6.2化学反应的速率与限度 第1课时（课件67页）

(共67张PPT)
第二节
化学反应的速率与限度
(第1课时)
第六章
化学反应与能量
二、推进新课
NO+CO
N2+CO2（无催化剂几乎不反应）
高温、高压
N2
(
g
)
+
3H2
(
g
)
2NH3
(
g
)
催化剂
汽车尾气处理
工业合成氨
研究化学反应的条件对日常生活，工农业生产和科学研究有重要意义。
本节主要讨论两点
化学反应进行快慢（反应速率）
化学反应进行程度（反应限度）
一、导入新课
快慢差别很大的化学变化
二、推进新课
新概念
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。
新问题
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
二、推进新课
新问题
那么化学上又是如何定量地判断一个化学反应的快慢的呢？
学科链接
在物理中我们是如何定量地判断一个物体移动速度快慢的？
用速度来描述：单位时间内物体移动的距离的大小
v
＝
△s
△t
二、推进新课
概念：化学反应速率用来衡量化学反应进行的快慢程度。
表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。（通常用符号v表示）
计算公式：
单位：
mol/(L·min)或mol/(L·s)
化学反应速率
v
＝
△s
△t
二、推进新课
1.化学反应速率的含义(定性)：
定性：观察反应物消失的快慢或生成物出现的快慢。如：Mg、Zn分别与同浓度的盐酸反应，有何现象？
一、化学反应速率
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的一个物理量。
二、推进新课
【练习】甲、乙两容器都在进行A→B的反应，甲容器每分钟减少了4molA，乙容器内每分钟减少了2molA，则甲容器内的反应速率比乙容器内的反应速率要（
）
A．快
B．慢
C．相等
D．无法判断
D
二、推进新课
2.化学反应速率的表示(定量)：
思考：化学反应速率常用的单位是什么？计算表达式呢？
注意：浓度是指“物质的量浓度”而不是质量分数，单位常用mol/L。
用单位时间(如每秒、每分、每小时)内某种反应物浓度的减小或生成物浓度的增大(即浓度的变化量)来表示。
二、推进新课
3.化学反应速率常用的单位：mol/(L·min)或mol/(L·s)
其他形式：mol·L-1·min-1或mol·
L-1·s-1
试根据以上计算式推出v的单位是什么？
v
＝
△c
△t
＝
△t
|c反应前-c反应后|
某一物质的化学反应速率的计算式为：
二、推进新课
概念：化学反应速率用来衡量化学反应进行的快慢程度。
表示方法：化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。（通常用符号v表示）
计算公式：
单位：
mol/(L·min)或mol/(L·s)
化学反应速率
v
＝
△c
△t
二、推进新课
0.3mol/(L·s)
0.3mol/(L·s)
在某一化学反应中，反应物B的浓度在5s内从2.0
mol/L变成0.5
mol/L，在这5s内B的化学反应速率为____________。
vB
＝
△cB
△t
＝
△t
2.0
mol/L-
0.5
mol/L
＝
二、推进新课
【例1】反应：3A(g)+B(g)
=
2C(g)
+2D(g)，在不同条件下，用不同物质表示其反应速率，分别为：
①v(A)=0.6
mol/(L·min)
②v(B)=0.45
mol/(L·min)
③v(C)=0.015
mol/(L·min)
④v(D)=0.45
mol/(L·min)
则此反应在不同条件下进行最快的是(
)
A.②③
B.①
C.②④
D.②
二、推进新课
解析方法一：
在化学反应速率单位相同的前提下，化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比
v(A)：v(B)：v(C)：v(D)=3：1：2：2，则用A表示的化学反应速率分别为：
①v(A)=0.6
mol/(L·min)
②v(A)=3v(B)=1.35
mol/(L·min)
③v(A)=v(C)=0.0225
mol/(L·min)
④v(A)=v(D)=0.675
mol/(L·min)
则该反应在不同的条件下进行最快的是②。
二、推进新课
解题方法二：
在化学反应速率单位相同的前提下，化学反应速率的数值除以相应的化学计量数，数值越大，表示反应速率越快
①v'(A)
=
=
0.2
mol/(L·min)
②v'(B)
=
=
0.45
mol/(L·min)
③v'(C)=
=
0.0075
mol/(L·min)
④v'(D)=
=
0.225
mol/(L·min)
答案：D
且②＞④＞①＞③
二、推进新课
【练习】在一定条件下：N2O4
2NO2在20秒内N2O4的浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L，则v(N2O4)[单位：mol/(L·s)]为(
)
A.
