专题6第一单元化学反应速率与反应限度((共39张PPT) ）-高一化学苏教版（2019）必修2
文档属性
| 名称 | 专题6第一单元化学反应速率与反应限度((共39张PPT) ）-高一化学苏教版（2019）必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 929.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-02-18 21:38:15 | ||
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文档简介
(共39张PPT)
专题6
化学反应与能量变化
第一单元
化学反应速率与反应限度
化学反应是一个有新物质生成的过程。在不同的化学反应中，反应进行的快慢不同，这是反应速率问题；投入的反应物转变为生成物的程度有多大，这是反应限度问题。在生产与生活中，化学家探索并掌握化学反应速率和反应限度的有关规律，能依据实际需要更合理地调控反应，从而更好地为人类服务。
化学反应速率
不同化学反应进行的快慢程度不同。爆炸反应几乎能在瞬间完成；食物腐败和钢铁生锈则较为缓慢，一般需要数日或数月：溶洞中钟乳石和石笋的形成则极为缓慢，在短时间内无法观察到明显的变化。
爆炸
铁锈
石岩溶洞
在上述实验中可以观察到，两支试管中气泡产生的快慢有所不同，镁与盐酸的反应比铁更快。化学反应的快慢通常用化学反应速率来定量表示。
(1)含义：
(2)表示方法：
(3)计算式:
(4)单位：
单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。
mol/(L·min) 或 mol/(L·s)
mol ·L-1 ·s-1
mol ·L-1 ·min-1 或
v(B)=
Δc(B)
Δt
V·△t
=
△n(B)
￣￣￣
（V指的是容器的体积）
用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量
例如，在一定条件下，某过氧化氢溶液 (即双氧水)放置100 min后，H2O2的浓度从5×10-2mol·L-1下降到4×10-2mol·L-1，则在这100 min中，H2O2的浓度减少了1×10-2mol·L-1。在此过程中，H2O2分解反应的平均速率是1×10-4mol·L-1·min-1。
在2L的密闭容器中，加入2mol N2和6mol的H2，在5min末时，测得容器中含有0.2mol的NH3，求N2的平均反应速率是多少？H2和NH3的平均反应速率又分别是多少？通过计算，比较三者速率有何联系？
起始物质的量（mol） 2 6 0
变化物质的量（mol） 0.1 0.3 0.2
5 min后物质的量（mol）
v（N2）：v（H2）：v（NH3）=1：3：2
（反应速率的比=方程式系数比）
N2+3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
注意：
1.关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度的变化之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。
2.在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，所以描述反应速率时必须指明具体的物质。
3.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。
下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
B．化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
C．化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1
D．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D
反应 A (g)+ 3B(g) = 2C(g) + 2D(g) 在四种不同条件下的反应速率为:
(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
则该反应速率的快慢顺序为 。
(1)>(4)>(2)=(3)
