6.1化學反應(yīng)速率與反應(yīng)限度 課件 高一下學期化學蘇教版（2019）必修第二冊

專題6

化學反應(yīng)與能量變化

第一單元

化學反應(yīng)速率與反應(yīng)限度化學反應(yīng)是一個有新物質(zhì)生成的過程。在不同的化學反應(yīng)中，反應(yīng)進行的快慢不同，這是反應(yīng)速率問題；投入的反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏某潭扔卸啻?，這是反應(yīng)限度問題。在生產(chǎn)與生活中，化學家探索并掌握化學反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的有關(guān)規(guī)律，能依據(jù)實際需要更合理地調(diào)控反應(yīng)，從而更好地為人類服務(wù)?；瘜W反應(yīng)速率不同化學反應(yīng)進行的快慢程度不同。爆炸反應(yīng)幾乎能在瞬間完成；食物腐敗和鋼鐵生銹則較為緩慢，一般需要數(shù)日或數(shù)月：溶洞中鐘乳石和石筍的形成則極為緩慢，在短時間內(nèi)無法觀察到明顯的變化。爆炸鐵銹石巖溶洞在上述實驗中可以觀察到，兩支試管中氣泡產(chǎn)生的快慢有所不同，鎂與鹽酸的反應(yīng)比鐵更快?；瘜W反應(yīng)的快慢通常用化學反應(yīng)速率來定量表示。

(1)含義：(2)表示方法：(3)計算式:(4)單位：單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量。mol/(L·min)或mol/(L·s)mol·L-1·s-1mol·L-1·min-1或v(B)=Δc(B)ΔtV·△t=△n(B)￣￣￣（V指的是容器的體積）用來衡量化學反應(yīng)過程進行快慢程度的物理量例如，在一定條件下，某過氧化氫溶液(即雙氧水)放置100min后，H2O2的濃度從5×10-2mol·L-1下降到4×10-2mol·L-1，則在這100min中，H2O2的濃度減少了1×10-2mol·L-1。在此過程中，H2O2分解反應(yīng)的平均速率是1×10-4mol·L-1·min-1。在2L的密閉容器中，加入2molN2和6mol的H2，在5min末時，測得容器中含有0.2mol的NH3，求N2的平均反應(yīng)速率是多少？H2和NH3的平均反應(yīng)速率又分別是多少？通過計算，比較三者速率有何聯(lián)系？起始物質(zhì)的量（mol）

2

60變化物質(zhì)的量（mol）

0.10.30.25min后物質(zhì)的量（mol）v（N2）：v（H2）：v（NH3）=1：3：2（反應(yīng)速率的比=方程式系數(shù)比）N2+3H2

2NH3催化劑高溫、高壓注意：1.關(guān)系式法：化學反應(yīng)速率之比＝物質(zhì)的量濃度的變化之比＝物質(zhì)的量的變化量之比＝化學計量數(shù)之比。2.在同一化學反應(yīng)里，用不同的物質(zhì)表示的反應(yīng)速率可能不同，但意義相同，所以描述反應(yīng)速率時必須指明具體的物質(zhì)。

3.固體或純液體的濃度視為常數(shù)，Δc＝0，因此不用固體或純液體表示化學反應(yīng)速率。下列關(guān)于化學反應(yīng)速率的說法正確的是()A．對于任何化學反應(yīng)來說，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象就越明顯B．化學反應(yīng)速率通常表示一定時間內(nèi)任何一種反應(yīng)物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加C．化學反應(yīng)速率為0.8mol·L－1·s－1是指1s時某物質(zhì)的化學反應(yīng)速率為0.8mol·L－1·s－1D．根據(jù)化學反應(yīng)速率的大小可以知道化學反應(yīng)進行的快慢D反應(yīng)A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四種不同條件下的反應(yīng)速率為:(1)v(A)=0.3mol/L·s(2)v(B)=0.6mol/L·s(3)v(C)=0.4mol/L·s(4)v(D)=0.45mol/L·s則該反應(yīng)速率的快慢順序為

