化學(xué)反應(yīng)的速率和限度課件

1、第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的 速率和限度,化學(xué)反應(yīng)有快有慢：,HClNaOHNaClH2O,千分之一秒即完成,H2Cl22HCl,百分之一秒即完成,救心丹,幾分鐘見效,鋼鐵腐蝕,若干年,煤、石油等化石燃料的形成,幾千萬年以上,定義：,化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間（如每秒，每分，每小時(shí)）內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增大來表示。,計(jì)算式:,一、化學(xué)反應(yīng)速率,(物質(zhì)的量濃度),單位：,mol/(Ls) 或者 mol/(Lmin),=,【注意】,化學(xué)反應(yīng)速率是標(biāo)量，只取正值。 化學(xué)反應(yīng)速率有瞬時(shí)反應(yīng)速率和平均反應(yīng)速率，以上所表示的是某段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率。 化學(xué)反應(yīng)速率只適用于氣體或溶液，固體或純液體的濃度可視

2、為常數(shù)，并不適用。,例1,在 N2 + 3H2 2 NH3反應(yīng)中，自開始至秒，氨的濃度由變?yōu)?. 6 mol/L，則以氨氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率是多少？,一個(gè)5L容器中，盛入8.0mol某氣體反應(yīng)物，3min后， 測(cè)得這氣體還剩6.5mol,這種反應(yīng)物的化學(xué)反應(yīng)速率 為,例2,例3：在2L的密閉容器中充入2mol的氮?dú)夂?mol氫氣， 一定條件下發(fā)生反應(yīng)。5min后，測(cè)得容器內(nèi)生成的氨氣 的濃度為1mol/L,問題1：分別用H2 、N2、 NH3 的濃度變化表示的反應(yīng)速率,問題2：以上三種的數(shù)值是否相等？是否矛盾？ 數(shù)值大小何有關(guān)系？,各物質(zhì)反應(yīng)速率比 = 計(jì)量系數(shù)比,例4、已知反應(yīng)A 3B 2C

3、 D （1）在某段時(shí)間內(nèi)以A的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率 為1mol/(Lmin)，則此段時(shí)間內(nèi)以C的濃度變化表示的 化學(xué)反應(yīng)速率？ （2）VA=1mol/(Lmin), VB=2mol/(Lmin) VC=0.02mol/(LS) 三種情況所對(duì)應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率由小到大為 。,反思: 比較反應(yīng)的快慢, 統(tǒng)一基準(zhǔn)物質(zhì)統(tǒng)一單位。,化學(xué)反應(yīng)速率的特點(diǎn) 同一反應(yīng)中：,（1）可用不同物質(zhì)來反應(yīng)速率表示，但必須指明是用哪種物質(zhì)來表示。 （2）各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率比 = 化學(xué)計(jì)量系數(shù)比 例如：在反應(yīng)aA + bB = cC + dD中， v(A):v(B):v(C):v(D) = a : b : c : d

4、 （3）不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率數(shù)值可能相同，也可能不同，但意義相同，都表示該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)快慢。 （4）比較同一反應(yīng)在不同條件下的反應(yīng)速率時(shí)應(yīng)： 統(tǒng)一基準(zhǔn)物質(zhì)統(tǒng)一單位。,練習(xí)1,向一個(gè)容積為1L的密閉容器中放入2moLSO2和1moLO2, 在一定條件下反應(yīng),2S末,測(cè)得容器內(nèi)有0.8moLSO2, 求2S內(nèi)SO2,O2,SO3的反應(yīng)速率和反應(yīng)速率比.,練習(xí)2,在一定條件下，mA+nB=pC的反應(yīng)中，各物質(zhì)的 化學(xué)反應(yīng)速率為 V(A)=amolL-1s-1, V(B)=a/2molL-1s-1, V(C)=amolL-1s-1, 則該反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。,2A+B=2C,練習(xí)3：,則該反應(yīng)速

