2.3.1 化学速率-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第一册课件(共31张PPT)

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名称 2.3.1 化学速率-2023-2024学年高二化学鲁科版选择性必修第一册课件(共31张PPT)
格式 ppt
文件大小 1.3MB
资源类型 教案
版本资源 鲁科版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-10-19 14:58:30

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文档简介

(共31张PPT)
第二章第3节 化学反应的速率
第1课时 化学速率
1.通过实验探究,了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响,认识其一般规律。
2.通过对化学反应历程的认知,认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。
3.通过“外界条件对化学反应速率影响”等实验活动,形成并发展控制变量法的实验思想。
学习目标
知识体系
从反应的自发性和反应的限度来分析氢气和氧气的化合反应,讨论为什么氢气和氧气混合在一起,在常温常压下即使经过几千年也也不会生成水?了解反应的持续时间和反应速率。
联想质疑:
在生产生活中,研究一个化学反应,我们不仅要了解反应的自发性、反应的限度,还要了解反应的速率。
(1)含义:基元反应构成的反应序列。
(2)特点
①反应不同,反应历程不相同。
②同一反应,在不同条件下的反应历程也可能不同。
(3)决定因素:反应历程由反应物的结构和反应条件决定。
(4)作用:反应历程的差别造成了反应速率的不同。
2.反应历程
1.基元反应:大多数化学反应都是分几步完成的,其中的每一步反应称为基元反应。
一、化学反应是有历程的
3.从反应机理角度对化学反应的分类
(1)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。
(2)微粒H·、·OH和O·存在未成对电子,它们称为自由基(H·和O·也称为自由原子)。自由基反应活性很强,寿命极短。
活动探究: 化学反应速率的表示方法
通过观察一定质量的镁条和不同浓度的盐酸的反应,记录反应完成的时间并讨论问题1、2、3。
c(HCl)/mol L-1 2.0 1.5 1.0
m(Mg)/g
n(Mg)/mol
t/min
反应速率v
1、定义:是描述化学反应的快慢的物理量
二、化学反应速率
用单位时间内某一反应物的物质的量浓度的减少或生成物的物质的量浓度的增加来表示。
3.数学表达式:
mol·L-1·h-1 、mol·L-1·min-1、mol·L-1·s-1
或 mol/(L·h) 、 mol/(L·min)、 mol/(L·s)
2.表示方法:
4.单位:
强调:
⑶固体或者纯净的液体没有浓度的变化,所以不能用它们的浓度的变化来表示速率的大小,既v 不能用固态或纯液态来表示。
⑴一个化学反应的速率用不同的反应物或生成物来表示,数值可能不同但含义是一致的,速率数值之比等于该反应方程式中对应物质的系数比。
v(A)﹕v(B)﹕v(C)﹕v(D)=v(A)﹕v(B )﹕v(C)﹕v(D)
5.速率的快慢和大小比较:
⑵第二种方法是各物质的速率数值除以各物质的系数然后比较大小:
6.化学反应速率的物理测定法
阅读课本第68页,《拓展视野》,了解几种化学反应速率的物理测定法。
例题1:反应4NH3+5O2 4NO+6H2O 在5升的密闭容器中进行,30秒后,NO的物质的量增加了0.3 mol。
⑴此反应的平均反应速率用NO来表示为多少?
⑵若用O2的浓度变化来表示,此反应速率是多少?
⑶v(NO)=0.002 mol·L·s-1与v(O2)=0.002 5 mol·L·s-1二者数值不同,是否表示同一反应速率?