我们已经知道，对于金属与盐酸的反应，即使使用的盐酸浓度和体积相同、金属片的形状和大小也相同，只改变金属片的材质，化学反应速率也会出现较大的差异。由此可见，化学反应速率会受到反应物自身性质的影响。对于特定的某个化学反应而言，它的反应速率也不是一成不变的，还会受到其他多种外界因素的影响。
影响化学反应速率的因素
反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之，化学反应速率越慢。
(1)内因：物质本身的性质
(2)外因：
影响因素 影响结果
浓度 在其他条件相同时，增大反应物浓度，v加快；减小反应物浓度，v减慢
温度 在其他条件相同时，升高温度，v加快；降低温度，v减慢
压强 在其他条件相同时，增大气态反应物的压强，v加快；减小气态反应物的压强，v减慢
催化剂 在其他条件相同时，使用合适的催化剂能极大地加快反应速率
在上述实验中，加入MnO2，(或FeCl3溶液)作为催化剂、加热H2O2溶液或增加H2O2的浓度，都能加快气泡的产生，即增大了化学反应速率。可见，催化剂、反应温度和反应物浓度都是影响反应速率的外界因素。一般来说，其他条件相同时，加入催化剂能显著地增大反应速率；反应的温度越高，反应速率越大；反应物的浓度越大，反应速率越大。此外，对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大，反应速率越大。
块状、粉末状的大理石分别与相同浓度的盐酸反应，反应速率有显著差异。可见，增大反应物的接触面积，能增大反应速率。此外，光照等条件对一些化学反应的速率也有一定影响。
控制变量法
受多种因素影响的问题往往比较复杂。科学家为简化对这类问题的研究，每次只改变其中的一个因素，而控制其余几个因素不变，研究被改变的因素对事物发展的影响。这样，就将多因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究，化繁为简，再进行综合分析，最后得出结论。这种方法称为控制变量法。
控制变量法是科学探究中非常重要的思想方法，广泛应用于化学、物理学、生物学等学科的研究中。例如，化学反应速率受反应物浓度(或气体压强)、温度、催化剂、反应物的表面积等多种因素的影响。研究者在其他条件不变的情况下，分次改变其中一个因素进行实验，即可分别得出浓度、温度、催化剂、反应物的表面积等条件对化学反应速率影响的结论。
实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气。下列措施可使反应速率减慢的是（ ）
向稀硫酸中加水 B. 增加锌粒量
C. 用锌粉代替锌粒 D. 升高反应温度
A
用下列方法制取氢气，反应速率最大的是（ ）
A. 冬天，块状锌与2 mol·L-1 硫酸溶液反应
B. 冬天，粉末状锌与2mol·L-1硫酸溶液反应
C. 夏天，块状锌与2mol·L-1硫酸溶液反应
D. 夏天，粉末状锌与2mol·L-1硫酸溶液反应
D
化学反应的限度
我们已经知道，在常温下氯气能溶解于水，得到的氯水中既含有Cl2、H2O、HClO分子，也含有H+、Cl-、ClO-等离子。这说明溶解的C12只有一部分与水发生了化学反应，它们的反应只能进行到一定的限度，用化学方程式表示为:
拓展视野
在上述实验中，少量FeCl3溶液与过量KI溶液反应。从充分反应的溶液中分离出I2单质后，加人KSCN溶液仍然能检测到Fe3+的存在，说明Fe3+并未完全转化为Fe2+。由此可见，FeCl3和KI的反应没有完全进行到底，该反应有一定的限度。
事实上，像这样有一定限度的化学反应还有很多，它们都是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物。如SO2与O2在一定条件下合成SO3的反应，就是可逆反应，见下图。
SO2与O2生成SO3的可逆反应
(1)定义：
在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
典型的可逆反应有:
N2+3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
2SO2+O2 2SO3
催化剂
高温
SO2 +H2O H2SO3
NH3 +H2O NH3 ·H2O
H2 + I2 2HI
正反应
逆反应
可逆反应
(2)特点：
反应物不能完全转化为生成物，即可逆反应有一定的限度。
同一条件，同时发生，同时存在
下列关于工业合成氨反应的说法正确的是（ ）
A. 升高体系温度能加快反应速率
B. 降低N2的浓度能加快反应速率
C. 使用催化剂不影响反应速率
D. 反应若在密闭容器中进行，N2和H2能100%转化为NH3
A
化学平衡状态