5、率的快慢順序?yàn)?,反應(yīng) A + 3B = 2C + 2D 在四種不同條件下的 反應(yīng)速率為：,(1)(A)=0.3mol/(Ls ),(2) (B)=0.6mol/(Ls),(3) (C)=0.4mol/(Ls),(4) (D)=0.45mol/(Ls),(1)(4)(2)=(3),在相同條件下,等質(zhì)量(金屬顆粒大小相同)的下列金屬 與足量1mol/L 鹽酸反應(yīng)時(shí),速率最快的是 A 鎂 B 鋁 C 鈉 D 鐵,二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,化學(xué)反應(yīng)速率是由反應(yīng)物的性質(zhì)決定的; 內(nèi)因是主要因素,外因因素:,實(shí)驗(yàn)25,產(chǎn)生氣泡速率增大， 帶火星火柴 復(fù)燃,升高溫度， 反應(yīng)速率增大,有氣泡冒出,產(chǎn)生氣泡

6、速率減小,降低溫度， 反應(yīng)速率減小,規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時(shí)，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大。降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小。 實(shí)驗(yàn)測(cè)得，溫度每升高10度，化學(xué)反應(yīng)速率通常增大原來的24倍。 注意：溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響不受反應(yīng)物狀態(tài)的限制。,（1）溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,實(shí)驗(yàn)26,氣泡冒出速率增大,氣泡冒出速率增大,有氣泡冒出，較慢,MnO2能加快 反應(yīng)速率,FeCl3能加快 反應(yīng)速率,無催化劑 反應(yīng)較慢,外因因素:,規(guī)律：催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的速率。 有的催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)的速率，叫正催化劑；有的催化劑能減慢化學(xué)反應(yīng)速率，叫負(fù)催化劑。在實(shí)踐中，如沒有特殊說明，凡說催化劑都是指正催化劑。 催化劑中毒

7、：催化劑的催化性能往往因接觸少量的雜質(zhì)而明顯下降甚至遭破壞，這種現(xiàn)象叫催化劑中毒。 催化劑只有在一定的溫度下才能最大限度的顯示其催化作用，不同的催化劑對(duì)溫度的要求不一樣。,（2）催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大。減小反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率減慢。,（3）濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,規(guī)律：當(dāng)其它條件不變時(shí)，增大固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué) 反應(yīng)速率增大。減小固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué)反應(yīng)速率減慢。,（4）固體反應(yīng)物的表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,（6）其他條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,（5）壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)來說，增大壓強(qiáng)，就

8、是增加單位體積里反應(yīng)物的濃度，即增大反應(yīng)物的壓強(qiáng)，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。,1、在2L的密閉容器中，發(fā)生下列反應(yīng)：3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的A 和B 都是4mol， 在前10s A 的平均反應(yīng)速率為0.12mol/(Ls)，則10s時(shí)， 容器中B的物質(zhì)的量為 。,3.2mol,課堂訓(xùn)練,某溫度時(shí)在2L容器中X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨 時(shí)間的變化曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析： 1、反應(yīng)開始2min內(nèi)的X、Y、Z的化學(xué)反應(yīng)速率 2、該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_ _。,把鎂條投入到盛有鹽酸的敞口容器中,產(chǎn)生氫氣的速率 變化如圖,分析其原因:,為了研究碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)的反

9、應(yīng)速率，一位同學(xué)通過 實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)中生成的CO2氣體體積隨反應(yīng)時(shí)間變化的情 況，繪制如圖曲線。請(qǐng)分析討論以下問題。,（1）在0t1、t1t2、t2t3各相同的時(shí)間段里,反應(yīng)速率最大的是_時(shí)間段，收集到氣體最多的是_時(shí)間段。,（2）試分析三個(gè)時(shí)間段里，反應(yīng)速率不同的可能原因(該反應(yīng)是放熱反應(yīng))。,（3）在t4后，為什么收集到的氣體的體積不再增加？,開始時(shí)C(H+)大,該反應(yīng)的反應(yīng)速率大; t1t2由于反應(yīng)放熱溫度升高,所以速率迅速增大;最后是因?yàn)镃(H+)減小了，反應(yīng)速率減慢.,在25時(shí)，向100mL含HCl 14.6g的鹽酸中，放入5.6g鐵粉， 反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí)收集到氫氣1.12L(標(biāo)況)，

