高中化學第二章第三節(jié)化學反應的速率課件魯科版選修4

1、第三節(jié)第三節(jié) 化學反應的速率化學反應的速率 一個化學反應是否具有利用價值不僅決定于它是一個化學反應是否具有利用價值不僅決定于它是否有可能發(fā)生以及反應進行的程度否有可能發(fā)生以及反應進行的程度,還決定還決定于于 。 要想有效地控制化學反應，必須要了解化學反應要想有效地控制化學反應，必須要了解化學反應是怎樣進行的，并能定量分析是怎樣進行的，并能定量分析濃度、溫度、催化濃度、溫度、催化劑劑等反應條件對化學反應速率的影響程度等反應條件對化學反應速率的影響程度化學反應速率的快慢化學反應速率的快慢 影響化學反應速率的因素有哪些影響化學反應速率的因素有哪些? 如何定量描述化學反應的速率如何定量描述化學反應的速

2、率濃度濃度溫度溫度壓強壓強催化劑催化劑體驗教材體驗教材P56活動活動探究探究反應物間的接觸面積反應物間的接觸面積分別取濃度為分別取濃度為2.02.0、1.51.5、1.01.0（molmolL-1)的鹽酸各的鹽酸各50ml50ml與與0.3g0.3g鎂條反應，記錄比較鎂鎂條反應，記錄比較鎂條完全溶解所需反應時間條完全溶解所需反應時間反應開始反應開始反應結束反應結束思考二思考二若用單位時間內鹽酸濃度的減小或氯化鎂濃度若用單位時間內鹽酸濃度的減小或氯化鎂濃度的增大來表示該化學反應的速率，需要哪些數(shù)的增大來表示該化學反應的速率，需要哪些數(shù)據呢？二者在數(shù)值上相等嗎？為什么？據呢？二者在數(shù)值上相等嗎？為

3、什么？思考一思考一實驗中化學反應速率可用哪些方法表示？實驗中化學反應速率可用哪些方法表示？單位時間內鹽酸溶液或氯化鎂的濃度變化單位時間內鹽酸溶液或氯化鎂的濃度變化單位時間內鎂的質量變化單位時間內鎂的質量變化單位時間內鎂的物質的量的變化單位時間內鎂的物質的量的變化需要準確量取鹽酸的體積，并利用關系式計算出反需要準確量取鹽酸的體積，并利用關系式計算出反應中消耗的氯化氫或生成的氯化鎂的物質的量應中消耗的氯化氫或生成的氯化鎂的物質的量一、化學反應速率一、化學反應速率1.概念及計算公式概念及計算公式對于反應體系體積不變的化學反應，通常用單位時間內反對于反應體系體積不變的化學反應，通常用單位時間內反應物濃

4、度的減少或生成物濃度的增大來表示化學反應速率應物濃度的減少或生成物濃度的增大來表示化學反應速率2.應用中應注意的問題應用中應注意的問題計算公式計算公式tc概念中的反應速率實際上是某段時間間隔內的平均反應概念中的反應速率實際上是某段時間間隔內的平均反應速率。時間間隔越短，在這段時間發(fā)生的濃度變化越接近速率。時間間隔越短，在這段時間發(fā)生的濃度變化越接近瞬時反應速率（指在某一瞬間的反應速率）瞬時反應速率（指在某一瞬間的反應速率）單位單位molL-1min-1molL-1s-1對某一具體化學反應來說，在用不同物質表示化學反應對某一具體化學反應來說，在用不同物質表示化學反應速率時所得數(shù)值往往不同。用各物

5、質表示的化學反應速率速率時所得數(shù)值往往不同。用各物質表示的化學反應速率的數(shù)值之比等于化學方程式中各物質的系數(shù)之比的數(shù)值之比等于化學方程式中各物質的系數(shù)之比在在2AB = 3C4D反應中，下面表反應中，下面表示的反應速率最快的是（示的反應速率最快的是（ ）A. VA3.0molL1min1B. VB0.28molL1S1C. VC4.8molL1min1D. VD1.0molL1S1 B2.可逆反應可逆反應m A(g)+n B(g) x C(g)，已，已 知知VA=a mol/L.min，VB=b mol/L.min，VC=c mol/L.min，則，則x的值為的值為 A. bc/n B. ac

