2.1.1化学反应速率课件(共55张PPT)2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

(共55张PPT)
第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节　化学反应速率
学习目标 1min
1．了解化学反应速率的概念，掌握化学反应速率的简单计算。
2.掌握外界条件(浓度、压强、温度、催化剂)对化学反应速率的影响规律及实质，并会用相应规律解决有关问题。
3.了解活化能的含义，会用活化能理论解释化学反应速率的影响因素.
自学检测1 3min
×
√
×
×
未指明物质
不能用固体、纯液体来表示
在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的反应进行的快，有的进行的慢。
【思考与讨论】
你了解下图涉及的化学反应进行的快慢吗？反应的快慢程度与我们有什么关系？
很快
很慢
爆炸
岩石风化
烟花绽放
橡胶老化
教师点拨1 25min
很快
很慢
【思考与讨论】
不同的化学反应进行的快慢千差万别，快和慢是相对而言的，我们以上的判断方法都是定性地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要定量地描述一个反应的快慢。
什么是定性？什么是定量？
例如：我们学过物理都知道：
(1) 光的传播速度是很快的；
(2) 光在空气中的传播速度3×108m/s。
定性描述
定量描述
化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行的快慢的物理量。如果反应体系的体积时恒定的，则通常用单位时间内反应物或生成物浓度(mol/L)的变化来表示化学反应速率(均取正值)。
一、化学反应速率
1.定义：
2.数学表达式
3.常用单位
mol/(L·min) 或 mol/(L·s) 或mol·L-1·min-1
v (x) = —— = ——
Δc(x)
Δ t
Δ t
Δn(x)
V
——
Δn
VΔt
=
注：化学反应速率实际上是指某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率。
固体或纯液体的浓度视为常数，Δc = 0，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
1、在某一化学反应中，生成物B的浓度在5s内从0.5mol/L变成2.0mol/L，在这5s内B的化学反应速率为_ ________。
2、一个5L的容器中，盛入8.0mol某气体反应物，5min后，测得这种气体反应物还剩余6.8mol，这种反应物的化学反应速率为___ ________。
0.3mol/(L·s)
0.048mol/(L·min)
【课堂练习】
= = =
对于一个化学反应: mA +nB=pC +qD，可用任一种物质的物质的量浓度随时间的变化来表示该物质的化学反应速率。(均取正值)
Δc ＝ c末－c始
v (A) = –
△c (A)
△t
v (B) = –
△c (B)
△t
v (C) =
△c (C)
△t
v (D) =
△c (D)
△t
v(C)
p
v(B)
n
v(A)
m
v(D)
q
且有
例1：在密闭容器中发生反应：N2+3H2=2NH3，开始时N2的浓度为0.8mol/L，5分钟后浓度变为0.7mol/L。此时Δc(N2)=___________，则v(N2)= ____________。
请计算Δc(H2）、 Δc(NH3)、v(H2)、v(NH3)。
0.02mol/(L·min)
v(H2) = 0.06mol/(L·min)
-0.1mol/L
v(NH3) = 0.04mol/(L·min)
Δc(H2)= -0.3mol/L
Δc(NH3)= 0.2mol/L
用同一反应体系中不同物质表示同一速率时，
速率之比＝各物质浓度的变化量(Δc)之比
＝各物质物质的量的变化量(Δn)之比
＝化学计量数之比。
1、化学反应速率的计算
化学反应速率的计算方法
起始浓度、终态浓度、反应时间。
运用“三段式”法进行计算的步骤：
第一步：写出有关反应的化学方程式；
第二步：设未知数，列出各物质的起始量、转化量、
某时刻量；
第三步：根据已知条件列方程式计算，得出各物质的
转化浓度(Δc)；
第四步：根据 计算反应速率。
模型认知：“三段式”计算模板
起始浓度（mol/L） a b 0 0
转化浓度（mol/L） mx nx px qx
t时刻浓度（mol/L） a-mx b-nx px qx
mA(g)＋nB(g)?? pC(g) ＋ qD(g)
任意反应
C
B
B
D
不变
增大
增大
不变
不变
减小
减小
自学检测2 3min
影响化学反应速率的因素可以分为内因和外因。
内因：_______________是决定化学反应速率的重要因素。
外因：_______、______、_______、________、固体表面积等。
反应物的性质
浓度 温度 压强 催化剂
浓度、温度、催化剂等因素如何影响化学反应速率？