0.1
B.
0.002
C.
0.06
D.
0.04
与v(NO2)=0.003
mol/(L·s)比较，哪一个表示的反应速率更快？
B
二、推进新课
【例2】某反应物在1min内减少了1mol/L，用该物质浓度的变化来表示的化学反应速率为：
【例3】在2L的密闭容器里进行某反应，反应5s后生成物C物质的量增加了4mol，则5s内反应速率为：
浓度的改变量
经历的时间
1mol/L
1min
=1mol/(L·min)
物质的量改变量
×经历时间
4mol
2L
=0.4
mol/(L·s)
容积
×5s
＝
＝
二、推进新课
【例4】在2L密闭容器中，在一定条件下进行合成氨的反应3H2+N2
2NH3，先加入H2和N2各2mol，反应经2min后，测得N2的物质的量浓度为0.8mol/L。求各物质的化学反应速率是多少？
二、推进新课
3H2
+
N2
2NH3
2L
起始量
2min内变化量
终态量
1
mol/L
1mol/L
0mol/L
0.8mol/L
0.2mol/L
0.6mol/L
0.4mol/L
0.4mol/L
0.4mol/L
V(N2)
0.2
mol/L
=
0.1
mol/(L·min)
2min
＝
△c
△t
＝
V(NH3)
0.4
mol/L
=
0.2
mol/(L·min)
2min
＝
△c
△t
＝
V(H2)
0.6
mol/L
=
0.3
mol/(L·min)
2min
＝
△c
△t
＝
解：
思考？用不同物质表示同一化学反应的速率，数值上是否相同？它们比值与它们在方程式中的计量系数的比值是什么关系？
二、推进新课
【例5】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0.3mol，此反应的平均反应速率用NO来表示为多少？
问题1：若用O2的浓度变化来表示此反应速率是多少？
问题2：v(NO)=0.002mol/L·s
与v(O2)=0.0025mol/L·s是否表示此反应的同一种速率？数值上有何规律？
v(NO)=0.002mol/(L·s)
v(O2)=0.0025mol/(L·s)
问题3：小结化学反应速率表示时的注意点、规律。
二、推进新课
【注意】
结论：对aA(g)
+
bB(g)
=
cC(g)
+
dD(g)
反应有：
v(A):v(B):
v(C):
v(D)
=
a
:
b:
c:
d
2.用同一反应中不同物质表示同一速率时，其数值之比一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
1.在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时，其数值是可以不同的，但是这些数值都表示同一个反应速率（即表示的意义是相同的）。因此化学反应速率的表示必须说明用哪种物质来做标准。
二、推进新课
【例6】已知
4NH3+5O2=4NO+6H2O，则下列关系式正确的是(
)
4/5v(NH3)
=
v(O2)
4/5V（NH3）=V（H2O）
C.
5/6V（O2）=V（H2O）
D.
