化學(xué)反應(yīng)速率與限度

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率和限度【思考與交流】

你了解下列化學(xué)變化過(guò)程進(jìn)行的快慢嗎？反應(yīng)的快慢與我們有什么關(guān)系？這些化學(xué)變化有何差異？爆炸牛奶腐壞鐵棒生銹溶洞形成很快較快較慢很慢怎樣比較和判斷反應(yīng)的快慢？請(qǐng)思考：①冒氣泡快慢②顏色變化

③固體量減少

④渾濁程度

⑤溫度變化等物理學(xué)中用速度來(lái)表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢。請(qǐng)思考：那么在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，該用什么來(lái)表示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢呢？1、概念：濃度常用mol.L-1，時(shí)間常用s、min、h。3、單位：2、數(shù)學(xué)表達(dá)式為：ν＝Ct一、化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量（均取正值）來(lái)表示。mol/(L·s)、mol/(L·min)或mol/(L·h)4、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的簡(jiǎn)單計(jì)算例1：某反應(yīng)的反應(yīng)物濃度在5min內(nèi)由6mol/L變成了2mol/L，則以該反應(yīng)物濃度的變化表示的該反應(yīng)在這段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率？ν＝Ct＝5min6mol/L

－2mol/L＝0.8mol/(L·min)

解：答：用該物質(zhì)表示的該反應(yīng)在這段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率為0.8mol/(L·min)例2、25℃時(shí)，一份雙氧水樣品經(jīng)過(guò)2h，H2O2的濃度從5×10－2mol·L－1下降到3×10－2mol·L－1

，則該雙氧水在這2h中分解的平均速率約為_(kāi)____。

解：

5×10－2mol·L－1

－3×10－2mol·L－1

V=——————————————

2×60min=1.67×10－4mol·(L·min)－1[問(wèn)題]在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)速率既可以用反應(yīng)物濃度的減少來(lái)表示，也可以用生成物濃度的增加來(lái)表示。那么同一反應(yīng)中，用不同物質(zhì)的濃度變化來(lái)表示的反應(yīng)速率是否相同呢？其大小有什么關(guān)系呢？

例3、在2L容積不變的容器中，發(fā)生N2＋3H22NH3的反應(yīng)?，F(xiàn)通入0.8molH2

和0.4molN2,2min后生成了0.12molNH3

，求V(H2)、V(N2)、V(NH3)。解：

N2+3H22NH3起始物質(zhì)的量/mol：

0.40.80變化的物質(zhì)的量/mol：0.060.180.122min后物質(zhì)的量/mol：0.340.620.12V(H2)=0.045mol·(L·min)-1

V(N2)=0.015mol·(L·min)-1

V(NH3)=0.03mol·(L·min)-1

V(N2)︰V(H2)︰V(NH3)=1︰3︰25、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的幾點(diǎn)說(shuō)明①化學(xué)反應(yīng)速率實(shí)際上是指某一段時(shí)間內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平均速率，而不是某一時(shí)刻的瞬時(shí)速率。②對(duì)于同一化學(xué)反應(yīng)，在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，用不同的物質(zhì)來(lái)表示的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值可能是不同的。因此表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)，必須說(shuō)明用哪種物質(zhì)為基準(zhǔn)。③同一化學(xué)反應(yīng)，用不同的物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)反應(yīng)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。即：對(duì)于反應(yīng)aA＋bB==cC＋dD

有V(A)︰V(B)︰V(C)︰V(D)＝a︰b︰c︰d④固體或純液體，其濃度可視為常數(shù)。因此不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。已知反應(yīng)A+3B=2C+D在某一段時(shí)間內(nèi)以A的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為1mol/(L·min)，則此段時(shí)間內(nèi)以C的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為（）A.0.5mol/(L·min)B.1mol/(L·min)C.2mol/(L·min)D.3mol/(L·min)練習(xí)1CCD練習(xí)2：已知：4NH3+5O24NO+6H2O，若反應(yīng)速率分別用υ(NH3)、υ(O2)、υ(NO)、υ(H2O)(mol/L·min)表示，則正確的關(guān)系是（）

A、4/5υ(NH3)=υ(O2)B、5/6υ(O2)=υ(H2O)C、3/2υ(NH3)=υ(H2O)D、4/5υ(O2)=υ(NO)在四個(gè)不同的容器中，在不同的條件下進(jìn)行合成氨的反應(yīng)，測(cè)得的速率如下，其中生成氨的速率最快的是（）

A.v(H2)=0.45mol/(L·min)B.v(N2)=0.1mol/(L·min)C.v(N2)=0.2mol/(L·min)D.v(

NH3)=0.3mol/(L·min)練習(xí)3C練習(xí)4在一定條件下，mA+nB=pC的反應(yīng)中，各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率為v(A)=amol/(L·s)，v(B)=0.5amol/(L·s)，v(C)=amol/(L·s),則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______________________2A+B=2C練習(xí)5：某溫度時(shí)，在一個(gè)2L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，試填寫(xiě)下列空白：（1）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

