資源簡介

(共36張PPT)
第六章
化學反應與能量
第二節 化學反應的速率與限度
課時1 化學反應的速率
學習目標
1. 掌握化學反應速率的概念和表示方法；
2．能夠進行化學反應速率的簡單計算。
思考討論
在化學實驗和日常生活中，我們經常觀察到這樣的現象：有的反應進行的快，有的進行的慢。
爆炸
牛奶變質
鋼鐵生銹
溶洞形成
哪個反應更快？
思考討論
在化學實驗中，有哪些觀察化學反應快慢（定性）的方法
氣泡的快慢
渾濁的快慢
固體消失的快慢
顏色的變化
在科學研究和實際應用中，
如何對化學反應進行的快慢進行定量的描述或比較？
化學反應速率
那么化學上又是如何判斷一個化學反應的快慢的呢？
在物理中我們是如何定量地判斷一個物體移動速度快慢的？
用速度來描述：單位時間內物體移動的距離的大小
v ＝
△s
△t
一、化學反應速率
1.表示：通常用單位時間內反應物濃度的減少量或生成物濃度的增加量(均取正值)表示。
（1）計算公式
（2）常用單位
mol/(L·min) 或 mol/(L·s)
或mol·L-1·min-1
60mol/(L·min) =1mol/(L·s)
思考討論
思考1：在某一化學反應中，已知反應物A的濃度在10 s內從4 mol/L變成1 mol/L。則在這10 s內用A表示的化學反應速率為多少？
v(A)
c(A)
t
=
=
4 mol·L-1–1 mol·L-1
10 s
3 mol·L-1
10 s
0.3 mol·L-1·s-1
=
=
問：第10s的反應速率為多少？
無法確定
思考2: 一個化學反應的速率可以用任何一種反應物或生成物表示嗎
提示:純固體或純液體的濃度變化為0，一般不能用來表示速率。
注意：1. 固體或純液體（液態水、液溴等）濃度為常數Δc=0，不用固體或純液體表示化學反應速率
2. 化學反應速率是一段時間內平均反應速率而不是某一時刻的瞬時速率
1. 判斷正誤，正確的劃“√”，錯誤的劃“ ”
(1)對于任何化學反應來說，反應速率越大，反應現象就越明顯(　　)
(2)化學反應速率是指一定時間內任何一種反應物濃度的減少或任何一種生成物濃度的增加(　　)
(3)化學反應速率為0.8mol·L－1·s－1是指1s時某物質的濃度為0.8mol·L－1(　　)
(4)由v＝Δt(Δc)計算平均速率，反應物表示為正值，生成物表示為負值(　　)
×
×
×
×
△C (mol/L)
思考討論
【例1】在1L的密閉容器中，加入8molN2和20mol H2，發生N2 + 3H2 2NH3，在5min末時，測得容器中含有6mol的N2，求該反應的化學反應速率。
N2 + 3H2 2NH3
起始濃度(mol/L) 8 20 0
5min末濃度(mol/L)
6
v(N2)= 2/5=0.4mol/(L·min)
v(H2)= 6/5=1.2mol/(L·min)
v(NH3)= 4/5=0.8mol/(L·min)
4
2
6
結論1: 同一反應的反應速率可以用不同的物質表示，其數值可能不同，但所表示的意義是相同的。在表示反應速率時，應注明是由哪種物質表示的。
思考討論
【例1】在1L的密閉容器中，加入8molN2和20mol H2，發生N2 + 3H2 2NH3，在5min末時，測得容器中含有6mol的N2，求該反應的化學反應速率。
N2 + 3H2 2NH3
起始濃度(mol/L) 8 20 0
5min末濃度(mol/L)
6
v(N2)= 2/5=0.4mol/(L·min)
v(H2)= 6/5=1.2mol/(L·min)
v(NH3)= 4/5=0.8mol/(L·min)
4
2
△C (mol/L)
6
由以上可知∶ V（N2）: V（H2 ）: V（NH3）= 0.4 : 1.2 : 0.8 = 1 : 3 : 2
結論2: 同一反應中，各物質的反應速率之比等于其化學方程式中的化學計量數之比。即對于反應：aA+bB=cC+dD vA:vB:vC:vD = a : b : c : d
【例2】反應 A(g) + 3B(g) = 2C(g) + 2D (g) 在四種不同情況下的反應速率為：①v(A)=0.45mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1
③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1
則該反應速率的快慢順序為_____________________
