人教版高中化学必修二2.3《化学反应的速率和限度》ppt课件.ppt

第三节 化学反应的速率和限度 在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象： 有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。 思考与交流 你了解以上反应进行的快慢吗？ ● 炸药爆炸 ● 金属锈蚀 ● 食物腐败 ● 离子反应 ● 塑料老化 ● 溶洞形成 快 快 慢 慢 慢 慢 化学反应的快慢是 相对的 ！ 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。 什么是 定性 ？什么是 定量 ？ 思考？： 新概念 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是 3×10 8 m/s 。 （ 1 ）就是 定性 描述 （ 2 ）就是 定量 描述 思考 如何 定量 地判断一个化学反应的速率呢？ 学科连接 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 （一）定义： 化学反应速率通常用单位时间内 反应物浓度 的减少量 或 生成物浓度的增加量 （均取正值） 来表示。 v （ B ）＝ △c （ B ） △t 反应速率单位： mol/(L • min) 或 mol/(L • s) 请做好笔记 注意 ： 1 、 反应速率要指明具体物质并取正值 2 、表示气体或溶液反应速率 , 不能用于 表示固体和纯液体 3 、指平均速率 第三节 化学反应的速率和限度 一、化学反应的速率 在 2L 的容器中发生某化学反应，已知反应 前气体 A 物质的物质的量为 8mol ， 2min 后 A 的 物质的量变为 4mol ，问在这 2min 内 A 的平 均反应速率？ 随堂练习 1 ： 答案： 1mol/ (L • min ） 随堂练习 2 ： 在 2L 容器中发生反应： N 2 + 3H 2 == 2NH 3 0.5min 后，生成 1.7gNH 3 ，求 v ( NH 3) ， v ( N 2) ， v ( H 2). 1.7g 17g/mol n(NH 3 )= =0.1mol △c(NH 3 )= 0.1mol 2L =0.05mol/L v ( NH 3 )= 0.05mol/L 0.5min ＝ 0.1mol/(L • min) 同理可求： v(N 2 )=0.05 mol/(L •min ) v(H 2 ) ＝ 0.15 mol/(L • min ) 结论： 同一化学反应 ，用不同的物质表示其化学反应速率，数值可能不相同， 但意义相同 ，均表示这段时间内该反应的化学反应速率。且 化学反应速率之比等于化学计量数之比 ！ v(N 2 ) :v(H 2 ): v(NH 3 ) =0.05mol/(L •min ): 0.15mol/(L • min ): 0.1mol/(L •min) =1:3:2 随堂练习 3 ： 在反应 mA ＋ nB ＝ pC 中，已知 A 的反应 速率为 0.5mol/(L • s ) ， B 的反应速率为 1mol/(L • s ) ， C 的反应速率为 1. 5mol/(L • s ) 则该反应的化学方程式为： A ＋ 2B = 3C 复习 ： 1 、 在同一反应体系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 _______ 反应速率。因此化学反应速率的表示必须说明用哪种物质来做标准。 2 、 用同一反应体系中 不同物质 表示 同一速率 时，其 数值比 一定 _____ 化学方程式中相应的 化学计量数之比 。 3 、 化学反应速率均用 _____ 值来表示 . 且表示的是 _____ 速率而不是 _____ 速率 . 同一个 等于 正 平均 瞬时 练习：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) 比较反应的快慢 , 应取同一个反应的同一参照物 一辆汽车行驶速率的决定因素是什么？影响因素是什么？ 决定因素是：汽车的性能（如功率等） 影响因素： ⑴天气 ⑵路况 ⑶燃料质量 ⑷司机的驾驶水平和经验 …… 思考 : 比较下列每组化学反应的速率，并分析引起速率不同的可能原因： 4. 夏天米饭变质 冬天米饭变质 1. Mg + HCl Al + HCl 2. Mg +HCl Mg +HAc 3. 硫在空气中燃烧 硫在氧气中燃烧 讨论：影响化学反应速率的外部因素有哪些？ 外因： 外界条件（ 次 ） 影响化学反应速率的因素： 内因： 反应物本身的性质（ 主 ） 我们本节课重点探究的内容 （二）、影响化学反应速率的条件： 影响化学反应速率的条件 内因 外因 物质的性质 温度、浓度、压强、催化剂等 讨论： 探究外界条件对化学反应速率的影响时，我们可以借助哪些实验现象比较反应的快慢？ 要求：可以利用具体反应说明。 怎样定性地比较和判断反应的快慢？ ① 冒气泡快慢 ② 颜色变化 ③ 固体量减少 ④ 浑浊程度 ⑤ 温度变化等 讨论影响化学反应速率的因素 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 2H 2 O 2 = 2H 2 O +O 2 实验 2 － 6 现象 结论 加入 MnO 2 加入 FeCl 3 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 MnO 2 能加快反应速率 FeCl 3 能加快反应速率 无催化剂 反应较慢 讨论影响化学反应速率的因素 影响反应速率的因素（外因）： （ 1 ）温度：升高温度，增大反应速率 （ 2 ）催化剂：加入催化剂能 改变（增大或减小） 反应速率，自身不发生改变。 决定反应速率的主要因素（内因）： 反应物本身的性质 请注意记笔记哟！ （ 3 ）固体的表面积：增大固体的接触面积，能增大反应速率 （ 4 ）反应物的状态：液态或气态比固态反应速率快 （ 5 ）浓度：增大（ 气体或液体 ）浓度，增大反应 速率 （ 6 ）压强：增大 气体 的压强，增大反应速率 1 ．在 2A+B 3C+4D 反应中，下列各表示该反应的速度最快的是 [ 　　　 ] A ． v(A)=0.4mol/(L · min) B ． v(B)=0.4mol/(L · min) C ． v(C)=0.9mol/(L · min) D ． v(D)=1.2mol/(L · min) B 课堂反馈 2 ．