必修2 第二章 第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度

1、較快（數(shù)秒）較快（數(shù)秒）較慢（數(shù)萬年）較慢（數(shù)萬年）較慢（數(shù)年）較慢（數(shù)年）較快（數(shù)天）較快（數(shù)天）化學(xué)反應(yīng)有快有慢：化學(xué)反應(yīng)有快有慢： 不同的化學(xué)反應(yīng)進行的快慢千差萬別，不同的化學(xué)反應(yīng)進行的快慢千差萬別，“快快”與與“慢慢”是相對而言的，我們以是相對而言的，我們以上的判斷方法都是上的判斷方法都是定性定性地描述反應(yīng)的快地描述反應(yīng)的快慢。而在科學(xué)研究和實際應(yīng)用中，往往慢。而在科學(xué)研究和實際應(yīng)用中，往往需要需要定量定量地描述一個反應(yīng)的快慢。來表地描述一個反應(yīng)的快慢。來表示。示。什么是什么是定性定性？什么是什么是定量定量？例如例如：在物理學(xué)中：在物理學(xué)中 （1 1）光的傳播速度是很快的；）光的傳播速

2、度是很快的； （2 2）光在空氣中的傳播速度）光在空氣中的傳播速度3 310108 8m/sm/s 新概念新概念（定量描述）（定量描述）（定性描述）（定性描述）如何如何定量定量地判斷一個化學(xué)反應(yīng)地判斷一個化學(xué)反應(yīng)的速率呢？的速率呢？1、定義、定義： 化學(xué)反應(yīng)速率用化學(xué)反應(yīng)速率用單位時間單位時間（如每秒，每（如每秒，每分）內(nèi)反應(yīng)物分）內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小量濃度的減小量或生成物或生成物濃度的濃度的增加量增加量（均取正值）來表示。（均取正值）來表示。2 2、計算式、計算式: : v(B) = = c tnV tc(反反)=c (起始起始) - c (某時間后某時間后)c(生生)=c (某時間后某時間后

3、)- c (起始起始)試根據(jù)以上計算式推出試根據(jù)以上計算式推出v的單位是什么的單位是什么？3 3、單位、單位: : mol/(Lmin) mol/(Ls) 或或molLmolL-1-1minmin-1-1 molL-1-1s-1-1 例題：反應(yīng)例題：反應(yīng)4NH3+5O2 =4NO+6H2O 在在5L的密閉容器中進行，的密閉容器中進行，3秒后，秒后，NO 的物質(zhì)的的物質(zhì)的量增加了量增加了3mol，此反應(yīng)的平均反應(yīng)速率用，此反應(yīng)的平均反應(yīng)速率用NO來表示為多少？來表示為多少？問題問題1：若用：若用O2的濃度變化來表示此反應(yīng)速率的濃度變化來表示此反應(yīng)速率是多少？是多少？問題問題2：v(NO)=0.2

4、mol/(Ls) 與與 v(O2)=0.25mol/(Ls)是否表示此反應(yīng)是否表示此反應(yīng) 的同一種速率？的同一種速率？v(NO)=0.2mol/(Ls)v(O2)=0.25mol/(Ls)小結(jié)化學(xué)反應(yīng)速率表示時的注意點。小結(jié)化學(xué)反應(yīng)速率表示時的注意點。 注意：注意： 1、在同一反應(yīng)體系中用不同的物質(zhì)來表示反應(yīng)在同一反應(yīng)體系中用不同的物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時，其數(shù)值是可以不同的，但是這些數(shù)值都表速率時，其數(shù)值是可以不同的，但是這些數(shù)值都表示同一個反應(yīng)速率。因此示同一個反應(yīng)速率。因此化學(xué)反應(yīng)速率的表示必須化學(xué)反應(yīng)速率的表示必須用下標(biāo)說明用哪種物質(zhì)來做標(biāo)準(zhǔn)用下標(biāo)說明用哪種物質(zhì)來做標(biāo)準(zhǔn)。 2、由于在反應(yīng)中

