魯科版選修四 2.3.1化學(xué)反應(yīng)速率 課件（41張）.ppt

化學(xué)反應(yīng)速率 不同的化學(xué)反應(yīng)有不同的反應(yīng)速率 有的反應(yīng)很快瞬間就完成如爆炸 燃燒 酸堿中和等 有的反應(yīng)進(jìn)行得很慢 塑料分解要幾百年 石油的形成要幾百萬年 化學(xué)反應(yīng)速率 日常生活 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科學(xué)研究中 通常會(huì)考慮以下兩個(gè)方面 反應(yīng)進(jìn)行的快慢即化學(xué)反應(yīng)速率的問題 反應(yīng)進(jìn)行的程度即化學(xué)平衡的問題 一 研究化學(xué)反應(yīng)速率的意義 進(jìn)行的慢的反應(yīng)加快 煉鋼 合成氨 合成樹脂 合成橡膠 進(jìn)行的快的反應(yīng)減慢 鋼鐵防銹 塑料橡膠防老化 二 速度和速率的區(qū)別 速度 有大小 有方向 有正負(fù)之分 速率 無方向 無正負(fù) 只有數(shù)值大小 三 化學(xué)反應(yīng)速率 1 化學(xué)反應(yīng)速率的含義 化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的尺度 2 化學(xué)反應(yīng)速率的表示 1 表示方法 化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示 2 適用對(duì)象 只適用于氣體或溶液 不適用純液體與固體 用物質(zhì)的量的變化表示 4 數(shù)學(xué)表達(dá)式 5 單位 3 化學(xué)反應(yīng)速率不取負(fù)數(shù) 單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加均取正數(shù) c 濃度變化的數(shù)值 單位 一般為mol l t 時(shí)間 單位 s min h等 mol l s mol l min mol l h 或者mol l 1 s 1mol l 1 min 1mol l 1 h 1 只能用符號(hào)表示 不能寫漢字 例1 某反應(yīng)物的起始濃度是2mol l 經(jīng)過兩分鐘后它的濃度變?yōu)? 7mol l 這一時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率為 3 化學(xué)反應(yīng)速率表示的注意事項(xiàng) 1 化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的尺度 它與兩個(gè)因素有關(guān) 一個(gè)是時(shí)間 另一個(gè)是反應(yīng)物或生成物的濃度變化 反應(yīng)物的濃度越來越小 生成物的濃度越來越大 但是均用正數(shù)表示 而且是濃度變化值表示 不是物質(zhì)的量的變化值表示 2 在同一個(gè)反應(yīng)中 用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率 其數(shù)值可以不同的 但所表示的反應(yīng)速率是同一時(shí)段同一反應(yīng)的速率 因此在表示反應(yīng)速率時(shí)必須說明是用的那種物質(zhì)來表示的 解 據(jù) 0 4mol l s 0 6mol l s 上式中的u h u nh3 數(shù)值不同 但是均表示這個(gè)反應(yīng)的速率 3 狀態(tài)相同的不同物質(zhì)的反應(yīng)速率的比值一定等于化學(xué)方程式的系數(shù)比 固體和純液體除外 ma g nb g pc g qd g a b c d m n p q ma aq nb aq pc aq a b c m n p 例3 反應(yīng)物4nh3 5o2 4no 6h2o在5l密閉容器中進(jìn)行 30s后 no的物質(zhì)的量增加了0 3mol 則此反應(yīng)的平均速率為 利用各種物質(zhì)表示 解 4nh3 5o2 4no 6h2o 4546 0 3mol 0 3mol 0 375mol 0 45mol 4 5 4 6 4 化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)的進(jìn)行而減慢 因此某一段時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率實(shí)際上是這一段時(shí)間內(nèi)的平均速率 不是瞬時(shí)速率 例3 在2l的密閉容器中 3a g b g 2c g 若最初加入的a和b的物質(zhì)的量都是4mol a的平均速率為0 12mol l s 則10s后容器內(nèi)b的物質(zhì)的量為多少 解 3a g b g 2c g a b 3 1 所以 b 1 3 0 12mol l s 0 04mol l s 所以 c t 0 04mol l s 10s 0 4mol l 所以 n c v 0 4mol l 2l 0 8mol 剩b4mol 0 8mol 3 2mol 答 略 練習(xí) 1 反應(yīng)a 3b 2c 2d在四種不同條件下的反應(yīng)速率為 a 0 3mol l s b 0 6mol l s c 0 4mol l s d 0 45mol l s 則該反應(yīng)速率的快慢順序?yàn)?1 4 2 3 所以比較反應(yīng)速率大小時(shí) 應(yīng)將所有的速率化成同一物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率 并且單位要相同 3 在鋁與稀硫酸的反應(yīng)中 已知10s末 硫酸濃度減少了0 