化学反应的速率和限度

第三节化学反应的速率和限度但溶洞景观的形成要经过成百上千年的缓慢变化，反应速率太慢了！这些化学变化有何差异？爆炸牛奶腐坏铁棒生锈溶洞形成很快较快较慢很慢一、化学反应速率的表示：化学反应速率用单位时间（如每秒，每分钟，每小时）内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量来表示。

v=——

⊿c⊿t3试根据以上计算式推出v的单位是什么？2某一物质的化学反应速率的计算式为：mol/（L·min）或mol/（L·s）1

浓度变化是物质的量浓度变化常用mol/L(或mol·L-1)常用min或s反应物浓度的减少量=起始浓度-某时间后的浓度生成物浓度的增加量=某时间后的浓度-起始浓度

练习—巩固在N2+3H22NH3反应中，自开始至２秒，氨的浓度由０变为0.6mol/L，则以氨气表示的化学反应速率是多少？=0.3mol/(L·s)v(NH3)=△c(NH3)

△t=(0.6–0)mol/L2s

25℃时,一份双氧水样品经过2h,H2O2的浓度从5×10-2mol·L-1

下降到3×10-2mol·L-1.那么,该双氧水在这2小时中分解的平均速率约是___________mol·(L·min)-1

5×10-2mol·L-1-3×10-2mol·L-12×60min=1.67×10-4mol·(L·min)-1

解：练习:

v=——

⊿c⊿t例题：反应4NH3+5O24NO+6H2O在5升的密闭容器中进行，30秒后，NO的物质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率用NO来表示为多少？=0.002mol/(L·s)△c(NO)

=△n(NO)

V=0.3mol5L=0.06mol/Lv(NO)=△c(NO)

△t=0.06mol/L30s问题1：若用O2的浓度变化来表示此反应速率是:问题2：v(NO)=0.002mol/(L·s)与v(O2)=0.0025mol/(L·s)是否都表示此反应的速率？数值上有何规律？v(NO)=0.002mol/(L·s)v(O2)=0.0025mol/(L·s)例题：反应4NH3+5O24NO+6H2O在5升的密闭容器中进行，30秒后，NO的物质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率用NO来表示为多少？4、对于同一个反应来说，用不同的物质表示其化学反应速率数值可能不同（也可能相同），但都表示同一反应在某一时间段内的平均速率，所以意义一样5、化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比．即对于反应：aA+bB=cC+dD

vA:vB:vC:vD=a:b:c:d例1：在一定条件下，mA+nB=pC的反应中，各物质的化学反应速率为v(A)=amol/(L·s),v(B)=0.5amol/(L·s),v(C)=amol/(L·s),则该反应的化学方程式为：______________________2A+B=2C

例2：

A和B反应生成C，假定反应由A、B开始，它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行2min后A的浓度0.8mol/L，

B的浓度为0.6mol/L，C的浓度为0.6mol/L。则2min内反应的平均速率

VA=__________，

VB=_____________，

VC=___________。该反应的化学反应程式为___________________________。

0.1mol/（L·min）0.2mol/（L·min）0.3mol/（L·min）A+2B=3C

例3：则该反应速率的快慢顺序为:反应A+3B=2C+2D

在四种不同条件下的反应速率为：(1)ν(A)=0.3mol/(L·s)(2)ν(B)=0.6mol/(L·s)(3)ν(C)=0.4mol/(L·s)(4)ν(D)=0.45mol/(L·s)(1)>(4)>(2)=(3)注意：比较同一化学反应在不同条件下的反应速率时，要做到两统一（1）单位统一（2）统一为同一物质的化学反应速率有关化学反应速率的简单计算例1、反应N2＋3H22NH3在2L的密闭容器中发生反应，5min内NH3的质量增加了1.7g，求ν（NH3）、ν（N2）、ν（H2）。解：5min内生成NH3的物质的量浓度为：0.05mol/LC（NH3）＝1.7g17g/mol2L=ν（NH3）=0.05mol/L5min=0.01mol/(L·min)总结：化学反应速率表示时的注意事项：⑴化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的速率，故只有正值，无负值⑵对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示该反应的化学反应速率⑶对于同一化学反应，在相同的时间内用不同的物质来表示其反应速率时，其数值可能不等，但这些不等的数值都是同一个反应的速率．因此在表示化学化学反应速率时必须指明是用哪种物质来表示的．4.化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量系数之比，也等于各物质的浓度量变化之比