5、固體和純液體的濃度是恒定不由于在反應(yīng)中固體和純液體的濃度是恒定不變的，因此對于變的，因此對于有固體或純液體參加的反應(yīng)一般不用有固體或純液體參加的反應(yīng)一般不用它們來表示化學(xué)反應(yīng)速率。它們來表示化學(xué)反應(yīng)速率。 3、一般來說，化學(xué)反應(yīng)的速率隨著反應(yīng)的進行一般來說，化學(xué)反應(yīng)的速率隨著反應(yīng)的進行可不斷變化。因此可不斷變化。因此某一時間段內(nèi)的反應(yīng)速率實際是指某一時間段內(nèi)的反應(yīng)速率實際是指這一時間段內(nèi)的平均速率，而不是指瞬時速率，且均這一時間段內(nèi)的平均速率，而不是指瞬時速率，且均為正值。為正值。4 4、化學(xué)反應(yīng)速率的計算規(guī)律、化學(xué)反應(yīng)速率的計算規(guī)律 用同一反應(yīng)，相同時間段內(nèi)的用同一反應(yīng)，相同時間段內(nèi)的不同不

6、同物質(zhì)物質(zhì)表示表示速率速率時，其時，其數(shù)值比數(shù)值比一定等于化一定等于化學(xué)方程式中相應(yīng)的學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比化學(xué)計量數(shù)之比。如反應(yīng)方程式如反應(yīng)方程式 mA+nB=pY+qZ常見題型例舉常見題型例舉反應(yīng)反應(yīng)4NH4NH3 3 + 5O + 5O2 2 = 4NO + 6H = 4NO + 6H2 2O O 在在5L5L的密閉容的密閉容器中進行，器中進行，3s3s后，后，NONO的物質(zhì)的量增加了的物質(zhì)的量增加了0.3mol0.3mol，則此反應(yīng)的平均速率可表示為：則此反應(yīng)的平均速率可表示為： A A、 v (Ov (O2 2)=0.1 mol/(Ls) )=0.1 mol/(Ls) B B

7、、 v (NO)=0.08 mol/(Ls) v (NO)=0.08 mol/(Ls) C C、 v (Hv (H2 2O)=1.8 mol/(Lmin) O)=1.8 mol/(Lmin) D D、 v (NHv (NH3 3)=0.02 mol/(Ls) )=0.02 mol/(Ls) (C(C、D)D)練習(xí)練習(xí)2 2則該反應(yīng)速率的快慢順序為則該反應(yīng)速率的快慢順序為:反應(yīng)反應(yīng) A + 3B = 2C + 2D A + 3B = 2C + 2D 在四種不同條在四種不同條件下的反應(yīng)速率為：件下的反應(yīng)速率為：(1)(A)=0.3mol/(Ls )(2) (B)=0.6mol/(Ls)(3) (C

8、)=0.4mol/(Ls)(4) (D)=0.45mol/(Ls)(1)(4)(2)=(3)反思反思:比較反應(yīng)的快慢比較反應(yīng)的快慢,應(yīng)取同一參照物應(yīng)取同一參照物在一定條件下，在一定條件下，mA+nB=pCmA+nB=pC的反應(yīng)中，的反應(yīng)中，各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率為各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率為V(A)=amolV(A)=amolL L-1-1s s-1-1, , V(B)=a/2mol V(B)=a/2molL L-1-1s s-1-1, , V(C)=amol V(C)=amolL L-1-1s s-1-1, , 則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。2A+B=2C 在相同情況下，在相同情況

9、下，Na與水的反應(yīng)和與水的反應(yīng)和Mg與水的反應(yīng)哪個劇烈與水的反應(yīng)哪個劇烈(反應(yīng)速率快反應(yīng)速率快)？為什么？這說明化學(xué)反應(yīng)速率的決定因為什么？這說明化學(xué)反應(yīng)速率的決定因素是什么？素是什么？1 1、內(nèi)因：、內(nèi)因： 物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是化學(xué)反應(yīng)速率大小的決定因素。速率大小的決定因素。二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素實驗實驗25現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論熱水中熱水中常溫常溫冷水中冷水中產(chǎn)生氣泡速率增大，產(chǎn)生氣泡速率增大，帶火星火柴帶火星火柴 復(fù)燃復(fù)燃升高溫度，升高溫度，反應(yīng)速率增大反應(yīng)速率增大有氣泡冒出有氣泡冒出產(chǎn)生氣泡速率減小產(chǎn)生氣泡速率減小降低溫度，降低溫

