高中化学课件必修二《第二章 第三节 化学反应速率和限度第一课时》

高中化学课件必修二《第二章 第三节 化学反应速率和限度第一课时》

第三节 化学反应速率和限度 把汗水变成珍珠，让梦想成为现实。 学科网 有哪些化学反应进行得快？有哪些化学反应进行得慢？ 节日焰火 学科网 爆炸 牛奶腐坏 铁棒生锈 溶洞形成 很快 较快 较慢 很慢 化学反应的快慢是 相对的 ！ 判断化学反应进行得快慢的方法有哪些？ 1 、产生气泡的快慢； 2 、固体质量的变化； 3 、温度的变化； 4 、浑浊程度； 5 、颜色变化 …… 只能粗略估计化学反应进行的快慢（ 定性角度 ） 准确测定化学反应的快慢 需要统一的 定量标准 物理学中用 来表示物体运动的快慢。 在化学反应过程中，该用什么来表示一个化学反应进行的快慢呢？ 速度 —— 化学反应速率 学科网 化学反应速率 1. 定义： 2. 表示方法： 3. 数学表达式： △ c v = t 4. 单位： 通常用 单位时间内 反应物 浓度 的减少或生成物 浓度 的增加来表示。 mol/(L ·s) 或 mol /(L ·min) 衡量化学反应进行的 快慢程度 的物理量。 mol ·L -1 ·min -1 mol ·L -1 ·s -1 1 、概念 ： 化学反应速率是用来表示化学反应进行 快慢 的物理量。 2 、表示方法： 通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。（ 物质的量浓度 ） 一、化学反应速率 υ (B) 速率的单位： mol/ （ L﹒S ） 或 mol/ （ L ﹒ min ） 等 请做笔记 = 一个化学反应涉及反应物生成物多种物质时，表示化学反应速率时必须 指明用哪种物质做标准。 如对于任意一个反应， mA + nB = pY + qZ △ c (A) v A = ——— △ t △ c (B) v B = ——— △ t △ c (Y) v Y = ——— △ t △ c (Z) v Z = ——— △ t 例 1 ： 在某一化学反应里，反应物 A 的浓度在 10s 内从 4.0mol/L 变成 1.0mol/L 。在这 10s 内 A 的 化学反应速率为多少？ υ （ A ）＝ △c （ A ） △t = 3.0mol/L 10s ＝ 0.3mol/(L • s) 注意：反应速率指 10s 内的 平均速率！ 有关 化学反应速率的 简单计算 例 1 、反应 N 2 ＋ 3H 2 ＝ 2NH 3 在 2L 的密闭容器中发生反应， 5 min 内 NH 3 的 物 质 的 量增加了 0.1 mol ，求 ν （ NH3 ） 、 ν （ N2 ） 、 ν （ H2 ） 。 解： 5 min 内 NH 3 的反应速率为： ν （ NH3 ） = 0.1 mol÷2L 5 min = 0.01mol/(L·min) N 2 ＋ 3H 2 ＝ 2NH 3 1mol 3mol 2mol 0. 1mol n （ H 2 ） n （ N 2 ） v （ N 2 ） ＝ 5 min 0.05 mol / 2 L ＝ 0.005mol/(L . min) Δ n （ H 2 ） = 0.15mol Δ n （ N 2 ） = 0.05mol v （ H 2 ） ＝ 5min 0.15 mol / 2 L ＝ 0.015mol/(L . min) v （ N 2 ） : v （ H 2 ） : v （ NH 3 ） = 1 : 3 : 2 即 : 各物质的 速率之比 等于方程式 计量数之比 例 2 ：反应 4NH 3 +5O 2 == 4NO+6H 2 O(g) 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 O 2 的浓度变化来表示此反应速率是多少？ 若用 NH 3 来表示呢 ? 若用 H 2 O(g) 来表示呢 ? υ (NO)=0.002mol/ （ L·s ） υ (O 2 )=0.0025mol/ （ L·s ） υ (NH 3 )=0.002mol/ （ L·s ） υ (H 2 O)=0.003mol/ （ L·s ） 问题 2 ： 你能否发现它们的比值有何规律 ? ▲ 一个化学反应的速率用不同的反应物或生成物来表示，数值可能 但含意 , 速 率之比等 于该反应方程式中对应 物质的系数 之比。 