人教版必修二高中化学第三节-化学反应的速率和限度(45张PPT)

(共45张PPT)
第三节
化学反应的
速率和限度
化学反应有快有慢：
HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O
千分之一秒即完成
H2＋Cl2＝2HCl
百分之一秒即完成
救心丹
几分钟见效
钢铁腐蚀
若干年
煤、石油等化石燃料的形成
几千万年以上
定义：
化学反应速率用单位时间（如每秒，每分，每小时）内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。
计算式:
一、化学反应速率
(物质的量浓度)
练习巩固
在
N2
+
3H2
2
NH3反应中，自开始至２秒，氨的浓度由０变为0.
6
mol/L，则以氨气表示的化学反应速率是多少？
=
0.3mol/(L·s)
v
(NH3)
=
△c
(NH3)
△t
=
(0.
6
–
0
)mol/L
2s
例题：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？
若用NH3
来表示呢?
问题2：此反应化学反应速率用不同物质表示为什么数值不同？数值上有何规律？
v(NO)=0.002mol/L·s
v(O2)=0.0025mol/L·s
v(NH3)=0.002mol/L·s
化学反应速率的特点—
①同一反应，可用不同物质在单位时间
内浓度的变化来表示，但必须指明是
用哪种反应物或哪种生成物来表示。
②用不同物质在单位时间内浓度变化表
示时，速率比等于方程式中的系数比
③均取正值，且是某一段时间内的平均
速率。
练习
向一个容积为1L的密闭容器中放入2moLSO2和1moLO2,在一定条件下反应,2S末,测得容器内有0.8moLSO2,求2S内SO2,O2,SO3的反应速率和反应速率比.
练习2
在一定条件下，mA+nB=pC的反应中，各物质的化学反应速率为V(A)=amol·L-1·s-1,
V(B)=a/2mol·L-1·s-1,
V(C)=amol·L-1·s-1,
则该反应的化学方程式是
。
2A+B=2C
练习
则该反应速率的快慢顺序为:
反应
A
+
3B
=
2C
+
2D
在四种不同条件下的反应速率为：
(1)ν(A)=0.3mol/(L·s
)
(2)
ν(B)=0.6mol/(L·s)
(3)
ν(C)=0.4mol/(L·s)
(4)
ν(D)=0.45mol/(L·s)
(1)>(4)>(2)=(3)
反思:比较反应的快慢,应取同一参照物
在相同条件下,等质量(金属颗粒大小相
同)的下列金属与足量1mol/L
盐酸反应时,
速率最快的是
A
镁
B
铝
C
钠
D
铁
二、影响化学反应速率的因素
§化学反应速率是由反应物的性质决定的;
内因是主要因素
外因因素:
实验2－5
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
规律：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大。降低温度，化学反应速率减小。
实验测得，温度每升高10度，化学反应速率通常增大原来的2～4倍。
注意：温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。
（1）温度对化学反应速率的影响
实验2－6
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
外因因素:
规律：催化剂能改变化学反应的速率。
有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂；有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。
催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中毒。
催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。
（2）催化剂对化学反应速率的影响
规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大。减小反应物的浓度，化学反应速率减慢。
（3）浓度对化学反应速率的影响
规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢。
（4）固体反应物的表面积对化学反应速率的
影响
（5）其他条件对化学反应速率的影响
练习：
1、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10s
A
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
。
3.2mol
某温度时在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：
1、反应开始2min内的X、Y、Z的化学反应速率
2、该反应的化学方程式为：___________。
把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产
生氢气的速率变化如图,分析其原因:
为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情况，绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。
（1）在0～t1、t1～t2、t2～t3各相同的时间段里,反应速率最大的是__________时间段，收集到气体最多的是_________时间段。
（2）试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因(该反应是放热反应)。
（3）在t4后，为什么收集到的气体的体积不再增加？
⑵开始时C(H+)大,该反应的反应速率大;
t1—t2由于反应放热温度升高,所以速率迅速增大;最后是因为C(H+)减小了，反应速率减慢.
练习：在25℃时，向100mL含HCl
14.6g的盐酸中，放入5.6g铁粉，反应进行到2s时收集到氢气1.12L(标况)，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时段盐酸浓度比后4s时段大
第三节
化学反应的
速率和限度
我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？
§
氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。
氯水的成份：
分子：Cl2
、HClO
、H2O
离子：H+
、
Cl-
、ClO-
等
Cl2
能
与H2O发生可逆反应：
Cl2
+
H2O
HClO
+
HCl
H2
+
I2
2HI
正反应
逆反应
什么叫做可逆反应？
在同一条件下,既向正反应方向进行,
同时又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
启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。
N2
+
H2
NH3
在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和
3mol
H2
(合适催化剂)，能发生什么反应？
（1）开始时c(N2)
、c(H2)大，
c(NH3)
=0
开始阶段有什么特征？
只有正反应，v(逆)=0
催化剂
N2
+
3
H2
2NH3
高温
N2
+
H2
NH3
（2）瞬间后c(N2)
、c(H2
)变小
,
c(NH3)≠0
瞬间过后有什么特征？
正逆反应都进行，v(逆)
≠0，v(正)>
v(逆)
（3）c(N2)
、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，
三种物质的浓度达到一个特定值。
一定时间段内有什么特征？
v(正)=
v(逆)
≠0
N2
+
H2
NH3
由于v(正)=
v(逆)
≠0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化.
