(共19张PPT)
化学反应的速率与限度
第二课时 影响化学反应速率的因素
为什么会把食物或者水果等放入冰箱？
一、影响化学反应速率的因素
调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。那么，有哪些因素能够影响化学反应速率呢？
1. 内因
不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。
2. 外因
【问题】
我们已经知道催化剂可以影响化学反应速率，此外，还有哪些反应条件会影响化学反应的速率？
【假设】
影响化学反应速率的因素可能有反应温度、反应物浓度等。
【用品】
5%H2O2溶液、1mol/LFeCl3溶液、0.1mol/L盐酸、1mol/L盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管。
探究：影响化学反应速率的因素
【实验】
（1）反应温度的影响
在两支大小相同的试管中均加入2mL5%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol/LFeCl3溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比。
实验现象记录：
不同温度环境 实验现象
冷水
热水
产生气泡速率较慢
产生气泡速率较快
其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。
实验结论：
（2）反应物浓度的影响
思考：请利用实验室提供的用品，探究反应物浓度对化学反应速率的影响（提示：探究某影响因素时，需保持其他条件因素相同）。
步骤：
同一温度下，两支大小相同的试管中分别加入1g的大理石碎块，然后向试管中同时滴入5mL0.1mol/L盐酸和5mL1mol/L盐酸，观察现象并进行对比。
实验现象记录：
不同浓度盐酸 实验现象
0.1mol/L盐酸
1mol/L盐酸
产生气泡速率较慢
产生气泡速率较快
其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
实验结论：
（3）催化剂的影响
其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率。
实验结论：
（4）压强的影响
对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，增大压强（缩小容器体积）相当于增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小压强（扩大容器体积）相当于减小反应物浓度，化学反应速率减小。
注意：体积不变，充入不参与反应的气体。虽然总的压强增大，但反应物浓度不发生变化，故化学反应速率不变。
【结论】
影响因素 如何影响
温度
反应物浓度
催化剂
其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。
其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应速率。
【问题和讨论】
影响化学反应速率的因素还可能有哪些？
固体表面积、反应物状态，形成原电池等。
（5）固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。
（6）反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大化学反应速率。
（7）形成原电池：可以增大氧化还原反应的化学反应速率。
思考：
①高炉炼铁时，铁矿石、焦炭、石灰石进入炼铁高炉要粉碎的目的是什么？
增大固体与空气接触面积，加快化学反应速率。
②请解释人们为什么使用冰箱保存食物？
食物在低温下保存，降低温度，可以减缓食物的腐败速率。
③铁粉与一定浓度的稀盐酸反应，增加铁粉的用量能否增大化学反应速率？
不能，改变固体物质的用量，不影响化学反应速率。
思考与讨论：
下列调控反应速率的措施或实验中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素？
（1）向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。
（2）把食物存放在冰箱里，在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期。
（3）做化学实验时，为加速反应的进行，通常将块状或颗粒状的固体药品研细并混匀，或者将固体试剂溶于水配成溶液后再进行实验。
（4）铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。
课堂练习：
1. 在下列事实中，什么因素影响了化学反应速率？
（1）黄铁矿煅烧时需粉碎成细小矿粒： 。
（2）KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色的HgI2： 。
（3）熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体： 。
（4）向同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌片和镁片，产生气体的速率不同： 。
反应物的接触面积
在溶液中，水作溶剂，增大了接触面积
催化剂
反应物本身的性质
2. 实验室用锌与稀硫酸反应制取H2，欲使产生H2的速率加快，下列措施可行的是（ ）
A. 加水稀释 B. 加少量NaOH溶液
C. 降低温度 D. 锌片改为锌粉
D
