碰撞
1、分子间的碰撞是发生化学反应的必要条件;
2、而有效碰撞是发生化学反应的充分条件。推论:某一化学反应速率大小与单位时间内有效碰撞的次数有关具有较高能量的分子(活化分子)间的碰撞第二十九页,共五十八页,2022年,8月28日★活化分子
什么是活化分子?
1、发生有效碰撞的分子一定是活化分子;2、但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞;具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子推论:有效碰撞次数的多少与单位体积内反应物中活化分子的多少有关第三十页,共五十八页,2022年,8月28日★活化能
什么是活化能?1.活化分子比普通反应物分子高出的那部分能量问题1:活化能的作用是什么?使反应物活化,决定化学反应的难易活化能越小,一般分子成为活化分子越容易,活化分子百分数越大,单位体积内活化分子数越多,单位时间内有效碰撞越多,反应速率越快,反应越容易。第三十一页,共五十八页,2022年,8月28日活化能越大,活化分子的百分数低,反应越难。问题2:
活化能的大小与什么因素有关?活化能大小是由反应物分子的性质决定的。问题3:活化能的大小与反应热的关系?活化能的大小虽然意味着一般分子成为活化分子的难易,但是却对这个化学反应前后的能量变化并不产生任何影响。问题4:提供“活化能”的途径是什么?向系统提供活化能的方法:加热、光照、超声波、核辐射、外加磁场、摩擦……第三十二页,共五十八页,2022年,8月28日
1.催化剂是能改变化学反应的速率,但反应前后本身性质和质量都不改变的物质,
2..催化剂作用:降低化学反应所需的活化能,提高了活化分子的百分数,从而提高反应速率
★催化剂反应热E1能量反应过程生成物反应物E2活化分子加了催化剂没加催化剂第三十三页,共五十八页,2022年,8月28日分子运动相互碰撞活化分子分子具有足够高能量碰撞时有合适的取向有效碰撞发生化学反应有效碰撞模型第三十四页,共五十八页,2022年,8月28日归纳总结一个反应要发生一般要经历哪些过程?普通分子活化能活化分子合理取向的碰撞有效碰撞新物质能量第三十五页,共五十八页,2022年,8月28日
回顾—影响反应速率的因素⑴内部因素(主要因素)参加反应的物质的本身性质⑵外界因素①浓度:②压强:③温度:④催化剂:⑤其他因素:光、颗粒大小、溶剂等。第三十六页,共五十八页,2022年,8月28日一、浓度对化学反应速率的影响实验2-20.01mol/L的KMnO4
溶液0.1mol/LH2C2O4溶液0.2mol/LH2C2O4溶液快慢2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+10CO2
↑+8H2O
结论其它条件相同时,增大反应物的浓度,反应速率加快;反之,减小反应物的浓度,反应速率减慢。第三十七页,共五十八页,2022年,8月28日其他条件不变反应物浓度增大单位体积内反应物分子数增加【本质原因】
活化分子百分数不变单位时间有效碰撞几率增加单位体积活化分子数增加第三十八页,共五十八页,2022年,8月28日
小结:浓度影响的注意事项
a、此规律只适用于气体或溶液的反应,改变固体或纯液体的量不会改变化学反应速率。b、一般来说,固体反应物表面积越大,反应速率越大。c、随着化学反应的进行,反应物的浓度会逐渐减小。第三十九页,共五十八页,2022年,8月28日二、压强对化学反应速率的影响规律:对于有气体参加的反应,若其他条件不变,增大压强(体积缩小),反应速率加快;减小压强,反应速率减慢。第四十页,共五十八页,2022年,8月28日其他条件不变气体的压强增大气体浓度增大反应速率加快气体所占的体积减小【原因】
活化分子百分数不变单位体积活化分子数增加有效碰撞几率增加第四十一页,共五十八页,2022年,8月28日压强只对有气体参加的反应的速率有影响。对于可逆反应,压强增大,V(正)和V(逆)都增大;反之都减小;但是,V(正)和V(逆)变化的倍数不一定相等。
