(共23张PPT)
化学反应速率（第一课时）
问题
为什么要研究化学反应速率
工业
制氨
钢铁
生锈
食物
腐败
加快有利的化学反应
减慢有害的化学反应
尾气处理
表示方法：单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度
的增加
计算公式：υ
＝
公式含义：某一时间段内化学反应的平均速率
单位：mol·L－1·s－1或
mol/(L·s)等
Δc
Δt
任务一
如何表示化学反应的快慢？
m
A
＋
n
B
p
C
＋
q
D
分别用一种物质的浓度随时间变化来表示化学反应速率：
υ(A)＝-
Δc(A)
Δt
注意：用浓度变化表示化学反应速率适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
υ(B)＝-
Δc(B)
Δt
υ(C)＝
Δc(C)
Δt
υ(D)＝
Δc(D)
Δt
υ(A)︰υ(B)︰υ(C)︰υ(D)
＝
m︰n︰p︰q
同一化学反应:
m
A
＋
n
B
p
C
＋
q
D
υ(A)＝-
Δc(A)
Δt
υ(A)＝-
Δn(A)/V
Δt
υ(A)
︰υ(D)
＝
m︰q
υ(D)＝
Δc(D)
Δt
υ(D)＝
Δn(D)/V
Δt
例：在密闭容器中合成氨的反应
N2
+
3H2
2NH3
开始时
，N2
的浓度为
4
mol/L，H2
的浓度为
12
mol/L，
5
min
后
N2的浓度为
3
mol/L。用
N2浓度变化表示该化学反
应速率。
催化剂
高温、高压
υ(N2)＝-
Δc(N2)
Δt
＝-
-1
mol/L
5
min
＝
0.2
mol/(L·min)
Δc(N2)
＝3
mol/L－4
mol/L
＝-1
mol/L
υ(H2)
＝
0.6
mol/(L·min)
υ(NH3)
＝
0.4
mol/(L·min)
3
1
＝
υ(H2)
υ(N2)
已知：υ(N2)
＝
0.2
mol/(L·min)
υ(H2)
＝
3×υ(N2)
υ(NH3)
＝
2×υ(N2)
2
1
＝
υ(NH3)
υ(N2)
N2
＋
3H2
2NH3
催化剂
高温、高压
υ(A)︰υ(B)︰υ(C)︰υ(D)
＝
m︰n︰p︰q
同一化学反应
m
A
＋
n
B
p
C
＋
q
D
υ(A)
m
υ(B)
n
υ(C)
p
υ(D)
q
＝
＝
＝
也可表达为
m
n
υ(A)
υ(B)
＝
υ(B)
n
υ(A)
m
＝
如何比较化学反应速率的大小？
（1）换算成同一单位表示
（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值
不同条件下：m
A
＋
n
B
p
C
＋
q
D
υ(B)
n
υ(A)
m
＞
若
则
υ(A)
＞
υ(B)
例：在密闭容器中,合成氨的反应
N2
＋3H2
2NH3
开始时
，在不同反应条件下测得化学反应速率如下，其中化
学反应速率最小的是（
）。
A.
υ(N2)
＝
0.6
mol/(L·min)
B.
υ(H2)
＝
1.2
mol/(L·min)
C.
υ(NH3)＝
1.2
mol/(L·min)
υ(N2)
1
A.
A
＝
C
＞
B
催化剂
高温、高压
υ(H2)
3
B.
υ(NH3)
2
C.
