資源簡介

(共61張PPT)
瞬間
幾百萬年
潮濕空氣中數周
幾十萬年
節 日 焰 火
煤 的 形 成
鋼 鐵 生 銹
溶
洞
牛 奶 變 質
35℃
半天變質
一、化學反應速率
1、化學反應速率的表示：
通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。
單位：mol/(L·s) 或 mol/(L·min)等
注意：① 化學反應速率只取正值。
② 該化學反應速率指一段時間的平均速率，而不是瞬時速率。
或mol·L-1·S-1
第二章 化學反應速率和化學平衡
第一節 化學反應速率
60
3600
《選擇性必修1》第二章
討論1：在某一化學反應里，反應物A的濃度在8 s內從5.0 mol/L變成1.0 mol/L。
在這8 s內以A濃度的變化來表示，則該化學反應的速率為多少？
v(A)=0.5 mol/(L·s)
討論2：在2 L的密閉容器中，加入1 mol N2和3 mol H2，發生反應N2+3H2 2NH3，
在2 s末時，測得容器中含有0.4 mol的NH3，求該反應在2 s內的化學反應速率。
解:　　　　　 N2 +　　3H2 2NH3
起始量/mol: 1 3 0
變化量/mol: 0.2 0.6 0.4
2 s末量/mol: 1-0.2 3-0.6 0.4
則v(N2)= 0.2mol/2L×2s=0.05 mol·L-1·s-1
v(H2)= 0.6mol/2L×2s=0.15 mol·L-1·s-1
v(NH3)= 0.4mol/2L×2s= 0.1 mol·L-1·s-1
對化學反應：mA (氣) + nB（氣）= pC（氣）+ qD（氣）
D
C
B
A
v
v
v
v
∶
∶
∶
=
m ： n ：p ：q
t = t1 cA1 cB1 cC1 cD1
t = t2 cA2 cB2 cC2 cD2
在t1---t2時間內：
【小結】化學反應速率的計算
1. 數學表達式法：V =△C/ △t
2.運用“三段式”求解化學反應速率計算題的一般步驟
注意：
1、同一化學反應，用不同物質表示反應速率，數值可不同，但意義相同，故化學反應速率必須指明具體的物質。
2、同一化學反應，用不同物質表示的速率值之比等于化學方程式中各種物質化學計量數之比（也等于濃度變化量之比）
3、固體物質和純液體的濃度為常數，反應中濃度的變化為0，故不能用固體物質或純液體濃度變化表示反應速率,一般用氣體或溶液的濃度變化來表示
反應速率。
討論3：可逆反應A(g)＋2B(g) C(g)＋D(g)，在四種不同情況下的反應速率如下，其中反應進行得最快的是(　　)
A．v(A)＝0.15 mol/(L·min)
B．v(B)＝0.6 mol/(L·min)
C．v(C)＝0.4 mol/(L·min)
D．v(D)＝0.02 mol/(L·s)
方法 ：
①根據反應速率之比等于物質的計量數之比來判斷。
②將不同物質表示的反應速率換算成同一物質表示的反應速率來判斷。
6
5
4
3
2
1
0
n (mol)
t (min)
t1
X
Z
W
Y
① 反應物是______，生成物是_______。
② 反應方程式為：_____________________。
③ 在t1min內，v (X)=______________。
討論4：右圖為一反應中各物質的物質的量隨時間的變化情況。反應容器體積為V L。
據圖回答：
X、Y
Z、W
4X + 2Y = Z + W
1、已知某條件下，合成氨反應的數據如下：
N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)
起始濃度/mol·L-1 1.0 3.0 0.2
2 s末濃度/mol·L-1 0.6 1.8 1.0
4 s末濃度/mol·L-1 0.4 1.2 1.4
當用氨氣濃度的增加來表示該反應的速率時，下列說法中錯誤的是 （ ）
A、2 s末氨氣的反應速率=0.4mol/(L·s)
B、前2 s時間內氨氣的平均反應速率=0.4mol/(L·s)
C、前4 s時間內氨氣的平均反應速率=0.3mol/(L·s)