即对于反应：aA+bB=cC+dD

vA:vB:vC:vD=a:b:c:d

5.比较同一化学反应在不同条件下的反应速率时，要做到两统一（1）单位统一（2）统一为同一物质的化学反应速率比较下列每组化学反应的速率，并分析引起速率不同的可能原因：4.夏天米饭变质冬天米饭变质1.Mg+HClAl+HAc2.Mg+HClMg+HAc3.硫在空气中燃烧硫在氧气中燃烧有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？2.外因：外界条件影响化学反应速率的因素：1.内因（决定性因素）：

反应物本身的性质实验探究有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？科学探究：实验2－5科学探究：实验2－5较慢产生气泡冷水中较快产生气泡常温在其它条件相同时，升高温度能加快化学反应的速率；降低温度则减慢。快速产生气泡热水中结论现象有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？规律：当其它条件不变时，升高温度，反应速率增大。降低温度，反应速率减小。实验测得，温度每升高10度，化学反应速率通常增大原来的2～4倍。（1）温度对化学反应速率的影响5%H2O2FeCl3溶液MnO2粉末催化剂对化学反应速率的影响科学探究：实验2－6较慢产生少量气泡不加其它试剂较快产生大量气泡加入FeCl3在其它条件相同时,使用催化剂能加快化学反应的速率较快产生大量气泡加入MnO2结论现象科学探究：实验2－6规律：催化剂能改变化学反应的速率。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。在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。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，这种现象叫催化剂中毒。（2）催化剂对化学反应速率的影响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。小结：使用催化剂，化学反应速率加快催化剂升高温度，化学反应速率加快；反之减慢温度外因反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢性质内因规律(在其它条件相同时)影响化学反应速率的因素P49思考与交流光波，电磁波，超声波，溶剂的性质等其它增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；反之减慢固体反应物的表面积增大气态反应物的压强，化学反应速率加快；反之减慢气态反应物的压强增大反应物的浓度，化学反应加快；反之减慢反应物的浓度外因注意1.反应物的浓度影响反应速率适用于在溶液中进行或有气体参加的反应改变纯液体或固体的量不会引起浓度的变化，不影响化学反应速率2.压强对化学反应速率的影响只适用于有气体参加或生成的化学反应改变压强对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的变化，只有压强变化引起浓度变化才能改变反应速率例：能使CO2(g)+C(S)2CO(g)反应速率加快的是()①.增大压强②.增大反应物C的浓度③.增加CO的浓度④.增加CO2的浓度⑤.恒压通入N2

⑥.恒容通入N2

①③④1.恒温恒体积条件下,通入与反应无关的气体,压强增大,体积不变,反应物浓度不变,化学反应速率不变.2.恒温恒压条件下,通入与反应无关的气体,压强不变,体积增大,反应物浓度减小,化学反应速率减小.小结练习:用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是()A、加热B、不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸C、滴加少量CuSO4溶液D、不用铁片，改用铁粉B

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：___________。把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气的速率变化如图,分析其原因:

为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情况，绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。（1）在0～t1、t1～t2、t2～t3各相同的时间段里,反应速率最大的是__________时间段，收集到气体最多的是_________时间段。（2）试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因(该反应是放热反应)。（3）在t4后，为什么收集到的气体的体积不再增加？

⑵开始时C(H+)大,该反应的反应速率大;t1—t2由于反应放热温度升高,所以速率迅速增大;最后是因为C(H+)减小了，反应速率减慢.化学反应速率的表示：

v=——⊿c⊿t化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比小结内因：物质本身的性质（主要因素）外因影响化学反应速率的因素催化剂：一般加快反应速率温度：温度越高，反应速率越快浓度：反应物浓度越大，反应速率越快固体物质表面积：表面积越大，反应速率越快反应物的状态：溶液中进行的反应比固体快影响因素结论：思考？

