化学反应的速率和限全分解

化学反应的速率和限全分解第1页/共62页快慢差别很大的化学变化第2页/共62页化学反应的主要特征是物质变化的同时伴随着能量的变化.而当我们面对一个具体的化学反应时:我们经常可以发现,有些反应进行的很快,几乎瞬间完成,也有一些反应,进行得很慢,需要很长时间,不同的反应进行得快慢差别很大.举出几例你在生活中所遇到与化学反应快慢有关的事例。第3页/共62页那么你知道在科学研究中如何描述一个反应进行的快慢吗?

与物理学中物体运动快慢用

“速度”表示相类似,化学反应过程进行的快慢用“反应速率”来表示.？对于不同的反应可通过比较的方法帮助我们判断两种或几种化学反应相对速率的大小,但是要判断一种化学反应速率的大小,应当看反应物在单位时间里减少的量或单位时间生成物增加的量.由于反应都在一定的容器或一定体积的溶液中进行,反应物或生成物量的减少或增加可以通过容器或溶液中物质浓度的增加或减少来表示.因此我们可得到如下结论:第4页/共62页一、化学反应速率1、定义：表示化学反应进行快慢的物理量.2、表示方法：用单位时间（如每秒，每分）内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。3、数学表达式v(x)=——⊿c⊿t4、常用单位mol/(L·min)或mol/(L·s)第5页/共62页

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、O2来表示为多少?其数值上有何规律？v(NO)=0.002mol/(L·s)v(O2)=0.0025mol/(L·s)其数值比等于化学方程式中相应的化学计量数之比解:v(x)=——⊿c⊿t第6页/共62页

小结：(1)、在同一反应体系中用不同的物质来表示反应速率时，其数值是可以不同的，但是这些数值都表示同一个反应速率。因此化学反应速率的表示必须说明用哪种物质来做标准。(2)、用同一反应体系中不同物质表示同一速率时，其

数值比一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。(3)、化学反应的速率随着反应的进行可不断变化。因此某一时间段内的反应速率实际是指这一时间段内的平均速率，而不是指瞬时速率。(4)对于有纯液体或固体参于的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率,它们不存在浓度的改变.第7页/共62页

练习1：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)则该反应速率的快慢顺序为—————————。(1)>(4)>(2)=(3)比较反应速率大小时，不仅要看反应速率数值本身的大小，还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小来说明。一定要选某一种物质的速率才能比较大小.第8页/共62页练习2、在2L的密闭容器中，发生下列反应：

3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的A

和B都是4mol，在前10sA的平均反应速率为0.12mol/(L·s)，则10s时，容器中B的物质的量为

。3.2mol第9页/共62页练习2：在25℃时，向100mL含HCl14.6g的盐酸中，放入

5.6g铁粉，反应进行到2s时收集到氢气1.12L(标况)，之后反应又进行了4s,铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：(1)前2s内用FeCl2表示的平均反应速率为

；(2)后4s内用HCl表示的平均反应速率为

；(3)前2s与后4s比较，反应速率

较快，其原因可能

。0.25mol/(L·s)0.25mol/(L·s)前2s前2s时段盐酸浓度比后4s时段大第10页/共62页讨论：为什么不同的化学反应速率的会不同呢?