6、/m C. nc/b D. mc/a3.已知已知4NH3+5O2 4NO+6H2O,若反應速率若反應速率分別用分別用(NH3)、(O2)、(NO)、(H2O) mol/（Ls）表示，下列關系式正確的是表示，下列關系式正確的是 A4(NH3) =5(O2) 5(O2)=6(H2O) .2(NH3) =3(H2O) .4(O2)= 5(NO) CDD反應物的濃度與化學反應的速率之間的定量關系反應物的濃度與化學反應的速率之間的定量關系探究：探究：二、濃度對化學反應速率的影響二、濃度對化學反應速率的影響小組完成教材小組完成教材交流交流研討研討實驗編號實驗編號12345C(HI)/molL-10.100

7、0.2000.3000.1000.100C(H2O2)/molL-10.1000.1000.1000.2000.300v/molL-1s-10.0076 0.01530.0227 0.0151 0.0228請找出化學反應速率與請找出化學反應速率與C(HI)、 C(H2O2)之間的關之間的關系系,并嘗試寫出相應的數(shù)學表達式并嘗試寫出相應的數(shù)學表達式 反應速率常數(shù)反應速率常數(shù)1.表示單位濃度下的化學反應速率表示單位濃度下的化學反應速率2.通常反應速率常數(shù)越大，反應進行得越通常反應速率常數(shù)越大，反應進行得越 .3.與濃度無關，但受與濃度無關，但受 、 、 .等因素的影響等因素的影響4.反應速率常數(shù)有

8、單位。在不同的速率表達式反應速率常數(shù)有單位。在不同的速率表達式中，反應速率常數(shù)的單位可能不同，單位不中，反應速率常數(shù)的單位可能不同，單位不同的速率常數(shù)沒有可比性同的速率常數(shù)沒有可比性V=kc(H2O2)c(HI)快快溫度溫度 催化劑催化劑固體表面性質固體表面性質結合教材結合教材P58表表2-3-2，理解如下兩點：，理解如下兩點：1.反應物濃度對化學反應速率的影響程度與其反應物濃度對化學反應速率的影響程度與其在化學方程式中的系數(shù)并無確定的關系，不能在化學方程式中的系數(shù)并無確定的關系，不能根據化學方程式寫出速率方程根據化學方程式寫出速率方程2.壓強對化學反應速率的影響壓強對化學反應速率的影響實質是

9、通過改變實質是通過改變反應物質濃度實現(xiàn)的，反應物質濃度實現(xiàn)的，因此壓強的改變會對氣因此壓強的改變會對氣體參與的化學反應速率產生影響，而對于只涉體參與的化學反應速率產生影響，而對于只涉及液體和固體的反應幾乎沒有影響及液體和固體的反應幾乎沒有影響三、溫度對化學反應速率的影響三、溫度對化學反應速率的影響經驗規(guī)律（范托夫經驗規(guī)則）經驗規(guī)律（范托夫經驗規(guī)則） 通常情況下，溫度每升高通常情況下，溫度每升高10，化學反應速率，化學反應速率將增大到原來的將增大到原來的24倍倍 對于反應對于反應MNP，如果溫度每升，如果溫度每升高高10，速率增加為原來的，速率增加為原來的3倍。在倍。在10時完成反應的時完成反應

10、的10%需要需要54min，將，將溫度提高到溫度提高到40完成反應的完成反應的10%需要的需要的時間為（時間為（ ）A. 2min B. 3minC. 6min D. 9min A100101TTaVV小組交流研討教材小組交流研討教材P59表表2-3-3,聯(lián)系化學反應聯(lián)系化學反應速率與參與反應的物質的濃度的關系式速率與參與反應的物質的濃度的關系式,分析分析表中提供的數(shù)據思考表中提供的數(shù)據思考:范托夫經驗規(guī)則是否普遍適用范托夫經驗規(guī)則是否普遍適用?溫度對化學反應速率有怎樣的影響溫度對化學反應速率有怎樣的影響?范托夫經驗規(guī)則與表中提供的數(shù)據相矛盾范托夫經驗規(guī)則與表中提供的數(shù)據相矛盾,這說明此規(guī)這說