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，而且这是一个可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。氯水的成份：分子：Cl2

、HClO、H2O

离子：H+

、Cl-

、ClO-

等Cl2

能与H2O发生可逆反应：Cl2+H2OHClO+HCl

一.可逆反应1.定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应

SO2+H2OH2SO3

Cl2+H2OHCl+HClO正反应：从左向右进行的反应逆反应：从右向左进行的反应注意：用2.特点（1）正反应和逆反应之间具有既对立又统一的关系（2）正反应和逆反应发生的条件相同。在不同条件下向两个方向进行的反应不能称为可逆反应P51

思考与交流（3）可逆反应不能进行到底。各反应物、生成物同时存在（4）能量类型的转化互逆。若正反应吸热，则逆反应放热，且数值相等

典型的可逆反应有:N2+3H22NH3催化剂高温高压2SO2+O22SO3催化剂高温

SO2

+H2OH2SO3NH3+H2O

NH3·H2O启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。N2+H2NH3

在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3molH2

(合适催化剂)，能发生什么反应？（1）开始时c(N2)、c(H2)大，c(NH3)=0开始阶段有什么特征？只有正反应，v(逆)=0催化剂N2+3H22NH3高温N2+H2NH3（2）瞬间后c(N2)、c(H2

)变小,c(NH3)≠0瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)

（3）c(N2)、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。一定时间段内有什么特征？v(正)=v(逆)

≠0N2+H2NH3由于v(正)=v(逆)

≠0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化.从外表上看，反应好象“停止”。

可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。1、定义

在一定条件下的可逆反应中，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。前提（适用范围）：可逆反应内在本质：v(正)=v(逆)

≠0外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变二、化学平衡状态例如，一定条件下，N2＋3H22NH3对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：（1）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有1molN2生成（2）单位时间内，有3molH2反应掉，同时有2molNH3反应掉（3）单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成以上均表示V(正)＝V(逆)如何理解V(正)＝V(逆)?

不论从正反应开始还是从逆反应开始，在相同的反应条件下，能达到相同的平衡状态。

分析合成氨反应中正、逆反应的反应速率、反应物和生成物的随时间的变化情况。反应开始时：反应物浓度最大

V(正)

最大；生成物浓度为零，最小，

V(逆)为零。反应进行中：反应物减少

V(正)

逐渐减小；生成物由无到有逐渐增多V(逆)从零逐渐增大。反应到一定时间：V(正)＝

V(逆)；各反应物和生成物的浓度不再发生变化tV0V(正)

V(逆)V(正)=V(逆)

N2+3H22NH3t12、平衡的建立过程：１逆：平衡只存在于可逆反应中２动：动态平衡3等:V(正)==V(逆)4定:外界条件一定,混合体系中各组分的百分含量一定，浓度不变５变:条件改变，平衡被破坏,发生移动,建立新的平衡(反应所能达到的限度发生变化)。3.化学平衡的特征：逆动等定变此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度?此时的反应是否停止了？此时为何3种物质的浓度保持不变?某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O22SO3△催化剂时间（min)物质的量浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9v(正)=v(逆)≠0(同一反应中的同一物质)(2)反应物与生成物浓度不再改变：

各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持定;

方程式左右两边气体系数和不同的反应,压强、M不变时.(3)有色物质参加或生成的反应,颜色不再变时.4,常用于判断反应达到平衡的依据VA耗

=VA生VA耗

:VC耗

=x:zVB生

:VC生

=y:zVA耗

:VB生

=x:y；（1）从速度判断：要能说明V正=V逆以xA+yBzC为例：；（2）从浓度、组成判断：物质的浓度，百分含量保持不变。（3）其它：某些随着反应的进行而变化的量（如：混合气体的总压、体积、颜色等），不再随时间的改变而改变，说明反应已达平衡。练习1，可逆反应达到平衡的重要特征（）A.反应停止了B.正、逆反应速率都为零C.反应物和生成物的浓度相等D.正、逆反应的速率相等D2.对于可逆反应M＋NQ达到平衡状态时，下列说法正确的是（）