歸一法：先統一單位，換算成同一物質表示的反應速率，再比較數值的大小。
比值法：比較化學反應速率與化學計量數的比值，比值越大化學反應速率越大。
④>③=②>①
對于反應：aA＋bB==dD＋eE,用不同的物質表示速率滿足關系：
v(A)∶v(B)∶v(D)∶v(E)＝a∶b∶d∶e 即
方法指導:
【例3】某溫度時，在2 L密閉容器中X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如下圖所示。根據圖中數據，試回答：
(1)反應在2 min內的v(X)＝______________，
v(Y)＝________________________，
v(Z)＝________________________。
(2)容器內的反應物是________。
(3)寫出該反應的化學方程式：__________________。
0.025 mol·L－1·min－1
0.075 mol·L－1·min－1
0.05 mol·L－1·min－1
X、Y
X＋3Y 2Z
①化學反應速率是標量，反應速率都為正數。
②一段時間內的平均速率，而不是指瞬時速率。
③一般不用固體或純液體（其濃度是常數）表示化學反應速率。
④用不同物質表示的化學反應速率之比等于化學計量數之比
反應：mA + nB == pC + qD
v(A): v(B): v(C): v(D)==m:n:p:q
⑤用不同物質表示的化學反應速率，其值不一定相同，但其表示反應的快慢程度相同——指明具體物質v(A)
化學反應速率
影響化學反應速率的因素
爆炸
牛奶變質
鋼鐵生銹
溶洞形成
如何減慢牛奶變質的速率？
對于有些化學反應，我們希望其越慢越好，如食物的變質、橡膠和塑料的老化、金屬的銹蝕；有些則希望其快一些，如氨、硫酸等化工產品的生產。調控化學反應速率常常是決定化學實驗成敗或化工生產成本的關鍵。
影響化學反應速率的因素
在相同條件下,等質量(金屬顆粒大小相同)的下列金屬與足量1mol/L 鹽酸反應時,速率最快的是：A 鎂 B 鋁 C 鈉 D 鐵
1.內因：反應物本身的性質（決定因素）
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au
√
2.外因:
濃度？
溫度？
壓強？
催化劑？
物質的形狀？
實驗探究—溫度對反應速率的影響
實驗探究
實驗探究—溫度對反應速率的影響
【實驗操作】
試管內均盛有 2mL 5% 的 H2O2溶液，并滴有 2 滴 1 mol/L FeCl3溶液
【實驗現象】
兩支試管中均有氣泡產生，但熱水中產生氣泡更快
【實驗結論】
其他條件相同時，升高溫度，反應速率加快；降低溫度，反應速率減小
不管吸熱反應還是放熱反應，升高溫度，都加快反應速率
實驗探究—溫度對反應速率的影響
實驗探究
實驗探究—濃度對反應速率的影響
【實驗現象】
兩支試管中均有氣泡產生，但裝1 mol/L鹽酸的試管產生氣泡更快
【實驗結論】
其他條件相同時，增大濃度，反應速率加快；降低濃度，反應速率減小
當其他條件相同時，增大反應物濃度，化學反應速率增大。
思考3：鐵粉與一定濃度的稀鹽酸反應時，增加鐵粉的用量能否加快化學反應速率？
提示：不能。對于固態或純液態物質。
實驗探究—溫度對反應速率的影響
實驗探究
實驗探究—催化劑對反應速率的影響
【實驗現象】三支試管中均有氣泡產生，產生氣泡的速率：①＞②＞③
【實驗結論】催化劑可以改變反應速率，不同催化劑催化效果不同
催化劑(正)能加快化學反應速率
壓強對反應速率的影響
其他條件不變時，對于有氣體參與的反應：
有氣體參加的反應，改變壓強時，只有導致參加反應的氣體濃度改變，反應速率才會改變
思考討論
思考4：對于恒溫恒容密閉容器內有氣體參加的化學反應，若充入Ar氣，化學反應速率如何變化？
提示：若通入Ar氣，容器內反應物的濃度不變，化學反應速率不變。
思考5：對于恒溫恒壓密閉容器內有氣體參加的化學反應，若充入Ar氣，化學反應速率如何變化？
提示：若通入Ar氣，導致容器的體積增大，容器內反應物的濃度減小，化學反應速率減小。
化學反應速率的影響因素
5、固體反應物表面積對化學反應速率影響的探究
其他條件相同時，固體反應物表面積越大，反應速率越大
6、其他因素對化學反應速率影響的探究
光照、溶劑、形成原電池等，也能影響化學反應速率
影響因素 規律
內因 反應物本 身的性質 反應物的化學性質越活潑，化學反應速率越快；反之化學反應速率越慢
外因 濃度 增大反應物的濃度，化學反應速率增大；減小反應物的濃度，化學反應速率減小