3. 一定条件下，分别对反应C(s)＋CO2(g) = 2CO(g)进行如下操作（只改变该条件）：①升高反应体系的温度；②增加反应物C的用量；③缩小反应体系的体积；④减少体系中CO的量。上述措施中一定能使反应速率显著变大的是（ ）
A．①②③④ B．①③④
C．①② D．①③
D
4. 已知：2H2O2 = 2H2O + O2↑。四支试管中分别盛装有3mLH2O2，在下列条件下化学反应速率最快的是（ ）
不同温度环境 催化剂 H2O2的浓度
A 冷水 无 2%
B 冷水 滴入2滴1mol/LFeCl3 2%
C 热水 无 5%
D 热水 滴入2滴1mol/LFeCl3 5%
D
5. 一定条件下，在2L密闭容器中发生反应：3A(g) + B(g) 2C(g)，开始时加入4molA，6molB，2molC，在2min末测得C的物质的量是3mol。
（1）用A的浓度变化表示反应的平均速率： 。
（2）在2min末，B的浓度为 。
（3）若改变下列一个条件，推测该反应的速率发生的变化（填“增大”“减小”或“不变”）
①升高温度，化学反应速率 。 ②充入1molB，化学反应速率 。
③将容器的体积变为3L，化学反应速率 。
0.375mol/L·min
2.75mol/L
减小
增大
增大(共24张PPT)
化学反应的速率与限度
第三课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
德国化学家哈伯经过反复的实验研究发现，在500~600℃、17.5MPa~20.0MPa和锇为催化剂的条件下，反应后氨的含量可达到6%以上，具备了工业化生产的可能性。
合成氨反应的化学方程式为：
N2 + 3H2 2NH3
该反应为可逆反应。
高温、高压
催化剂
那什么是可逆反应？
一、可逆反应
1. 定义：在同一条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应。
N2 + 3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
SO2 + H2O H2SO3
NH3 + H2O NH3·H2O
Cl2 + H2O HCl + HClO
我们学过的可逆反应？
注意：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“ ”。
2. 特点
反应物 生成物
正反应
逆反应
正反应和逆反应同时进行
反应物和生成物同时存在
一定条件下，反应物不可能全部转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%。
在某密闭容器中进行如下反应：
思考：①该反应进行到50min后各物质的浓度保持不变，此时反应是否已经停止？
②请根据上表所给数据，画出各物质正、逆反应速率与时间的变化图。
N2 + 3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(N2) 10 6 3 2 1.2 1 1 1 1
c(H2) 5 3 1.5 1 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5
c(NH3) 0 4 7 8 8.8 9 9 9 9
v正
v逆
反应速率
t1
时间（t）
0
变化图可分为三个阶段：
①反应开始前：c(N2)、c(H2)最大， c(NH3)为0，此时，v正最大，v逆为0
②反应开始后：c(N2)、c(H2)逐渐减小， c(NH3)逐渐增大，此时，v正逐渐减小，v逆逐渐增大
③一段时间后：c(N2)、c(H2)、 c(NH3)保持不变，此时，v正 = v逆 ≠ 0
化学平衡状态
v逆
v正=
二、化学平衡状态
1. 定义
在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应的限度。
思考：如何理解正、逆反应速率相等？
同一物质的生成速率和消耗速率相等。
前提（适用范围）：可逆反应
内在本质：v正 = v逆 ≠ 0
外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变
注意
思考：
化学平衡状态有哪些特征表现以及如何判断可逆反应达到了化学平衡状态？
2. 化学平衡状态的特征
化学平衡研究的对象是可逆反应
特征
达到化学平衡状态时，v正 = v逆 ≠ 0
达到化学平衡状态后，各组分浓度保持不变
化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡
外界条件发生改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡状态
3. 可逆反应达到平衡状态的标志
（1）
①对相同物质的反应速率的描述：方向相反、数值相等。
例如：
v正(SO2) = v逆(SO2)
v生成(SO2) = v消耗(SO2)
v正 = v逆 ≠ 0
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
可逆反应达到平衡状态
②对不同物质的反应速率的描述：方向相反、数值与化学计量数成正比。
例如：
v正(SO2) = 2v逆(O2)
v正(SO2) = v逆(SO3)
v生成(SO2) = 2v消耗(O2)
v生成(SO2) = v生成(SO3)
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
可逆反应达到平衡状态
练习：
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B. 当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等
