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影響化學反應速率的因素
第二節 化學反應的速率與限度
6.2.1 化學反應的限度
1.方法引導——變量控制方法
探究化學反應速率的影響因素，關鍵是控制好變量，其大致步驟：
知識梳理
2.實驗探究——外界條件對化學反應速率的影響
(1)溫度對化學反應速率影響的探究
實驗 操作 實驗 現象 ①產生氣泡 速率最慢 ②產生氣泡 速率較快 ③產生氣泡
速率最快
實驗 結論 對于反應2H2O2 2H2O＋O2↑來說，溫度升高，H2O2的分解速率_____ 加快
思考2：實驗室常用約30％左右的硫酸溶液與鋅粒反應制取氫氣，當反應進行一段時間后，氣泡變少（鋅粒有剩余），如果添加一些適當濃度的硫酸溶液到反應容器中，氣泡又會重新增多起來。原因是什么？
反應進行一段時間后，氣泡變少的原因是c(H+)減小，反應速率減小；如果添加適當濃度的硫酸溶液，由于溶液中c(H+)增大，所以反應速率增大，氣泡重新增多起來。
反應物濃度越大，化學反應速率越大。
(2)濃度對化學反應速率影響的探究
實驗 操作
實驗 現象 裝有12% H2O2溶液的試管中先產生氣泡
實驗 結論 增大反應物濃度能使H2O2分解速率_____
加快
思考3：實驗時，通常要將兩種塊狀或顆粒狀的固體藥品研細，并混勻后再進行反應。原因是什么？
固體研細后其表面積極大地增加，大大增加了反應物之間的接觸機會，可以提高反應速率，有利于反應的進行。
固體表面積越大，化學反應速率越大。
(3)探究固體反應物表面積對化學反應速率的影響
實驗 操作
實驗 現象 加碳酸鈣粉末的試管內產生氣泡較快，加塊狀碳酸鈣的試管內產生氣泡較慢
實驗 結論 其他條件相同時，固體反應物表面積越大，反應速率_____
越大
(4)催化劑對化學反應速率影響的探究
實驗 操作 實驗 現象 ①有少量 氣泡出現 ②能產生 大量氣泡 ③能產生
大量氣泡
實驗 結論 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率_____ 加快
2．外因：
在其他條件相同時，改變某一條件：
影響因素 影響結果
濃度 增大反應物的濃度，速率加快；
減小反應物的濃度，速率減慢
溫度 升高溫度，速率加快；
降低溫度，速率減慢
壓強 增大氣態反應物的壓強，速率加快；
減小氣態反應物的壓強，速率減慢
影響因素 影響結果
催化劑 使用催化劑能極大地加快反應速率
固體反應物 的表面積 增大固體反應物的表面積，化學反應速率加快；減小固體反應物的表面積，化學反應速率減慢
其他 形成原電池、使用合適的溶劑等也影響化學反應速率
(1)Na、Mg、Al的金屬性決定了它們與水反應的速率大小(　　)
(2)增大反應物的用量一定能加快化學反應速率(　　)
(3)對于放熱反應，升高溫度化學反應速率減小(　　)
(4)改變壓強，化學反應速率必然改變(　　)
(5)用鐵和稀硫酸反應制取氫氣時，硫酸濃度大，產生氫氣的速率越快(　　)
判斷正誤
√
×
×
×
×
【易錯提醒】（1）由于增大反應物濃度造成的反應速率減慢，此時要考慮常溫下鐵和鋁在濃硫酸和濃硝酸中的鈍化。例如，鐵和稀硫酸生成氫氣的反應，若將稀硫酸換成濃硫酸，發生鈍化，反應不進行。
（2）中學階段一般只討論其他條件相同時，改變一個條件對化學反應速率的影響。
5、壓強對反應速率的影響
結論：增大壓強，相當于增大反應物濃度，反應速率加快。
【知識拓展】壓強對反應速率的影響
