必修2 第二章 第三節(jié) 化學反應的速率和限度

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）化學反應有快有慢：化學反應有快有慢： 不同的化學反應進行的快慢千差萬別，不同的化學反應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的快地描述反應的快慢。而在科學研究和實際應用中，往往慢。而在科學研究和實際應用中，往往需要需要定量定量地描述一個反應的快慢。來表地描述一個反應的快慢。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：在物理學中：在物理學中 （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反應地判斷一個化學反應的速率呢？的速率呢？1、定義、定義： 化學反應速率用化學反應速率用單位時間單位時間（如每秒，每（如每秒，每分）內反應物分）內反應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：反應例題：反應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 的物質的的物質的量增加了量增加了3mol，此反應的平均反應速率用，此反應的平均反應速率用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速率的濃度變化來表示此反應速率是多少？是多少？問題問題2：v(NO)=0.2

4、mol/(Ls) 與與 v(O2)=0.25mol/(Ls)是否表示此反應是否表示此反應 的同一種速率？的同一種速率？v(NO)=0.2mol/(Ls)v(O2)=0.25mol/(Ls)小結化學反應速率表示時的注意點。小結化學反應速率表示時的注意點。 注意：注意： 1、在同一反應體系中用不同的物質來表示反應在同一反應體系中用不同的物質來表示反應速率時，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速率。因此示同一個反應速率。因此化學反應速率的表示必須化學反應速率的表示必須用下標說明用哪種物質來做標準用下標說明用哪種物質來做標準。 2、由于在反應中

5、固體和純液體的濃度是恒定不由于在反應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一般不用有固體或純液體參加的反應一般不用它們來表示化學反應速率。它們來表示化學反應速率。 3、一般來說，化學反應的速率隨著反應的進行一般來說，化學反應的速率隨著反應的進行可不斷變化。因此可不斷變化。因此某一時間段內的反應速率實際是指某一時間段內的反應速率實際是指這一時間段內的平均速率，而不是指瞬時速率，且均這一時間段內的平均速率，而不是指瞬時速率，且均為正值。為正值。4 4、化學反應速率的計算規(guī)律、化學反應速率的計算規(guī)律 用同一反應，相同時間段內的用同一反應，相同時間段內的不同不

6、同物質物質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方程式中相應的學方程式中相應的化學計量數(shù)之比化學計量數(shù)之比。如反應方程式如反應方程式 mA+nB=pY+qZ常見題型例舉常見題型例舉反應反應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的物質的量增加了的物質的量增加了0.3mol0.3mol，則此反應的平均速率可表示為：則此反應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)練習練習2 2則該反應速率的快慢順序為則該反應速率的快慢順序為:反應反應 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速率為：件下的反應速率為：(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:比較反應的快慢比較反應的快慢,應取同一參照物應取同一參照物在一定條件下，在一定條件下，mA+nB=pCmA+nB=pC的反應中，的反應中，各物質的化學反應速率為各物質的化學反應速率為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, , 則該反應的化學方程式是則該反應的化學方程式是 。2A+B=2C 在相同情況下，在相同情況

9、下，Na與水的反應和與水的反應和Mg與水的反應哪個劇烈與水的反應哪個劇烈(反應速率快反應速率快)？為什么？這說明化學反應速率的決定因為什么？這說明化學反應速率的決定因素是什么？素是什么？1 1、內因：、內因： 物質本身的結構和性質是化學反應物質本身的結構和性質是化學反應速率大小的決定因素。速率大小的決定因素。二、影響化學反應速率的因素二、影響化學反應速率的因素實驗實驗25現(xiàn)象現(xiàn)象結論結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 復燃復燃升高溫度，升高溫度，反應速率增大反應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，反應速率減小反應速率減小2H2O2 = 2H2O +O22 2、外因：、外因：規(guī)律：當其它條件不變時，升高溫度，化規(guī)律：當其它條件不變時，升高溫度，化學反應速率增大；降低溫度，化學反應速率學反應速率增大；降低溫度，化學反應速率減小。減小。實驗測得，溫度每升高實驗測得，溫度每升高1010度，化學反應速度，化學反應速率通常增大原來的率通常增大原來的2 24 4倍。倍。（1 1）溫度對化學反應速率的影響）溫度對化學反應速率的影響實驗實驗26現(xiàn)象現(xiàn)象結論結論加入加入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能加快能加快反應速率反應速率FeCl3能加快能加快反應速率反應速率無催化劑無催化劑反應較慢反應較慢規(guī)律：催化劑能改變化學反應的速率。規(guī)律：催化劑能改變化學反應的速率。（2 2）催化劑對化學反應速率的影響）催化劑對化學反應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反應速率能加快化學反應速率能減慢化學反應速率能減慢化學反應速率注：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雜質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。 影響化學反應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：當其它條件不變時，增大反應物的濃度，規(guī)律：當其它條件不變時，增大反應物的濃度，化學反應速率增大，反之減慢?；瘜W反應速率增大，反之減慢。（3 3）濃度對化學反應速率的影響）濃度對化學反應速率的影響n規(guī)律：當其它條件不變時，增大固體反應物的規(guī)律：當其它條件不變時，增大固體反應物的表面積，化學反應速率增大，反之減慢。表面積，化學反應速率增大，反之減慢。（4 4）固體反應物的表面積對化學反應速率的）固體反應物的表面積對化學反應速率的影響影響（5