压强对反应速率的影响实质上是引起浓度的改变。讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因,压强的变化只有引起浓度的变化,反应速率才相应的变化。
小结:压强影响的注意事项第四十二页,共五十八页,2022年,8月28日改变压强的几种情况1、恒温时:
增大压强→体积减少→C增大→反应速率增大2、恒温恒容时:A、充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大;B、充入“无关气体”(如He、N2等)→引起总压增大,但各物质的浓度不变→反应速率不变3、恒温恒压时:充入“惰性气体”(如He等)→引起体积增大→各反应物浓度减少→反应速率减慢。第四十三页,共五十八页,2022年,8月28日三、温度对化学反应速率的影响实验2-3Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
结论其它条件相同时,升高温度,反应速率加快;反之,降低温度,反应速率减慢。第四十四页,共五十八页,2022年,8月28日温度升高反应物分子
能量升高
有效碰撞几率增加化学反应速率加快分子运动速率加速主因活化分子数增加
活化分子百分数增加次因【原因】
第四十五页,共五十八页,2022年,8月28日【总结】
1、温度对反应速率的影响适用于一切反应,不受物质状态的限制。2、一般地,温度每升高10℃,化学反应速率变成原来的2~4倍。3、对于可逆反应,升高温度,正、逆反应速率都加快,降低温度,正、逆反应速率都减小。,但V(正)和V(逆)变化的倍数不相等,一般吸热反应方向的速率变化大。第四十六页,共五十八页,2022年,8月28日
四、催化剂对化学反应速率的影响
实验2-4
实验装置如图所示,锥形瓶内盛有10ml左右10%左右的过氧化氢,双孔胶塞上插有短导管和漏斗,段导管里插有带余烬的木条,开始时余烬没有变化,经漏斗向锥形瓶内加入少量二氧化锰后,试管中迅速产生大量气泡,余烬复燃。第四十七页,共五十八页,2022年,8月28日结论:当其它条件不变时,使用合适的催化剂,化学反应速率加快。原因:使用催化剂,能够改变反应的历程→
降低反应的活化能→提高活化分子的
百分数→活化分子数目增多→有效碰撞
的几率增大→反应速率加快。第四十八页,共五十八页,2022年,8月28日能量反应过程E1E2反应物生成物活化分子活化能活化分子变成生成物分子放出的能量反应热没加催化剂加了催化剂第四十九页,共五十八页,2022年,8月28日使用催化剂同等程度的增大(减慢)正逆反应速率,不影响反应热,不影响化学平衡,但可以缩短到达平衡所需时间。催化剂有正催化剂和负催化剂,没特别指明一般指正催化剂催化剂只能催化可能发生的反应,对不发生的反应无作用催化剂具有一定的选择性。小结:催化剂的影响第五十页,共五十八页,2022年,8月28日五、影响化学反应速率的其它外界条件
其他如光照、放射线辐射、超声波、电磁波、反应物固体的颗粒大小、、溶剂的性质、形成原电池等,也会对化学反应的速率产生影响。第五十一页,共五十八页,2022年,8月28日【课堂小结】
1、规律:其他条件不变时,增大反应物浓度,化学反应速率增大,减小反应物浓度,化学反应速率减小;增大压强,化学反应速率增大,减小压强,化学反应速率减小;升高温度,化学反应速率增大,降低温度,化学反应速率减小;使用催化剂,正逆反应速率同等程度地加快
。
第五十二页,共五十八页,2022年,8月28日2、实质:单位体积活化分子数=单位体积分子总数×活化分子百分数相互关系降低使用催化剂升高温度增多增多不变增多不变增大压强(V↓)加快增多增多不变增多增大反应物的浓度反应速率有效碰撞次数单位体积活化分子总数活化分子百分数单位体积分子总数活化能
变化结果条件变化不变加快不变不变增大增多增多加快不变增大增多增多加快
只有升温和使用催化剂才能提高活化分子百分数第五十三页,共五十八页,2022年,8月28日1、100mL6mol/L硫酸跟过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速度,但又不影响生成氢
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