有氣體參加的反應，改變壓強對反應速率的影響實質是改變體積，使反應物的濃度改變。
（1）壓縮體積或充入反應物，使壓強增大，都能加快化學反應速率。
（2）體積不變，充入不參與反應的氣體。雖然總的壓強增大，但反應物濃度不發生變化，故化學反應速率不變。
（2）在恒壓條件下，發生反應N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），向容器中通入氦氣，化學反應速率如何變化？
提示：減小。總壓強不變，通入氦氣體積增大，反應物的濃度減小，反應速率減小。
（3）在恒容條件下，發生反應N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），向容器中通入氦氣，化學反應速率如何變化？
提示：不變。容器體積不變，通入氦氣，反應物的濃度不變，反應速率不變。
一定要注意“真”變和“假”變。
若體系的壓強變化而使反應物或生成物的濃度
發生變化即“真”變，否則是“假”變。
如： 密閉容器中進行的反應：2SO2+O2 2SO3
B.恒溫、恒壓時充入He：
A. 恒溫、恒容時充入He：
由于反應物和生成物濃度不變，反應速率不
變。
由于SO2、O2、SO3的物質的量不變，體積V
變大，濃度降低相當于“減壓”，反應速率降低；
體系壓強增大
假變
真變
三、結論與小結
【小結】
　　請結合上述任務，總結影響化學反應速率的因素以及影響方式。
請結合本節課所學，總結科學研究的一般步驟。
工業生產和日常生活中，調控化學反應速率的意義是什么？以實例說明。
探究結論
提出問題
合理假設
科學探究
控制變量
得出結論
內因 外因
影響方式
反應物濃度
反應溫度
催化劑
接觸面積
濃度越大
速率越快
溫度越高
速率越快
通常加快速率
接觸面積越大
速率越快
氣體壓強
壓強越大(壓縮體積)
速率越快
物質本身的性質
【思維建模】分析影響化學反應速率因素的一般步驟
【遷移·應用】
1．（2019·邯鄲高一檢測）下列條件一定能使化學反應速率增大的是（　　）
①增加反應物的物質的量 　 ②升高溫度　
③縮小反應容器的體積　 ④加入生成物
A．只有②　 B．②③
C．①② D．全部
A
【方法規律】 分析判斷反應速率大小時應遵循的思路
四、課堂練習
2、下列措施中，不能增大化學反應速率的是（ ）
A. Zn與稀硫酸反應制取H2時，加入蒸餾水
B. Al在O2中燃燒生成Al2O3，用鋁粉代替鋁片
C. CaCO3與稀鹽酸反應生成CO2時，適當升高溫度
D. KClO3分解制取O2時，添加少量MnO2
A
1、日常生活或化工生產中的下列做法，與調控反應速率無關的是（ ）
A. 在鐵制品表面刷油漆 B. 向門窗合頁里注油
C. 食品包裝上注明儲存在陰涼處 D. 合成氨工業中采用高溫高壓條件
B
3、在鋅與足量稀硫酸反應制氫氣的實驗中，能夠加快反應速率，但不影響
產生氫氣總體積的方法是（ ）
A. 向溶液中加入適量硫酸銅溶液 B. 向反應裝置中通入氮氣增大壓強
C. 向溶液中加入幾滴濃硫酸 D. 向溶液中加入少量生石灰
D
5、 對于反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，如下表所示，保持其他條件不變，
只改變一個反應條件時，生成SO3的反應速率會如何變化？
改變條件 升高溫度 降低溫度 增大氧氣濃度 使用催化劑 減少容器容積 恒容下充入Ne
速率變化
增大
減小
增大
增大
增大
不變
4、 下列實驗操作能達到實驗目的的是（ ）