13、5）其他條件對化學反應速率的影響）其他條件對化學反應速率的影響練習練習1:用鐵片與稀硫酸反應制取氫氣時用鐵片與稀硫酸反應制取氫氣時,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 練習練習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：反應： 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應速率為速率為0.12mol/(L0.12mol/(Ls)s)，則則10s10s時，容器中時，容器中B B的物質的量的物質的量為為 。 3.2mol 練習練習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三種物三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。由質的物質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、反應開始、反應開始2min2min內的內的X X、Y Y、Z Z的化學反應速率的化學反應速率2 2、該反應的化學方程式為：、該反應的化學方程式為：_。練習練習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: : 自學科學史話：自學科學史話： ， 我們知道在化學反應中，反應物之間是按我們知道在化學反應中，反應物之間是按照化學方程式中的系數(shù)比進行反應的，那么，照化學方程式中的系數(shù)比進行反應的，那么，在實際反應中，反應物能否按相應的計量關系在實際反應中，反應物能否按相應的計量關系完全完全轉化為生成物呢？轉化為生成物呢？ 氯水是氯氣的水溶液，氯氣能與水反應，而且氯水是氯氣的水溶液，氯氣能與水反應，而且這是一個這是一個可逆反應可逆反應。什么叫做可逆反應？什么叫做可逆反應？ 在在

16、同一條件同一條件下下, ,既向正反應方向進行既向正反應方向進行, ,同時又向逆反應方向進行的反應同時又向逆反應方向進行的反應. .已學的可逆反應有已學的可逆反應有: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)化學反應都是有限度的，有些能進大多數(shù)化學反應都是有限度的，有些能進行地較徹底，有些反應是不徹底的，是可逆的。行地較徹底，有些反應是不徹底的，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？能發(fā)生什么反應？（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，只有正反應，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？正逆反應都進行，正逆反應都進行，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有什么特征？一定時間段內有什么特征？v(正正)= v(逆逆) 0 由于由于v(正正)= v(逆逆) 0，雖然正、逆反應都在，雖然正、逆反應都在進行，但各種物質的百分含量、濃度都不會進行，但各種物質的百分含量、濃度都不會發(fā)生變化發(fā)生變化. 從外表上看，反應好象從外表上看，反應好象“停止停止”。 可逆反應的這種特殊狀態(tài)就是我們今可逆反應的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的天要研究的化學平衡狀態(tài)化學平衡狀態(tài)。 在在一定條件一定條件下的下的可逆反應可逆反應中，當中，當正反應速正反應速率和逆反應速率相等率和逆反應速率相等，反應

19、混合物中各組分，反應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“化學平衡狀化學平衡狀態(tài)態(tài)”。此時此時, ,是在給定條件下化學反應所能達是在給定條件下化學反應所能達到或完成的最大程度，即該反應進行的到或完成的最大程度，即該反應進行的限度限度?；瘜W反應的限度決定了化學反應的限度決定了反應物反應物在該條件下的在該條件下的最大最大轉化率轉化率。轉化率轉化率=消耗的量消耗的量起始的量起始的量1001、定義、定義三、化學反應的限度三、化學反應的限度前提（適用范圍）前提（適用范圍）：可逆反應可逆反應本質本質：v(正正)= v(逆逆) 0標志：反應混合物中各組分的濃度保持不變標志：反應

20、混合物中各組分的濃度保持不變反應速率反應速率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：反應混合物中各組分的濃度保持不變，定：反應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：可逆反應逆：可逆反應3、化學平衡狀態(tài)的特征、化學平衡狀態(tài)的特征 時間時間 （min)物質的量物質的量濃度濃度(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的限度反應的限度? 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、可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志、可逆反應達到化學平衡狀態(tài)的標志（1 1）直接標志：）直接標志：VA正正=VA逆逆 各物質的濃度保持不變各物質的濃度保持不變（2 2）間接標志：）間接標志：各物質的各物質的物質的量物質的量、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量平均相對分子質量、物質的、物質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，某對于不同類型的可逆反應，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志，取決于該物理量在平衡達的標志，取決于該物理量在平衡到達前（反應過程中）是否發(fā)生變到達前

23、（反應過程中）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、下列說法可以證明反應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 隨堂練習隨堂練習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，生成、單位時間內，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,密閉容器中反應密閉容器中反應A+3B 2C達到平衡狀態(tài)的標志是（達到平衡狀態(tài)的標志是（ ）E、混合氣體的總質量不變、混合氣體的總質量不變三三 化學反應條件的控制化學反應條件的控制抑制有害的抑制有害的化學反應化學反應促進有利的促進有利的化學反應化學反應增大反應速率增大反應速率提高反應物的轉化率提高反應物的轉化率減緩