10、之后反應(yīng)又進(jìn)行 了4s，鐵粉全溶解。若不考慮體積變化，則： (1)前2s內(nèi)用FeCl2表示的平均反應(yīng)速率為 ； (2)后4s內(nèi)用HCl表示的平均反應(yīng)速率為 ； (3)前2s與后4s比較，反應(yīng)速率 較快，其原因可能 。,0.25mol/Ls,0.25mol/Ls,前2s,前2s時(shí)段鹽酸濃度比后4s時(shí)段大,第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的 速率和限度,思考？,我們知道在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間是按照化學(xué)方程式中的系數(shù)比進(jìn)行反應(yīng)的，那么，在實(shí)際反應(yīng)中，反應(yīng)物能否按相應(yīng)的 計(jì)量關(guān)系完全轉(zhuǎn)化為生成物呢？, 氯水是氯氣的水溶液，氯氣能與水反應(yīng)，而且這是一個(gè) 可逆反應(yīng)。請(qǐng)大家回憶氯水中含有哪些微粒。,氯水的成份： 分子：C

11、l2 、HClO 、H2O 離子：H+ 、 Cl- 、ClO- 等,什么叫做可逆反應(yīng)？,在同一條件下,既向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又向逆反應(yīng) 方向進(jìn)行的反應(yīng).,典型的可逆反應(yīng)有:,啟示: 化學(xué)反應(yīng)是有限度的，有些能進(jìn)行地較徹底，有些反應(yīng)是不徹底的，甚至是可逆的。,N2 + H2 NH3,在一固定容積的密閉容器里，加1mol N2和3mol H2 (合適催化劑)，能發(fā)生什么反應(yīng)？,（1）開始時(shí)c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) =0,開始階段有什么特征？,只有正反應(yīng)，v(逆)=0,N2 + H2 NH3,（2）瞬間后c(N2) 、c(H2 )變小 , c(NH3)0,瞬間過后有什么特征？,正

12、逆反應(yīng)都進(jìn)行，v(逆) 0，v(正) v(逆),（3）c(N2) 、c(H2)逐漸變小，c(NH3)逐漸增大， 三種物質(zhì)的濃度達(dá)到一個(gè)特定值。,一定時(shí)間段內(nèi)有什么特征？,v(正)= v(逆) 0,N2 + H2 NH3,由于v(正)= v(逆) 0，雖然正、逆反應(yīng)都在 進(jìn)行，但各種物質(zhì)的百分含量、濃度都不會(huì)發(fā) 生變化.,從外表上看，反應(yīng)好象“停止”。,可逆反應(yīng)的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的化學(xué)平衡狀態(tài)。,(1)0t1：v(正)v(逆),(2)t1： v(正)=v(逆),平衡狀態(tài),交流與討論,1、定義,在一定條件下的可逆反應(yīng)中，當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率 相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變

13、的狀態(tài)。,前提（適用范圍）：可逆反應(yīng),內(nèi)在本質(zhì)：v(正)= v(逆) 0,外在標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變,二、化學(xué)平衡狀態(tài),2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征,()動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡（v(正)= v(逆) 0）,(2) 等：v(正)= v(逆),()定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持定，各組分的含量保持不變。,()變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。,()逆,此條件下進(jìn)行到什么時(shí)候達(dá)到了這個(gè)反應(yīng)的限度? 此時(shí)的反應(yīng)是否停止了？ 此時(shí)為何3種物質(zhì)的濃度保持不變?,某溫度和壓強(qiáng)下的密閉容器中,2SO2+O2 2SO3,隨堂練習(xí) 1、可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的主要特征（） A.反應(yīng)停止了 B.正、