对于反应 aA ＋ bB=cC ＋ dD ， υ (A): υ (B): υ (C): υ (D)=a:b:c:d 不同 相同 υ (A): υ (B) =a:b υ (C): υ (D)=c:d d υ (C) = c υ (D) b υ (A) = a υ (B) 3 、注意事项： 请做笔记 1. υ 是指 平均 速率 ; 速率取 正值 ; 2. 要指明用的 具体物质 ; 3. 不用 固体 物质和 纯液体 表示反 应速率 . ※ 4. 各物质的 速率之比 等于其反应 系数之比 常见题型例举 例 1 、反应 4NH 3 + 5O 2 === 4NO + 6H 2 O 在 5L 的密闭容器中进行， 30s 后， NO 的物质的量增加了 0.3mol ，则此反应的平均速率可表示为： A 、 υ (O 2 )=0.01 mol/(L·s) B 、 υ (NO)=0.008 mol/(L·s) C 、 υ (H 2 O)=0.003 mol/(L·s ) D υ (NH 3 )=0.002mol/(L·s) υ (NO)=0.3/ （ 5×30 ） =0.002 mol/L·s 1 、用不同的物质来表示反应速率。 CD 约 10.3 m/s 1.5 m / h 2 、比较反应速率的大小 例 2 、反应 A + 3B == 2C + 2D 在四种不同情况下的反应速率分别为① υ A = 0.15mol·L -1 ·s -1 ② υ B = 0.6mol·L -1 ·s -1 ③Vc = 0.4mol·L -1 ·s -1 ④ υ D = 0.45mol·L -1 · min -1 则该反应在不同条件下速率快慢顺序是 ②= ③﹥ ① ﹥ ④ 比较某一反应的快慢，只需转化为 同一物质、同一单位 的化学反应速率再比较快慢。 3 、根据各物质的反应速率之比写出化学方程式 。 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·s),v(B)=0.5amol/(L·s), v(C)=1.5amol/(L·s), 则该反应的化学方 程式为                                  2 A + B = 3 C 例 2 、在密闭容器中进行可逆反应， A 与 B 反应生成 C ，其反应速率分别用 υ (A) 、 υ (B) 、 υ (C) （ mol·L-1·s-1 ）表示，关系为： υ (B)=3 υ (A) ； 3 υ (C)=2 υ (B) 。则此反应可表示为 （ A ） 2A+3B ＝ 2C （ B ） A ＋ 3B ＝ 2 Ｃ （ C ） 3A+B ＝ 2C （ D ） A ＋ B ＝Ｃ B 影响化学反应速率的因素 改变化学反应速率在实践中有很重要的意义，我们可以根据生产和生活的需要，采取适当措施改变化学反应速率。那么，如何能够改变化学反应速率呢？ 实验探究 取同样大小的两块钠和钾分别和水反应现象如何？ 实验现象： 实验结论： 动手时间 钾比钠反应剧烈 影响化学反应速率的 内因 是 : 物质本身性质 ( 即物质结构 ) 1 、 温度对 反应速率的 影响 现 象 热水中 常 温 冷水中 结 论 溶液中产生气泡的速率 很快 溶液中有气泡产生，且速率 较快 溶液中产生气泡的速率 较慢 在其他条件相同时， 升 高 温度，化学反应速率 加 快 , 温度 降低 ，化学反应速率 减慢 。 化学反应方程式： 2H 2 O 2 ==== 2H 2 O + O 2 ↑ FeCl 3 [ 实验 2 － 5] 现 象 结 论 热水中 常 温 冷水中 溶液中产生气泡的速率 很快 温度越高 ，化学反应速率 越快 溶液中有气泡产生，且速率 较快 温度 的高低，能够 影响 化学反应速率的 大小 溶液中产生气泡的速率 较慢 温度越低 ，化学反应速率 越慢 化学方程式： 2H 2 O 2 ====2H 2 O + O 2 ↑ FeCl 3 讨论影响化学反应速率的因素 ( 外因 ) 例子： 夏天气温高，食物的变质快；冬天气温低，食物的变质慢。 应用： 使用电冰箱储存食物。 2 、 催化剂对 反应速率的 影响 [ 实验 2-6] 现 象 结 论 加入 MnO 2 加入 FeCl 3 不加其 它试剂 剧烈反应大量气泡 2H 2 O 2 === 2H 2 O + O 2 ↑ 催化剂能改变 化学 反应速率 催化剂 立即有大量气泡产生 有少量气泡出现 规律： 催化剂可以 改变 化学反应的速率 。 