D、2 s～4 s時間內氨氣的平均反應速率=0.2mol/(L·s)
3、在2L的密閉容器中，發生下列反應：
3A(g)+ B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的A 和B 都是4mol，在前10s A 的平均反應速率為0.12mol/(L·s)，則10s時，容器中B的物質的量為 。
3.2mol
2、已知4NH3(g) + 5O2(g) === 4NO(g) + 6H2O(g)，若反應速率分別用
v(NH3)、v(O2)、v( NO)、v( H2O)表示，則正確的關系是（ ）
A. 4v(NH3)＝5v(O2) B. 5v(O2)＝6v( H2O)
C. 2v(NH3)＝3v( H2O) D. 4v(O2)＝5v( NO)
4、一定溫度下，向一容積為2L的真空容器中加入1mol氮氣，3mol氫氣，3min后測得容器內的壓強是起始時壓強的0.9倍，在此時間內用氫氣的變化來表示反應速率為 。
0.1mol/(L·min)
溫度
濃度
設計實驗
定性探究
定量探究
結果討論
影響化學反應速率的因素有哪些？
固體表面積
物質本身
結構、性質
催化劑
如何設計實驗來探究這些因素對化學反應速率的影響？
實驗方法：控制變量法
確定研究對象（某一化學反應）
明確研究問題（探究xx因素對化學反應速率的影響）
確定實驗變量，并控制其他變量不變
記錄結果隨變量變化的情況
（xx增大/減小，化學反應速率增大/減小）
整理結果得出結論
meiyangyang8602
影響化學反應速率的因素
定性與定量研究影響化學反應速率的因素
定性
定量
選擇實驗現象明顯的化學反應。通過觀察冒氣泡快慢；顏色變化；固體量減少；渾濁程度；溫度變化等
υ＝
Δc
Δt
原理
找與化學反應物質的濃度相關的物理量
找與該物理量化學變化對應的時間
選擇可觀測、易操作的變量
氣體
體積，壓強，顏色
離子濃度
pH，渾濁度，顏色等
猜想假設
設計實驗
定性探究
定量探究
結果討論
如何設計實驗來探究這些因素對化學反應速率的影響？
實驗方法：控制變量法
影響因素 設計思路
物質本身結構、性質 較難調控
固體表面積
溫度
濃度
催化劑
比較塊狀、粉末狀固體
比較冷水、熱水條件下
比較不同濃度反應物
比較有無催化劑加入
猜想假設
設計實驗
定性探究
定量探究
結果討論
濃度、溫度、催化劑等因素如何影響化學反應速率？
實驗試劑：0.1 mol/L Na2S2O3溶液 0.1 mol/L、0.5 mol/L H2SO4溶液
影響因素 實驗方案 現象比較 結論
濃 度
實驗變量
增大反應物濃度，
化學反應速率加快
實驗原理：
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
猜想假設
設計實驗
定性探究
定量探究
結果討論
濃度、溫度、催化劑等因素如何影響化學反應速率？
實驗試劑：0.1 mol/L Na2S2O3溶液 0.1 mol/L H2SO4溶液
冷水、熱水
實驗變量
影響因素 實驗方案 現象比較 結論
溫度
升高溫度，
化學反應
速率加快
實驗原理：
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O
實驗試劑：5% H2O2溶液
猜想假設
設計實驗
定性探究
定量探究
結果討論
濃度、溫度、催化劑等因素如何影響化學反應速率？
實驗變量
1 mol/L FeCl3溶液、蒸餾水
影響因素 實驗方案 現象比較 結論
催化劑
催化劑可
加快化學
反應速率
因素 實驗步驟 實驗現象比較 結論
濃度 分別將0.1 mol/LH2SO4溶液、 0.5 mo/L H2SO4溶液加入 0.1 mol/L Na2S2O3溶液。 都有氣泡冒出，黃色沉淀生成，0.1mol/LH2SO4溶液參與的反應更快 反應物濃度越大，反應速率越大。
溫度 常溫組：常溫下的5%H2O2溶液。 熱水組：將5%H2O2溶液放入熱水中 常溫組：偶爾能夠看到有氣泡產生。 熱水組：持續有氣泡產生。 反應溫度越高，反應速率越大。
催化劑 觀察常溫下5%H2O2溶液加入了少量1 mol/L FeCl3溶液前、后的變化。 加入了1 mol/L FeCl3溶液的那一組反應更快 加入催化劑，