，（2）反應(yīng)開(kāi)始至2min，氣體Z的平均反應(yīng)速率為

。0.05mol/L?min決定化學(xué)反應(yīng)速率的因素：反應(yīng)物本身的性質(zhì)

化學(xué)反應(yīng)速率還受外界條件的影響有哪些條件能夠影響化學(xué)反應(yīng)的速率呢？實(shí)驗(yàn)2-5實(shí)驗(yàn)步驟：在1支試管中，裝入2-3m約5%的H2O2溶液，滴入1-2滴1mol/LFeCl3溶液。待試管中有適量氣泡出現(xiàn)時(shí)，將試管放入盛有冷水的燒杯中，記錄下觀察到的現(xiàn)象；再將試管放入盛有熱水的燒杯中，再對(duì)此觀察現(xiàn)象，并記錄。二、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)2－5現(xiàn)象結(jié)論熱水中常溫冷水中溶液中產(chǎn)生氣泡的速率很快溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快溶液中有氣泡產(chǎn)生，且速率較快溫度的高低，能夠影響化學(xué)反應(yīng)速率的大小溶液中產(chǎn)生氣泡的速率較慢溫度越低，化學(xué)反應(yīng)速率越慢化學(xué)方程式：2H2O2====2H2O+O2↑FeCl3歸納結(jié)論1：

化學(xué)反應(yīng)的速率與溫度有關(guān)解釋：

一般溫度越高，反應(yīng)速率越快，原因在于，溫度越高，分子（或原子，離子）運(yùn)動(dòng)速度變快，碰撞的機(jī)會(huì)變多，反應(yīng)加快。實(shí)驗(yàn)2－6實(shí)驗(yàn)步驟：在2支大小相同的試管中各裝入2-3mL5%的H2O2溶液，觀察現(xiàn)象。再向其中分別少量MnO2粉末、1-2滴1mol/LFeCl3溶液。對(duì)比觀察現(xiàn)象，將你看到的現(xiàn)象記錄下來(lái)。化學(xué)反應(yīng)方程式為：2H2O2====2H2O+O2↑實(shí)驗(yàn)2－6現(xiàn)象結(jié)論加入MnO2加入FeCl3不加其它試劑立即有大量氣泡產(chǎn)生2H2O2==2H2O+O2↑催化劑MnO2能加快反應(yīng)速率MnO2立即有大量氣泡產(chǎn)生2H2O2==2H2O+O2↑催化劑FeCl3能加快反應(yīng)速率FeCl3溶液中有少量氣泡出現(xiàn)不用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率很小結(jié)論２ 化學(xué)反應(yīng)的速率和使用催化劑的有關(guān)。換句話說(shuō)是和催化劑的催化效率有關(guān)，不同的催化劑的催化效率一般不同。補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟：在2支試管里分別加入黃豆粒大小的Na2CO3粉末，在其中一支試管里滴入2ml3mol/L的HCl，另外一支試管里滴入2ml1mol/L的HCl，對(duì)比觀察現(xiàn)象，將你看到的現(xiàn)象記錄下來(lái)。補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)鹽酸現(xiàn)象結(jié)論3mol/L的HCl1mol/L的HCl反應(yīng)方程式為：Na2CO3+2HCl=2NaCl+2H2O+CO2↑產(chǎn)生氣泡速度快產(chǎn)生氣泡速度慢濃度大反應(yīng)速率快

濃度小反應(yīng)速率慢結(jié)論３ 化學(xué)反應(yīng)速率與濃度有關(guān)系。一般濃度越大，反應(yīng)速率越大補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)： 將固體石灰石和粉末狀石灰石分別與１mol/L的鹽酸反應(yīng)，比較反應(yīng)的速率(請(qǐng)觀察氣泡生成速率)1mol/L鹽酸現(xiàn)象結(jié)論固體石灰石石灰石粉末生成氣泡的速率較慢大固體反應(yīng)速率慢生成氣泡速率很快小顆粒反應(yīng)速率很快結(jié)論4 反應(yīng)速率和反應(yīng)物的表面積有關(guān)，一般顆粒越小，表面積越大，反應(yīng)速率越快。解釋:表面積越大，接觸的機(jī)會(huì)越大，反應(yīng)也就快。（1）濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響增大反應(yīng)物的濃度可以增大化學(xué)反應(yīng)速率（2）壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。減小壓強(qiáng)，可以減小化學(xué)反應(yīng)速率。如果反應(yīng)物是固體、液體、溶液時(shí)，改變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率沒(méi)有影響。（3）溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響升高溫度，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率降低溫度，可以減小化學(xué)反應(yīng)速率每升高10℃，化學(xué)反應(yīng)速率通常增大到原來(lái)的2～4倍。（4）催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響使用催化劑，能顯著地增大反應(yīng)速率。正催化劑和負(fù)催化劑（5）、其它條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響固體反應(yīng)物顆粒的大小、反應(yīng)物接觸面積等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率也有影響。某些反應(yīng)也會(huì)受光、超聲波、磁場(chǎng)等影響而改變反應(yīng)速率。1.請(qǐng)預(yù)計(jì)大理石（CaCO3