正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。 负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。 如不特意说明，指正催化剂。 催化剂在化学反应前后 质量 不变， 化学性质 不变， 物理性质 可能发生改变。 化学反应方程式为： 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 不加其它试剂 立即 产生 大量 气泡 2H 2 O 2 ==2H 2 O + O 2 ↑ 催化剂 MnO 2 能 加快 反应速率 MnO 2 立即 产生 大量 气泡 2H 2 O 2 ==2H 2 O + O 2 ↑ 催化剂 FeCl 3 能 加快 反应速率 FeCl 3 溶液中有 少量 气泡出现 不用催化剂 ，化学反应 速率 很 小 友情提示： 某些食品或饮料中加入某物质作用相当于负催化剂，是为了减慢变质速率。请同学们谨慎使用！ 4 、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 请做笔记 实验内容 实验现象 （产生气体） 实验结论 （ 在其他条件相同时 ） 等质量 CaCO 3 块 2mL3mol/L CaCO 3 粉末 盐酸 快 慢 反应 固体 的表面积 越大， υ 越快 快 慢 反应物的 浓度 越大， υ 越快 温度高 快 温度低 慢 反应物的 温度 越高， υ 越快 慢 快 使用 催化剂 ， υ 越快 同体积 大小相同 3mol/L 盐酸 Zn 0.5mol/L 盐酸 表面积相同 铝片 2mL3mol/L 铝片 不同温度 盐酸 等体积同浓度 H 2 O 2 MnO 2 H 2 O 2 5 、影响反应速率的外因（其它条件不变） 影响反应速率的因素主要有 如何影响 浓度 增加物质浓度， υ 增大 温度 升高温度， υ 增大 催化剂 催化剂可以 改变 反应速率 固体表面积 增大固体表面积， υ 增大 请做笔记 压强 ：对于 气体 反应来说， 增大压强 若 增加 了反应物的 浓度 ， 可增大反应速率 ； 减小压强 若 减小 了 浓度 ，反应 速率减小 。 动脑时间 思考：下图为将 Zn 投入一定浓度一定体积的 H 2 SO 4 中，解释图象的成因。 （纵坐标为 H 2 的生成速率） 知识应用 原因： 0-t 1 时速率 加快是反应放热使温度升高为主要因素， t 1 后速率 减慢是 H 2 SO 4 浓度减小为主要因素 49 页 3 题：实验室进行化学反应 时，常常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应。为什么？ 实验室制取氢气时，是用粗锌好（有 Cu 等杂质）还是用纯锌好，为什么？ 离子反应速率快，瞬间完成。 形成原电池 思考与交流 根据下图填空 : (1) 反应物是 _____; 生成物是 _____ 。 (2)2min 内 A 、 B 、 C 三者的反应速率是多少？ 该反应的化学方程式是 ____________ A.B C 根据你的生活和学习经验判断， 是什么因素影响了它们的反应率 ？ 1. 夏天里露置在空气中的牛奶很快就变质了 _____ 。 2. 加酶洗衣粉去污能力比普通洗衣粉强得多 。 3. 蜂窝煤比大块状的煤容易燃烧 。 4. 大小相同的锌粒分别在 1mol/L 的盐酸和 3mol/L 的 盐酸中反应速率不同 _____ 。 5. 向分别装有表面积相等的镁片和锌片的试管中中加入同体积同浓度的盐酸，产生气体快慢不同 。 反应物的性质 温度 浓度 反应物的接触面积 催化剂 课堂小结 1 、 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的一个物理量。 2 、化学反应速率常用的单位： mol/(L·min) 或 mol/(L·s) 3 、化学反应速率计算公式： 4 、 反应速率之比等于化学方程式的计量 数之比。 5 、影响化学反应速率因素 v (B) = 练习 1 ： 3H 2 + N 2 2NH 3 初 始 量 1mol/L 1mol/L 0 变 化量 0.8mol/L 0.4mol/L V(H 2 )= V(N 2 )= V(NH 3 )= 化学反应速率之比等于方程式中它们的计量数之比。 