v(NO)=0.002mol·L-1·s-1
v(O2)=0.002 5 mol·L-1·s-1
表示同一反应速率
例题2、合成氨反应:3H2+N2 2NH3,其反应速率可分别表示为v(H2),v(N2),v(NH3) [单位都用mol·L-1·s-1表示],则正确的关系式是( )
A. v(H2) = v(N2) = v(NH3) B. v(N2) = 2v(NH3) C. v(H2) = 3/2v(NH3) D. v(N2) = 3v(H2)
C
以下是投篮球的三种情况:第一种,能量不够;第二种,方向不合适;第三种,足够的能量和合适的方向。
化学反应也有类似的情况,碰撞理论认为,只有能量足够大,并且碰撞方向合适的分子间碰撞才能发生化学变化,能发生化学变化的碰撞叫有效碰撞;能发生有效碰撞的分子叫活化分子;反应物分子的平均能量和活化分子的平均能量差值叫活化能。
联想质疑:
碰撞理论
有效碰撞理论认为,通过改变外界条件,可使单位体积内的活化分子数改变,改变有效碰撞频率,从而使反应速率改变。
普通
分子
能量
活化
分子
合理取向
的碰撞
有效
碰撞
新物质
能量
活化能Ea
反应历程
⑴内因:物质本身的结构和性质是化学反应速率大小的决定因素
⑵外因:浓度、温度、压强、催化剂等
三、浓度对化学反应速率的影响
1、影响化学反应速率的因素
当其它条件不变时,
增大反应物的浓度,可以提高化学反应速率;
减小反应物的浓度,可以降低化学反应速率。
⑴一般规律:
2、浓度对化学反应速率的影响
影响
外部条件 单位体积内 有效碰
撞次数 化学反应速率
分子总数 活化
分子数 活化分子百分数
增大反应物浓度
增加
增加
增加
加快
不变
有效碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响
⑵、有效碰撞理论对浓度影响化学反应速率的解释
阅读课本第69页《交流研讨》,请找出化学反应速率与c(HI)、c(H2O2)之间的关系,并尝试写出相应的数学表达式。
探究一:探究浓度对化学反应速率的影响
分析表中数据,回答下列问题:
(1)当c(H2O2)恒定时,随c(HI)增大,其反应速率v的变化趋势是____,若c(HI)增大1倍,其反应速率v的变化是_______。同理,当c(HI)恒定时,反应速率v与c(H2O2)之间有类似的变化规律。
(2)由以上分析可知,其反应速率与c(H2O2),c(HI)成____,上述反应在不同浓度时的反应速率的数学表达式是________________。
增大1倍
增大
正比
v=kc(H2O2)c(HI)
⑶速率方程
化学反应速率与反应物浓度之间存在定量关系,即 速率方程。
①k为反应速率常数,物理意义是单位浓度的速率,k越大,反应速率越快。k受温度、催化剂、固体表面性质等因素影响。
③速率方程是由实验数据测定的结果,与化学方程式的系数无确定的关系。
②速率方程表示的速率是某时刻的速率,不是平均速率。
交流研讨:阅读课本第70页2-3-3表格,分析一些化学反应的速率关系式与反应物浓度的关系,二者的关系式与反应方程式的系数有无确定关系?
⑵由于固体、液体粒子间的_____很小,增大压强几乎不能改变它们的_____,因此对只有固体或液体参加的反应,压强的变化对于反应速率的影响可以忽略不计。
思考:
⑴在一定温度下,增大压强,气体体积_____,浓度_____,化学反应速率_____。
缩小
加快
空隙
浓度
增大
3、压强对化学反应速率的影响
结论: 对于气体参加的反应,当其它条件不变时:
增大压强,可以提高化学反应速率;
减小压强,可以降低化学反应速率。
思考:对于反应N2+3H2 2NH3,在下列情况下改变条件,压强对化学反应速率的影响:
①恒温恒容密闭容器中
a.充入N2,压强_____,c(N2)_____,化学反应速率_____。
b.充入He(He与反应无关),压强_____,但c(N2)、c(H2)、c(NH3)都_____,化学反应速率_____。
增大
加快
增大
不变
增大
不变
增大
减小
减小
②恒温恒压密闭容器中
充入He,体积_____,c(N2)、c(H2)、c(NH3)都_____,化学反应速率_____。
总结:压强对反应速率的影响是通过改变气体浓度实现的,故一般意义上增大气体压强是指压缩气体体积;对于有气体参加的化学反应,温度一定时:
改变
不变
压强改变—
浓度改变
浓度不改变
反应速率
反应速率
1.反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行,试回答:
(1)增加Fe的量,其反应速率_____(填“增大”“不变”或“减小”,下同)。
分析:由于Fe是固体,改变Fe的量,反应物浓度不变,故反应速率不变。
不变
(2)将容器的体积缩小一半,其反应速率_____。
分析:将容器体积缩小一半,则反应物浓度增大,故反应速率增大。
增大
练习
(3)保持体积不变,充入N2使体系压强增大,其反应速率_____。
不变
分析:容器体积不变,充入N2,反应物浓度不变,故反应速率不变。
(4)保持压强不变,充入N2使容器的体积增大,其反应速率_____。
减小
分析:保持容器内压强不变,充入N2相当于减小压强,即反应物和生成物浓度均减小,故反应速率减小。
4、温度对化学反应速率的影响
当其它条件不变时, 升高温度,化学反应速率一般要加快;
降低温度,化学反应速率一般要减慢。
⑵范托夫近似规则:(粗略经验规律)
温度每升高10℃,化学反应速率通常增加到原来的2-4倍。
⑴一般规律:
思考:
炎热的夏天(35℃),为什么可以把饭菜放入冰箱(5℃)中冷藏保存?能否保存过长时间?