从外表上看，反应好象“停止”。
可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。
反应速率
v(正)
v(逆)
t1
时间（t）
0
(1)0~t1：v(正)>v(逆)
(2)t1：
v(正)=v(逆)
平衡状态
N2+3H2
2NH3
催化剂
高温高压
交流与讨论
1、定义
在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
前提（适用范围）：可逆反应
内在本质：v(正)=
v(逆)
≠0
外在标志：反应混合物中各组分
的浓度保持不变
二、化学平衡状态
2、化学平衡状态的特征
(３)动：动态平衡（v(正)=
v(逆)
≠0）
(2)等：v(正)=
v(逆)
(４)定：反应混合物中各组分的浓度保持　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　定，各组分的含量保持不变。
(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
此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度?
此时的反应是否停止了？
此时为何3种物质的浓度保持不变?
某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2
2SO3
△
催化剂
时间
（min)
物质的量
浓度(mol/L)
0
10
20
30
40
50
60
70
SO2
1
0.7
0.5
0.35
0.2
0.1
0.1
0.1
O2
0.5
0.35
0.25
0.18
0.1
0.05
0.05
0.05
SO3
0
0.3
0.5
0.65
0.8
0.9
0.9
0.9
练习
可逆反应达到平衡的重要特征（　　　）
A.反应停止了
B.正、逆反应速率都为零
C.反应物和生成物的浓度相等
D.正、逆反应的速率相等
D
对于可逆反应M＋N
Q达到平衡状态时，
下列说法正确的是（
）
A.
M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B.
M、N全部变成了Q
C.
M、N、Q的浓度都保持不变
D.
反应已经停止
C
下列说法可以证明反应N2+3H2
2NH3
已达平衡状态的是
(
)
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂
C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成
A、C
随堂练习
在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g)
2C(g)
达到平衡的标志是（　　　）
A.　A的生成速率与C分解的速率相等
B.　单位时间内生成nmolA,同时生3nmolB
C.　A、B、C的浓度不再变化
D.　A、B、C的分子数比为1:3:2
C
14CO2
+
C
CO，达到化学平衡后，
平衡混合物中含14C的粒子有
。
14CO2、14C、14CO
3、化学平衡状态的判定
对于可逆反应m
A(g)
n
B(g)
+
p
C(g)
在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志
(1)A的生成速率和分解速率相等
(2)单位时间生成n
mol
B和p
mol
C的同时，生成m
mol
A
（3）A、B、C的物质的量不再改变
（4）A、B、C的浓度不再改变
（5）A、B、C的百分含量不再改变
练习:
在密闭容器中充入4mol
HI,在一定温度下,反应
2HI
(g)
H2
(g)+I2
(g)
达到平衡时,有30%的HI分解,则
平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少,
混合气体总物质的量为多少?
化学平衡计算的一般步骤:
“三步曲”
1.写出有关平衡的化学方程式
2.找出各物质的
起始量
转化量
平衡量
3
根据已知条件列式
反应物的转化率
在合成氨工业中,由a
mol氮气,
b
mol氢气混合反应达到平衡,有
c
mol
氨气生成,则氨气在反应混合物中所占的体积分数为
c
/
(a+b-c)
×
100%
定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。
V正≠V逆
V正=V逆≠0
条件改变
平衡1
不平衡
平衡2
建立新平衡
破坏旧平衡
V正=V逆≠0
一定时间
§
影响化学平衡的条件
一、化学平衡的移动
V正
>
V逆
平衡向正反应方向移动
V正
=
V逆
平衡不移动
V正
<
V逆
平衡向逆反应方向移动
探究实验1
FeCl3
+
3
KSCN
Fe(SCN)3
+
3KCl
（黄色）
（无色）
（红色）
（无色）
现象:
向第一支试管里加入几滴
FeCl3
溶液，颜色加深。
向第二支试管里加入几滴
KSCN
溶液，颜色加深。
1、浓度对化学平衡的影响
1、浓度对化学平衡的影响
分析
t1
t2
t3
应用
增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动；
结论
在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。
2SO2
+
O2
2SO3
增大反应物的浓度对化学平衡的影响
【思考练习】
1、
Fe(NO3)2溶液呈浅绿色，其中存在着下列平衡：Fe2++2H2O
Fe(OH)2+2H+
往该溶液中滴加盐酸，发生的变化（
）
(A)
平衡向逆反应方向移动
(B)
平衡向正反应方向移动
(C)
溶液由浅绿色变成黄色
(D)
Fe2+物质的量增大
A
D
2、温度对化学平衡的影响
例如：2NO2
4N2O2
+Q
为放热反应
红棕色
无色
结论：其它条件不变的情况下，温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动。
催化剂对化学平衡无影响
催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率(V正=V逆)；对化学平衡无影响。
t时间
（b）
V速率
V正
V逆
0
V逆
V正
′
′
催化剂能缩短平衡到达的时间
合成氨反应3H2+N2
2NH3（放热反应），原平衡体系的温度为50℃，现将体系置于100℃的环境中，
问：（1）平衡向何方向移动？
（2）达平衡后体系温度为多少？