。(1)>(4)>(2)=(3)我們已經(jīng)知道，對于金屬與鹽酸的反應(yīng)，即使使用的鹽酸濃度和體積相同、金屬片的形狀和大小也相同，只改變金屬片的材質(zhì)，化學反應(yīng)速率也會出現(xiàn)較大的差異。由此可見，化學反應(yīng)速率會受到反應(yīng)物自身性質(zhì)的影響。對于特定的某個化學反應(yīng)而言，它的反應(yīng)速率也不是一成不變的，還會受到其他多種外界因素的影響。影響化學反應(yīng)速率的因素反應(yīng)物的化學性質(zhì)越活潑，化學反應(yīng)速率越快；反之，化學反應(yīng)速率越慢。(1)內(nèi)因：物質(zhì)本身的性質(zhì)(2)外因：影響因素影響結(jié)果濃度在其他條件相同時，增大反應(yīng)物濃度，v加快；減小反應(yīng)物濃度，v減慢溫度在其他條件相同時，升高溫度，v加快；降低溫度，v減慢壓強在其他條件相同時，增大氣態(tài)反應(yīng)物的壓強，v加快；減小氣態(tài)反應(yīng)物的壓強，v減慢催化劑在其他條件相同時，使用合適的催化劑能極大地加快反應(yīng)速率在上述實驗中，加入MnO2，(或FeCl3溶液)作為催化劑、加熱H2O2溶液或增加H2O2的濃度，都能加快氣泡的產(chǎn)生，即增大了化學反應(yīng)速率?？梢姡呋瘎?、反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度都是影響反應(yīng)速率的外界因素。一般來說，其他條件相同時，加入催化劑能顯著地增大反應(yīng)速率；反應(yīng)的溫度越高，反應(yīng)速率越大；反應(yīng)物的濃度越大，反應(yīng)速率越大。此外，對于有氣體參加的反應(yīng)，反應(yīng)體系的壓強越大，反應(yīng)速率越大。塊狀、粉末狀的大理石分別與相同濃度的鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)速率有顯著差異?？梢?，增大反應(yīng)物的接觸面積，能增大反應(yīng)速率。此外，光照等條件對一些化學反應(yīng)的速率也有一定影響?？刂谱兞糠ㄊ芏喾N因素影響的問題往往比較復(fù)雜?？茖W家為簡化對這類問題的研究，每次只改變其中的一個因素，而控制其余幾個因素不變，研究被改變的因素對事物發(fā)展的影響。這樣，就將多因素問題拆解為多個單因素問題分別開展研究，化繁為簡，再進行綜合分析，最后得出結(jié)論。這種方法稱為控制變量法。控制變量法是科學探究中非常重要的思想方法，廣泛應(yīng)用于化學、物理學、生物學等學科的研究中。例如，化學反應(yīng)速率受反應(yīng)物濃度(或氣體壓強)、溫度、催化劑、反應(yīng)物的表面積等多種因素的影響。研究者在其他條件不變的情況下，分次改變其中一個因素進行實驗，即可分別得出濃度、溫度、催化劑、反應(yīng)物的表面積等條件對化學反應(yīng)速率影響的結(jié)論。實驗室用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣。下列措施可使反應(yīng)速率減慢的是（）向稀硫酸中加水B.增加鋅粒量C.用鋅粉代替鋅粒D.升高反應(yīng)溫度A用下列方法制取氫氣，反應(yīng)速率最大的是（）A.冬天，塊狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應(yīng)B.冬天，粉末狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應(yīng)C.夏天，塊狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應(yīng)D.夏天，粉末狀鋅與2mol·L-1硫酸溶液反應(yīng)D化學反應(yīng)的限度我們已經(jīng)知道，在常溫下氯氣能溶解于水，得到的氯水中既含有Cl2、H2O、HClO分子，也含有H+、Cl-、ClO-等離子。這說明溶解的C12只有一部分與水發(fā)生了化學反應(yīng)，它們的反應(yīng)只能進行到一定的限度，用化學方程式表示為:

拓展視野

在上述實驗中，少量FeCl3溶液與過量KI溶液反應(yīng)。從充分反應(yīng)的溶液中分離出I2單質(zhì)后，加人KSCN溶液仍然能檢測到Fe3+的存在，說明Fe3+并未完全轉(zhuǎn)化為Fe2+。由此可見，F(xiàn)eCl3和KI的反應(yīng)沒有完全進行到底，該反應(yīng)有一定的限度。事實上，像這樣有一定限度的化學反應(yīng)還有很多，它們都是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。如SO2與O2在一定條件下合成SO3的反應(yīng)，就是可逆反應(yīng)，見下圖。SO2與O2生成SO3的可逆反應(yīng)(1)定義：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進行，同時又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)。典型的可逆反應(yīng)有:N2+3H2

2NH3催化劑高溫、高壓2SO2+O2

2SO3催化劑高溫SO2

+H2O

H2SO3NH3+H2ONH3

·H2OH2

+I22HI

正反應(yīng)逆反應(yīng)可逆反應(yīng)(2)特點：反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物，即可逆反應(yīng)有一定的限度。同一條件，同時發(fā)生，同時存在下列關(guān)于工業(yè)合成氨反應(yīng)的說法正確的是（）A.升高體系溫度能加快反應(yīng)速率B.降低N2的濃度能加快反應(yīng)速率C.使用催化劑不影響反應(yīng)速率D.反應(yīng)若在密閉容器中進行，N2和H2能100%轉(zhuǎn)化為NH3A化學平衡狀態(tài)在上述SO2與O2的反應(yīng)中，一定條件下向反應(yīng)器中充入SO2和O2，剛開始SO2與O2的濃度很大，而SO3的濃度為零，反應(yīng)正向進行。隨著反應(yīng)的進行，SO2與O2的濃度逐漸減小，正反應(yīng)的速率減小；SO3的濃度逐漸增大，逆反應(yīng)的速率增大。當正、逆反應(yīng)的速率相等時，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，反應(yīng)達到化學平衡狀態(tài)。在高溫、高壓和催化劑存在條件下，氮氣和氫氣發(fā)生反應(yīng)生成氨氣。無論反應(yīng)時間多長，在反應(yīng)容器中總是同時存在氮氣、氫氣和氨氣。請參考下圖，描述從反應(yīng)開始至平衡時各物質(zhì)濃度的變化和正、逆反應(yīng)速率的變化。速率判定：v正=v逆①同種物質(zhì)：v正(A)=v逆(A)

②不同物質(zhì)：v正(A)與v逆(B)之比等于它們系數(shù)之比

判斷到達平衡狀態(tài)的標志可逆反應(yīng)達到化學平衡后，反應(yīng)混合物的組成保持不變，但是正、逆反應(yīng)仍在進行，因此化學平衡是一種動態(tài)平衡。當反應(yīng)條件發(fā)生改變時，如升高反應(yīng)的溫度等，原有的化學平衡狀態(tài)會被打破，一段時間后反應(yīng)會達到新的平衡狀態(tài)。變量不變：反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量、保持不變時為平衡狀態(tài)。反應(yīng)體系的平均摩爾質(zhì)量、混合氣體的密度、顏色保持不變時，要根據(jù)具體情況判斷是否為平衡狀態(tài)。特征：③動：動態(tài)平衡（v(正)=v(逆)≠0）②等：v(正)=v(逆)

④定：各組分的濃度和含量保持不變。⑤變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。①逆:可逆反應(yīng)化學平衡觀念化學平衡具有豐富的思想內(nèi)涵。化學反應(yīng)達到平衡，宏觀上表現(xiàn)為“靜止”狀態(tài)，反應(yīng)物和生成物其實仍在不斷進行更新，只是同一物質(zhì)生成和消耗的量相等，即正、逆反應(yīng)速率相等，但不為零，表現(xiàn)出化學平衡的動態(tài)性。這說明事物的表象與本質(zhì)之間有時存在較大差異，停留于事物的表面容易得出片面乃至錯誤的結(jié)論。只有探索事物本質(zhì)，才能對事物具有更為深刻、全面的認識。從反應(yīng)物與生成物變化的角度看，正反應(yīng)消耗反應(yīng)物，積累生成物：逆反應(yīng)積累反應(yīng)物，消耗生成物。正、逆反應(yīng)相互削弱，又共處于同一化學平衡體系中，對立而又統(tǒng)一。從