同一化学反应的速率也会有变化呢?5、化学反应速率的影响因素:第11页/共62页不同物质之间反应速率的快慢影响因素

2Na+2H2O=2NaOH+H2

Mg+2H2O=Mg（OH）2+H2

最快比较快不同种物质之间的反应速率（本质）影响因素：由物质的性质决定,即内因决定.第12页/共62页同一反应的反应速率影响因素CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑升高温度，加快反应速率.增大反应物的浓度，加快反应速率1、温度：2、浓度：3、颗粒大小：反应物固体颗粒越小，增大反应的接触面积，加快反应速率实验2-5:探究温度对化学反应速率的影响.补充实验:探究浓度对化学反应速率的影响第13页/共62页对气体来说：当其它条件不变时,增大压强，气体的体积缩小,浓度变大,分子间的有效碰撞机会增多故反应的速率可加快.4、压强5、催化剂某些化学反应，加入适当催化剂，可加快反应的速率.实验2-6:探究催化剂对化学反应速率的影响注意：不是所有催化剂都能增加化学反应速率。第14页/共62页科学视野净化汽车尾气的催化剂及其载体阅读P43:神奇的催化剂第15页/共62页内因:反应物本身的性质外因:5、化学反应速率的影响因素:温度、浓度、催化剂其它因素:如固体表面积、反应物状态、声、光、电磁波等等小结:第16页/共62页实验步骤：截取3cm镁条，用砂纸打磨掉表面氧化物组装好实验装置量取40mL0.5mol/LHCl倒入锥形瓶中将镁条投入锥形瓶中，立刻塞好橡皮塞每隔5秒记录收集到氢气的体积，至第90秒清洗锥形瓶量取40mL2mol/LHCl倒入锥形瓶中，重复上述实验将所得数据绘成曲线第17页/共62页思考：从微观粒子的角度如何解释浓度对反应速率的影响？第18页/共62页第19页/共62页思考与交流1.人们为什么使用电冰箱储存食物?2.实验室通常要将两种固体或颗粒状的固体药品研细,并混合均匀再进行反应.原因是什么?3.实验室进行化学反应时,通常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应.原因是什么?4.实验室常用30%左右的硫酸溶液(约3.7mol/L)与锌粒反应制取氢气,当反应进行一段时间后,气泡变得稀少了(锌粒还有剩余),如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中,气泡又会重新增多起来.原因是什么?低温条件,食品变质慢.增大其接触面积.提高其接触机会.浓度越大,化学反应速率越大.第20页/共62页注意:1.对于纯固体、纯液体来说:

单位体积内所含物质的量相等,故不涉及浓度对速率的影响.即增加量对化学反应速率无影响.2.对于气体来说:

压强是影响化学反应速率的一个因素.第21页/共62页1.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,该反应的化学方程式为__________________________;反应开始至2min,Z的平均反应速率为___________分析：在相同时间、相同体积内，反应速率之比等于物质的量之比．３Ｘ＋Ｙ２Ｚ123451.00.60.40.20.80.2．．．0.７0.９ｎ／ｍｏｌｔ／ｍｉｎＸＺＹ０0.０５ｍｏｌ／（Ｌ．ｍｉｎ）第22页/共62页２．反应４ＮＨ３＋５Ｏ２４ＮＯ＋６Ｈ２Ｏ在５Ｌ的密闭容器中进行，半分钟后，ＮＯ的物质的量增加了０．３ｍｏｌ．则此反应的平均速率ｖ（ｘ）（表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率）可表示为（）Ａ、ｖ（Ｏ２）＝０．０１ｍｏｌ／（Ｌ．ｓ）Ｂ、ｖ（ＮＯ）＝０．００８ｍｏｌ／（Ｌ．ｓ）Ｃ、ｖ（Ｈ２Ｏ）＝０．００３ｍｏｌ／（Ｌ．ｓ）Ｄ、ｖ（ＮＨ３）＝０．００２ｍｏｌ／（Ｌ．ｓ）ＣＤ第23页/共62页３．反应Ａ＋３Ｂ２Ｃ＋２Ｄ在四种不同情况下的反应速率分别为①ｖ(Ａ）＝0.15mol/(L.s)②ｖ(Ｂ）＝0.６mol/(L.s)③ｖ(Ｃ）＝0.４mol/(L.s)④ｖ(Ｄ）＝0.４5mol/(L.s)则该反应进行的速率由快到慢的顺序为＿＿＿＿＿＿＿④＞②＝③＞①第24页/共62页４．燃烧硫铁矿产生ＳＯ２，为了提高生成ＳＯ２的速率，下列措施可行的是（）Ａ、把块状矿石碾成粉末Ｂ、向炉内喷吹氧气Ｃ、使用块状矿石Ｄ、降低体系的温度ＡＢ5、10℃时，某化学反应速率为0.1mol/（L.s）若温度每升高10℃，反应速率增加到原来的2倍。为了把该反应速率提高到1.6mol/（L.s），则该反应所需的温度是（）30℃B.40℃C.50℃D.60℃C第25页/共62页6.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L的盐酸的烧杯中,均加入水稀释到50mL时,此时X和盐酸缓慢地进行反应,其中反应最快的是()A.10℃20mL,3mol/L的X溶液B20℃30mL,2mol/L的X溶液C20℃10mL,4mol/L的X溶液D10℃20mL,2mol/L的X溶液B分析:对于同一个化学反应,影响化学反应速率大小的因素是温度.浓度等.本题反应最快的是温度高浓度大,由于X溶液均加水稀释至50mL,所以加入X的物质的量越大,则C(x)越大.第26页/共62页7.已知:5S2O32-+6H+=6S↓+2SO2↑+2SO42-+3H2O下列情况最先看到淡黄色浑浊的是()