實驗目的 實驗操作
A 探究Fe3+、Cu2+對H2O2分解速率的影響 向2mL 10% H2O2溶液中分別滴入5滴1mol/L FeCl3溶液、CuSO4溶液
B 探究反應物濃度對反應速率的影響 向兩支盛有同體積、同濃度Na2SO3溶液的試管中分別滴入等量、不同濃度的H2O2溶液
C 探究反應物濃度對反應速率的影響 向兩支試管中均加入等量等濃度Na2S2O3溶液和等量不同濃度H2SO4溶液，觀察沉淀出現的時間
D 探究溫度對反應速率的影響 向兩支試管中均加入等量等濃度HCl溶液和等量CaCO3，再將其分別放入冷、熱水浴中
C
1、可逆反應：
在同一條件下既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應稱為可逆反應。
同一條件下
表示方法：書寫可逆反應的化學方程式時不用“===”而用“ ”。
一、化學反應限度
N2+3H2 2NH3
催化劑
高溫高壓
2SO2+O2 2SO3
催化劑
高溫
Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
放電
充電
2H2O
H2↑+O2 ↑
電解
點燃
√
×
√
×
14CO2、14C、14CO
2、14CO2 + C CO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。
1、以下幾個反應是否是可逆反應？為什么？
1. 反應剛開始時， v正 、v逆 為何值？
2. 隨著反應的進行，反應物和生成物的濃度如何改變？速率如何變化？
3. v正 遞減、v逆 遞增將導致二者之間出現什么的結果？
4. 在v正 = v逆 后，v正會繼續減小嗎？
5. v逆 會繼續增大嗎？反應物和生成物的濃度呢？
在一固定容積的密閉容器里，加 2 mol SO2和 1 mol O2 (合適催化劑)，能發生什么反應？是否能生成2 mol SO3？
2SO2+O2 2SO3
催化劑
△
2.化學平衡狀態的建立
一、化學反應限度
(1)開始
反應速率
v(正)
v(逆)
t1
時間（t）
0
c(SO2) 、c(O2)最大，
c(SO3)＝0
2SO2 + O2 2SO3
v(正)最大，v(逆)=0
反應速率
v(正)
v(逆)
t1
時間（t）
0
v(正)
v(逆)
反應速率
t1
時間（t）
0
(3)平衡
(2)變化
v(正)減小，v(逆)增大
v(逆)≠0，v(正)＞v(逆)
v(正)=v(逆) ≠0
c(SO2) 、c(O2 )減小,
c(SO3)增大
2SO2 + O2 2SO3
c(SO2) 、c(O2 )不變,
c(SO3)不變
2SO2+O2 2SO3
催化劑
△
反應物濃度最大，生成物濃度為0
反應物濃度不變，生成物濃度不變
反應物濃度減小，生成物濃度增大
正反應速率
逆反應速率
v正= v正(化學平衡狀態）
時間
反應速率
3.化學平衡狀態
(1)化學平衡狀態的概念
在一定條件下，一個可逆反應進行到一定程度時，正向反應速率與逆向反應速率相等時，反應物濃度和生成物濃度不再改變，達到一種表面靜止的狀態。
t1
(1) 0-t1 ： v(正)____v(逆)
(2) t1以后：v(正)____v(逆)
＞
=
一、化學反應限度
動：動態平衡
等：v(正)= v(逆) ≠0
定：平衡時，各組分的濃度保持不變。
變：條件改變，原平衡破壞，建立新平衡。
逆：研究對象是可逆反應
(2)化學平衡狀態的特征
(研究對象)
(外部特征)
(本質原因)
