化学反应的速率与限度 高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第二节化学反应的速率和限度你了解下图涉及的化学反应进行的快慢吗?反应的快慢程度与我们有什么关系?牛奶变质图

6-15

快慢差别很大的化学变化思考与讨论溶洞形成铁桥生铸爆炸一、化学反应速率(一)定义：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(二)表示方法：△c:某一反应物浓度的减少或生成物浓度的增加，常用单位：mol/L

△t:时间，常用单位：s

或minv:化学反应速率，常用单位：mol/(Ls)或mol/(L

·min)举例：某反应的反应物浓度在5min

内由6mol/L变成了2mol/L,则

以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为0.8mol/(L.min)(三)意义：衡量化学反应进行快慢的物理量(四)注意事项：1、同一反应，用不同物质表示的反应速率其数值可

能不同，但表示的意义相同，即表示整个化学反应

的快慢，故表示一个化学反应的反应速率时，必须

指明是用哪种物质来表示2、化学反应速率没有负值，均取正值3、化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时反应速率4、反应方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的化学反应速率之比，等于变化的浓度之比，等于变化的物质的量之比。例如：aA+bB—

cC+

dDa:b:c:d=vA:Vp:Vc:Vp=△cA:△cp:△cc:

△cp=△nA:△np:

△nc:

△np5、固体或纯液体(不是溶液),其浓度可视为常数，因此一般不用固体或纯液体表示反应速率(五)比较大小：1、方法一：比较大小时，要先转化为同一

物质的化学反应速率，再进行比较例：反应：3A(g)+B(g)—2C(g)+2D(g),在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为①v(A)=0.6mol·L-1·min-1②v(B)=0.45molL-1·min-1③v(C)此反应在不同条件下进行最快的是(C)A.③B.①C.④D.②=0.015

mol-L-1

min-1

④v(D)=0.15

mol-L-1.s-1,则2、方法二：比较大小时，可以比较速率与计量数的比值。例如：比较aA+bB—cC+dD

中A

与B

的速率大小，可比较的大小，若则A的速率大于B的速率例.对于反应2A(g)+B(g)—

3C(g)+4D(g),下列表示的反

)

(

)-1.s-1

B.v(B)=0.3

mol·L-1.s-1注：两种方法都要注意时间单位的转化LBmol的是A率v(速A应C.v(C)=0.8mol

L-1.s-1D.v(D)=1mol

L-1.s-1(六)计算——“三段式”1、写出有关反应的化学方程式2、设未知数，列出各物质的起始量、转化量、

某时刻(或平衡)量3、根据已知条件得出各物质的转化浓度

(△c)4、根据速率的计算公式计算反应速率mA(g)+nB(g)—pC(g)a

bCpx

Xma

一

X

C

十

例如：化学方程式起始浓度(mol·L-¹)转化浓度(mol·L-¹)t

s时的浓度(mol·L-¹)说明：其中的“量”:常用物质的量、物质的量浓度、体积5、几个常用量的计算公式：(1)转化率的计算：(3)各组分的百分含量：说明：其中的“量”:常用物质的量、物质的量浓度、体积例题.在容积可变的密闭容器中，4mol

N₂和

8

mol

H₂在一定条件下发生反应，达到平衡

时

，H₂

的转化率为75%,则平衡时氮气的体

积分数接近于(

D)●A.5%B.10%C.15%D.25%(2)产率的计算：C的身(印正仑道催化剂2

高温高压起始2mol

8mol反应2/3mol

8×25%=2mol平

衡

4

/

3mol

6mol例如：化学方程式起始浓度(mol·L-¹)转化浓度(mol·L-¹)t

s时的浓度(mol·L-¹)mA(g)+nB(g)—pC(g)axa

一x例题.在容积可变的密闭容器中，2molN₂和

8molH₂在一定条件下发生反应，达到平衡

时，H₂

的转化率为25%,则平衡时氮气的体

积分数接近于(C)A.5%B.10%C.15%D.20%2

TH0mol4/3mol4/3molb探究

影响化学反应速率的因素【

问

题

】我们已经知道催化剂可以影响化学反应速率，此外，还有哪些反应条件会影响

化学反应的速率?【

假

设

】影响化学反应速率的因素可能有反应温度、反应物浓度等。【

用

品

】5%H₂O₂

溶液、1mol/L

FeCl₃溶液、0.1mol/L盐酸、1

mol/L

盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯。【

实

验

】(1)反应温度的影响在两支大小相同的试管中均加入2mL5%H₂O₂溶液，同时滴入2滴1

mol/L

FeCl₃

溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一

支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比不同温度环境实验现象冷水产生气泡的速率较慢热水产生气泡的速率较快(2)反应物浓度的影响利用实验室提供的用品，设计实验方案并提请教师审阅，待教师同意后进行实验

