化学反应速率与限度

第三节化学反应的速率和限度【思考与交流】

你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与我们有什么关系？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怎样比较和判断反应的快慢？请思考：①冒气泡快慢②颜色变化

③固体量减少

④浑浊程度

⑤温度变化等物理学中用速度来表示物体运动的快慢。请思考：那么在化学反应过程中，该用什么来表示一个化学反应进行的快慢呢？1、概念：浓度常用mol.L-1，时间常用s、min、h。3、单位：2、数学表达式为：ν＝Ct一、化学反应速率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。mol/(L·s)、mol/(L·min)或mol/(L·h)4、有关化学反应速率的简单计算例1：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？ν＝Ct＝5min6mol/L

－2mol/L＝0.8mol/(L·min)

解：答：用该物质表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为0.8mol/(L·min)例2、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

，则该双氧水在这2h中分解的平均速率约为_____。

解：

5×10－2mol·L－1

－3×10－2mol·L－1

V=——————————————

2×60min=1.67×10－4mol·(L·min)－1[问题]在一个化学反应中，反应速率既可以用反应物浓度的减少来表示，也可以用生成物浓度的增加来表示。那么同一反应中，用不同物质的浓度变化来表示的反应速率是否相同呢？其大小有什么关系呢？

例3、在2L容积不变的容器中，发生N2＋3H22NH3的反应。现通入0.8molH2

和0.4molN2,2min后生成了0.12molNH3

，求V(H2)、V(N2)、V(NH3)。解：

N2+3H22NH3起始物质的量/mol：

0.40.80变化的物质的量/mol：0.060.180.122min后物质的量/mol：0.340.620.12V(H2)=0.045mol·(L·min)-1

V(N2)=0.015mol·(L·min)-1

V(NH3)=0.03mol·(L·min)-1

V(N2)︰V(H2)︰V(NH3)=1︰3︰25、有关化学反应速率的几点说明①化学反应速率实际上是指某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率。②对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示的化学反应速率的数值可能是不同的。因此表示化学反应速率时，必须说明用哪种物质为基准。③同一化学反应，用不同的物质表示的化学反应速率之比等于化学反应方程式中相应物质的化学计量数之比。即：对于反应aA＋bB==cC＋dD

有V(A)︰V(B)︰V(C)︰V(D)＝a︰b︰c︰d④固体或纯液体，其浓度可视为常数。因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。已知反应A+3B=2C+D在某一段时间内以A的浓度变化表示的化学反应速率为1mol/(L·min)，则此段时间内以C的浓度变化表示的化学反应速率为（）A.0.5mol/(L·min)B.1mol/(L·min)C.2mol/(L·min)D.3mol/(L·min)练习1CCD练习2：已知：4NH3+5O24NO+6H2O，若反应速率分别用υ(NH3)、υ(O2)、υ(NO)、υ(H2O)(mol/L·min)表示，则正确的关系是（）

A、4/5υ(NH3)=υ(O2)B、5/6υ(O2)=υ(H2O)C、3/2υ(NH3)=υ(H2O)D、4/5υ(O2)=υ(NO)在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨的反应，测得的速率如下，其中生成氨的速率最快的是（）

A.v(H2)=0.45mol/(L·min)B.v(N2)=0.1mol/(L·min)C.v(N2)=0.2mol/(L·min)D.v(

NH3)=0.3mol/(L·min)练习3C练习4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练习5：某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：（1）该反应的化学方程式为

，（2）反应开始至2min，气体Z的平均反应速率为

。0.05mol/L•min决定化学反应速率的因素：反应物本身的性质

化学反应速率还受外界条件的影响有哪些条件能够影响化学反应的速率呢？实验2-5实验步骤：在1支试管中，装入2-3m约5%的H2O2溶液，滴入1-2滴1mol/LFeCl3溶液。待试管中有适量气泡出现时，将试管放入盛有冷水的烧杯中，记录下观察到的现象；再将试管放入盛有热水的烧杯中，再对此观察现象，并记录。二、外界条件对化学反应速率的影响实验2－5现象结论热水中常温冷水中溶液中产生气泡的速率很快温度越高，化学反应速率越快溶液中有气泡产生，且速率较快温度的高低，能够影响化学反应速率的大小溶液中产生气泡的速率较慢温度越低，化学反应速率越慢化学方程式：2H2O2====2H2O+O2↑FeCl3归纳结论1：

化学反应的速率与温度有关解释：

一般温度越高，反应速率越快，原因在于，温度越高，分子（或原子，离子）运动速度变快，碰撞的机会变多，反应加快。实验2－6实验步骤：在2支大小相同的试管中各装入2-3mL5%的H2O2溶液，观察现象。再向其中分别少量MnO2粉末、1-2滴1mol/LFeCl3溶液。对比观察现象，将你看到的现象记录下来。化学反应方程式为：2H2O2====2H2O+O2↑实验2－6现象结论加入MnO2加入FeCl3不加其它试剂立即有大量气泡产生2H2O2==2H2O+O2↑催化剂MnO2能加快反应速率MnO2立即有大量气泡产生2H2O2==2H2O+O2↑催化剂FeCl3能加快反应速率FeCl3溶液中有少量气泡出现不用催化剂，化学反应速率很小结论２ 化学反应的速率和使用催化剂的有关。换句话说是和催化剂的催化效率有关，不同的催化剂的催化效率一般不同。补充实验实验步骤：在2支试管里分别加入黄豆粒大小的Na2CO3粉末，在其中一支试管里滴入2ml3mol/L的HCl，另外一支试管里滴入2ml1mol/L的HCl，对比观察现象，将你看到的现象记录下来。补充实验盐酸现象结论3mol/L的HCl1mol/L的HCl反应方程式为：Na2CO3+2HCl=2NaCl+2H2O+CO2↑产生气泡速度快产生气泡速度慢浓度大反应速率快