在上述SO2与O2的反应中，一定条件下向反应器中充入SO2和O2，刚开始SO2与O2的浓度很大，而SO3的浓度为零，反应正向进行。随着反应的进行，SO2与O2的浓度逐渐减小，正反应的速率减小；SO3的浓度逐渐增大，逆反应的速率增大。当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应达到化学平衡状态。
在高温、高压和催化剂存在条件下，氮气和氢气发生反应生成氨气。无论反应时间多长，在反应容器中总是同时存在氮气、氢气和氨气。请参考下图，描述从反应开始至平衡时各物质浓度的变化和正、逆反应速率的变化。
速率判定：
v正 = v逆
①同种物质：v正(A)=v逆(A)
②不同物质：v正(A)与v逆(B)之比等于它们系数之比
判断到达平衡状态的标志
可逆反应达到化学平衡后，反应混合物的组成保持不变，但是正、逆反应仍在进行，因此化学平衡是一种动态平衡。当反应条件发生改变时，如升高反应的温度等，原有的化学平衡状态会被打破，一段时间后反应会达到新的平衡状态。
变量不变：
反应体系中各物质的浓度、质量、质量分数、物质的量、保持不变时为平衡状态。
反应体系的平均摩尔质量、混合气体的密度、颜色保持不变时，要根据具体情况判断是否为平衡状态。
特征：
③动：
动态平衡（v(正)= v(逆) ≠0）
②等：
v(正)= v(逆)
④定：
各组分的浓度和含量保持不变。
⑤变：
条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。
①逆:
可逆反应
化学平衡观念
化学平衡具有丰富的思想内涵。
化学反应达到平衡，宏观上表现为“静止”状态，反应物和生成物其实仍在不断进行更新，只是同一物质生成和消耗的量相等，即正、逆反应速率相等，但不为零，表现出化学平衡的动态性。这说明事物的表象与本质之间有时存在较大差异，停留于事物的表面容易得出片面乃至错误的结论。只有探索事物本质，才能对事物具有更为深刻、全面的认识。
从反应物与生成物变化的角度看，正反应消耗反应物，积累生成物：逆反应积累反应物，消耗生成物。正、逆反应相互削弱，又共处于同一化学平衡体系中，对立而又统一。
从化学平衡的角度看，正、逆反应的对立统一关系使化学反应具有一定的限度，在一定条件下达成平衡。但这种平衡又是暂时的、相对的，温度、压强、浓度等条件的改变可能会打破化学平衡，从而达到新的平衡。这说明改变外界条件能促进事物的进一步发展。
思考交流
对有利于我们的或我们需要的化学反应，要想办法增大反应速率，并提高原料的利用率或转化率。
对有害于我们的或我们不需要的化学反应,要设法降低反应的速率，或隔离会引起反应的物质。
对应用于特定环境下及特殊需要的化学反应，则需要对反应的条件进行特殊的控制。
完成课后相关练习
专题6
化学反应与能量变化
第一单元
化学反应速率与反应限度
化学反应是一个有新物质生成的过程。在不同的化学反应中，反应进行的快慢不同，这是反应速率问题；投入的反应物转变为生成物的程度有多大，这是反应限度问题。在生产与生活中，化学家探索并掌握化学反应速率和反应限度的有关规律，能依据实际需要更合理地调控反应，从而更好地为人类服务。
化学反应速率
不同化学反应进行的快慢程度不同。爆炸反应几乎能在瞬间完成；食物腐败和钢铁生锈则较为缓慢，一般需要数日或数月：溶洞中钟乳石和石笋的形成则极为缓慢，在短时间内无法观察到明显的变化。
爆炸
铁锈
石岩溶洞
在上述实验中可以观察到，两支试管中气泡产生的快慢有所不同，镁与盐酸的反应比铁更快。化学反应的快慢通常用化学反应速率来定量表示。
(1)含义：
(2)表示方法：
(3)计算式:
(4)单位：
单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。
mol/(L·min) 或 mol/(L·s)
mol ·L-1 ·s-1
mol ·L-1 ·min-1 或
v(B)=
Δc(B)
Δt
V·△t
=
△n(B)
￣￣￣
（V指的是容器的体积）
用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量
例如，在一定条件下，某过氧化氢溶液 (即双氧水)放置100 min后，H2O2的浓度从5×10-2mol·L-1下降到4×10-2mol·L-1，则在这100 min中，H2O2的浓度减少了1×10-2mol·L-1。在此过程中，H2O2分解反应的平均速率是1×10-4mol·L-1·min-1。
在2L的密闭容器中，加入2mol N2和6mol的H2，在5min末时，测得容器中含有0.2mol的NH3，求N2的平均反应速率是多少？H2和NH3的平均反应速率又分别是多少？通过计算，比较三者速率有何联系？