(提示：探究某影响因素时，需保持其他条件因素相同)。步

骤

：

在两支大小相同的试管中均加入质量相等、表面积相等的大理石碎块，分别加

入5ml,0.1mol/L的盐酸和5ml,1mol/L的盐酸，观察现象并进行对比。

记录：影响因素如何影响催化剂催化剂可以改变化学反应速率温度升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢反应物浓度增大反应物浓度，化学反应速率加快；减小反应物浓度，化学反应速率减不同浓度环境实验现象0.1mol/L的盐酸产生气泡的速率较慢1mol/L的盐酸产生气泡的速率较快【结论】慢【问题和讨论】影响化学反应速率的因素还可能有哪些?请选择其中一个因素，设计实验验证方

案，与同学交流。实验步骤：取两支大小相同的试管，分别加入1g

块状碳酸钙和

1g

粉末状碳酸钙，同时向两支试管中滴加10ml,1mol/L的盐酸，

观察现象并进行对比实验现象：加碳酸钙粉末的试管内产生气泡的速率较快，加块

状碳酸钙的试管内产生气泡的速率较慢。实验结论：其他条件相同时，固体反应物表面积越大，化学反应

速率越快实验活动7化学反应速率的影响因素【实验目的】1.体验浓度、温度和催化剂对化学反应速率的影响。2.理解改变反应条件可以调控化学反应的速率。【实验原理】1.硫代硫酸纳与硫酸的反应硫代硫酸钠与硫酸反应会生成不溶于水的硫：NaS0₃+HS0,=Na50₄+50₂'+S,+HO反应生成的硫使溶液出现乳白色浑浊，比较浑浊现象出现所需时间的长短，可以判断

该反应进行的快慢。在不同浓度和温度条件下分别进行上迷反应，并比较其反应快慢，可

以看出反应物浓度和温度对该反应速率的影响。2.过氧化氢分解会产生氧气，在有或无催化剂存在下进行对比实验，通过观察氧气产生的快慢可以看出催化剂对该反应速率的影响【实验用品】烧杯、试管、量简、试管架、胶头滴管、温度计、药匙、秒表0.1

molL

Na₁S.0,溶液、0.1molL

HS0,溶波、10%HO₁

溶液、1molL

FeCl,溶液、

MnO₂粉末、蒸馏水。3.催化剂对化学反应速率的影响

较慢向三支大小相同的试管中各加入2mL10%H₂O₂溶液，再向其中的两支试管中分别加

入少量MnO₂粉末和2滴1mol/L

FeCl,溶液。观察、比较三支试管中气泡出现的快慢。较快

较快【问题和讨论】在通常情况下，铁与冷水或热水都不发生反应，但红热的铁与水蒸气则可发生反应，

生成Fe,O₄和

H₂。试从反应条件的角度思考并解释这一事实。这是因为反应温度高，反应速率大，且反应物水为气态，铁与水蒸气的

接触面积大，反应速率大，说明反应条件及反应物的状态对化学反应速

率有重要影响。实验编号加入0.

1

mol/L

Na₂S₂O

溶液的体积mL加入0.1

mol/LH₂SO₄溶液的体积水浴温度

℃出现浑浊的

快慢mL12225较慢22250较快实验编号加入0.

1

mol/LNa,S₂O₃

溶液的体积加入水的体积加入0.

1mol/LH₂SO₄溶液的体积出现洋油的快慢mLmLmL1202较快2112较慢【实验步骤】

△△1.浓度对化学反应速率的影响取两支大小相同的试管，分别加入2mL

和1mL0.1

mo/L

NaS₂O₃溶液，向盛有1mLNa,S₂O,溶液的试管中加入I

mL蒸馆水，摇匀。再同时向上述两支试管中加入2mL0.1molL

H₂SO₂溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。2.温度对化学反应速率的影响取两支大小相同的试管，各加入2mL0.1mol/LNa₂S₂O₃溶液，分别放入盛有冷水和

热水的两个烧杯中。再同时向上迷两支试管中加入2mL

0.1

mo/L

H₂SO₄溶液，振荡。观

察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢。方法导引变量控制科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常

常采用只改变其中的某一个因素，控制其他因素不变

的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果

加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。例如，以上探究在比较不同温度对化学反应速率的影响时，控制浓度和其他影响因素相同；而比较