4/5V
(O2)=V(NO
)
D
二、推进新课
【例7】反应
A
+
3B
=
2C
+
2D
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)
所以比较反应速率大小时，不仅要看反应速率数值本身的大小，还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小来说明。
比较反应的快慢
二、推进新课
3.一般来说，化学反应的速率随着反应的进行可不断变化。因此某一时间段内的反应速率实际是指这一时间段内的平均速率(且是正值)，而不是指瞬时速率。
4.固体或纯液体的浓度可视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。
二、推进新课
t/min
c/moL·L-1
A
B
C
8
6
4
2
0
2
根据右图填空：
1.反应物是
____________生成物__________。
2.该反应的化学方程式是________________________
A、B
C
3A+2B=3C
看图回答问题
二、推进新课
【例8】在2L的密闭容器中，发生下列反应：
3A(g)+
B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的A
和B
都是4mol，在前10sA
的平均反应速率为0.12mol/(L·s)，则10s时，容器中B的物质的量为
。
【例9】一定温度下，向一容积为2L的真空容器中加入1mol氮气，3mol氢气，3min后测得容器内的压强是起始时压强的0.9倍，在此时间内用氢气的变化来表示反应速率为
。
3.2
mol
0.1mol/(L·min)
二、推进新课
【例10】在25℃时，向100mL含HCl0.4mol的盐酸中，放入0.1mol铁粉，反应进行到2s时收集到氢气0.05mol，之后反应又进行了4s，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：
(1)前2s内用FeCl2表示的平均反应速率为
；
(2)后4s内用HCl表示的平均反应速率为
；
(3)前2s与后4s比较，反应速率
较快，其原因可能___________________。
0.25mol/(L·s)
0.25mol/(L·s)
前2s
前2s盐酸浓度比后4s大
二、推进新课
4.数学表达式：
一、化学反应速率
1.定义：
是用来衡量化学反应进行快慢的一个物理量。
3.常用的单位：mol/(L·min)或mol/(L·s)
④同一反应，用不同物质表示反应速率，在数值上可能不同，但是表示的快慢意义相同；而且它们的化学反应速率之比等于它们的计量数之比。
2.定量描述：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。
注意：①
浓度是物质的量浓度，单位常用mol/L
②一般不用固体和纯液体物质来表示化学反应速率
③化学反应速率为某段时间的平均速率，且是正值
v
＝
△cB
△t
＝
V(容积）×△t
△nB
二、推进新课
【小结】(1)反应速率的值越大，说明化学反应越快。
(2)化学反应速率表示的是平均反应速率。
①化学反应速率表示的是一段时间内的平均速率，均取正值。
②同一反应可以选用不同的物质来表示速率，其数值可能不同，但意义相同。
且用不同物质表示的速率之比等于化学方程式中计量数之比。
aA+bB
=
cC+dD，速率关系式：v(A):
v(B)
:v(C):v(D)
=
a:b:c:d。
③比较反应速率快慢的方法：根据速率关系式，转化成同一种物质的速率，再比较大小。
④固体和纯液体的浓度视为常数(保持不变)，因此，它们的化学反应速率也视为常数。
二、推进新课
H2+F2=2HF
在暗处能剧烈化合并发生爆炸
H2+Cl2=2HCl
光照或点燃发生反应，光照时发生爆炸化合，H2在Cl2中点燃时安静燃烧，发出苍白色火焰
H2+Br2=2HBr
加热至一定温度才能反应
H2+I2=2HI
不断加热才能缓慢反应
为什么卤素单质与氢气反应的条件和剧烈程度不相同？决定化学反应速率的主要因素是什么？
二、推进新课
一、内因：
参加反应的物质自身的性质是决定化学反应速率的主要原因。
思考：
1.在通常情况下，Na与水的反应和Mg与水的反应哪个剧烈(反应速率快)？为什么？
2.F2与H2黑暗即爆炸，而Cl2与H2光照或点燃才反应。
这说明化学反应速率的决定因素是什么？
二、推进新课
内因：
反应物本身的性质。
外因：
浓度、压强、温度、催化剂、
其他因素。
二、影响化学反应速率的因素
二、推进新课
1.浓度对化学反应速率的影响。
实验：大理石分别与10
mL
1mol/L的HCl和10
mL
0.1mol/L的HCl反应，观察现象?
结论：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。
影响化学反应速率的外界因素：
二、推进新课
化学反应能发生的先决条件是：反应物分子(离子)之间发生碰撞。但是并不是每次碰撞都能发生化学反应，只有具备一定能量的分子(离子)且具有合适的取向时的相互碰撞才可能使旧键断裂，从而才能发生反应。
有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。
活化分子：具备一定能量的分子。
分析原因：
化学反应的本质：旧键断裂,新键形成
二、推进新课
浓度影响原因：在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子百分数是一定的，即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比。所以当反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数增多，反应速率也必然增大。
注：增大浓度：单位体积内的活化分子数增大,活化分子的百分数不变。
二、推进新课
注意：
a.此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，改变它们的量不会改变化学反应速率。
b.化学反应若是可逆反应，反应物或生成物的浓度改变，其正反应速率和逆反应速率的也要改变。
若在容器中加入SO2或O2或SO3
正逆反应速率都增大。
2SO2
+
O2
2SO3
c.气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系并不是一概如此，若随着浓度的改变，物质的本质发生了变化，那么反应速率的含义也不同了。如：Fe
与硫酸反应。
二、推进新课
压强对化学反应速率的影响
二、推进新课
2.压强对反应速率的影响：
原因：对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积里活化分子数，即增加反应物的浓度，因而增大化学反应的速率。
二、推进新课
反应速率无变化！
恒容条件下，反应N2+3H2
2NH3
充入He气，反应速率如何改变？
He分子
【讨论】
二、推进新课
对于压强的改变，只有引起反应体系中气体反应物浓度的变化，才对反应速率产生影响。改变压强，其实是改变了气体反应物的浓度。
注意
二、推进新课
注意：1.压强影响，只适用于讨论有气体参加的反应，当然并不一定全部是气体参加的反应。
　　
2.压强影响反应速率，必须伴随有浓度改变。即压强变则体积变，实际是浓度的变化。若容器的体积不变，因而各气体的浓度没有变，则速率不变。如在密闭容器中通入
“惰性气体”——不参与反应的气体。
规律：对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。
二、推进新课
思考：对于
I2(g)
+H2(g)==2HI(g)，采取下列措施,反应速率如何变化?压强如何变化?