浓度小反应速率慢结论３ 化学反应速率与浓度有关系。一般浓度越大，反应速率越大补充实验： 将固体石灰石和粉末状石灰石分别与１mol/L的盐酸反应，比较反应的速率(请观察气泡生成速率)1mol/L盐酸现象结论固体石灰石石灰石粉末生成气泡的速率较慢大固体反应速率慢生成气泡速率很快小颗粒反应速率很快结论4 反应速率和反应物的表面积有关，一般颗粒越小，表面积越大，反应速率越快。解释:表面积越大，接触的机会越大，反应也就快。（1）浓度对化学反应速率的影响增大反应物的浓度可以增大化学反应速率（2）压强对化学反应速率的影响对于有气体参加的反应：增大压强，可以增大化学反应速率。减小压强，可以减小化学反应速率。如果反应物是固体、液体、溶液时，改变压强对反应速率没有影响。（3）温度对化学反应速率的影响升高温度，可以增大化学反应速率降低温度，可以减小化学反应速率每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2～4倍。（4）催化剂对化学反应速率的影响使用催化剂，能显著地增大反应速率。正催化剂和负催化剂（5）、其它条件对化学反应速率的影响固体反应物颗粒的大小、反应物接触面积等因素对化学反应速率也有影响。某些反应也会受光、超声波、磁场等影响而改变反应速率。1.请预计大理石（CaCO3

）分别与0.1mol/L和1mol/L的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗？2.块状CaCO3、粉末状CaCO3与0.1mol/L的盐酸反应谁快谁慢？为什么？3.实验室进行化学反应时，常常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应。为什么？4.实验室制取氢气时，是用粗锌好（有杂质）还是用纯锌好，为什么？增大浓度反应速率加快，减小浓度反应速率减慢。增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）离子反应速率快，瞬间完成。形成原电池可以加快反应速率。浓度的影响固体表面积形成原电池思考与交流练习：设C+CO22CO（正反应吸热），反应速率为V1；N2+3H22NH3（正反应放热），反应速率为V2，对于上述反应，当温度升高时，V1和V2的变化情况为()A.同时增大 B.同时减少

C.V1增大，V2减小D.V1减小，V2增大A练习：用盐酸与锌反应制取氢气，下列方法能增大反应速率的是（）A．增加盐酸的用量B．用相同氢离子浓度的醋酸代替盐酸C．用锌粉代替锌粒D．增大压强BC相同浓度的醋酸替代盐酸?因素名称影响温度浓度催化剂表面积压强其他因素一般温度越高,反应速率越快一般浓度越大,反应速率越大使用催化剂能使速率大大加快表面积越大,反应速率越快内因(主要因素):参加反应物质的性质。外因增大压强，可以增大化学反应速率固体反应物颗粒的大小、反应物接触面积等因素对化学反应速率也有影响。某些反应也会受光、超声波、磁场等影响而改变反应速率。主要因素

1、可逆反应

（1）定义：在同一反应条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的反应。

Cl2+H2OHCl+HClO三、化学反应的限度

（2）可逆反应的普遍性：

大部分化学反应都是可逆反应。

（3）可逆反应的特点：

①正反应和逆反应既对立又统一；

②正反应和逆反应发生的条件相同；

③反应物、生成物共同存在；

④能量转化互逆；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)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.92、化学平衡（1）化学平衡状态的建立：可逆反应在一定条件下进行到一定程度时,正反应和逆反应的速率相等，反应物和生成物的浓度保持不再发生变化，反应达到化学平衡状态，简称为化学平衡。（2）化学平衡的特征：

“逆”、“动”、“等”、“定”、“变”①逆：化学平衡只存在于可逆反应中；②动：化学平衡是一个动态平衡；③等：平衡时正反应和逆反应的速率相等且大于0；④定：平衡时反应物和生成物的浓度保持不变；⑤变：改变外界条件时，平衡会发生移动。（旧的平衡将被破坏，并在新的条件下建立新的平衡。）例1：在密闭的容器中进行的反应：3X2(g)＋Y2(g)

2Z(g)，X2、Y2、Z的起始浓度依次为0.3mol／L，0.1mol／L，0.2mol／L；当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能的是()Ａ、c(X2)＝0.1mol／LＢ、c(Y2)＝0.2mol／LＣ、c(Z)＝0.4mol／LＤ、c(X2)＝0.5mol／LAD例2：一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)+2Y(g)

2Z(g)一定达到化学平衡状态的是（）①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2；②X、Y、Z的浓度不再发生变化；③容器中的压强不再发生变化；④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolYA．①②

B．①④ C．②③

D．③④C练习1:可以说明可逆反应N2＋3H22NH3已达到平衡状态的是（）。

A、1个N≡N键断裂，同时生成3个H—H键

B、1个N≡N键断裂，同时有3个H—H键断裂

C、1个N≡N键断裂，同时有6个N—H键断裂

D、1个N≡N键断裂，同时生成6个N—H键AC练习2:在一定温度下,可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)达到平衡的标志是（）

A、Z生成的速率与Z分解的速率相等

B、单位时间生成amolX,同时生成3amolYC