找与化学反应物质的浓度相关的物理量
找与该物理量化学变化对应的时间
υ＝
Δc
Δt
实验原理
任务二
如何测定化学反应速率？
气体
离子浓度
体积
压强
颜色
电导率
pH
选择可观测、
易操作的变量
pH计
测量化学反应速率的常见方法
1.量气法
2.比色法
3.电导法
4.激光技术法
颜色
想一想
浑浊度
浊
度
仪
例：在一定温度下，10
mL
0.40
mol/L
H2O2溶液发生催化分解。测定0
～
6
min内的化学反应速率。
υ(O2)
υ(H2O2)
测量
想一想
2H2O2
2H2O
+
O2
↑
催化剂
H2O2溶液
MnO2
H2O2溶液
MnO2
t/min
0
2
4
6
8
10
V(O2)/mL
0.0
9.9
17.2
22.4
26.5
29.9
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时段的化学反应速率。
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
0～6
min：
Δn(O2)＝
0.0224
L
22.4
L/mol
＝
1.0×10-3
mol
Vm
Δ
V(O2)
＝
1.0×10－3
?n
/(mol)
-2.0×10－3
2H2O2
2H2O
+
O2
↑
催化剂
≈
3.3×10－2
mol/(L·min)
υ(H2O2)＝-
＝-
Δc(H2O2)
Δt
＝-
0.01L×6
min
-2.0×10－3
mol
Δn(H2O2)
V
·Δt
在一定温度下，10
mL
0.40
mol/L
H2O2
溶液发
生催化分解，（溶液体积变化忽略不计）H2O2
表示
0～6
min时段的化学反应速率。
你有哪些方法比较锌粒和
1
mol/L
H2SO4
溶液、4
mol/L
H2SO4
溶液化学反应速率的大小？
任务三
如何用实验法比较化学反应速率大小？
定量测定
Zn＋H2SO4
ZnSO4＋H2
↑
c(H+)、c(Zn2+)
、V(H2）、m(Zn)
设计方案
确定变量：
2.控制变量：
硫酸的浓度
锌粒的质量
锌粒的表面积
溶液的体积
温度
压强
反应
体系
反应物
反应
条件
设计方案
确定变量：______________
控制不变的因素：_______________________________
______________
3.
测定数据
硫酸的浓度
锌粒的质量
锌粒的表面积
溶液的体积
温度
压强
a.固定体积，测时间？
b.固定时间，测体积？
加入
试剂
反应
时间/s
化学反应速率/(
mL·s-1)
结论
1
mol/L
H2SO4
其他条件相同，4
mol/L
H2SO4
硫酸溶液比
1
mol/L
H2SO4
硫酸溶液化学反应速率大
4
mol/L
H2SO4
19
10.1
实验结果
10
19
10
10.1
选择可观测、易操作的变量
明确
寻找
探究问题
测定某条件下的化学反应速率
控制
改变
关联时间
其他因素
研究因素
控制相关变量相同
测量与反应物浓度相关的物理量
基于变量控制法测定化学反应速率的思路
定性描述：化学反应特征现象出现的快、慢
定量描述：
实验测定：控制单一变量，找与浓度相关，
可测量、易操作变量
υ
＝
Δc
Δt
化学
反应速率
小结：如何表征化学反应速率(共28张PPT)
化学反应速率（第二课时）
思考
为什么反应条件对化学反应速率有影响？
任务一
探究温度对化学反应速率的影响
【实验原理】
Na2S2O3(硫代硫酸钠)溶液与
H2SO4
溶液反应如下：
【实验用品】
0.1
mol/L
Na2S2O3
溶液、0.1
mol/L
H2SO4
溶液、
20
℃水、
70
℃热水、试管、烧杯等。
Na2S2O3
+
H2SO4
Na2SO4
+
SO2↑
+
S↓
+
H2O
【实验】
编
号
水浴
温度/℃
0.1
mol/L
Na2S2O3溶液
的体积/mL
0.1
mol/L
H2SO4溶液
的体积/mL
出现浑浊的时间/s
①
20
2
2
②
70
2
2
任务一
探究温度对化学反应速率的影响
【实验结论】
当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大，降低温度，化学反应速率减小。
编
号
水浴
温度/℃
0.1
mol/L
Na2S2O3溶液
的体积/mL
0.1
mol/L
H2SO4溶液
的体积/mL
出现浑浊的时间/s
①
20
2
2
87
②
70
2
2
16
思考
如何解释温度对化学反应速率的影响呢？
1918年，路易斯提出了化学反应速率的简单
碰撞理论。该理论认为，反应物分子间的碰撞是
化学反应的先决条件。反应物分子间有效碰撞的
频率越高，化学反应速率越大。
简单碰撞理论
基元反应：通过碰撞一步直接转化为产物的反应。
例如：NO2
+
CO
NO
+
CO2
基元反应
更多的化学反应过程分为多步进行
例如：
2HI
H2
+
I2
第一步：
2HI
→
2I?