（1）探究浓度对反应速率的影响
【实验仪器】烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。
【实验药品】0.1 mol/L Na2S2O3溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、0.5 mol/L H2SO4溶液、5% H2O2溶液、1mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、热水。
【实验原理】
Na2S2O3＋H2SO4==__________________________________
实验探究——定性研究影响化学反应速率的因素
Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O
（1）探究浓度对反应速率的影响
【实验步骤】
实验探究——定性研究影响化学反应速率的因素
【实验现象】两支试管中的溶液________，滴加___mol·L-1 H2SO4溶液的试管_________。
【实验结论】________________，增大反应物浓度，化学反应速率________。
均变浑浊
0.5
先变浑浊
其他条件相同时
增大
（2）探究温度对反应速率的影响
【实验原理】Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2
【实验步骤】
实验探究——定性研究影响化学反应速率的因素
【实验现象】两支试管中的溶液__________，烧杯中装______的试管__________
【实验结论】________________，升高温度，化学反应速率__________。
均变浑浊
热水
先变浑浊
其他条件相同时
增大
烧杯中装热水 烧杯中装冷水
（3）探究催化剂对反应速率的影响
【实验原理】
【实验步骤】
实验探究——定性研究影响化学反应速率的因素
【实验现象】①____________ ②________
【实验结论】催化剂可以___________化学反应速率。
少量气泡
大量气泡
改变
（4）压强对反应速率的影响
实验探究——定性研究影响化学反应速率的因素
其他条件不变时，对于有气体参与的反应，增大压强（减小容器容积）相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大；
减小压强（增大容器容积）相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。
(1)压强对反应速率的影响，仅针对有气体参与的反应。
(2)压强对反应速率的影响，本质是引起浓度的变化：
①恒温时，
压缩体积→压强增大→气体浓度增大→反应速率增大；
②恒温恒容时，
充入气体反应物→压强增大→气体反应物浓度增大→反应速率增大；
充入惰性气体→总压强增大→气体浓度不变→反应速率不变。
③恒温恒压时，
充入惰性气体→压强不变→体积增大→气体浓度减小→反应速率减小。
【实验操作】
（1）按下图所示安装装置，在锥形瓶内放入2g锌粒，通过分液漏斗加入40 mL 1 mol/L的稀硫酸，测量收集10 mL H2所用的时间。
（2）用4 mol/L的稀硫酸代替1 mol/L的稀硫酸重复上述实验。
实验探究——定量研究影响化学反应速率的因素
这个实验需要注意哪些问题？
【实验操作】
实验探究——定量研究影响化学反应速率的因素
【实验记录】
加入试剂 反应时间 反应速率
40 mL 1 mol·L－1硫酸 ________ ________
40 mL 4 mol·L－1硫酸 ________ ________
长
短
慢
快
【实验结论】
4mol·L-1硫酸与锌反应比1mol·L-1硫酸与锌反应的速率___。
快
实验探究——定量研究影响化学反应速率的因素
注意事项
①锌粒颗粒大小(表面积)基本相同(控制变量，避免表面积的干扰)。
②40 mL的稀硫酸溶液要迅速加入。
③装置气密性要好，且计时要迅速、准确。
实验通过测量收集10 mL H2所用的时间，来表征反应速率的快慢，除了这个方式，还可以测量哪些物理量来表征速率快慢？
①测量一定时间内 H+ 的浓度变化；
②测量一定时间内产生的H2的体积；
③测量一定时间内锌粒的质量变化。
探究影响化学反应速率的因素
控制单一变量，要保证阴离子相同。
可用0.05mol·L－1Fe2(SO4)3溶液和0.1mol·L－1CuSO4溶液
或用0.1mol·L－1的FeCl3溶液和0.1mol·L－1的CuCl2溶液。
你知道吗
反应2HI(g) H2(g)＋I2(g)，在973K，1L密闭容器中，HI的浓度为1×10－3 mol/L，反应物分子碰撞次数每秒3.5×1028次，如果每次碰撞都发生反应的话，反应速率为5.8×104mol/(L·s)，反应瞬间就可以完成。但实验测得实际反应速率为1.2×10－8mol/(L·s)。为什么呢？
大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。
要发生反应，对于碰撞也是有要求的。
一、基元反应与反应历程