不同浓度对化学反应速率的影响时，则控制温度和其

他影响因素相同；最后综合得出影响化学反应速率的多种因素(七)影响因素：1、内因：反应物本身的性质：化学键的强弱

与化学性质2、外因：(1)浓度：增大浓度，化学反应速率增大注：1、改变固体或纯液体的量，对化学反应速率无影响2、增加固体接触面积(将固体研碎)或加快液体扩

散速率(对反应物进行搅拌),均可以提高化学

反应速率(2)压强：对于有气体参加的反应，压强越大，化学反应速率越快①恒温恒容时：I、充入反应物气体→浓度增大→速率增大IⅡ、充入“惰性气体”→总的压强增大，但各气体分压

不变，即浓度不变→速率不变②恒温恒压时：充入惰性气体→体积增大→浓度减小→速率减慢注：压强的改变实际上是体积的改变引起浓度的改变，

从而对化学反应速率产生影响，如果压强的改变不能

引起浓度变化，则不会对速率产生影响图6-16

压强增大，气体浓度增大(3)温度：升高温度，化学反应速率加快(4)催化剂：

一

般是加快反应速率。使用时要注意温度及防止催化剂中毒

特点：1

、催化剂在化学变化中能改变化学反应速率，但

不能改变反应物的转化率，也不能使本来不发生的反应发生2、催化剂本身在反应前后自身的组成、化学性质和质量不变，但物理性质可以发生改变3、催化剂对一个反应有催化作用，对另一个反

应不一定有催化作用，即催化剂具有专一性，没有万能催化剂4、催化剂分正催化剂和负催化剂。正催化剂能加

快化学反应速率，负催化剂能减慢化学反应速率。若无特别说明，催化剂是指正催化剂科学·技术·

社会神奇的催化剂催化剂是现代化学中关键而神奇的物质之一。据统计，有80%以上的化工生产过程

(如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、

苯乙烯的聚合，煤、石油、天然气的综合利用，等等)使用了催化剂，目的是增大反应速率，提高生产效率。在资源利用、能源开

发、医药制造、环境保护等领域，催化剂有

着广泛的应用。催化剂十分神奇，它能极大

地提高化学反应速率(可使反应速率增大儿

个到十几个数量级),而自身的组成、化学

性质和质量在反应前后不发生变化；它和一

些反应体系的关系就像钥匙与锁的关系，具有一定的选择性。生物体内几乎所有的化学反应(如淀

粉、脂肪、蛋白质的水解，D

NA的复制等)

都是由生物体内存在的特殊催化剂——酶所催化的。酶比一般的催化剂具有更高的选择性和催化效率，而且是在正常体温的条件下发生作用，反应条件温和。受酶的启示，科学家开辟了设计和合成催化剂的新途径，正在研制具有生物酶某些特性的化学酶，以期实现“仿酶催化”。催化剂的神奇面纱至

今尚未完全揭开，对催化剂的研究是当代化学

一个极具魅力和应用前景的重要课题。图6-17

氨氧化法制硝酸使用的网状铂-钯-铑合金催化剂(5)其他因素：光辐射、放射线辐照、

超声波、电弧、强磁场、高速研磨等

也能影响化学反应速率下列调控反应速率的措施或实验中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素?(1)向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。(2)把食物存放在冰箱里，在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期。(3)做化学实验时，为加速反应的进行，通常将块状或颗粒状的固体药品研细并混匀，或者将固体试剂溶于水配成溶液后再进行实验。(4)铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同(1)反应物的浓度、反应物的接触面积(2)温度、反应物的浓度(3)反应物的接触面积(4)反应物的浓度思考与讨论二、化学反应限度(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进行的化学反应称为“可逆反应”2、举例：Cl₂+H₂O=HCl+HCIO3、特点：(1)反应物、生成物同时存在，正逆反应同时存在和进行(2)正逆反应发生条件相同(3)任一反应物的转化率小于100%,反应难以进行到底，

存在平衡状态(4)能量转化互逆，即若正反应为放热反应，则逆反应就

是吸热反应(5)用“—”连接(二)不可逆反应：在一定条件下，几乎只能向一定方向(向

生成物方向)进行的反应。HCl+AgNO₃=AgClJ+HNO₃3、定义：一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，达到一

种表面静止的状态，我们称为“化学平衡状态”,

简称“化学平衡”(三)化学平衡：1、研究对象：可逆反应2、建立：4、特点——逆、等、动、定、变(1)逆：研究对象是可逆反应(2)等：平衡时，同一物质的正逆反应速率相等即v正=V逆(3)动：化学平衡是动态平衡，即达平衡时正逆反应仍

在进行，只不过同一物质的v正=V逆(4)定：在平衡体系的混合物中，各组分的含量

(物质

的量、质量、浓度、质量百分数、物质的量百

分数、体积百分数等)保持一定(

5

)

变：任何化学平衡状态均是暂时的，相对的，有条

件的，与达平衡的过程无关(即化学平衡状态

既可以从正反应方向开始达平衡，也可以从逆

反应方向开始达平衡，还可以从正逆两个方向

开始达平衡)当外界条件变化时，原来的化学

平衡也会发生相应的改变，直至在新的条件下

建立新的平衡状态注：化学平衡状态是在一定条件下可逆反应所能达到的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的

限度决定了反应物在该条件下的最大转化率5、判断达化学平衡的标志(1)用速率判断：方法：先找出正、逆反应速率，再看物质若同一物质，则正逆速率相等若不同物质，则速率之比=系数之比例：一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g)=

2C(g)未达到平衡的是()A.C

的生成速率与C

的分解速率相等B.