起始物质的量（mol） 2 6 0
变化物质的量（mol） 0.1 0.3 0.2
5 min后物质的量（mol）
v（N2）：v（H2）：v（NH3）=1：3：2
（反应速率的比=方程式系数比）
N2+3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
注意：
1.关系式法：化学反应速率之比＝物质的量浓度的变化之比＝物质的量的变化量之比＝化学计量数之比。
2.在同一化学反应里，用不同的物质表示的反应速率可能不同，但意义相同，所以描述反应速率时必须指明具体的物质。
3.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。
下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
B．化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
C．化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1是指1 s时某物质的化学反应速率为0.8 mol·L－1·s－1
D．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢
D
反应 A (g)+ 3B(g) = 2C(g) + 2D(g) 在四种不同条件下的反应速率为:
(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
则该反应速率的快慢顺序为 。
(1)>(4)>(2)=(3)
我们已经知道，对于金属与盐酸的反应，即使使用的盐酸浓度和体积相同、金属片的形状和大小也相同，只改变金属片的材质，化学反应速率也会出现较大的差异。由此可见，化学反应速率会受到反应物自身性质的影响。对于特定的某个化学反应而言，它的反应速率也不是一成不变的，还会受到其他多种外界因素的影响。
影响化学反应速率的因素
反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之，化学反应速率越慢。
(1)内因：物质本身的性质
(2)外因：
影响因素 影响结果
浓度 在其他条件相同时，增大反应物浓度，v加快；减小反应物浓度，v减慢
温度 在其他条件相同时，升高温度，v加快；降低温度，v减慢
压强 在其他条件相同时，增大气态反应物的压强，v加快；减小气态反应物的压强，v减慢
催化剂 在其他条件相同时，使用合适的催化剂能极大地加快反应速率
在上述实验中，加入MnO2，(或FeCl3溶液)作为催化剂、加热H2O2溶液或增加H2O2的浓度，都能加快气泡的产生，即增大了化学反应速率。可见，催化剂、反应温度和反应物浓度都是影响反应速率的外界因素。一般来说，其他条件相同时，加入催化剂能显著地增大反应速率；反应的温度越高，反应速率越大；反应物的浓度越大，反应速率越大。此外，对于有气体参加的反应，反应体系的压强越大，反应速率越大。
块状、粉末状的大理石分别与相同浓度的盐酸反应，反应速率有显著差异。可见，增大反应物的接触面积，能增大反应速率。此外，光照等条件对一些化学反应的速率也有一定影响。
控制变量法
受多种因素影响的问题往往比较复杂。科学家为简化对这类问题的研究，每次只改变其中的一个因素，而控制其余几个因素不变，研究被改变的因素对事物发展的影响。这样，就将多因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究，化繁为简，再进行综合分析，最后得出结论。这种方法称为控制变量法。
控制变量法是科学探究中非常重要的思想方法，广泛应用于化学、物理学、生物学等学科的研究中。例如，化学反应速率受反应物浓度(或气体压强)、温度、催化剂、反应物的表面积等多种因素的影响。研究者在其他条件不变的情况下，分次改变其中一个因素进行实验，即可分别得出浓度、温度、催化剂、反应物的表面积等条件对化学反应速率影响的结论。
实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气。下列措施可使反应速率减慢的是（ ）
向稀硫酸中加水 B. 增加锌粒量
C. 用锌粉代替锌粒 D. 升高反应温度
A
用下列方法制取氢气，反应速率最大的是（ ）
A. 冬天，块状锌与2 mol·L-1 硫酸溶液反应
B. 冬天，粉末状锌与2mol·L-1硫酸溶液反应
C. 夏天，块状锌与2mol·L-1硫酸溶液反应