(4)解释:升高温度可以提高反应物分子的能量,增大反应物之间的碰撞频率,增大反应物分子形成过渡态的比例,故升高温度可以提高化学反应的速率。
(3)过渡态及活化能
①过渡态:对于基元反应,过渡态是一种旧键没有完全断裂、新键没有完全形成的高能量的中间状态。
②活化能:
a.定义:过渡态的能量与反应物的平均能量之间的差值,活化能越高,反应越难进行。
b.符号:Ea。
c.单位:kJ·mol-1或J·mol-1。
影响
外因 单位体积内 有效碰
撞次数 化学反应
速率
分子
总数 活化
分子数 活化分子百分数
升高温度
不变
增加
增加
加快
增加
有效碰撞理论解释温度对化学反应速率的影响
1.在铝与稀硫酸的反应中,已知10s末,硫酸浓度减少了0.6 mol·L-1,若不考虑反应过程中溶液的体积变化,则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是( )
A.0.02 mol·L-1·min-1
B.1.8 mol·L-1·min-1
C.1.2 mol·L-1·min-1
D.0.18 mol·L-1·min-1
C
练习
2.在25℃时,向100 mL含HCl 14.6 g的盐酸中,放入5.6 g铁粉,反应进行到2s时收集到氢气1.12 L(标准状况),之后反应又进行了4 s,铁粉完全溶解。若不考虑体积变化,则:
(1)前2 s内用FeCl2表示的平均反应速率为 ;
(2)后4 s内用HCl表示的平均反应速率为 ;
(3)前2 s与后4 s比较,反应速率 较快,其原因可能是 。
0.25 mol·L-1·s-1
0.25 mol·L-1·s-1
前2s
前2s时段盐酸浓度比后4s时段的大
3.用3克块状大理石与30毫升3mol/L盐酸反应制取CO2气体,若要增大反应速率,可采取的措施是( )
①再加入30毫升3mol/L盐酸
②改用30毫升6mol/L盐酸
③改用3克粉末状大理石
④适当升高温度
A.①②④  B. ②③④  C.①③④  D. ①②③
B
5.把空气中久置的铝片5.0g投入盛有500ml0.5mol/l硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用图所示的坐标曲线来表示,回答下列问题:
(1)曲线0→a段不产生氢气的原因
有关化学方程式为:
(2)曲线a→c段,产生氢气的速率增加较快的主要原因
(3) 曲线c点后,产生氢气的速率逐渐下降的主要原因
铝片表面有氧化膜,硫酸先和氧化铝反应,不产生氢气
Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 O
该反应是放热反应,使温度升高,化学反应速率加快
硫酸的浓度渐小,化学反应速率逐渐下降。
3、将一定浓度的盐酸倒入块状碳酸钙固体中,若作如下改变,其中能使最初的化学反应速率增大的是(   )
A、盐酸的浓度不变,而使盐酸的用量增加一倍
B、盐酸的浓度增大一倍,但盐酸的用量减少到原来的一半
C、盐酸的浓度和用量都不变,增加碳酸钙的质量
D、将块状CaCO3用CaCO3粉末代替
BD