11、明此規(guī)則適用范圍有限則適用范圍有限,只能對一些反應的化學反應速率做粗只能對一些反應的化學反應速率做粗略估計略估計溫度越高溫度越高,反應速率常數(shù)越大反應速率常數(shù)越大,化學反應速率越快化學反應速率越快升高相同溫度升高相同溫度,對不同化學反應的反應速對不同化學反應的反應速率的影響程度一樣嗎率的影響程度一樣嗎? 溫度對不同化學反應的反應速率的影響程度不一樣溫度對不同化學反應的反應速率的影響程度不一樣,溫度對反應速率常數(shù)的影響與溫度對反應速率常數(shù)的影響與活化能活化能有關有關2.2.活化能活化能( (E Ea)a) 能發(fā)生化學反應的分子必須是吸收能量后能發(fā)生化學反應的分子必須是吸收能量后形成的活化分子形成

12、的活化分子,而活化能是普通反應物分而活化能是普通反應物分子形成活化分子所吸收的能量子形成活化分子所吸收的能量 活化能越高活化能越高,反應越反應越 進行進行,反應速率常數(shù)反應速率常數(shù)越越 .AB+CHEaA BCA+BC難難小小只有基元反應的只有基元反應的活化能才是活化活化能才是活化分子平均能量與分子平均能量與普通反應物分子普通反應物分子平均能量的差值平均能量的差值Ea反應進程反應進程能量能量K 反應速率常數(shù)反應速率常數(shù)A 比例常數(shù)比例常數(shù)e 自然對數(shù)的底自然對數(shù)的底R 摩爾氣體常量摩爾氣體常量阿侖尼烏斯公式阿侖尼烏斯公式RTEaAek阿侖尼烏斯工作照阿侖尼烏斯工作照Ea 活化能活化能 活化能單

13、位活化能單位: : Jmol-1 kJmol-1 當當Ea0時時,升高溫度升高溫度,反應速率常數(shù)增大反應速率常數(shù)增大,化化學反應速率隨之增大學反應速率隨之增大 由阿侖尼烏斯公式可知由阿侖尼烏斯公式可知,Ea值越大值越大,改變溫度改變溫度對反應速率的影響程度就越大對反應速率的影響程度就越大,這就是升高這就是升高相同溫度時不同化學反應的速率增加的倍相同溫度時不同化學反應的速率增加的倍數(shù)不同的原因數(shù)不同的原因RTEaAek阿侖尼烏斯公式阿侖尼烏斯公式小組交流研討分析教材小組交流研討分析教材P62表表2-3-5所所列出的數(shù)據信息列出的數(shù)據信息,并根據表中數(shù)據討論并根據表中數(shù)據討論: 概念：能加快化學反

14、應速率而在反應前后本身的質量和化學性質概念：能加快化學反應速率而在反應前后本身的質量和化學性質不變的物質不變的物質 催化劑通過參與反應改變反應歷程降低反應的活化能來提高化學催化劑通過參與反應改變反應歷程降低反應的活化能來提高化學反應速率（以氯催化臭氧分解歷程為例分析）反應速率（以氯催化臭氧分解歷程為例分析） 催化劑不能改變化學反應的平衡常數(shù)，不能改變平衡轉化率催化劑不能改變化學反應的平衡常數(shù)，不能改變平衡轉化率 催化劑具有選擇性，催化活性受催化劑具有選擇性，催化活性受影響較大影響較大四、催化劑對化學反應速率的影響四、催化劑對化學反應速率的影響思考一思考一催化劑對化學反應速率有怎樣的影響催化劑對

15、化學反應速率有怎樣的影響?催化劑對化學反應速率常數(shù)是否有影響催化劑對化學反應速率常數(shù)是否有影響?思考二思考二實驗與其他因素相比實驗與其他因素相比,催化劑對化學反應速催化劑對化學反應速率影響程度如何率影響程度如何?為什么為什么?溫度溫度思考二思考二實驗與其他因素相比實驗與其他因素相比,催化劑對化學反應速催化劑對化學反應速率影響程度如何率影響程度如何?為什么為什么?由于催化劑參與反應改變反應歷程，因此可以較大幅度地由于催化劑參與反應改變反應歷程，因此可以較大幅度地降低反應的活化能，從而能有效地提高化學反應速率降低反應的活化能，從而能有效地提高化學反應速率能量化學反應速率.概念公式單位計算概念公式單