10、度，反應(yīng)速率減小反應(yīng)速率減小2H2O2 = 2H2O +O22 2、外因：、外因：規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時，升高溫度，化規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大；降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率學(xué)反應(yīng)速率增大；降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小。減小。實驗測得，溫度每升高實驗測得，溫度每升高1010度，化學(xué)反應(yīng)速度，化學(xué)反應(yīng)速率通常增大原來的率通常增大原來的2 24 4倍。倍。（1 1）溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響）溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響實驗實驗26現(xiàn)象現(xiàn)象結(jié)論結(jié)論加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其他試不加其他試劑劑氣泡冒出速率增大氣泡冒出速率增大氣泡冒出速率增大氣泡冒出速率增大有氣泡冒出，較慢有氣

11、泡冒出，較慢MnO2能加快能加快反應(yīng)速率反應(yīng)速率FeCl3能加快能加快反應(yīng)速率反應(yīng)速率無催化劑無催化劑反應(yīng)較慢反應(yīng)較慢規(guī)律：催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的速率。規(guī)律：催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的速率。（2 2）催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響）催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑催化劑負催化劑負催化劑正催化劑正催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率能加快化學(xué)反應(yīng)速率能減慢化學(xué)反應(yīng)速率能減慢化學(xué)反應(yīng)速率注：在實踐中，如沒有特殊說明，凡說催化劑注：在實踐中，如沒有特殊說明，凡說催化劑都是指正催化劑。都是指正催化劑。催化劑中毒：催化劑的催化性能往往因接觸少催化劑中毒：催化劑的催化性能往往因接觸少量的量的雜質(zhì)雜質(zhì)而明顯下降甚至遭破壞。而明

12、顯下降甚至遭破壞。不同的催化劑對溫度的要求不一樣。不同的催化劑對溫度的要求不一樣。 影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素除了溫度、催化劑外，還有沒有其他的因素？n規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時，增大反應(yīng)物的濃度，規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時，增大反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大，反之減慢?；瘜W(xué)反應(yīng)速率增大，反之減慢。（3 3）濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響）濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響n規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時，增大固體反應(yīng)物的規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時，增大固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué)反應(yīng)速率增大，反之減慢。表面積，化學(xué)反應(yīng)速率增大，反之減慢。（4 4）固體反應(yīng)物的表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的）固體反應(yīng)物的表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響影響（5

13、5）其他條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響）其他條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響練習(xí)練習(xí)1:用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時,下列措施不能使氫氣生成速率加大的是下列措施不能使氫氣生成速率加大的是( )A、加熱、加熱B、不用稀硫酸，改用、不用稀硫酸，改用98%的濃硫酸的濃硫酸C、滴加少量、滴加少量CuSO4溶液溶液D、不用鐵片，改用鐵粉、不用鐵片，改用鐵粉B 練習(xí)練習(xí)2：在在2L2L的密閉容器中，發(fā)生下列的密閉容器中，發(fā)生下列反應(yīng)：反應(yīng)： 3A(g)+ B(g)=2C(g)+D(g)3A(g)+ B(g)=2C(g)+D(g)。若。若最初加入的最初加入的A A 和和B B 都是都是4mol

14、4mol，在前，在前10s 10s A A 的平均反的平均反應(yīng)應(yīng)速率為速率為0.12mol/(L0.12mol/(Ls)s)，則則10s10s時，容器中時，容器中B B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量為為 。 3.2mol 練習(xí)練習(xí)3 3、某溫度時在、某溫度時在2L2L容器中容器中X X、Y Y、Z Z三種物三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。由質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析：圖中數(shù)據(jù)分析：1 1、反應(yīng)開始、反應(yīng)開始2min2min內(nèi)的內(nèi)的X X、Y Y、Z Z的化學(xué)反應(yīng)速率的化學(xué)反應(yīng)速率2 2、該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：、該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。練習(xí)練習(xí)4 4、把鎂條投入到盛