+
H2
第二步：
2I?
→
I2
反应历程（反应机理）
任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。气体的浓度为1mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子的碰撞可达1028次
，如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应，反应只需10－5
s就可以完成。任何气体的反应均可瞬间完成。但实际并非如此。
气体分子的碰撞频率
碰撞时取向
不合适
碰撞时能量
不足
有足够的能量
和合适的取向
有效碰撞
反应物分子
平均能量
能量
活化分子
E2
反应过程
ΔH
E1
活化能和活化分子
生成物
反应物
O
反应的
活化能
其他条件相同时，升高温度→单位体积内活化分子数目增多→单位体积内活化分子百分数增多→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。
任务二
简单碰撞理论解释温度
对化学反应速率的影响
其他条件相同时，改变某一反应条件→单位体积内活化分子数目增多（或减少）→单位时间内有效碰撞次数增多（或减少）→化学反应速率增大（或减小）。
简单碰撞理论解释反应条件
对化学反应速率的影响
任务三
探究浓度对化学反应速率的影响
【实验原理】
Na2S2O3(硫代硫酸钠)溶液与
H2SO4
溶液反应如下：
【实验目的】
探究一定条件下反应物浓度对Na2S2O3与硫酸
化学反应速率的影响。
Na2S2O3
+
H2SO4
Na2SO4
+
SO2
+
S↓
+
H2O
【实验装置】
浊度计用于测量溶液浑浊度的变化。产生的沉淀越多，浑浊度（单位为NTU）值越大。
选取观测量：溶液达到相同浑浊度的过程中，
浑浊度随时间的变化
识别变量
变量：
Na2S2O3或H2SO4浓度
控制变量：其他组分浓度、温度等
变量控制测定化学反应速率的方法
【方案设计】
【实验过程】
实验
编号
Na2S2O3溶液
H2SO4溶液
蒸馏水
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
V/mL
①
0.1
1.5
0.1
3.5
10
②
0.1
2.5
0.1
3.5
9
③
0.1
3.5
0.1
3.5
8
④
0.1
3.5
0.1
2.5
9
⑤
0.1
3.5
0.1
1.5
10
【实验结论】
1.其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大。
2.反应物浓度等倍数改变，对化学反应速率影响不同。
【结果分析】
实验
编号
Na2S2O3溶液
H2SO4溶液
蒸馏水
c/(mol·L-1)
V/mL
c/(mol·L-1)
V/mL
V/mL
①
0.1
1.5
0.1
3.5
10
③
0.1
3.5
0.1
3.5
8
⑤
0.1
3.5
0.1
1.5
10
Na2S2O3溶液浓度的改变对化学反应速率的影响更大。
化学反应速率：③＞⑤＞①
其他条件相同时，增大反应物浓度→单位体积内活化分子数目增多→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大
任务四
简单碰撞理论解释浓度对化学反应速率的影响
催化剂对H2O2分解化学反应速率的影响
较高浓度的H2O2在避光条件下的分解速率
2H2O2
2H2O
+
O2↑
温度
30℃
50℃
分解速率
每年1%
每年2%
2H2O2
2H2O
+
O2↑
FeCl3
问题
为什么催化剂对化学反应速率有显著影响？
当其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程→活化能降低→活化分子百分数增多→单位体积、单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大
任务五
简单碰撞理论解释
催化剂对化学反应速率的影响
酶
冲刺时间分辨技术
飞秒激光器
飞秒化学
始态、过渡态、终态
单位时间内、
单位体积内
有效碰撞次数增多
增大化学
反应速率
升高温度
催化剂
增大反应物浓度
增大气体压强
单位体积内
活化分子
百分数增大
单位体积内
活化分子数增大
简单碰撞理论解释反应条件对化学反应速率的影响