反應速率改變。
猜想假設
設計實驗
定性探究
定量探究
結果討論
請以鋅和稀硫酸反應為例，選擇實驗用品，設計定量實驗探究影響化學反應速率的因素。
【固液型常溫型發生裝置】
刻度針筒收集等量H2
實驗步驟：
（1）檢查裝置氣密性；
（2）錐形瓶內放入2 g鋅粒，通過分液漏斗加入40 mL 1 mol/L
（4 mol/L）的H2SO4溶液；
（3）測量并記錄收集10 mL H2所用時間；
設計方案
固定體積測時間
固定時間測體積
確定變量
控制不變的因素
硫酸的濃度
溫度、壓強、鋅粒的質量、鋅粒的表面積、溶液的體積
測定數據
猜想假設
設計實驗
定性探究
定量探究
結果討論
影響化學反應速率的因素
溫 度
濃 度
催化劑
固體表面積
對于有氣體參加的化學反應，改變壓強同樣可以改變化學反應速率（實際改變c）
其他條件一定時，升高溫度，化學反應速率增大（T↑，v↑）
其他條件一定時，增大反應物濃度，化學反應速率增大（c↑，v↑）
不同催化劑對同一反應催化效果不同
其他條件一定時，加入催化劑可以改變化學反應速率
同一反應可以有不同催化劑（正催化劑、負催化劑）
其他條件一定時，固體表面積增大，化學反應速率增大
大量實驗證明，溫度每升高10℃，v 通常增大為原來的2~4倍
影響化學反應速率的因素
定 性
定 量
濃 度
溫 度
催化劑
物質結構與性質
影響因素
固體表面積
實驗方法：控制變量法
討論1：在鋅與某濃度的硫酸起反應的實驗中，學生得到下面的結果：
則下列說法正確的是（ ）
① t1=75 s ② t2>200>t3 ③ 單位時間內消耗的鋅的質量 mF>mG>mB
A. ① B. ①② C. 只有② D. 全部正確
C
A．OE段表示的平均反應速率最大
B．EF段，用鹽酸表示該反應的平均速率為0.2 mol /（L·min）
C．OE、EF、FG三段中，該反應用CO2表示的平均反應速率之比為2︰6︰7
D．G點表示收集的CO2的量最多
D
討論2：用純凈的CaCO3與100mL稀鹽酸反應制取CO2，實驗過程記錄如圖所示
（CO2的體積已折算為標準狀況下的體積）。
下列分析正確的是（ ）
A． 在0～50 min之間 ，pH＝2和pH＝7
時R的降解百分率相等
B． 溶液酸性越強 ， R的降解速率越小
C． R的起始濃度越小 ， 降解速率越大
D． 在20～25 min之間 ， pH＝ 10時R的
平均降解速率為0.04 mol ·L－1 ·min－1
討論3：一定條件下 ， 溶液的酸堿性對TiO2光催化染料R降解反應 的影響如下圖所示。 下列判斷正確的是 ( )
課后作業
1、復習本節課知識
2、
（一）基元反應：
由反應物分子直接碰撞發生相互作用一步生成生成物分子的反應
基元反應過程中沒有中間產物
非基元反應：
由兩個或兩個以上的基元反應組合而成的復雜反應。
通過實驗方法可檢測到中間產物，但中間產物在后續反應中被消耗掉。
絕大多數化學反應為非基元反應
2HI→H2+2I
2I →I2
例：2HI=H2+I2，實際上是經過下列兩步反應完成：
基元反應
基元反應
反應歷程（反應機理）：
基元反應構成的反應序列
自由基
三、活化能
資料卡片
討論：利用某分子篩作催化劑，NH3可脫除廢氣中的NO和NO2，生成兩種無毒物質，其反應歷程如圖所示：
N2、H2O
(2)題述歷程的總反應為____________________________________。
2NH3＋
(3)由反應歷程可知，[(NH4)(HNO2)]＋是該反應的___________。
中間產物
(1)X是__________。
在催化循環反應體系中：
催化劑首先直接和原料反應，反應前后存在，反應過程中不存在，催化劑可循環再生，即“失而復得”；
中間體(中間產物)只在反應過程中出現。
v = k c(H2O2) c(HI)
k稱為反應速率常數，表示單位濃度下的化學反應速率。
k與濃度無關，但受溫度、催化劑、固體表面性質的影響。
知識拓展
對于任意基元反應：mA + nB = pC + qD
v=k cm(A) cn(B)