(1)缩小容器的体积
(2)保持体积不变，通入He气
(3)保持压强不变，通入He气
结论：
a.恒温下：减小容器的体积，增大压强，物质的量浓度增大，反应速率增大。
b.恒容时：充入气体反应物，压强增大，反应物浓度增大，反应速率增大。
c.恒容时：充入“惰性气体”，压强增大，反应物浓度不变，反应速率不变。
d.恒压下：充入“惰性气体”，容器的体积增大，物质的量浓度减小，反应速率减小。
二、推进新课
【例11】反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是(
)
A.增加C的量
B.将容器的体积缩小一半
C.保持体积不变，充入N2使体系压强增大
D.保持压强不变，充入N2使容器体积变大
AC
二、推进新课
3.对于可逆反应：在密闭容器中有反应
2SO2
+
O2
2SO3
将容器压缩：正逆反应速率都增大。
将容器增大：正逆反应速率都减小。
二、推进新课
3.温度
【结论】其他条件相同时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。
现象
结论
热水中
常温
冷水中
产生气泡速率增大，带火星火柴复燃
升高温度，反应速率增大
有气泡冒出
产生气泡速率减小
降低温度，反应速率减小
2H2O2
=
2H2O
+O2
二、推进新课
原因：
(1)浓度一定时，升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的数量(即单位体积内的活化分子数增加,活化分子的百分数也增加)，反应速率增大。
二、推进新课
规律：其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率(温度每升高
10℃，化学反应速率增大到原来的2至4倍)。
(2)温度升高，使分子运动的速度加快，单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。
温度对反应速率的改变：对吸热反应和放热反应都适用。
升温：吸、放热反应速率都加快。
降温：吸、放热反应速率都减小。
二、推进新课
注：改变温度对可逆反应的影响
2SO2
+
O2
2SO3
反应：
为放热反应
升高温度：V(正）、V(逆）都增大，
(V(逆）增大的要大些)。
降低温度：V(正）、V(逆）都减小，
(V(正）减小的要小些)。
二、推进新课
【例12】下列有关说法正确的是(
)
A.增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增大
B.有气体参加的化学反应,若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增加活化分子的百分数，从而使化学反应速率增大
C.升高温度能使化学反应速率增大的主要原因是增加了反应物分子中活化分子的百分数
C
二、推进新课
现象
结论
加入MnO2
加入FeCl3
不加其他试剂
气泡冒出速率增大
气泡冒出速率增大
有气泡冒出，较慢
MnO2能加快反应速率
FeCl3能加快反应速率
无催化剂反应较慢
【结论】加入催化剂能加快化学反应的速率。
4.催化剂对化学反应速率的影响：
二、推进新课
原因：在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加活化分子百分数，因而使反应速率加快。
二、推进新课
规律：催化剂可以改变化学反应的速率。
正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。
负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。
（如不特意说明，指正催化剂。）
二、推进新课
【例13】在相同条件下，做
H2O2
分解对比实验，(1)加入
MnO2
，(2)不加
MnO2
,
下图是反应放出O2的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是(
)
A
1
2
A
t
v
1
2
C
v
1
2
B
v
t
t
1
2
D
v
t
二、推进新课
注意：
b.对于可逆反应，催化剂能同等程度的改变正、逆化学反应的速率。
d.催化剂中毒：催化剂的活性因接触少量的杂质而明显下降甚至遭到破坏，这种现象叫催化剂中毒。工业上常对原料进行净化。
c.催化剂只改变反应速率，不能改变反应的能否发生。