A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了QC.M、N、Q的浓度都保持不变D.反应已经停止C3，将1moLN2和3moLH2充入一密闭容器,使其在一定条件下发生反应:N2+3H22NH3下列哪一种状态说明反应达到平衡1、氨气的生成速率与分解速率相等的状态2、氮气的消耗速率与氨气的消耗速率相等的状态4、氮气的消耗速率与氨气的消耗速率等于1：2的状态3、氮气的消耗速率与氨气的生成速率等于1：2的状态√√4，将1moLN2和3moLH2充入一密闭容器,使其在一定条件下发生反应:N2+3H22NH3下列哪一种状态说明反应达到平衡1、1molNH3分解,同时0.5molN2消耗.2、H2的浓度不再变化.5、N2、H2、NH3总物质的量不在改变或各组分含量不再变化.

3、CN2=CH2=CNH34、CN2:CH2:CNH3=1:3:2√√√6，可逆反应O2＋2SO22SO3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是

A

正SO2＝2正O2B

正O2＝逆SO3C

正O2＝2逆SO3

D

正SO2＝逆SO3

D下列说法可以证明反应N2+3H22NH3

已达平衡状态的是()A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成A、C随堂练习在密闭容器中充入PCl5，发生化学反应：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g），反应一段时间后又向其中加入37Cl2，在重新达到化学平衡状态后，37Cl原子存在于

A．PCl5中 B．PCl3中

C．Cl2 D．三种物质中都有D在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是（）A.

A的生成速率与C分解的速率相等B.单位时间内生成nmolA,同时生3nmolBC.

A、B、C的浓度不再变化D.

A、B、C的分子数比为1:3:2C14CO2+C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有

。14CO2、14C、14CO练习:在密闭容器中充入4molHI,在一定温度下,反应

2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平衡时,有30%的HI分解,则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?

化学平衡计算的一般步骤:“三步曲”1.写出有关平衡的化学方程式2.找出各物质的起始量转化量平衡量3根据已知条件列式反应物的转化率已反应掉的反应物的物质的量／反应物的起始的物质的量在合成氨工业中,由amol氮气,bmol氢气混合反应达到平衡,有cmol氨气生成,则氨气在反应混合物中所占的体积分数为

c/(a+b-c)×100%5.影响平衡状态（反应限度)的因素：（1）改变温度、浓度，化学平衡（反应限度）一定改变。（2）改变压强，化学平衡不一定改变。（3）加入催化剂只能改变反应速率，但不改变化学平衡（反应限度）。三，化学反应的限度1，定义：化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度2.特点：(1)任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。(2)相同条件下，不同反应的限度不同。（3）在一定条件下，当反应达到平衡状态时，各物质的物质的量不再改变，反应达到了最大限度，此时反应物的转化率达到最大。（4）同一反应在不同条件下，反应的限度不同，即可以通过改变反应条件，来改变反应的平衡。（5）改变条件可以改变一个化学反应的限度，即改变化学平衡状态——化学平衡的移动。练习：对化学反应限度的叙述，错误的是（

）A、任何可逆反应都有一定的限度B、化学反应的限度是不可改变的C、化学反应的限度与时间的长短无关D、化学反应达到限度时，正逆反应速率相等

B定义：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。V正≠V逆V正=V逆≠0条件改变平衡1

不平衡平衡2建立新平衡破坏旧平衡V正=V逆≠0一定时间§影响化学平衡的条件一、化学平衡的移动V正

>

V逆平衡向正反应方向移动V正

=

V逆平衡不移动V正

<

V逆平衡向逆反应方向移动探究实验1FeCl3+3KSCNFe(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（1）、浓度对化学平衡的影响分析t1t2t3应用

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；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动；结论在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。2SO2+O22SO3增大反应物的浓度对化学平衡的影响【思考练习】