高中化学选修人教版4--2.1化学反应速率 （33张ppt）

(共33张PPT)

第二章 第一节
化学反应速率
高二年级 化学
●气囊充气
很快
●金属锈蚀
较慢
●火箭点火
很快
●溶洞形成
很慢

根据现象定性描述：产生气泡快慢、颜色变化快慢、产生浑浊快慢、温度变化快慢、固体减少快慢等。
如何描述化学反应的快慢？
一、化学反应速率
1．表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示化学反应速率，即：
υ＝
Δc
Δt
mol/(L·s)、
2．单位：
mol·L-1·s-1、
mol/(L·min)、
mol·L-1·min-1
对于任意一个反应:mA＋nB＝pC＋qD
可分别用 A、B、C、D 任意一种物质的浓度变化来表示化学反应速率：
υ(A)＝
Δc(A)
Δt
υ(B)＝
Δc(B)
Δt
υ(C)＝
Δc(C)
Δt
υ(D)＝
Δc(D)
Δt
注意：用浓度变化表示化学反应速率只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
氨是重要的化工原料，主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等，我国是世界上氨产量最高的国家之一。
工业合成氨
N2 的浓度为 8 mol/L，H2 的浓度为 20 mol/L，5 min后 N2 的浓度为 6 mol/L。
（1）求用 N2 浓度变化表示的反应速率。
【例1】在密闭容器中，合成氨的反应 开始时
N2 ＋3H2 2NH3，




υ(N2)＝
Δc(N2)
Δt
＝
8 mol·L-1－6 mol·L-1
5 min
＝0.4 mol/(L·min)
【例1】（2）求用 H2 、NH3 浓度变化表示的反应速率。
c起始/(mol/L)
c转化/(mol/L)
c5min/(mol/L)
8 20 0
6
2 6 4
N2 ＋ 3H2 2NH3




υ(NH3)＝
0.8 mol/(L·min)
υ(N2) ：υ(H2) ：υ(NH3)＝1 ：3 ：2
υ(N2)
0.4 mol/(L·min)
＝
υ(H2)
1.2 mol/(L·min)
＝

三段式

2.对于反应：mA＋nB＝pC＋qD，用不同物质浓度变化表示反应
速率时存在如下关系：
υ(A)：υ(B)：υ(C)：υ(D)＝m ：n ：p ：q
1.在同一个化学反应中，用不同物质浓度变化表示化学反应速率，
其数值可能不同，使用时须指明用哪种物质浓度变化表示反应
速率。
启示
【例1】（3）求 5 min 后 H2 、NH3 浓度。
c起始/(mol/L)
c转化/(mol/L)
c5min/(mol/L)
8 20 0
6
2 6 4
N2 ＋ 3H2 2NH3




14 4
反应物的起始浓度－转化浓度＝某时刻浓度
生成物的起始浓度＋转化浓度＝某时刻浓度


1.列出各物质已知浓度数据
2.求出各物质浓度变化量
反应物的起始浓度－转化浓度＝某时刻浓度，
生成物的起始浓度＋转化浓度＝某时刻浓度，
各物质转化浓度之比等于方程式化学计量数之比
3.写出所有物质各时刻浓度

三段式法
处理汽车尾气
NO 和 CO 都是汽车尾气中的有害物质，通常情况下它们能缓慢地起反应：2CO＋2NO＝N2＋2CO2 ，在不同反应条件下测得反应速率如下，其中反应速率最快的是（ ），最慢的是（ ）。
A. υ(CO)＝0.004 mol·L-1·min-1 B. υ(NO)＝0.005 mol·L-1·min-1
C. υ(N2)＝0.05 mol·L-1·min-1 D. υ(CO2)＝0.002 mol·L-1·s-1

处理汽车尾气
A. υ(CO)＝0.004 mol·L-1·min-1 B. υ(NO)＝0.005 mol·L-1·min-1
C. υ(N2)＝0.05 mol·L-1·min-1 D. υ(CO2)＝0.002 mol·L-1·s-1
D.v(CO2)＝0.12 mol·L-1·min-1