6mol l 若不考慮反應(yīng)過程中溶液的體積變化 則10s內(nèi)生成硫酸鋁的平均反應(yīng)速率是 mol l mina 0 02b 1 8c 1 2d 0 18 2 反應(yīng) a g 3b g 3c g 4d g 在4種不同的情況下的反應(yīng)速率分別為 a 0 5mol l s b 0 6mol l s c 0 6mol l s d 0 48mol l s 該反應(yīng)進(jìn)行速率最快的是 a b c d 4 某溫度時(shí) 在2l容器中 x y z三種物質(zhì)的變化曲線如圖所示 由圖中數(shù)據(jù)分析該反應(yīng)的化學(xué)方程式 反應(yīng)開始至2min z的平均反應(yīng)速率 時(shí)間 min 作業(yè) 1 在25 時(shí) 向100ml含hcl14 6g的鹽酸中 放入5 6g鐵粉 反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)收集到氫氣1 12l 標(biāo)況 之后反應(yīng)又進(jìn)行了4s 鐵粉全溶解 若不考慮體積變化 則 1 前2s內(nèi)用fecl2表示的平均反應(yīng)速率為 2 后4s內(nèi)用hcl表示的平均反應(yīng)速率為 3 前2s與后4s比較 反應(yīng)速率較快 其原因可能 2 在2l的密閉容器中 發(fā)生下列反應(yīng) 3a g b g 2c g 3d g 若最初加入的a和b都是4mol 在前10sa的平均反應(yīng)速率為0 12mol l s 則10s時(shí) 容器中c的物質(zhì)的量為 3 一定溫度下 向一容積為2l的真空容器中加入1mol氮?dú)?3mol氫氣 3min后測(cè)得容器內(nèi)的壓強(qiáng)是起始時(shí)壓強(qiáng)的0 9倍 在此時(shí)間內(nèi)用氫氣的變化來表示反應(yīng)速率為 4 某溫度時(shí) 在2l容器中 x y z三種物質(zhì)的變化曲線如圖所示 由圖中數(shù)據(jù)分析該反應(yīng)的化學(xué)方程式 3min內(nèi) x y z的平均反應(yīng)速率 z x y 外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示 只適用于氣體或溶液 不適用純液體與固體 在同一個(gè)反應(yīng)中 可以用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率 其數(shù)值可以不同的 但所表示的反應(yīng)速率是同一時(shí)段同一反應(yīng)的速率 例1 在2l的密閉容器中 3a g b g 2c g 若最初加入的a b c的物質(zhì)的量都為2mol a的平均速率為0 12mol l s 若要容器內(nèi)c的物質(zhì)的量為2 8mol 反應(yīng)需要的時(shí)間 解 3a g b g 2c g a b c 3 1 2 所以 c 2 3 0 12mol l s 0 08mol l s z起始物質(zhì)的量為2mol 終點(diǎn)物質(zhì)的量為2 8mol 所以 n mol 2mol 0 8mol 但是同一個(gè)反應(yīng)在不同的條件下反應(yīng)速率也不相同 因此我們可以改變反應(yīng)的條件來改變反應(yīng)的速率 要解釋這個(gè)問題我們必須認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 不同的反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率 這說明參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素 一 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 1 內(nèi)因 分子本身的性質(zhì) 2 外因 濃度 溫度 壓強(qiáng) 催化劑 二 活化分子與有效碰撞 1 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 反應(yīng)物分子中舊鍵的斷裂 生成物分子中新鍵的形成的過程 2 化學(xué)反應(yīng)的先決條件 舊鍵的斷裂 新鍵的形成都是通過反應(yīng)物分子的碰撞來實(shí)現(xiàn)的 如果反應(yīng)物分子 離子 間不接觸 無碰撞就不可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)物分子 離子 的碰撞是反應(yīng)發(fā)生的先決條件 3 有效碰撞 任何氣體分子間的碰撞次數(shù)都是巨大的 但并不是每次碰撞都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 如h2和o2混合后長(zhǎng)時(shí)間放置也不能反應(yīng) 我們把能夠發(fā)生反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞 4 什么樣的碰撞是有效碰撞 能量不夠 碰撞過輕 舊鍵不能斷裂 取向不好 舊鍵不能短裂 碰撞 足夠大的能量 合適的取向 有效碰撞 投籃 hi撞擊 人與人撞擊 小孩 力量不夠 大人 力量夠 方向不好 歪了 方向好 進(jìn)了 5 活化分子 具有足夠大的能量可能發(fā)生有效碰撞的分子叫活化分子 注意 能夠發(fā)生有效碰撞 不是都發(fā)生有效碰撞 還要具有合適的取向 活化分子的碰撞不一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 6 活化分子 有效碰撞 