D. 夏天，粉末状锌与2mol·L-1硫酸溶液反应
D
化学反应的限度
我们已经知道，在常温下氯气能溶解于水，得到的氯水中既含有Cl2、H2O、HClO分子，也含有H+、Cl-、ClO-等离子。这说明溶解的C12只有一部分与水发生了化学反应，它们的反应只能进行到一定的限度，用化学方程式表示为:
拓展视野
在上述实验中，少量FeCl3溶液与过量KI溶液反应。从充分反应的溶液中分离出I2单质后，加人KSCN溶液仍然能检测到Fe3+的存在，说明Fe3+并未完全转化为Fe2+。由此可见，FeCl3和KI的反应没有完全进行到底，该反应有一定的限度。
事实上，像这样有一定限度的化学反应还有很多，它们都是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物。如SO2与O2在一定条件下合成SO3的反应，就是可逆反应，见下图。
SO2与O2生成SO3的可逆反应
(1)定义：
在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
典型的可逆反应有:
N2+3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
2SO2+O2 2SO3
催化剂
高温
SO2 +H2O H2SO3
NH3 +H2O NH3 ·H2O
H2 + I2 2HI
正反应
逆反应
可逆反应
(2)特点：
反应物不能完全转化为生成物，即可逆反应有一定的限度。
同一条件，同时发生，同时存在
下列关于工业合成氨反应的说法正确的是（ ）
A. 升高体系温度能加快反应速率
B. 降低N2的浓度能加快反应速率
C. 使用催化剂不影响反应速率
D. 反应若在密闭容器中进行，N2和H2能100%转化为NH3
A
化学平衡状态
在上述SO2与O2的反应中，一定条件下向反应器中充入SO2和O2，刚开始SO2与O2的浓度很大，而SO3的浓度为零，反应正向进行。随着反应的进行，SO2与O2的浓度逐渐减小，正反应的速率减小；SO3的浓度逐渐增大，逆反应的速率增大。当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应达到化学平衡状态。
在高温、高压和催化剂存在条件下，氮气和氢气发生反应生成氨气。无论反应时间多长，在反应容器中总是同时存在氮气、氢气和氨气。请参考下图，描述从反应开始至平衡时各物质浓度的变化和正、逆反应速率的变化。
速率判定：
v正 = v逆
①同种物质：v正(A)=v逆(A)
②不同物质：v正(A)与v逆(B)之比等于它们系数之比
判断到达平衡状态的标志
可逆反应达到化学平衡后，反应混合物的组成保持不变，但是正、逆反应仍在进行，因此化学平衡是一种动态平衡。当反应条件发生改变时，如升高反应的温度等，原有的化学平衡状态会被打破，一段时间后反应会达到新的平衡状态。
变量不变：
反应体系中各物质的浓度、质量、质量分数、物质的量、保持不变时为平衡状态。
反应体系的平均摩尔质量、混合气体的密度、颜色保持不变时，要根据具体情况判断是否为平衡状态。
特征：
③动：
动态平衡（v(正)= v(逆) ≠0）
②等：
v(正)= v(逆)
④定：
各组分的浓度和含量保持不变。
⑤变：
条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。
①逆:
可逆反应
化学平衡观念
化学平衡具有丰富的思想内涵。
化学反应达到平衡，宏观上表现为“静止”状态，反应物和生成物其实仍在不断进行更新，只是同一物质生成和消耗的量相等，即正、逆反应速率相等，但不为零，表现出化学平衡的动态性。这说明事物的表象与本质之间有时存在较大差异，停留于事物的表面容易得出片面乃至错误的结论。只有探索事物本质，才能对事物具有更为深刻、全面的认识。
从反应物与生成物变化的角度看，正反应消耗反应物，积累生成物：逆反应积累反应物，消耗生成物。正、逆反应相互削弱，又共处于同一化学平衡体系中，对立而又统一。
从化学平衡的角度看，正、逆反应的对立统一关系使化学反应具有一定的限度，在一定条件下达成平衡。但这种平衡又是暂时的、相对的，温度、压强、浓度等条件的改变可能会打破化学平衡，从而达到新的平衡。这说明改变外界条件能促进事物的进一步发展。
思考交流
对有利于我们的或我们需要的化学反应，要想办法增大反应速率，并提高原料的利用率或转化率。
对有害于我们的或我们不需要的化学反应,要设法降低反应的速率，或隔离会引起反应的物质。
对应用于特定环境下及特殊需要的化学反应，则需要对反应的条件进行特殊的控制。
完成课后相关练习