溫度 升高溫度，化學反應速率增大；
降低溫度，化學反應速率減小
催化劑 一般地，使用催化劑能極大地加快反應速率
固體的表面積 增大固體反應物的表面積，化學反應速率加快
其他 光照、溶劑、形成原電池等，也能影響化學反應速率
（1）向爐膛內鼓風，用煤粉代替煤塊可以使爐火更旺。
（2）把食物存放在冰箱里，在糕點包裝內放置除氧劑可以延長食品保質期。
（3）做化學實驗時，為加速反應的進行，通常將塊狀或顆粒狀的固體藥品研細并混勻，或者將固體試劑溶于水配成溶液后再進行實驗。
（4）鐵在空氣中和在純氧中反應的劇烈程度明顯不同。
（5）實驗室用Zn和稀硫酸反應制取H2時，為了加快化學反應速率可滴入幾滴硫酸銅溶液。
（6）在通常情況下，Na與水的反應比Mg與水的反應劇烈 。
參加反應的物質自身的性質是決定化學反應速率的主要原因。
思考討論
下列調控反應速率的措施或實驗中，
分別利用或體現了哪些影響反應速率的因素？
【例5】一定條件下，分別對反應C(s)＋CO2(g)=2CO(g)進行如下操作：
①升高反應體系的溫度；②減小CO2的濃度；③縮小反應體系的體積；④減小壓強。
上述措施中一定能使反應速率顯著變大的是（ ）
A.①②③④ B.①③④ C.①② D.①③
D
【例6】CaCO3與100 mL稀鹽酸反應生成CO2的量與反應
時間的關系如圖所示，下列結論不正確的是（ ）
A．反應在2～4 min內平均反應速率最大
B．反應在2～4 min內用鹽酸表示的平均反應速率為v(HCl)＝0.1 mol·L－1·min－1
C．反應開始階段，反應速率逐漸增大是由于溫度比濃度對反應速率的影響大
D．4 min后，反應速率減小的主要原因是c(H＋)減小
B
【例7】等質量的鐵與過量的鹽酸在不同的實驗條件下進行反應， 測得在不同時間(t)內產生氣體體積(V)的數據如圖所示，根據圖示分析實驗條件，下列說法一定不正確的是（ ）
D
組別 對應曲線 c(HCl)/(mol·L－1) 反應溫度/℃ 鐵的狀態
① a 30 粉末狀
② b 30 粉末狀
③ c 2.5 塊狀
④ d 2.5 30 塊狀
A．第④組實驗的反應速率最小 B．第①組實驗中鹽酸的濃度大于2.5 mol·L－1
C．第②組實驗中鹽酸的濃度等于2.5 mol·L－1 D．第③組實驗的反應溫度低于30 ℃
思維課堂·素養提升
碰撞理論：反應物分子間的相互碰撞是反應進行的必要條件，但并不是每次碰撞都能引起反應，只有少數分子碰撞才能發生化學反應。能引發化學反應的碰撞稱之為有效碰撞
吉爾伯特·牛頓·路易斯
思維課堂·素養提升
碰撞理論
活化分子與活化能
能量
反應物
生成物
反應過程
活化能
E1
E2
活化分子變成生成物分子放出的能量
活化分子比普通分子多具有的能量
具有足夠高的能量，能發生有效碰撞的分子
活化分子
思維課堂·素養提升
投籃那些事
碰撞理論
力道不足
——進不去球
取向不對
——進不去球
力道、取向恰好
——進球
思維課堂·素養提升
碰撞理論
其它條件不變時
增大反應物濃度
活化分子
濃度對化學反應速率的影響
在其它條件不變時，增大反應物濃度，單位體積內活化分子的數目增大，有效碰撞幾率增大，化學反應速率加快；反之則慢
思維課堂·素養提升
碰撞理論
溫度對化學反應速率的影響
其它條件不變時
升高溫度
活化分子
其它條件不變時，升高溫度，單位體積內活化分子的數目增大，有效碰撞幾率增大，化學反應速率加快；反之則慢
思維課堂·素養提升
碰撞理論
催化劑對化學反應速率的影響
能量
反應物
生成物
活化分子
反應過程
活化能
E1
E2
活化分子變成生成物分子放出的能量
E3
E3：加入催化劑后反應物的活化能
降低活化能，增大活化分子百分數，加快化學反應速率
思維課堂·素養提升
碰撞理論
壓強對化學反應速率的影響
容器的容積不變
壓縮體積或充入氣態反應物
活化分子
在其它條件不變時，增大氣體反應體系壓強，相當于壓縮體積，反應物的濃度增大，單位體積內活化分子數目增大，化學反應速率加快；反之則慢。(有氣體反應)
思維課堂·素養提升
碰撞理論
壓強對化學反應速率的影響
在其它條件不變時，充入非反應氣體→壓強不變→體積增大→各物質濃度減小→反應速率減慢
活化分子
容器內壓強不變
充入非反應氣體
思維課堂·素養提升
碰撞理論
壓強對化學反應速率的影響
活化分子
在其它條件不變時，充入非反應氣體→壓強增大，但各物質濃度不變→反應速率不變
容器的容積不變
充入非反應氣體

展開更多......

收起↑