1. 基元反应：大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。每一步反应都称为基元反应。基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。
2. 自由基：带有单电子的原子或原子团叫自由基，如 I·自由基、O·自由基。自由基反应活性很强，寿命极短。
举个例子
总反应：2HI == H2 + I2
基元反应：2HI → H2 + 2I· 2I·→ I2
总反应：2HI == H2 + I2
基元反应：2HI → H2 + 2I· (慢) 2I·→ I2(快)
3. 反应历程：与某化学反应有关的一组基元反应反映了该反应的反应历程，反应历程又称反应机理。
反应不同，反应历程也不相同
同一反应，在不同条件下，反应历程也可能不同
反应历程的差别造成了化学反应速率的不同
对于由多个基元反应组成的化学反应，其反应的快慢由最慢的一步基元反应决定
分子间发生怎样的碰撞，才会发生化学反应？
如果将篮球投入篮筐看作发生反应，思考篮球入筐需要的条件。
没足够的能量
足够的能量
合适的取向
没合适的取向
①什么是有效碰撞？
②有效碰撞的条件？
指能够发生化学反应的碰撞。
HI分解反应中的分子碰撞示意图
(1)碰撞时的能量不足
(2)碰撞时的取向不合适
(3)有效碰撞
【交流与讨论】
①足够高的能量 ②合适的取向
HI
HI
能量（活化能）
普通分子
活化分子
先认识下普通分子与活化分子。
普通分子间的碰撞，无法发生化学反应。
看看普通分子间的碰撞
I2
H2
活化分子间的碰撞，
可能发生化学反应。
看看活化分子间的碰撞
二、有效碰撞理论
1．有效碰撞的概念：能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。
2．有效碰撞必须满足的条件：
（1）分子具有足够的_______；（即_____分子）
（2）分子在碰撞时具有合适的_______。
3．有效碰撞与反应速率的关系：有效碰撞的频率越高，则反应速率_______。
能量
活化
取向
越快
三、活化分子与活化能
活化分子：具有足够能量、能够发生_________的分子。
2. 活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。
有效碰撞
E1：正反应的活化能
E2：活化分子变成生成物分子放出的能量（逆反应活化能）
E1﹣E2：反应热（△H）
对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。
结合生物学科所学，催化剂的作用原理是什么？
降低反应的活化能
前面我们通过实验，得出浓度、压强等因素对反应速率的影响。这节课，试着用有效碰撞理论，对其进行解释。
化学反应的本质
H2 O2
经历阶段
活化分子
活化能
普通分子
合理取向的碰撞
有效碰撞
新物质
能量
四、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
反应物浓度增大 → 单位体积内分子总数_____ → 单位体积内活化分子总数______ → 反应物中活化分子百分数______ → 单位时间内有效碰撞次数______→ 反应速率______；反之，反应速率_______。
增多
增多
不变
增多
增大
减慢
增大压强（压缩体积）→ 单位体积内分子总数_____ →单位体积内活化分子总数______ → 反应物中活化分子百分数______ →单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。
不变
增多
增多
增多
减慢
四、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
增大
升高温度 → 单位体积内分子总数_____ →单位体积内活化分子总数______ →活化分子百分数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。
增多
增大
增多
增大
减慢
不变
四、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
加入催化剂 → 单位体积内分子总数_____ →单位体积内活化分子总数______ →活化分子百分数______ → 单位时间内有效碰撞次数______ → 反应速率______；反之，反应速率_______。
增多
增多
增大
增多
不变
四、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
减慢
C
要比较同种物质
无关
加压，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数目增大，但是活化分子百分数不变
甲 乙 丙 丁
D
【随堂评估自测】P11
C
B
不适用此公式
C
C
0.3mol L-1 s-1
1min
D＞C＞B＞A
0.11mol/L
不可逆反应，在5min后，收集到的气体体积不再增加，说明过氧化氢完全分解，生成氧气的体积为60 mL。