3.化學平衡狀態
判斷可逆反應是否達到平衡的直接標志。
一、化學反應限度
1、對于可逆反應M＋N Q 達到平衡時，下列說法正確的是（ ）
A. M、N、Q三種物質的濃度一定相等
B. M、N全部變成了Q
C. 反應物和生成物的濃度都保持不變
D. 反應已經停止
C
2、在一定溫度下，可逆反應A(g)+3B (g) 2C(g) 達到平衡狀態的標志是（ ）
A
A. C的生成速率和C的分解速率相等.
B. 單位時間內生成1molA同時生成了3molB.
C. A、B、C濃度一樣
D. A、B、C的分子個數之比為1：3：2
(1)等速標志：
v(正) = v(逆) ≠ 0（化學平衡的本質）
方法1：一正一逆，符合比例
以N2+3H2 2NH3為例
v正(H2) v正(NH3)
3 2
=
v正(N2)
1
=
任意時刻成立
v逆(H2) v逆(NH3)
3 2
=
v逆(N2)
1
=
任意時刻成立
=
=
=
平衡時刻成立
同種物質： v正 = v逆 消耗速率 = 生成速率
不同物質：一正一逆，速率之比 = 計量數之比
4、化學平衡狀態的判斷
一、化學反應限度
(2)濃度不變標志：
①反應體系中各物質的濃度不隨時間的改變而改變。
②各組成成分的質量、質量分數、物質的量、物質的量分數、氣體的體積及體積分數、物質的量濃度、分子數、反應物的轉化率、產物的產率保持不變時為平衡狀態。
（注意不是相等，也不是成一定的比例）
③反應體系中的總物質的量、總體積、總壓強、平均摩爾質量、混合氣體的密度、顏色等保持不變時，要根據具體情況判斷是否為平衡狀態。
溫度：絕熱的恒容反應體系中溫度保持不變，說明已達平衡
顏色：針對有顏色變化的反應，若顏色保持不變，可認為已達平衡
方法2：變量不變，平衡出現
4、化學平衡狀態的判斷
一、化學反應限度
直 接 標 志
速率
v(正）=v(逆）
濃度不再改變
4、化學平衡狀態的判斷
方法1：一正一逆，符合比例
方法2：變量不變，平衡出現
一、化學反應限度
1、以3H2+N2 2NH3為列分析,判斷下列情形是否達到平衡狀態
(1) 若有1molN2消耗，則有1molN2生成。
(2) 若有1molN2消耗，則有3molH2生成。
(3) 若有1molN2消耗，則有2molNH3生成。
(4) 若有1molN≡N鍵斷裂，則有6molN﹣H鍵斷裂。
(5) 若有1molN≡N鍵斷裂，則有6molN﹣H鍵生成。
(6) 若反應體系中N2、H2、NH3的百分含量不變。
(7) 反應體系中平均相對分子質量一定。
(8) 若體系的體積一定，氣體的密度一定。
(9) 若體系的體積一定，氣體的壓強一定。
是
否
是
是
是
是
否
是
否
在一恒容密閉容器中，發生反應：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，下列說法能夠證明上述反應已達平衡狀態的是：
①各物質的物質的量濃度不再改變
②SO2 、O2、SO3的濃度之比為2:1:2
③ SO2的轉化率不再改變
④ SO3的體積分數不再改變
⑤混合物的總質量不再改變
⑥混合氣體的密度不再改變
⑦混合物的顏色不再改變
⑧混合物的平均摩爾質量不再改變
⑨絕熱容器中反應體系的溫度不再改變
⑩恒溫容器中混合氣體的壓強一定
①③④⑧⑨⑩
公式：
公式：
其他特別的反應類型：
A(g)+B(s) C(g)
其他有顏色變化的反應：
I2(g)+H2(g) 2HI(g)
(紫色)
公式：
公式：PV=nRT
間 接 標志
壓強不變
若m+n≠p+q
平衡
若m+n=p+q
不一定
平均相對分子質量不變
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
平衡
不一定
密度不變
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
不一定
不一定
顏色不變
平衡
4、化學平衡狀態的判斷
以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 為例
一、化學反應限度
歸納總結
化學平衡狀態的判斷依據
1.化學平衡狀態：
是可逆反應在一定條件下所能達到或完成的最大程度，即該反應進行的限度。
2.對化學反應限度的理解:
N2(g) + 3H2 (g) = 2NH3(g)
起：
變：
平：
1 3 0
0.8
0.2
0.6
2.4
0.4
0.4
一、化學反應的限度
①同一可逆反應，不同條件下，化學反應的限度不同，即改變條件可以在一定程度上改變一個化學反應的限度。
②化學反應的限度決定了反應物在一定條件下的最大轉化率。
科學史話
1．控制反應條件的目的：
促進有利的化學反應（提高反應速率，提高反應物的轉化率即原料的利用率）
抑制有害的化學反應（降低反應速率，控制副反應的發生，減少甚至消除有害物質的產生）