C. 可以通过控制反应条件，使2molSO2与1molO2反应生成2molSO3
D. 化学反应的限度可以通过改变条件来改变
C
2. 一定温度下,可逆反应 达到平衡的标志的是 。
A. NH3的生成速率与NH3的分解速率相等
B. 单位时间内生成了nmolN2的同时生成了2nmolNH3
C. 单位时间内生成了3nmolH2的同时生成了2nmolNH3
D. v正（H2）：v逆（NH3） = 3：2
E. 一个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键断裂
F. 一个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键断裂
N2 + 3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
ABCDF
（2）各成分浓度保持不变
①各成分的质量或质量分数保持不变
②各成分的体积或体积分数保持不变
③各成分的物质的量或物质的量分数保持不变
④各成分的转化率保持不变
思考：反应体系的总压强、平均相对分子质量、密度不再改变是否可以判断反应达到了平衡状态？
可逆反应达到平衡状态
变量不变即可判断平衡
对于不同的反应，判断不同，以m(A) + n(B) p(C) + q(D) 为例：
①总压强不变
m + n = p + q
m + n ≠ p + q
②平均相对分子质量
m + n = p + q
m + n ≠ p + q
平衡
不一定平衡
平衡
不一定平衡
对于不同的反应，判断不同，以m(A) + n(B) p(C) + q(D) 为例：
③密度不变
m + n = p + q
m + n ≠ p + q
注意：对于有颜色变化的反应，当颜色不再改变时，反应达到平衡状态。
不一定平衡
不一定平衡
练习：3. 可逆反应：2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)在容器固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是 。
A. 单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2
B. 单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO
C. 用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为2：2：1
D. 混合气体的颜色不再改变
E. 混合气体的密度不再改变
F. 混合气体的压强不再改变
G. 混合气体的平均相对分子质量不再改变
ADFG
三、化学反应条件的控制
在生产和生活中，为了促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应，需要进行化学反应条件的控制。
合成氨工业
1. 工业合成氨条件的控制：
①温度过低，反应的速率很小，需要较长时间达到平衡，生产成本较高。工业上常选用较高温度400~500℃进行。
②压强越大，反应速率越快，但压强越大对生产设备的要求也越高，工业上选择合适的压强10MPa~30MPa进行。
2. 化学反应条件的控制
促进有利的化学反应
抑制有害的化学反应
改变化学反应的速率
改变可逆反应进行的程度
提高能量转化率
提高热能利用率
思考：
（1）炭在火炉中燃烧的很旺时，往炉膛内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内的或会燃烧的更旺，这是因为什么？
炭与水反应生成CO和H2，燃烧更快，火焰更旺。
（2）想要使火炉内的炭充分燃烧，可采取什么措施？
向火炉内吹入适量空气、把炭碾碎等。
课堂练习：
1. 对于可逆反应 ，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子（ ）
A. 只存在于O2中
B. 只存在于O2和SO3中
C. 只存在于O2和SO2中
D. 存在于O2 、SO2和SO3中
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
D
2. 一定条件下，在恒容密闭容器中发生可逆反应4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)，下列叙述不能作为此可逆反应已达到化学平衡状态的标志的是（ ）
A. NH3的消耗速率等于NO的消耗速率
B. NH3的消耗速率等于NO的生成速率
C. 密闭容器内的压强不再发生改变
D. NH3的浓度和NO的浓度都不再发生改变
B
3. 一定温度下，在2L的密闭容器中发生如下反应：2N(g) M(g)，判断该反应达到平衡状态的依据是 （填序号）。
①该条件下，正、逆反应速率都为0
②该条件下，混合气体的密度不再发生改变
③该条件下，混合气体的压强不再发生改变
④该条件下，单位时间内消耗2molN的同时，生成1molM
③(共20张PPT)
化学反应的速率与限度
第一课时 化学反应速率
通过上图我们可以发现化学反应有的进行的快，有的进行的很慢，怎样表示化学反应的快慢呢？
一、化学反应速率
1. 表示
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或者生成物浓度的增加量来表示。
2. 计算公式：
反应物（或生成物）A的浓度变化量
对于计算公式：
3. 常用单位
（ ）
反应物（或生成物）A的物质的量变化量
思考：
（1）化学反应速率指的是平均速率还是瞬时速率？
化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。