单位时间内生成n

mol

A的同时消耗4n

mol

BC.A

、B

、C的浓度不再变化D.C

的百分含量达到最大值答案

B(2)用含量判断：如果该物理量只有在平衡时保持不变，就可以用该物理量判断达平衡①平衡时，各组分的物质的量、质量、浓度、体积、物质的

量分数、质量分数、体积分数、转化率、产率都不变②对于有固态、液态、气态不同状态物质参与的反应，混合气

体的总质量不变，或混合气体的密度不变，都可以判断达平衡③对于反应前后气态物质前面的总系数发生改变的反应，混合

气体的总物质的量不变，或混合气体的摩尔质量不变，或混合

气体的压强不变都可以用来判断达平衡(3)若反应中有颜色变化，则颜色不变时，可认为已达平衡

(4

)绝热的恒容反应体系中温度保持不变，说明已达平衡1.可逆反应2NO₂

(g)—2NO(g)+O₂(g)

在体积固定

的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(

)①单位时间内生成nmolO₂的同时生成2nmol

NO₂②单位时间内生成n

mol

O₂

的同时生成2n

mol

NO③用NO₂

、NO

、O₂

表示的反应速率的比为2:2:1

的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态B.②③⑤⑦D.

全部A.①④⑥⑦C.①③④⑤答案

A2.

一

定

温度下，在

一

容积不变的密闭容器中发生可

逆反应2X(g)

一Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是(c

)A.混合气体的密度不再变化B.反应容器中Y的质量分数不变C.X的分解速率与Y的消耗速率相等D.

单位时间内生成1mol

Y的同时生成2mol

X3.一定温度下，在容积恒定的密闭容器中进行如下反应：

A(s)+2B(g)—C(g)+D(g)。

当下列物理量不发生变化时，

能表明该反应已达到平衡状态的是

(②④)①混合气体的总物质的量②B的物质的量浓度③容器内气体的压强④混合气体的密度三、化学反应条件的控制(一)控制反应条件的意义1、促进有利的化学反应：提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率2、抑制有害的化学反应：降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生(二)控制反应条件的基本措施1、控制反应速率的措施：改变温度、溶液的浓度、气体

压强(或浓度)、固体表面积

及使用催化剂2、控制转化率的措施：改变温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)(三)化工生产中控制反应条件的原则1、原则：在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条

件

时

，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性2、举例：合成氨工业通常选择在400-500℃,10-30MPa

下进行思

考

与

讨

论为提高

燃

料

的

燃

烧

效

率

，

应

如

何

调

控

燃

烧反

应

的

条件

?

(

提

示

：

可

以

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下

几

方

面

考

虑

，

如

燃

料

的

状

态、

空

气

用

量

、

炉

膛

材

料

、

烟

道

废

气

中

热

能

勺

利

用

，

等

等

。

)影响燃料燃烧效率的条件措施作用燃料的状态固体粉碎或制成浆状或雾

化，以增大接触面积提高能量转化率空气用量适当过量炉膛材料经久耐用、耐高温、隔热的材料提高热量利用率烟道废气中热能的利用用余热产生水蒸气，可用于水浴、发电、供暖等生产中炼制生铁所需焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需的量，而且

从高炉炉顶出来的气体中总是含有没有利用

的CO

。

开始，炼铁工程师们认为是CO

与

铁矿石接触不充分造成的，于是设法增加

高炉的高度。然而，令人吃惊的是，高炉

增高后，高炉尾气中CO

的比例竟然没有改

变。这成了炼铁技术中的科学悬念，人们一

直在探究其中的原因。直到19世纪下半叶，法国化学家勒夏特列(

H.-L.Le

Chatelier,

1850—1936)经过深入的研究，才将这

一

谜底揭开。原来，产生上述现象的原

因是：C+CO₂

——2CO

是

一

个可逆反应，并且自下而上发生在高炉中有焦炭的地方。

后来的研究证明，在高炉中Fe₂O₃

与CO

反

应

也不能全部转化为Fe