化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在兩支放有少量caco3的試管里 分別加入10ml1mol lhcl和10ml0 1mol lhcl 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 利用上述實(shí)驗(yàn) 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來證明溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 三 濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 2 結(jié)論 1 其他條件不變的情況下 溫度 壓強(qiáng) 催化劑不變 對(duì)某一反應(yīng)來說 活化分子在反應(yīng)物分子中所占的百分?jǐn)?shù)是一定的 不變 因此單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子總數(shù)成正比 也就是與反應(yīng)物濃度成正比 當(dāng)其他條件不變時(shí) 增加反應(yīng)物濃度 可以增大化學(xué)反應(yīng)速率 降低反應(yīng)物濃度 可以減小化學(xué)反應(yīng)速率 3 原因 2 增加濃度 增加的是單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目 不是增加的單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù) 思考 硫單質(zhì)在純氧中燃燒呈藍(lán)紫色 而在空氣中燃燒呈淡藍(lán)色 請(qǐng)用有效碰撞理論加以分析 單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加 有效碰撞次數(shù)增多 增大化學(xué)反應(yīng)速率 其他條件不變 增加反應(yīng)物濃度 1l1mol lhcl 1l2mol lhcl 假設(shè)100個(gè)分子中有5個(gè)活化分子活化分子的百分?jǐn)?shù)為5 現(xiàn)在200個(gè)分子中有10個(gè)活化分子活化分子的百分?jǐn)?shù)為5 但是在1l溶液中 活化分子數(shù)由5個(gè)變成了10個(gè) 增加了有效碰撞的次數(shù) 2hih2 i2 1 結(jié)論 有氣體參加的反應(yīng) 四 壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 增大壓強(qiáng) 就是增加單位體積內(nèi)反應(yīng)物的物質(zhì)的量 即增大濃度 因而增大化學(xué)反應(yīng)速率 對(duì)全是固體或者溶液中的反應(yīng) 增大壓強(qiáng) 對(duì)濃度改變無多大影響 因而不改變化學(xué)反應(yīng)速率 其他條件不變 增大壓強(qiáng) 體積減小 濃度增加 單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加 增大化學(xué)反應(yīng)速率 有效碰撞次數(shù)增多 2 原因 但是當(dāng)壓強(qiáng)增大為原來的2倍時(shí) 體積縮小到原來的一半 單位體積內(nèi)分子數(shù)增加到原來的2倍 即單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加 活化分子的百分?jǐn)?shù)并沒有改變 有效碰撞的次數(shù)增加 溫度不變 催化劑不變時(shí) 改變壓強(qiáng)對(duì)改變分子內(nèi)能無多大影響 五 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在兩支放有少量caco3的試管里 分別加入10ml1mol lhcl和10ml0 1mol lhcl 觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 上述實(shí)驗(yàn)中將10ml0 1mol lhcl的試管加熱 觀察反應(yīng)速率的變化情況 2 結(jié)論 當(dāng)其他條件不變時(shí) 增加反應(yīng)物溫度化學(xué)反應(yīng)速率增大 降低反應(yīng)物溫度 化學(xué)反應(yīng)速率減小 反應(yīng)物溫度每升高100c 化學(xué)反應(yīng)速率增大為原來的2 4倍 3 原因 主要 濃度一定時(shí) 升高溫度 反應(yīng)物分子的能量增加 使一部分原來能量較低的分子變?yōu)榛罨肿?從而增加了反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù) 使有效碰撞次數(shù)增多化學(xué)反應(yīng)速率加快 次要 升高溫度 分子運(yùn)動(dòng)速度加快 單位時(shí)間內(nèi)分子間的碰撞次數(shù)增加 化學(xué)反應(yīng)速率也會(huì)加快 例1 反應(yīng)溫度每升高100c度 化學(xué)反應(yīng)速率變?yōu)樵瓉淼?倍 現(xiàn)在200c進(jìn)行徹底的反應(yīng)耗時(shí)間54min 如果改在500c時(shí)進(jìn)行此反應(yīng) 耗時(shí)多少可以反應(yīng)完全 單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)增加 有效碰撞次數(shù)增多 增大化學(xué)反應(yīng)速率 其他條件不變 增加反應(yīng)溫度 v 50 v 20 27 t 54 27 2min 1 實(shí)驗(yàn) 六