（2）一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗？
不能，因为表示的是物质的量浓度的变化，而固体物质和纯液体物质的浓度在一定温度下是常量，所以不能用固体或纯液体表示化学反应速率。
例题：已知 I2 与 H2发生反应：。一定条件下，将1mol I2 和1mol H2 充入1L的密闭容器中，5min后测得 I2 的物质的量为0.4mol，用 I2 表示该反应的化学反应速率是多少？
解析：注意分析题目，题目中出现了mol和L，要明确需要用到的化学反应速率的计算公式。
思考：对于上述题目，如果用H2 的浓度变化来表示，则化学反应速率是多少？如果用HI 的浓度变化来表示，则化学反应速率又是多少？化学反应速率的数值会一样吗？
起始量（mol） 1 1 0
转化量（mol）
5min末量（mol）
0.4
0.6
0.6
1.2
1.2
0.4
通过以上计算可知：
注意：同一反应的化学反应速率可用不同物质来表示，其数值可能相同，可能不同，但表示的意义相同，所以描述化学反应速率时需要指明具体物质。如V(H2)
物质 I2 H2 HI
化学反应速率（mol/L·min） 0.12 0.12 0.24
化学反应速率之比与化学方程式中的化学计量数之间有什么关系？
化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。
同一反应：mA + nB = pC + qD，有：
：：：
物质 I2 H2 HI
化学反应速率（mol/L·min） 0.12 0.12 0.24
化学反应速率之比
：： = 1：1：2
4. 化学反应速率的注意事项
（1）化学反应速率指的是平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。
（2）不能用固体或纯液体表示化学反应速率。
（3）同一反应的化学反应速率可用不同物质来表示，但需要指明具体物质。如V(H2)
（4）化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比。
5. 化学反应速率的计算方法
（1）根据 计算。
（2）根据同一化学反应中用不同物质表示化学反应速率时，化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比计算。
（3）根据“三段式”法计算。
“三段式”法计算步骤：
①写出有关反应的化学方程式。
②标出各物质的起始量、转化量、某时刻量（可用物质的量（浓度）表示）。
③根据已知条件进行计算。
起始量（mol） 1 1 0
转化量（mol） 0.6 0.6 1.2
5min末量（mol） 0.4 0.4 1.2
例：一定条件下，在2L密闭容器中发生反应：，开始时加入4molA，6molB，2molC，在2min末测得C的物质的量是3mol。
（1）用A的浓度变化表示反应的平均速率？
（2）在2min末，B的浓度为多少？
解：（1）
（2）“三段式”法求解
2min末B的浓度：
起始量（mol） 4 6 2
转化量（mol） 1.5 0.5 1
2min末量（mol） 2.5 5.5 3
思考：对于反应 A(g) + 3B(g) = 2C(g) + 2D(g) 在四种不同条件下的化学反应速率为：
（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
这四种条件下的反应速率大小关系是怎样？
6. 化学反应速率的大小比较
同一化学反应，用不同物质表示反应速率时数值可能不同，比较化学反应速率的大小不能只看数值大小，还要进行一定的转化：
（1）换算成同一物质、同一单位，在比较数值大小。
（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应，要比较v(A)和v(B)的相对大小，及比较的相对大小，若，则v(A)表示的反应速率比v(B)表示的反应速率大。
对于反应 A(g) + 3B(g) = 2C(g) + 2D(g) 在四种不同条件下的化学反应速率为：
（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
解：比较化学反应速率与化学计量数的比值
（1） （2）
（3） （4）
则四种条件下的化学反应速率大小关系：（1）＞（4）＞（2）=（3）
课后练习：
1. 已知 4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g)，若反应速率分别与
V(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的关系是（ ）
A. B.
C. D.
A
2. 一定条件下发生反应 N2 + 3H2 2NH3，在5min内，N2 的物质的量浓度由6mol/L变为2mol/L，则用NH3表示该反应在这段时间的平均速率为（ ）
A. 4mol/L·min B. 1.6mol/L·min
C. 0.8mol/L·min D. 0.6mol/L·min
B
3. 在容积为2L的密闭容器中进行如下反应：A(g)+2B(g) 3C(g)+2D(g)，开始时A的物质的量为4mol，B的物质的量为6mol；5min末测得C的物质的量为3mol。计算：
（1）5min末A的物质的量浓度为 。
（2）前5min内用B表示的化学反应速率v(B)为 。
（3）此反应在四种不同情况下的反应速率分别为：①v(A)=5mol/L·min ②v(B)=6mol/L·min ③v(C)=4.5mol/L·min ④v(D)=8mol/L·min
其中反应速率最快的是 (填编号)。
1.5mol/L
0.2mol/L min
①