在一定溫度下，基元反應的速率與反應物濃度（以反應方程式中的計量系數為指數）的乘積成正比，
知識拓展
分子無規則高速運動
彼此碰撞（每秒約1028次）
有效碰撞
無效碰撞
發生反應
不發生反應
基元反應發生的先決條件是反應物的分子必須發生碰撞！
力量不夠
取向不好
好球！有效碰撞
有效碰撞：能夠引發化學反應的碰撞。
活化分子：能量較高、能夠發生有效碰撞的分子。
①反應物分子是活化分子。
②發生合適取向的碰撞。
條件
能量
反應過程
E1
E2
反應物
生成物
活化分子
反應熱
活化分子變成生成物分子放出的能量
活化能
反應熱 = E1 - E2
正反應的活化能
逆反應的活化能
（二）簡單碰撞理論：
活化能：活化分子具有的平均能量與反應物分子具有的平均能量之差。
活化能
活化分子
能量
反應過程
反應物
生成物
E1
E2
吸熱反應
能量
反應過程
反應物
生成物
E1
E2
放熱反應
meiyangyang8602
化學反應的過程
普通分子
吸收 能量
活化分子
有效碰撞
生成物
放出 能量
ΔH
ΔH
活化能
活化能
科學視野——過渡態理論
過渡態理論認為，當兩個具有足夠能量的反應物分子相互接近時，分子中的化學鍵要重排，能量重新分配。在反應過程中要經過一個中間的過渡態，先生成活化配合物，然后再分解為產物。
一個化學反應由幾個基元反應完成，
每一個基元反應都經歷一個過渡態，
達到該過渡態所需要的活化能(如圖E1、E2)
基元反應的活化能越大，反應物到達過渡態越不容易，該基元反應的速率就越慢。一個化學反應的速率取決于速率最慢的基元反應。
化學反應速率與活化能
化學反應的速率大小
單位時間內有效碰撞的次數多少
單位體積內反應物中活化分子的多少
反應的活化能的大小
反應物的性質
內因
外界條件
外因
①濃度、②壓強、③溫度、④催化劑、⑤其他：顆粒大小、溶劑等。
普通
分子
活化能
活化
分子
合理
取向的
碰撞
有效
碰撞
新物質
發生化學反應
活化分子百分數=
活化分子數
反應物分子總數
×100%
單位體積內
活化分子數
單位體積內
反應物分子總數
活化分子
百分數
＝
×
（三）運用有效碰撞理論解釋外界條件對化學反應速率的影響
1、濃度對化學反應速率的影響：
①規律：當其他條件不變時，增大反應物的濃度，反應速率加快；反之，反應速率減慢。
②理論解釋：
影響 外因 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率
分子總數 活化分子數 活化分子百分數
增大濃度
增加
增加
增加
加快
不變
（1）反應物是純液體或固體，其濃度是常數，因此改變它們的量反應速率不變。
（2） 一般來說，固體反應物表面積越大，反應速率越大。
*增加水的量
①若在稀水溶液中進行的反應，無論水是否參加反應，
加水視為對其它反應物的稀釋，速率減小。
②以水蒸氣形式或非水體系水參加的反應，增加其濃度，可加快反應速率。
思 考：大理石分別與 1mol/L的鹽酸10mL 、
0.1mol/L的鹽酸200mL反應，
誰的速度快？
【注意】
討論1：把下列四種X溶液，分別加進四個盛有10mL、2mol/L的鹽酸的燒杯中，
并且均加水稀釋至50mL，此時，X和鹽酸緩緩地進行反應，其中反應速率最快的是（　　）
　A 10mL 2mol/L B 20mL 2mol/L
C 10mL 4mol/L D 20mL 3mol/L
討論2：恒溫恒容的容器中進行反應N2O4(g)
若反應物濃度由0.1mol/L降到0.06mol/L需20s，那么，反應物濃度由0.06mol/L降到0.024mol/L，需反應的時間為（ ）
A．等于18s B．等于12s C．大于18s D．小于18s
2NO2(g) △H＞0，
2、溫度對化學反應速率的影響：
①規律：當其他條件不變時，升高溫度，反應速率加快；反之，反應速率減慢。
②理論解釋：
影響 外因 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率
分子總數 活化分子數
升高溫度
不變
增加
增加
加快
3、壓強對化學反應速率的影響：
①規律：當其他條件不變時，對于有氣體參加的反應，增大壓強(減少容器的容積)相當于增大反應濃度，反應速率加快；減小壓強(增大容器的容積)相當于減小反應濃度，反應速率減慢。