终 ： t=2min 0.4mol/L 0.6mol/L 0.2mol/L 0.4mol/L 计算化学反应速率的步骤 ( 三行式 ) 起始浓度 c （ 起始 ） 终了浓度 c （ 终了 ） 变化浓度 Δ c 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 10sA 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 1 、在 4 个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应，根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是（ ） A ． V （ H 2 ） = 0.1 mol/L·min B ． V （ N 2 ） = 0.2 mol/L·S C ． V （ NH 3 ） = 0.15 mol/L·min D ． V （ H 2 ） = 0.3 mol/L·min 注：此类题均换算为同一物质的速率为标准比较 B 2 、在 500 mL 的密闭容器中装入 1.5 mol H 2 ， 0.5 mol N 2 和 0.05 mol NH 3 。若该反应的反应速率 V （ H 2 ） = 0.3 mol/ （ L·min ）时，求 3 分钟末时 NH 3 的浓度？ 例 3: 将等物质的量的 A 、 B 混合于 2L 密闭容器中，发生下列反应： 3 A （ g ） +B （ g ） = x C （ g ） +2 D （ g ）， 4min 后测得 C （ D ） =0.5mol/L ， C(A):C(B)=3:5 ， C 的平均反应速率为 0.125mol/(L ·min) ，求： (1) 此时 A 的物质的量浓度 ? (2)B 的平均反应速率 ? (3)x 的值是多少 ? 课堂练习 4 、根据化学反应 CO+H 2 O CO 2 +H 2 ，填写下表中的空白： CO H 2 O CO 2 H 2 浓度 (mol/l) t=0 时 0.02 0.02 0 0 1min 后 0.005 化学反应速率 (mol/(L·min) 0.005 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 0.015 5 、反应 2SO 2 +O 2 ====2SO 3 ，在 5s 时， SO 2 的浓度从 2.0mol · L － 1 变成 0.5mol · L － 1 ，则在这 5s 内 SO 2 的化学反应速率为 　　　　　 。 　 在这 5s 内 O 2 的浓度变化为 　　　 。 在这 5s 内 O 2 表示反应速率为 　　 。 6 、某温度时，在 2 L 容器中， X 、 Y 、 Z 三种气体物质的物质的量随时间变化的曲线图，由图中数据分析，该反应的化学方程式为？反应开始至 2 min ， Z 的平均反应速率？ 由图知， 2 min 内 X 、 Y 、 Z 物质的量的变化为 0.3 mol 、 0.1 mol 、 0.2 mol 比值为 3∶1∶2 ，可知 3 X + Y = 2 Z ， V （ Z ） = = 0.05 mol/ （ L•min ） 7 、一定温度下，向一个容积为 2L 的事先装入催化剂的真空密闭容器中通入 1molN 2 和 3mol H 2 ， 3min 末测此容器内压强是起始时压强的 0.9 倍。在此时间内用 H 2 的量的变化来表示该反应的平均反应速率 是（   ）　 A 、 0.2 mol/L·min   B 、 0.6 mol/L·min C 、 0.1 mol/L·min     D 、 0.1 mol/L·min C 习题 8 、把 0.6molX 气体和 0.4molY 气体混合于 2L 容器中，发生反应： 3X(g) + Y(g) = n Z ( g) + 2W(g) .5min 末已生成 0.2molW ，若测知以 Z 浓度的变化来表示平均速率为 0.01mol/(L·min), 则 (1) 上述反应 Z 气体的计量系数 n 的值是 ______ (2) 上述反应在 5min 末时，已用去的 Y 占原来物质的质量分数是 __________ 1 25%