閱讀課本P47-48，了解化學反應條件的控制的目的和方法
2．方法：
3．工業合成氨條件的控制：
在化工生產中，為了提高反應進行的程度而調控反應條件時，需要考慮控制反應條件的成本和實際可能性。
通過改變條件改變反應的速率和可逆反應進行的程度
二、化學反應條件的控制
在化工生產中，為了提高反應進行的程度而調控反應條件時，需要考慮控制反應條件的成本和實際可能性。
催化劑
高溫、高壓
N2 + 3H2 2NH3
合成氨的生產壓強越大，氨的產率越高；在溫度較低時，氨的產率較高，但溫度低，反應速率小，需要很長時間才能達到化學平衡，生產成本高。工業上通常選擇在400~500℃下進行，而壓強越大，對動力和生產設備的要求也越高，合成氨廠隨著生產規模和設備條件的不同，采用的壓強通常為10~30MPa。
壓強：10~30MPa
溫度：400~500℃
催化劑：鐵觸媒
催化劑也在400~500℃時催化效率高
二、化學反應條件的控制
思考與討論：為提高燃料的燃燒效率，應如何調控燃燒反應的條件？
①燃料與空氣接觸；
②溫度達到燃料的著火點。
(2)燃料充分燃燒的條件
①要有足夠的空氣或氧氣(助燃劑)；
②燃料與空氣或氧氣要有足夠大的接觸面積。
(3)燃料充分燃燒的意義
①使有限的能量發揮最大的作用，節約能源；
②降低污染程度。
二、化學反應條件的控制
二、化學反應條件的控制
1.以下關于合成氨工業中條件控制的敘述正確的是 ( )
A. 選擇在400~500℃下進行生產的目的是為了減小反應速率
B. 高壓下反應速率太慢，所以未選擇很高的壓強
C. 關于生產條件的控制，只需要考慮反應的限度
D. 加入催化劑的目的是為了加快反應速率
2.化學反應限度的調控在工業生產和環保技術等方面得到了廣泛的應用，如果改變條件提高化學反應的限度，下列說法錯誤的是( )
A. 能夠節約原料和能源 B. 能夠提高產品的產量
C. 能夠提高經濟效益 D. 能夠提高化學反應速率
D
D
課堂小結
一定條件下的密閉容器中，發生可逆反應：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。下列哪些情況能說明正反應速率和逆反應速率相等，反應達到了平衡狀態。
①生成2 mol NH3的同時消耗1 mol N2
②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
③2v正(H2)＝3v正(NH3)
④1個N≡N斷裂的同時，有6個N—H斷裂
⑤H2的百分含量保持不變
⑥NH3的體積分數保持不變
⑦壓強保持不變
√
√
√
×
×
×
√
1、可逆反應2NO2(紅棕色) 　　2NO(無色)＋O2(無色)在密閉容器中反應，達到化學平衡狀態的是（ ）
A.單位時間內生成n mol O2同時生成2n mol NO2
B.單位時間內生成n mol O2同時生成2n mol NO
C.c(NO2):c(NO):c(CO2)= 2: 2: 1
D.混合氣體的顏色不再改變
F.混合氣體的密度不再改變
E.混合氣體的平均相對分子質量不再改變
H.混合氣體個組分的 體積分數不再改變
ADEH
H2(g)＋I2(g) 2HI(g)
2.下列關于化學反應限度的說法中正確的是（ ）
A.一個可逆反應達到的平衡狀態就是這個反應在該條件下所能達到的最大限度
B.當一個可逆反應達到平衡狀態時，正向反應速率和逆向反應速率相等且等于零
C.平衡狀態時，各物質的濃度保持相等
D.化學反應的限度不可以通過改變條件而改變
A
C
3.在體積不變的密閉容器中發生反應N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列敘述表示該反應處于化學平衡狀態的是( )
A.N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2
B.混合氣體的密度不隨時間變化
C.當有1 mol N≡N鍵斷裂時，有6 mol N—H鍵斷裂
D.單位時間內生成2a mol NH3，同時消耗a mol N2
4.化學反應限度的調控在工業生產和環保技術等方面得到了廣泛的應用，如果設法提高化學反應的限度，下面說法中錯誤的是( )
A.能夠節約原料和能源 B.能夠提高產品的產量
C.能夠提高經濟效益 D.能夠提高化學反應速率
D
5.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是_________(填序號)。
①提高燃料的著火點　②降低燃料的著火點
③將固體燃料粉碎　④將液體燃料霧化處理
⑤將煤進行氣化處理　⑥通入適當過量的空氣
③④⑤⑥

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