解析
根据 2CO＋2NO＝N2＋2CO2 知v(CO) ：v(N2)＝2 ：1
A. υ(N2)＝0.002 mol·L-1·min-1 B. υ(N2)＝0.0025 mol·L-1·min-1
C. υ(N2)＝0.05 mol·L-1·min-1 D. υ(N2)＝0.06 mol·L-1·min-1
反应速率最快的是 D ，最慢的是 A 。
小结
统一单位 统一物质
比较同一化学反应不同条件下反应速率快慢的方法

t / min 0 2 4 6 8 10
V(O2) / mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
【例2】在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解，不同时刻测得生成的 O2 的体积（已折算为标准状况）如下表（溶液
体积变化忽略不计）。求0～6 min、6～10 min时段的反应速率。
υ(O2)? υ(H2O2)?
t / min 0 2 4 6 8 10
V(O2) / mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
Δn(O2)
ΔV(O2)
÷Vm
÷V
Δn(H2O2)
Δc(H2O2)
方程式
2H2O2 2H2O＋O2
催化剂
Δc＝
Δn
V
υ＝
Δc
Δt
n＝
ΔV
Vm
υ(H2O2)
÷Δt
气体体积

溶液体积

υ(H2O2)＝
0.2 mol/L
6 min
＝ 3.3×10-2 mol/(L·min)

＝
2×10-3 mol
0.01 L
＝ 0.2 mol/L

t / min 0 2 4 6 8 10
V(O2) / mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9
0～6 min：
Δn(O2)＝
0.0224 L
22.4 L/mol
＝ 1×10-3 mol

Vm
ΔV (O2)
＝
Δc(H2O2)＝
Δn (H2O2)
V
υ(H2O2)＝
0.066 mol/L
4 min
＝ 1.7×10-2 mol/(L·min)

Δn(O2)＝
0.0075 L
22.4 L/mol
＝ 3.3×10-4 mol

Δc(H2O2)＝
6.6×10-4 mol
0.01 L
＝ 0.066 mol/L

6～10 min：
t / min 0 2 4 6 8 10
V(O2) / mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9

υ(H2O2)＝
1.7×10-2 mol/(L·min)

6～10 min：
υ(H2O2)＝
3.3×10-2 mol/(L·min)

0～6 min：
v＝
Δc
Δt
同一个反应在不同时段，反应速率数值不同。 这种速率表达方式指的是反应在某时段内的平均反应速率，不是瞬时速率。
启示
t / min 0 2 4 6 8 10
V(O2) / mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9

思考：你有哪些方法比较锌粒和 1 mol/L H2SO4 溶液、4 mol/L H2SO4 溶液反应速率的快慢？
二、通过实验比较化学反应速率
定性角度：观察实验现象
定量角度：测定反应速率
定性实验
Zn＋2H+ Zn2+＋H2
比较锌粒和 1 mol/L H2SO4 、4 mol/L H2SO4 溶液反应速率快慢。

观察要点

产生气泡快慢、锌粒溶解快慢、
温度变化快慢。
溶液体积相同、锌粒形状质量相同、
装置相同、同时操作。
操作要点
变量控制
υ＝f(T、c、p、s …)

改变单一自变量
观察因变量变化
控制其他自变量
【原理分析】
定量测定

测量要点
c(H+)、c(Zn2+)
、V(H2）、m(Zn)
Zn＋H2SO4 ZnSO4＋H2
【装置操作】

锌粒足量且等量、形状相似；
硫酸足量等体积；
装置气密性好；
操作迅速，准确计时。
操作要点
收集一定体积的氢气
【数据处理】



加入试剂
4 mol/L硫酸
1 mol/L硫酸
反应时间
min
反应速率
(mol·L-1·min-1)
0.25
1.2
2 g 锌粒和40 mL 硫酸反应 ， 收集10 mL 氢气
Δn(H2)
ΔV(H2)
÷Vm
÷V
Δn(H2SO4)
Δc(H2SO4)
方程式
Δc＝
Δn
V
υ＝
Δc
Δt
n＝
ΔV
Vm
υ(H2SO4)
÷Δt
Zn＋H2SO4 ZnSO4＋H2
【数据处理】



加入试剂
4 mol/L硫酸
1 mol/L硫酸
反应时间
min
反应速率
(mol·L-1·min-1)
0.25
1.2
【数据处理】
收集 9 mL（折算为标准状况）H2。
∴υ(H2SO4)＝
Δc(H2SO4)
Δt
＝
0.04 L 1.2 min
0.009 L
22.4 L/mol
×
8.37×10-3 mol·L-1·min-1
4.01×10-2 mol·L-1·min-1
设计实验测定化学反应速率的基本思路
明确目的
确定原理
制定方案
实验实施
选择装置
变量控制


分析数据
得出结论

数据处理
测量反应时间、
某物质浓度变化

小结：如何表征化学反应的快慢
化学反应
快慢的多元表征

定性描述：反应的特征现象出现的快、慢
理论计算：

定量测定：可测量、易操作变量；与时间关联


三段式计算
υ＝
Δc
Δt