a.凡是能改变反应速率而自身在化学变化前后化学性质和质量没有发生变化的物质叫催化剂。
二、推进新课
【练习】
在密闭容器里，通入x
mol
H2和y
molI2(g)，改变下列条件，反应速率将如何改变？
(1)升高温度
(
)
(2)加入催化剂
(
)
(3)容器容积不变，充入更多的H2
(
)
(4)扩大容器的体积
(
)
(5)容器容积不变，通入氮气
(
)
(6)保持恒压，通入氮气
(
)
加快
加快
加快
减慢
不变
减慢
二、推进新课
5.其他如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响。
【思考】为什么要将食物存放在温度低的地方（如电冰箱）？
食物的变质腐败是食物的缓慢氧化过程。低温下食物腐败速率大大降低，不易变质。温度越低，化学反应速率越小。
二、推进新课
【思考】实验时，通常要将两种块状或颗粒状的固体药品研细，并混匀后再进行反应。原因是什么？
固体研细后其表面积极大地增加，大大增加了反应物之间的接触机会，可以提高反应速率，有利于反应的进行。
固体表面积越大，化学反应速率越大。
【思考】人们常把固体试剂溶于水配成溶液再进行化学实验，原因是什么？
溶液中溶质以分子或离子形式存在，且分布均匀，使反应物分子或离子之间直接接触的机会极大地增加，可以大大提高反应速率。物质以溶液状态存在时，能增大化学反应速率。
二、推进新课
【思考】实验室常用约30％左右的硫酸溶液与锌粒反应制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变少（锌粒有剩余），如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来。原因是什么？
反应进行一段时间后，气泡变少的原因是c(H+)减小，反应速率减小；如果添加适当浓度的硫酸溶液，由于溶液中c(H+)增大，所以反应速率增大，气泡重新增多起来。
反应物浓度越大，化学反应速率越快。
二、推进新课
【例14】等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得下图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(　　)
　
A.
4－3－2－1
B.
1－2－3－4
C.
3－4－2－1
D.
1－2－4－3
组别
c(HCl)(mol/L
温度(℃)
状态
1
2.0
25
块状
2
2.5
30
块状
3
2.5
50
块状
4
2.5
50
粉末状
A
二、推进新课
【例15】对于在溶液间进行的反应，对反应速率影响最小的因素是(
)
A.温度
B.浓度
C.压强
D.
催化剂
【例16】下列条件的变化，是因为降低反应所需的能量而增加单位体积内的反应物活化分子百分数致使反应速率加快的是(
)
A.增大浓度
B.增大压强
C.升高温度
D.使用催化剂
C
D
二、推进新课
【例17】设C+CO2
2CO
(正反应吸热)反应速率为v1；N2+3H2
2NH3(正反应放热)反应速率为v2。对于前述反应，当温度升高时，v1和v2变化情况为(
)
A.
同时增大
B.
同时减小
C.
v1减少，v2增大
D.
v1增大，v2减小
A
二、推进新课
【例18】把除去氧化膜的
Mg
条，投入到盛有稀盐酸的试管中，发现
H2
的产生速率（v）与时间（t）的变化情况如右图所示：
t1
~
t2
速率变化的主要原因是：
t2
~
t3
速率变化的主要原因是：
v
t1
t2
t3
t
反应放热使温度升高，反应速率加快。
盐酸浓度减小，使反应速率减慢。
二、推进新课
【例19】Fe2O3+
3H2
===
2Fe+3H2O，采用下列措施不能改变反应速率的是(
????
)
A．增加Fe2O3投入量
B．保持容器体积不变，增加通人H2
的量
C．充入N2，保持容器内压强不变
D．充入N2，保持容器内体积不变
加热
AD
三、课堂小结
小结：影响化学反应速率的外因
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
增大反应物浓度
增大压强
升高温度
使用催化剂
增加
增加
不变
增加
加快
增加
增加
不变
增加
加快
不变
增加
增加
增加
加快
不变
增加
增加
增加
加快
再
见
谢谢
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