16、位計算 .外界條件對化學反應速率的影響外界條件對化學反應速率的影響外界外界條件條件作用規(guī)律實質作用規(guī)律實質相關公式相關公式注意注意濃度濃度通常增大反應物濃通常增大反應物濃度可以提高化學反度可以提高化學反應速率應速率反應速率與反應反應速率與反應物濃度關系式物濃度關系式不影響反應速率常不影響反應速率常數(shù)，關系式與方程數(shù)，關系式與方程式中系數(shù)并無確定式中系數(shù)并無確定的關系的關系溫度溫度溫度升高速率常數(shù)溫度升高速率常數(shù)增大反應速率提高增大反應速率提高范托夫規(guī)則范托夫規(guī)則阿侖尼烏斯公阿侖尼烏斯公式式化學反應的活化能化學反應的活化能越大越大,溫度對化學反溫度對化學反應速率的影響越大應速率的影響越大壓強壓強

17、實質是改變反應物實質是改變反應物質濃度質濃度只對氣體參與的化學反應速率產生影只對氣體參與的化學反應速率產生影響，而對于只涉及液體和固體的反應響，而對于只涉及液體和固體的反應幾乎沒有影響幾乎沒有影響催催化化劑劑參與反應，改變反參與反應，改變反應歷程降低反應的應歷程降低反應的活化能有效地提高活化能有效地提高化學反應速率化學反應速率不能改變化學反應的平衡常數(shù)，不能不能改變化學反應的平衡常數(shù)，不能改變平衡轉化率，能改變化學反應速改變平衡轉化率，能改變化學反應速率常數(shù)率常數(shù);具有選擇性具有選擇性外界外界條件條件作用實質作用實質相關公式相關公式活化分活化分子百分子百分數(shù)數(shù)注意注意濃度濃度改變單位體積活改變

18、單位體積活化分子總數(shù)化分子總數(shù)反應速率與反應反應速率與反應物濃度關系式物濃度關系式不變不變不影響反應速率常數(shù)不影響反應速率常數(shù)關系式與方程式中系關系式與方程式中系數(shù)并無確定的關系數(shù)并無確定的關系溫度溫度改變單位體積活改變單位體積活化分子百分數(shù)化分子百分數(shù)范托夫規(guī)則范托夫規(guī)則阿侖尼烏斯公阿侖尼烏斯公式式增大增大Ea0時時,升高溫度升高溫度,反反應速率常數(shù)增大應速率常數(shù)增大,化化學反應速率增大學反應速率增大壓強壓強改變單位體積活改變單位體積活化分子總數(shù)化分子總數(shù)不變不變壓強的改變只對氣體壓強的改變只對氣體參與的化學反應速率參與的化學反應速率產生影響，而對于只產生影響，而對于只涉及液體和固體的反涉及

19、液體和固體的反應幾乎沒有影響應幾乎沒有影響催化劑催化劑參與反應改變反參與反應改變反應歷程降低反應應歷程降低反應的活化能有效地的活化能有效地提高化學反應速提高化學反應速率率增大增大不能改變化學反應的不能改變化學反應的平衡常數(shù)不能改變平平衡常數(shù)不能改變平衡轉化率衡轉化率;具有選擇具有選擇性性思考三思考三某同學經過一系列測定，繪制出的溶某同學經過一系列測定，繪制出的溶液的液的PH隨反應時間的變化曲線如下，隨反應時間的變化曲線如下，試分析整個反應過程中溶液試分析整個反應過程中溶液PH的變化的變化先快后慢的原因先快后慢的原因 。PH反應時間反應時間答案答案鎂與鹽酸反應放熱，隨著溶液鎂與鹽酸反應放熱，隨著

20、溶液溫度升高，反應速率加快；經溫度升高，反應速率加快；經過一段時間后，溶液溫度不再過一段時間后，溶液溫度不再有明顯變化，溶液濃度降低，有明顯變化，溶液濃度降低，反應速率減慢反應速率減慢二氧化氮在加熱條件下能夠分解成一氧化氮和氧氣。二氧化氮在加熱條件下能夠分解成一氧化氮和氧氣。該反應進行到該反應進行到45秒時，達到平衡（秒時，達到平衡（NO2濃度約為濃度約為0.0125mol/L）。右圖中的曲線表示二氧化氮分解）。右圖中的曲線表示二氧化氮分解反應在前反應在前25秒內的反應進程。秒內的反應進程。（1）請計算前）請計算前20秒內氧氣秒內氧氣的平均生成速度：的平均生成速度： ；（2）若反應延續(xù)至）若反