反应 4NH 3 (g)+5O 2 (g)==4NO(g)+6H 2 O(g) 在 2L 的密闭容器中进行， 1min 后， NH 3 减少了 0.12mol ，则平均每秒钟浓度变化正确的是 ( ) A ． NO ： 0.001mol·L -1 B ． H 2 O ： 0.002mol·L -1 C ． NH 3 ： 0.002mol·L -1 D ． O 2 ： 0.00125mol·L -1 AD 课堂反馈 P 49 思考与交流 1. 人们为什么使用电冰箱储存食物？ 温度越高，食物腐败变质的速率越快，电冰箱能提供较低的温度。 2. 实验室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？ 能增大反应物的接触面积，使反应物充分接触， 使反应速率加快。 3. 实验室进行化学反应时，通常把一些固体 物质溶于水配成溶液再进行反应。原因是什么？ 配成溶液反应能增大接触面积，从而增大反应 速率。 4. 增大反应物浓度能增大反应速率。 自学 P 49 神奇的催化剂 催化剂能极大地改变反应速率，而自身的 组成、化学性质和质量在反应前后不发生 变化，具有高度的选择性（或专一性） 物理性质呢？改变吗？ 练习 : 某反应在催化剂的作用下进行 C + B == F + G A ＋ B == C + D 此反应的催化剂是 ， 总反应的方程式为 。 C A ＋ 2B == D + F + G 二、 化学反应的限度 思考：一个化学反应在实际进行时，反应物能否 完全转变为生成物？ 阅读： P50 科学史话 从这一材料中，你得到什么启示？ 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。 科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性 即正向反应和逆向反应能 同时 进行。 正反应：反应物→生成物 逆反应：生成物→反应物 H 2 + I 2 2HI 正反应 逆反应 可逆反应：在相同条件下能向正、 逆 两个方向同时进行的化学反应称为可逆反应。 可逆反应和一般的反应有什么区别呢？ 时间（ t ） 反应速率 ν( 正 ) ν( 逆 ) t 1 ν( 正 ) =ν( 逆 ) 在密闭容器中加入 1molH 2 和 1mol I 2 发生反应 H 2 (g) + I 2 (g) 2HI(g) 正向反应 逆向反应 v( 正 )>v( 逆 ) t 1 以后反应处于平衡状态 ! 定义：化学平衡状态 在 一定条件下 的可逆反应里，正反应和逆 反应的 速率相等 ，反应物和生成物 浓度保 持不变 的状态。化学平衡状态简称化学平衡。 注意： (1) 条件：一定条件下 (2) 对象：可逆反应 特征 : (1) 定：反应物和生成物浓度保持不变 (2) 动：动态平衡 (3) 等： v( 正 ) ＝ v( 逆 ) 随堂练习 1 对于可逆反应 M ＋ N Q 达到平衡时， 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. 反应物和混合物的浓度保持不变 D. 反应已经停止 C 随堂练习 2 在一定条件下，某容器中充入 N 2 和 H 2 合成 NH 3 , 以下叙述错误的是（ ） A. 开始反应时，正反应速率最大，逆反应速 率为零 B. 随着反应的进行，正反应速率逐渐减小， 最后减小为零 C. 随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后 保持恒定 D. 随着反应的进行，正反应速率逐渐减小， 最后与逆反应速率相等且都保持恒定 B 随堂练习 3 下列哪种说法可以证明反应 N 2 + 3H 2 2NH 3 达到平衡状态 A.1 个 键断裂的同时，有 3 个 键形成 B.1 个 键断裂的同时，有 3 个 键断裂 C.1 个 键断裂的同时，有 6 个 键断裂 D.1 个 键断裂的同时，有 6 个 键形成 N N N N H H N N N N H H N H N H ( ) AC 14 CO 2 + C 2 CO ，达到化学平衡后， 平衡混合物中含 14 C 的粒子有 。 随堂练习 4 14 CO 2 、 14 C 、 14 CO 如何判断一个化学反应是否达到平衡状态？ 平衡状态的标志 ： 从平衡状态的定义入手，平衡状态强调两方面：各组分的百分含量保持不变；正反应速率等于逆反应速率。 任何化学反应的进程都有一定的限度，只是 不同反应的限度不同罢了。化学反应的限度 可以通过改变条件而改变，同学们可以在选 修模块 《 化学反应原理 》 中学习。 三、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望促进有利的化 学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反 应条件的控制 下面以“提高煤的燃烧效率”为例 (1) 将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤 充分燃烧。 (4) 将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收 还可以使用助燃剂等 (2) 空气不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。 空气过量，废气要带走能量，浪费能源。 (3) 应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料 归纳：提高煤的燃烧效率的措施 （ 1 ）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量 的转化率 . 关键是燃料与空气或氧气要尽 可能充分地接触，且空气要适当过量。 （ 2 ）尽可能充分地利用燃料燃烧所释放 出的热能，提高热能的利用率。 提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面 控制燃烧反应的条件（包括环境） 意义：节约能源、节省资源、减少污染 （煤在气化过程中可以脱硫、除去灰分） 我们在生产、科研和生活中都需要控制 化学反应的条件。 有利的反应，要想办法增大反应速率： （ 1 ）升高温度，使用催化剂，增大反应物浓度 … 有害的反应，要设法降低反应速率： （ 1 ）降低反应温度，使用负催化剂 （ 2 ）或隔离会引发反应的物质 …… 知识应用