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第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率第一課時H2(g)+O2(g)2H2O(l)氫氣和氧氣反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)量級高達1083,但常溫、常壓下幾千年都不反應(yīng),點燃時卻在瞬間完成煤的形成(上億年)牛奶變質(zhì)(幾天)爆炸(瞬間)鐵釘生銹(幾月)思考:化學(xué)反應(yīng)為何什么會有快有慢?化學(xué)反應(yīng)如何進行的?怎樣定量地表示化學(xué)反應(yīng)的速率?反應(yīng)條件怎樣影響化學(xué)反應(yīng)速率的?一、化學(xué)反應(yīng)是有歷程的研究表明,氫氣和氧氣的混合氣體在點燃或有催化劑存在的條件下,可以發(fā)生爆炸式反應(yīng)生成液態(tài)水。這個看似簡單的化學(xué)反應(yīng)實際上是具有歷程的,大約要經(jīng)歷12步反應(yīng)才能完成。以下列出主要的四步反應(yīng):
H2
2H·
點燃或催化劑
H·+O2
·OH+O·
O·+H2·OH+H·
·OH+H2
H2O+H·
當溫度為700℃、氧氣的壓強為104Pa時,H2在催化劑的催化作用下生成H·,而一個H·通過與其他分子反應(yīng),在0.3s內(nèi)就可以產(chǎn)生1015個H·
;
H·的產(chǎn)生又可以引發(fā)體系內(nèi)其他的反應(yīng),整個過程進行得非??欤查g就能達到化學(xué)平衡。但是在常溫、常壓下,如果無催化劑存在,體系中沒有引發(fā)反應(yīng)的H·,該反應(yīng)則慢得測不出其速率。1.資料在線基元反應(yīng)歷程條件反應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)條件化學(xué)反應(yīng)速率二、化學(xué)反應(yīng)速率
分別取濃度為2.0、1.5、1.0(mol·L-1)的鹽酸各50ml與0.05g鎂條反應(yīng),記錄比較鎂條完全溶解所需反應(yīng)時間c(HCl)/mol?L-1
2.01.51.0m(Mg)/g0.050.050.05n(Mg)/molt/s反應(yīng)速率v二、化學(xué)反應(yīng)速率思考二若用單位時間內(nèi)鹽酸濃度的減小或氯化鎂濃度的增大來表示該化學(xué)反應(yīng)的速率,需要哪些數(shù)據(jù)呢?二者在數(shù)值上相等嗎?為什么?思考一實驗中化學(xué)反應(yīng)速率可用哪些方法表示?單位時間內(nèi)鹽酸溶液或氯化鎂的濃度變化單位時間內(nèi)鎂的質(zhì)量變化單位時間內(nèi)鎂的物質(zhì)的量的變化需要準確量取鹽酸的體積,并利用關(guān)系式計算出反應(yīng)中消耗的氯化氫或生成的氯化鎂的物質(zhì)的量二、化學(xué)反應(yīng)速率1.概念及計算公式對于反應(yīng)體系體積不變的化學(xué)反應(yīng)aA+bB=dD+eE,通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增大來表示化學(xué)反應(yīng)速率計算公式單位mol·L-1·min-1mol·L-1·s-12、意義:描述化學(xué)反應(yīng)快慢的物理量。①濃度僅指溶液或氣體的。②固體、純液體無濃度可言。①反應(yīng)速率實際上是某段時間間隔內(nèi)的平均反應(yīng)速率。時間間隔越短,在這段時間發(fā)生的濃度變化越接近瞬時反應(yīng)速率(指在某一瞬間的反應(yīng)速率);②對某一具體化學(xué)反應(yīng)來說,在用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率時所得數(shù)值往往不同。用各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)之比。注意:為了統(tǒng)一起見,將化學(xué)反應(yīng)速率定義為:
△c(B)△t△c(A)△t△c(D)△t△c(D)△t△c(E)△t化學(xué)反應(yīng)速率的物理測定法:量氣法、比色法、電導(dǎo)法【例題】(1)在2L的密閉容器中,加入1mol和3mol的H2和N2,發(fā)生N2+3H22NH3,在2s末時,測得容器中含有0.4mol的NH3,求該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率。
解:N2+3H2
起始量(mol):1302s末量(mol):1-0.23-0.60.4變化量(mol):0.20.60.4
2NH3在應(yīng)用化學(xué)方程式進行有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計算時,一定弄清三個量:起始濃度(或起始量)、變化濃度(或變化量)、某時刻后的濃度(或某時刻后的量),其中:變化量之比等于化學(xué)計量數(shù)之比?;瘜W(xué)反應(yīng)速率之比等于它們的計量數(shù)之比。V(N2)=V(NH3)=V(H2)=有:V(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2(2).某一反應(yīng)2A+B=2C,開始時A的濃度為4mol·L-1,2min后測得A的濃度為3mol·L-1,請分別用A、B、C的濃度變化來表示該反應(yīng)的速率:V(A)=
,V(B)=
,V(C)=
。0.5mol.L-1.min-1
0.25mol.L-1.min-1
0.5mol.L-1.min-1
C單位要統(tǒng)一課堂練習(xí)1.某一反應(yīng)物的濃度是2.0mol·L-1,經(jīng)過4min后,它的濃度變成1.68mol·L-1,則在這4min內(nèi)它的平均反應(yīng)速率為(
)0.2mol·L-1·min-1B.0.1mol·L-1·min-1C.0.04mol·L-1·min-1D.0.08mol·L-1·min-12.已知反應(yīng)A+3B=2C+D在某段時間內(nèi)以A的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為1mol·L-1·min-1,則此段時間內(nèi)以C的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率為
(
)A.0.5mol·L-1·min-1
B.1mol·L-1·min-1
C.2mol·L-1·min-1
D.3mol·L-1·min-1DC3、如圖所示,圖中a曲線表示X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s)+Q的反應(yīng)過程,若使a曲線變?yōu)閎曲線,可采取的措施是()0Z%tabA.加入催化劑B.增大Y的濃度C.降低溫度D.增大體系壓強AD4、某溫度時,在2L容器中,X、Y、Z三種物質(zhì)的變化曲線如圖所示。(1)由圖中數(shù)據(jù)分析該反
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