21、應延續(xù)至70秒，秒，請在圖中用實線畫出請在圖中用實線畫出25秒秒至至70秒的反應進程曲線。秒的反應進程曲線。（3）若在反應開始時加入）若在反應開始時加入催化劑（其他條件都不變），催化劑（其他條件都不變），請在圖上用虛線畫出加催化請在圖上用虛線畫出加催化劑后的反應進程曲線。劑后的反應進程曲線。2一氧化氮與一氧化碳都是汽車尾氣一氧化氮與一氧化碳都是汽車尾氣里的有害物質，它們能緩慢地起反應生里的有害物質，它們能緩慢地起反應生成氮氣和二氧化碳對此反應，下列敘成氮氣和二氧化碳對此反應，下列敘述中正確的是述中正確的是 A使用催化劑不能改變反應速率使用催化劑不能改變反應速率B使用催化劑能增大反應速率或減小使

22、用催化劑能增大反應速率或減小反應速率反應速率C降低壓強能增大反應速率降低壓強能增大反應速率D升高溫度能增大反應速率升高溫度能增大反應速率 1、必修二中我們學習了哪些外界條、必修二中我們學習了哪些外界條 件對化學反應速率產生影響？件對化學反應速率產生影響？2、化學反應速率常數(shù)、化學反應速率常數(shù)k受哪些因素受哪些因素 的影響？的影響？一一、溫度對化學反應速率的影響溫度對化學反應速率的影響規(guī)律：規(guī)律：溫度升高，化學反應速率加快溫度升高，化學反應速率加快 溫度降低，化學反應速率減慢溫度降低，化學反應速率減慢1、范托夫規(guī)律的內容是什么？范托夫規(guī)律的內容是什么？對于在溶液中發(fā)生的反應，溫度每對于在溶液中發(fā)

23、生的反應，溫度每升高升高10k , 10k , 反應速率增加到反應速率增加到2-42-4倍。倍。請同學們閱讀教材請同學們閱讀教材5858頁，討論思考以下問題：頁，討論思考以下問題：2、溫度怎樣影響化學反應速率常數(shù)？溫度怎樣影響化學反應速率常數(shù)？溫度升高速率常數(shù)增大溫度升高速率常數(shù)增大3、升高相同溫度，對不同的化學反應升高相同溫度，對不同的化學反應 影響程度一樣嗎？影響程度一樣嗎？不一樣不一樣交流研討交流研討阿倫尼烏斯經驗公式的表達式為阿倫尼烏斯經驗公式的表達式為 ，(1)對同一化學反應，對同一化學反應，Ea相同，當相同，當Ea0時，升時，升 高溫度，反應速率常數(shù)高溫度，反應速率常數(shù) 化學反應速

24、率化學反應速率 隨之加快；隨之加快；(2)對不同的化學反應，對不同的化學反應，Ea不同不同,若反應溫度相若反應溫度相 同同,Ea越大，反應速率常數(shù)越大，反應速率常數(shù) 化學反應速化學反應速 率越慢。率越慢。k=Ae-Ea/RT增大增大越小越小想一想想一想阿倫尼烏斯經驗公式阿倫尼烏斯經驗公式（1 1）活化能）活化能不同的化學反應有不同的活化能。它是活不同的化學反應有不同的活化能。它是活化分子的平均能量與普通分子的平均能量化分子的平均能量與普通分子的平均能量的的差值差值。反應速率的大小與反應速率的大小與活化能有關，活化能有關，活化能越活化能越小小，反應速率越，反應速率越快快。（2 2）活化分子）活化

25、分子反應中能量較高，可能發(fā)生化學反應的分反應中能量較高，可能發(fā)生化學反應的分子。其具有的能量子。其具有的能量等于或大于等于或大于活化能?；罨?。相關概念相關概念與必修二相比，你對與必修二相比，你對“溫度對化學反應溫度對化學反應速率的影響速率的影響”這一問題又有何新的認識？這一問題又有何新的認識？從定量的角度進一步了解溫度對化從定量的角度進一步了解溫度對化學反應速率的影響，溫度會影響反學反應速率的影響，溫度會影響反應速率常數(shù)應速率常數(shù), ,從而影響化學反應速率從而影響化學反應速率交流交流 討論討論二、催化劑對化學反應速率的影響二、催化劑對化學反應速率的影響規(guī)律：規(guī)律： 加入催化劑，化學反應速率加快加入催化劑，化學反應速率加快請同學們閱讀教材請同學們閱讀教材6162頁，思考以下問題：頁，思考以下問題：（1）催化劑對化學反應速率的影響跟其）催化劑對化學反應速率的影響跟其 它因素相比程度如