15、有鹽酸的敞口容、把鎂條投入到盛有鹽酸的敞口容器中器中, ,產(chǎn)生氫氣的速率變化如圖產(chǎn)生氫氣的速率變化如圖, ,分析分析其原因其原因: : 自學(xué)科學(xué)史話：自學(xué)科學(xué)史話： ， 我們知道在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間是按我們知道在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間是按照化學(xué)方程式中的系數(shù)比進行反應(yīng)的，那么，照化學(xué)方程式中的系數(shù)比進行反應(yīng)的，那么，在實際反應(yīng)中，反應(yīng)物能否按相應(yīng)的計量關(guān)系在實際反應(yīng)中，反應(yīng)物能否按相應(yīng)的計量關(guān)系完全完全轉(zhuǎn)化為生成物呢？轉(zhuǎn)化為生成物呢？ 氯水是氯氣的水溶液，氯氣能與水反應(yīng)，而且氯水是氯氣的水溶液，氯氣能與水反應(yīng)，而且這是一個這是一個可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)。什么叫做可逆反應(yīng)？什么叫做可逆反應(yīng)？ 在在

16、同一條件同一條件下下, ,既向正反應(yīng)方向進行既向正反應(yīng)方向進行, ,同時又向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)同時又向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng). .已學(xué)的可逆反應(yīng)有已學(xué)的可逆反應(yīng)有:N2+3H2 2NH3催化劑催化劑高溫高壓高溫高壓2SO2+O2 2SO3催化劑催化劑高溫高溫NH3 +H2O NH3 H2O啟示啟示:大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是有限度的，有些能進大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是有限度的，有些能進行地較徹底，有些反應(yīng)是不徹底的，是可逆的。行地較徹底，有些反應(yīng)是不徹底的，是可逆的。H2 + I2 2HI SO2 +H2O H2SO3N2 + H2 NH3 在一固定容積的密閉容器里，加在一固定容積的密閉容器里，加1molN1

17、molN2 2和和3mol 3mol ( (合適催化劑合適催化劑) )，能發(fā)生什么反應(yīng)？能發(fā)生什么反應(yīng)？（1）開始時）開始時c(N2) 、c(H2)最大，最大， c(NH3) =0開始階段有什么特征？開始階段有什么特征？只有正反應(yīng)，只有正反應(yīng)，v(正正)最大，最大，v(逆逆)=0催化劑催化劑N2 + 3 H2 2NH3高溫高壓高溫高壓N2 + H2 NH3N2 + H2 NH3（2）瞬間后）瞬間后c(N2) 、c(H2 )變小變小 , c(NH3) 變大變大 瞬間過后有什么特征？瞬間過后有什么特征？正逆反應(yīng)都進行，正逆反應(yīng)都進行，v(逆逆) ， v(正正) ，v(正正) v(逆逆) （3）c(

18、N2) 、c(H2)逐漸變小，逐漸變小，c(NH3)逐漸增大逐漸增大一定時間段內(nèi)有什么特征？一定時間段內(nèi)有什么特征？v(正正)= v(逆逆) 0 由于由于v(正正)= v(逆逆) 0，雖然正、逆反應(yīng)都在，雖然正、逆反應(yīng)都在進行，但各種物質(zhì)的百分含量、濃度都不會進行，但各種物質(zhì)的百分含量、濃度都不會發(fā)生變化發(fā)生變化. 從外表上看，反應(yīng)好象從外表上看，反應(yīng)好象“停止停止”。 可逆反應(yīng)的這種特殊狀態(tài)就是我們今可逆反應(yīng)的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的天要研究的化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)。 在在一定條件一定條件下的下的可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)中，當(dāng)中，當(dāng)正反應(yīng)速正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)

19、混合物中各組分，反應(yīng)混合物中各組分的的濃度保持不變濃度保持不變的狀態(tài)，稱為的狀態(tài)，稱為“化學(xué)平衡狀化學(xué)平衡狀態(tài)態(tài)”。此時此時, ,是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所能達是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所能達到或完成的最大程度，即該反應(yīng)進行的到或完成的最大程度，即該反應(yīng)進行的限度限度?；瘜W(xué)反應(yīng)的限度決定了化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物反應(yīng)物在該條件下的在該條件下的最大最大轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率=消耗的量消耗的量起始的量起始的量1001、定義、定義三、化學(xué)反應(yīng)的限度三、化學(xué)反應(yīng)的限度前提（適用范圍）前提（適用范圍）：可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)本質(zhì)本質(zhì)：v(正正)= v(逆逆) 0標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變標(biāo)志：反應(yīng)