）分別與0.1mol/L和1mol/L的鹽酸反應(yīng)的快慢。你能得出什么結(jié)論嗎？2.塊狀CaCO3、粉末狀CaCO3與0.1mol/L的鹽酸反應(yīng)誰(shuí)快誰(shuí)慢？為什么？3.實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，常常把一些固體物質(zhì)溶于水配成溶液再進(jìn)行反應(yīng)。為什么？4.實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)，是用粗鋅好（有雜質(zhì)）還是用純鋅好，為什么？增大濃度反應(yīng)速率加快，減小濃度反應(yīng)速率減慢。增大固體表面積可以加快反應(yīng)速率（接觸充分）離子反應(yīng)速率快，瞬間完成。形成原電池可以加快反應(yīng)速率。濃度的影響固體表面積形成原電池思考與交流練習(xí)：設(shè)C+CO22CO（正反應(yīng)吸熱），反應(yīng)速率為V1；N2+3H22NH3（正反應(yīng)放熱），反應(yīng)速率為V2，對(duì)于上述反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，V1和V2的變化情況為()A.同時(shí)增大 B.同時(shí)減少

C.V1增大，V2減小D.V1減小，V2增大A練習(xí)：用鹽酸與鋅反應(yīng)制取氫氣，下列方法能增大反應(yīng)速率的是（）A．增加鹽酸的用量B．用相同氫離子濃度的醋酸代替鹽酸C．用鋅粉代替鋅粒D．增大壓強(qiáng)BC相同濃度的醋酸替代鹽酸?因素名稱影響溫度濃度催化劑表面積壓強(qiáng)其他因素一般溫度越高,反應(yīng)速率越快一般濃度越大,反應(yīng)速率越大使用催化劑能使速率大大加快表面積越大,反應(yīng)速率越快內(nèi)因(主要因素):參加反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)。外因增大壓強(qiáng)，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率固體反應(yīng)物顆粒的大小、反應(yīng)物接觸面積等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率也有影響。某些反應(yīng)也會(huì)受光、超聲波、磁場(chǎng)等影響而改變反應(yīng)速率。主要因素

1、可逆反應(yīng)

（1）定義：在同一反應(yīng)條件下，既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。

Cl2+H2OHCl+HClO三、化學(xué)反應(yīng)的限度

（2）可逆反應(yīng)的普遍性：

大部分化學(xué)反應(yīng)都是可逆反應(yīng)。

（3）可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：

①正反應(yīng)和逆反應(yīng)既對(duì)立又統(tǒng)一；

②正反應(yīng)和逆反應(yīng)發(fā)生的條件相同；

③反應(yīng)物、生成物共同存在；

④能量轉(zhuǎn)化互逆；此條件下進(jìn)行到什么時(shí)候達(dá)到了這個(gè)反應(yīng)的限度?此時(shí)的反應(yīng)是否停止了？此時(shí)為何3種物質(zhì)的濃度保持不變?

某溫度和壓強(qiáng)下的密閉容器中:2SO2+O22SO3△催化劑時(shí)間（min)物質(zhì)的量濃度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.92、化學(xué)平衡（1）化學(xué)平衡狀態(tài)的建立：可逆反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行到一定程度時(shí),正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度保持不再發(fā)生變化，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱為化學(xué)平衡。（2）化學(xué)平衡的特征：

“逆”、“動(dòng)”、“等”、“定”、“變”①逆：化學(xué)平衡只存在于可逆反應(yīng)中；②動(dòng)：化學(xué)平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡；③等：平衡時(shí)正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等且大于0；④定：平衡時(shí)反應(yīng)物和生成物的濃度保持不變；⑤變：改變外界條件時(shí)，平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)。（舊的平衡將被破壞，并在新的條件下建立新的平衡。）例1：在密閉的容器中進(jìn)行的反應(yīng)：3X2(g)＋Y2(g)

2Z(g)，X2、Y2、Z的起始濃度依次為0.3mol／L，0.1mol／L，0.2mol／L；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度有可能的是()Ａ、c(X2)＝0.1mol／LＢ、c(Y2)＝0.2mol／LＣ、c(Z)＝0.4mol／LＤ、c(X2)＝0.5mol／LAD例2：一定條件下，在密閉容器中，能表示反應(yīng)X(g)+2Y(g)

2Z(g)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（）①X、Y、Z的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2；②X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化；③容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化；④單位時(shí)間內(nèi)生成nmolZ，同時(shí)生成2nmolYA．①②

B．①④ C．②③

D．③④C練習(xí)1:可以說(shuō)明可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3已達(dá)到平衡狀態(tài)的是（）。

A、1個(gè)N≡N鍵斷裂，同時(shí)生成3個(gè)H—H鍵

B、1個(gè)N≡N鍵斷裂，同時(shí)有3個(gè)H—H鍵斷裂

C、1個(gè)N≡N鍵斷裂，同時(shí)有6個(gè)N—H鍵斷裂

D、1個(gè)N≡N鍵斷裂，同時(shí)生成6個(gè)N—H鍵AC練習(xí)2:在一定溫度下,可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g)2Z(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（）

A、Z生成的速率與Z分解的速率相等

B、單位時(shí)間生成amolX,同時(shí)生成3amolYC