温度硫代硫酸钠溶液硫酸溶液的的体积和浓度体积和浓度A.20℃

10mL,0.2mol/L10mL,0.2mol/LB.20℃

15mL,0.1mol/L15mL,0.1mol/LC.50℃

50mL,0.5mol/L50mL,0.5mol/LD.50℃

50mL,0.1mol/L50mL,0.1mol/LC第27页/共62页分析:能改变化学反应速率的压强改变,必须为“有效压强”,即压强的改变能引起反应物或生成物浓度的改变.AB8.对于反应N2+O22NO,在密闭容器中进行,下列哪些条件能加快该反应的速率()A.缩小体积使压强增大B.体积不变充入N2使压强增大C.体积不变充入He使压强增大D.压强不变充入N2使体积增大第28页/共62页C9.反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是()①增加C的量②将容器的体积缩小一半③保持体积不变,充入N2使体系压强增大④保持压强不变,充入N2使容器体积变大①④B.②③C.①③D.②④第29页/共62页10．在Ｃ（ｓ）＋ＣＯ２（ｇ）２ＣＯ（ｇ）反应中，可使反应速率增大的措施是（）①增大压强②增加碳的量③通入ＣＯ２④恒压下通入Ｎ２⑤恒容下通入Ｎ２⑥通入ＣＯＡ、①③④Ｂ、②④⑥Ｃ、①③⑥Ｄ、③⑤⑥Ｃ第30页/共62页小结一、化学反应速率1、定义：2、表示方法：3、数学表达式4、常用单位5、化学反应速率的影响因素:内因:反应物本身的性质外因:温度、浓度、催化剂其它因素:如固体表面积、反应物状态、压强、声、光、电磁波等等第31页/共62页问题：一个化学反应在实际进行时，反应物能否按化学方程式中相应物质的计量关系完全转化为生成物？演示实验2-7：

1mol/LCaCl2溶液+1mol/LNa2SO4溶液;

滤液+Na2CO3溶液想一想:从实验中你能得到什么启示?科学研究表明:不少化学反应都具有可逆性,即正向反应(反应物→生成物)和逆向反应(生成物→反应物)都能同时进行.第32页/共62页二．化学反应的限度１．可逆反应一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应．正向进行的反应叫正反应．逆向进行的反应叫逆反应第33页/共62页(１)．不同的反应，其可逆程度不一样，通常我们把可逆程度很小即逆反应很弱的反应视为不可逆．事实上可逆是绝对的，不可逆是相对的．(２)．可逆反应在写化学方程式时不用

“＝”，而用“”注意：如:Ag++Cl-=AgCl二．化学反应的限度１．可逆反应第34页/共62页科学史话炼铁高炉尾气之迷P45在炼铁高炉中发生的主要反应是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO219世纪人们就已经注意到高炉尾气中含有大量CO，曾推测CO不被完全利用是CO与矿石接触时间不够所致，于是设法把炉子修得更高，然而高炉尾气中的CO并未因此而减少。请对此作出合理的解释。因为炼铁反应是可逆反应，可逆反应是不能进行完全的反应，故CO始终有剩余，把炉子修得更高也不能影响可逆反应进行的程度，故尾气不会减少。第35页/共62页２．化学反应的限度化学平衡状态①定义当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物与生成物的浓度不再改变，达到了表面上静止的一种平衡状态，这就是反应达到了限度，也称之为“化学平衡状态”．V正V逆0tV正=V逆V二．化学反应的限度１．可逆反应第36页/共62页以SO2与O2反应生成SO3为例：2SO2＋O22SO3第37页/共62页２．化学反应的限度化学平衡状态①定义②化学平衡状态的特征：逆等定动变化学平衡研究的对象是可逆反应．化学平衡状态是一个动态平衡，达到平衡时，反应仍在进行．达到平衡状态时，正逆反应速率相等．平衡时，平衡体系中各组分浓度保持不变．当外界条件发生改变时，则原平衡被破坏，在新的条件下会建立新的平衡．第38页/共62页③可逆反应达到化学平衡的标志:a、正反应速率等于逆反应速率b、对同一物质来说，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。e、对于气体系数和前后不相等的反应，压强保持不变c、各组分的物质的量浓度或物质的量分数或各气体组成的体积分数不随时间的改变而改变d、若某组分有颜色，体系的颜色一定不再改变时。第39页/共62页如：在一定温度下，可逆反应A2(气)+B2(气)≒2AB(气)达到平衡的标志是A2、B2、AB的浓度不再变化(B)容器中的压强不再随时间变化(C)单位时间内生成n