20、混合物中各組分的濃度保持不變反應(yīng)速率反應(yīng)速率v(正正)v(逆逆)t1時間（時間（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1及以后：及以后： v(正正)=v(逆逆)平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)N2+3H2 2NH3催化劑催化劑高溫高壓高溫高壓2、圖像、圖像v(正正)=v(逆逆)(3)(3)動：動態(tài)平衡動：動態(tài)平衡（v v( (正正)= )= v v( (逆逆) ) 00）(2)(2)等：等： v( v(正正)= v()= v(逆逆) )(4)(4)定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變，定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變，各組分的含量各組分的含量保持不變保持不變。(5)(5)變：條件改變，原平衡被破

21、壞，在新的條變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。件下建立新的平衡。(1)(1)逆：可逆反應(yīng)逆：可逆反應(yīng)3、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征 時間時間 （min)物質(zhì)的量物質(zhì)的量濃度濃度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9此條件下進行到什么時候達到了這個此條件下進行到什么時候達到了這個反應(yīng)的限度反應(yīng)的限度? 某溫度和壓強下的密閉容器中某溫度和壓強下的密閉容器中, 2SO2+O2 2SO3催化劑催化劑

22、4 4、可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志、可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志（1 1）直接標(biāo)志：）直接標(biāo)志：VA正正=VA逆逆 各物質(zhì)的濃度保持不變各物質(zhì)的濃度保持不變（2 2）間接標(biāo)志：）間接標(biāo)志：各物質(zhì)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量物質(zhì)的量、氣體的、氣體的總壓強總壓強、氣體的、氣體的密度密度、氣體、氣體平均相對分子質(zhì)量平均相對分子質(zhì)量、物質(zhì)的、物質(zhì)的顏色顏色等不隨時間改變而改變。等不隨時間改變而改變。 對于不同類型的可逆反應(yīng)，某對于不同類型的可逆反應(yīng)，某一物理量不變是否可作為平衡已到一物理量不變是否可作為平衡已到達的標(biāo)志，取決于該物理量在平衡達的標(biāo)志，取決于該物理量在平衡到達前（反應(yīng)過程中）是否發(fā)生變到達前

23、（反應(yīng)過程中）是否發(fā)生變化。若變則可；否則，不行?；?。若變則可；否則，不行。注意注意1、下列說法可以證明反應(yīng)、下列說法可以證明反應(yīng)N2+3H2 2NH3 已達平衡狀態(tài)的是已達平衡狀態(tài)的是 ( )A.1個個NN鍵斷裂的同時鍵斷裂的同時,有有3個個HH鍵形成鍵形成B.1個個NN鍵斷裂的同時鍵斷裂的同時,有有3個個HH鍵斷裂鍵斷裂C.1個個NN鍵斷裂的同時鍵斷裂的同時,有有6個個NH鍵斷裂鍵斷裂D.1個個NN鍵斷裂的同時鍵斷裂的同時,有有6個個NH鍵形成鍵形成A、C 隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)A、C生成的速率與分解的速率相等生成的速率與分解的速率相等B、A、B、C的濃度不在發(fā)生變化的濃度不在發(fā)生變化C、單位時間內(nèi)，生成、單位時間內(nèi)，生成nmolA，同時生成，同時生成 3nmolBD、A、B、C的分子數(shù)之比為的分子數(shù)之比為1：3：2A、B2、在一定溫度下、在一定溫度下,密閉容器中反應(yīng)密閉容器中反應(yīng)A+3B 2C達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（達到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（ ）E、混合氣體的總質(zhì)量不變、混合氣體的總質(zhì)量不變?nèi)?化學(xué)反應(yīng)條件的控制化學(xué)反應(yīng)條件的控制抑制有害的抑制有害的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)促進有利的促進有利的化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)增大反應(yīng)速率增大反應(yīng)速率提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減緩