14、逆反應(yīng)速率都為零 C.反應(yīng)物和生成物的濃度相等 D.正、逆反應(yīng)的速率相等,D,2、對(duì)于可逆反應(yīng)MN Q達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)， 下列說法正確的是（ ）,A. M、N、Q三種物質(zhì)的濃度一定相等 B. M、N全部變成了Q C. M、N、Q的濃度都保持不變 D. 反應(yīng)已經(jīng)停止,C,3、下列說法可以證明反應(yīng)N2+3H2 2NH3 已達(dá)平衡狀態(tài)的是 ( ) A.1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)HH鍵形成 B.1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)HH鍵斷裂 C.1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)NH鍵斷裂 D.1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)NH鍵形成,A、C,3、在一定溫度下,可逆反應(yīng)A(g)+3B(g) 2C(g) 達(dá)到平衡的標(biāo)志

15、是（） A.A的生成速率與C分解的速率相等 B.單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA,同時(shí)生3nmolB C.A、B、C的濃度不再變化 D.A、B、C的分子數(shù)比為1:3:2,C,2、14CO2 + C CO，達(dá)到化學(xué)平衡后， 平衡混合物中含14C的粒子有 。,14CO2、14C、14CO,3、化學(xué)平衡狀態(tài)的判定,對(duì)于可逆反應(yīng)m A(g) n B(g) + p C(g) 在一定條件下 達(dá)到平衡狀態(tài)有以下幾個(gè)標(biāo)志,（1）A的生成速率和分解速率相等,（2）單位時(shí)間生成n mol B和p mol C的同時(shí)，生成m mol A,（3）A、B、C的物質(zhì)的量不再改變,（4）A、B、C的濃度不再改變,（5）A、B、C的百

16、分含量不再改變,在密閉容器中充入4mol HI,在一定溫度下,反應(yīng) 2HI (g) H2 (g)+I2 (g) 達(dá)到平衡時(shí),有30%的HI分解,則 平衡時(shí)混合氣體中氫氣的物質(zhì)的量為多少, 混合氣體總物質(zhì)的量為多少?,化學(xué)平衡計(jì)算的一般步驟: “三步曲”,1.寫出有關(guān)平衡的化學(xué)方程式,2.找出各物質(zhì)的 起始量 轉(zhuǎn)化量 平衡量,3 根據(jù)已知條件列式,4、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,在合成氨工業(yè)中,由a mol氮?dú)? b mol氫氣混合反應(yīng) 達(dá)到平衡,有 c mol 氨氣生成,則氨氣在反應(yīng)混合物中 所占的體積分?jǐn)?shù)為,c / (a+b-c) 100%,定義：可逆反應(yīng)中，舊化學(xué)平衡的破壞，新化學(xué)平衡建立過程叫做化學(xué)

17、平衡的移動(dòng)。,V正V逆,V正=V逆0,條件改變,平衡1 不平衡 平衡2,建立新平衡,破壞舊平衡,V正=V逆0,一定時(shí)間, 影響化學(xué)平衡的條件 一、化學(xué)平衡的移動(dòng),V正 V逆 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),V正 = V逆 平衡不移動(dòng),V正 V逆 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),探究實(shí)驗(yàn)1 FeCl3 + 3 KSCN Fe(SCN)3 + 3KCl,（黃色） （無色） （紅色） （無色）,現(xiàn)象:,向第一支試管里加入幾滴 FeCl3 溶液，顏色加深。 向第二支試管里加入幾滴 KSCN 溶液，顏色加深。,1、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響,1、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響,分析,t1,t2,t3,應(yīng)用,增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；,結(jié)論,在生產(chǎn)上，往往采用增大容易取得的或成本較低的反應(yīng)物濃度的方法，使成本較高的原料得到充分利用。,2SO2 + O2 2SO3,增大反應(yīng)物的濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響,【思考練習(xí)】,1、 Fe(NO3)2溶液呈淺綠色，其中存在著下列平衡：Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+ 往該溶液中滴加 鹽酸，發(fā)生的變化（ ） (A