mol的A2同时生成2n

mol的AB

(D)A2、B2、AB的浓度之比为1:1:2

√√第40页/共62页④.化学反应达到限度的图示:V(正)V(逆)达到平衡时V(正)=V(逆)Vt第41页/共62页练习:1.对于可逆反应M+NQ达到平衡时,下列说法正确的是()A.M.N.Q三种物质的量浓度一定相等B.M.N全部变成了QC.反应混合物各成分的百分比组成不再变化D.反应已经停止C第42页/共62页2.一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)

达到平衡的标志是（）A.C生成的速率与C的分解速率相等B.单位时间生成nmolA,生成3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化D.A、B、C的分子数比为1:3:2AC第43页/共62页3.下列哪种说法可以证明反应N2+3H22NH3已经达到平衡状态()A.1个NN键断裂的同时,有3个H-H键形成B.1个NN键断裂的同时,有3个H-H键断裂C.1个NN键断裂的同时,有6个N-H键断裂D.1个NN键断裂的同时,有6个N-H键形成AC第44页/共62页4．在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时，表明反应Ａ（ｓ）＋２Ｂ（ｇ）Ｃ（ｇ）＋Ｄ（ｇ）已达到平衡状态的是（）Ａ、混合气体的密度Ｂ、有１ｍｏｌＣ生成的同时有１ｍｏｌＤ生成Ｃ、混合气体的总物质的量Ｄ、Ｂ的物质的量的浓度ＡＤ第45页/共62页5．可逆反应Ｎ２＋３Ｈ２２ＮＨ３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最大限度的是（）Ａ、３V正（Ｎ２）＝V正（Ｈ２）Ｂ、V正（Ｎ２）＝V逆（ＮＨ３）Ｃ、２V正（Ｈ２）＝３V逆（ＮＨ３）Ｄ、Ｖ正（Ｎ２）＝V逆（Ｈ２）Ｃ第46页/共62页6．在一定温度下，容器内某一反应中ＭＮ的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是（）Ａ、反应的化学方程式为２ＭＮＢ、ｔ２时，正逆反应速率相等Ｃ、ｔ３时正反应速率大于逆反应速率Ｄ、ｔ１时Ｎ的浓度是Ｍ的浓度的２倍物质的量／ｍｏｌＤ６２８４ｔ１ｔ２ｔ３０MNmin3第47页/共62页7:将1LN2和3LH2充入一个密闭容器,使其在一定条件下反应:N2(g)+3H2(g)==2NH3(g);下列哪些状态是平衡状态.(1)混合气体的体积变为最初体积一半时(2)N2、H2、NH3的物质的量不再随时间改变而改变时(3)N2、H2、NH3的总质量不再随时间改变而改变时(4)单位时间内有1LNH3分解，有0.5LN2生成的状态(5)单位时间内有1LNH3分解，有0.5LN2反应的状态(6)H2、N2的体积分数之比不随时间而改变的状态(7)N2、H2、NH3质量之比不随时间而改变的状态(8)N2、H2、NH3浓度相等时×√××××√√第48页/共62页(11)反应速率V(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2(12)密闭容器中压强不再改变时(13)密闭容器中密度不再改变时(14)密闭容器中气体的平均摩尔质量不再改变时××√√××(9)H2减少的速率等于NH3增加的速率(10)一个NN键断裂的同时，有6个NH

键形成第49页/共62页三．化学反应条件的控制１．原则：促进对人们有利的化学反应，抑制对人们有害的化学反应．２．措施通常控制化学反应的条件可从浓度．温度．压强．催化剂．光照等方面加以考虑．对于希望发生的反应，就要创造条件既提高化学反应速率又提高化学反应限度．第50页/共62页思考与交流建筑物的定向爆破第51页/共62页３．实例：如何提高煤的燃烧效率？（１）煤的状态与煤的燃烧速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？（２）空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？（３）应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？（４）如何充分利用煤燃烧后的废气中热量？（５）燃料不充分燃烧有何危害？（６）燃料充分燃烧的条件是什么？第52页/共62页答：煤被研得越细，粉末越小．与空气中Ｏ２的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快．（１）煤的状态与煤的燃烧速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系