②理論解釋：
影響 外因 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率
分子總數 活化分子數
增大壓強
增加
增加
增加
加快
4、催化劑對化學反應速率的影響：
①規律：當其他條件不變時，使用適當的催化劑，較大程度地增大化學反應速率。
②理論解釋：
影響 外因 單位體積內 有效碰撞次數 化學反應速率
分子總數 活化分子數
使用催化劑
不變
增加
增加
加快
影響化學反應速率因素的解釋
單位時間內、
單位體積內有效碰撞次數改變
改變化學反應速率
簡單碰撞理論
濃度、壓強
活化分子的
百分數增大
溫度、催化劑
單位體積內活化分子數增多
單位體積內活化分子數增多
①活化分子數變，反應速率不一定變；但單位體積內活化分子數變，或者活化分子百分數變，則反應速率一定變。
②對于可逆反應，升溫、加壓，加入催化劑既加快正反應速率又加快逆反應速率。
單位體積內
活化分子總數增加
【歸納小結】
【注意】 a. 壓強對固體和液體（溶液）間的反應無影響
b. 對于反應物和生成物都有氣體的可逆反應，
增大壓強，正、逆反應速率都增大；
減小壓強，正、逆反應速率都減小
c. 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。
討論：A(g)＋B(g)?=?C(g)，恒溫恒容，充入氦氣，對反應速率有何影響？恒溫恒壓，充入氦氣，對反應速率又有何影響？
【小結】對于有氣體參加的反應體系，有以下幾種情況：
①恒溫時：
增大壓強
②恒容時：
a．充入氣體反應物
b．充入“惰氣”
③恒壓時：
充入“惰氣”
體積縮小
濃度增大
反應速率加快
濃度增大
反應速率加快
各物質濃度不變
反應速率不變
各物質濃度減小
反應速率減慢
體積增大
艾哈邁德·澤維爾（ ，Ahmed Hassan Zewail），埃及化學家，飛秒化學專家。他研究的技術能將研究化學反應的時間尺度縮減至飛秒，透過攝影將化學反應中每個微細變化忠實地紀錄。
飛秒化學 —— 《選必1》教材 P28
CO CO與N2O在鐵催化劑表面進行如下兩步反應，其相對能量與反應歷程如下圖所示。
第一步： ；第二步： 。
下列敘述錯誤的( )
A. 是反應的催化劑
B.第一步反應比第二步反應慢
C.第一步反應是放熱反應，第二步反應是吸熱反應
D.總反應為
討論2：在C(s)+CO2(g) 2CO(g)反應中可使反應速率增大的措施是(　　)
①縮小容器的容積; ②增加碳的量; ③恒容時通入CO2;
④恒壓下充入N2; ⑤恒容下充入N2
A.①③⑤ B.②④ C.①③ D.③⑤
C
討論3：已知Cl2(g)＋CO(g)??COCl2(g)的速率方程v＝kc1/2(Cl2)·c(CO)(k為速率常數，只受溫度影響)，該反應可認為經過以下反應歷程：
第一步：Cl2??2Cl　快速反應
第二步：Cl＋CO??COCl　快速反應
第三步：COCl＋Cl2―→COCl2＋Cl　慢反應
下列說法正確的是( )
A．第一步反應和第二步反應的活化能較高
B．c(CO)、c(Cl2)分別增大相同的倍數，對總反應速率的影響程度相同
C．該總反應的速率主要取決于第三步反應
D．第三步反應的有效碰撞頻率較大
討論4：平流層中氟氯烴對臭氧層的破壞是由于含氯化合物的催化作用改變了臭氧分解反應的歷程，其反應過程的能量變化如圖。總反應：O3＋O―→2O2。催化反應：①O3＋Cl―→O2＋ClO；②ClO＋O―→Cl＋O2。下列說法正確的是
A.Ea＝Ea1＋Ea2
B.反應①為吸熱反應，反應②為放熱反應，
因此反應速率：反應①＜反應②
C.對于加了催化劑的反應：反應速率
主要由反應①決定
D.對于總反應，反應物的鍵能之和大于
生成物的鍵能之和
討論5：反應2NO（g）＋2H2（g） N2（g）＋2H2O（g）中，
每生成 7gN2放出166kJ的熱量，該反應的速率表達式為：
υ＝k·c m（NO）·cn（H2）（k、m、n待測），其反應包含下列兩步：
①2NO＋H2=N2＋H2O2（慢） ②H2O2＋H2=2H2O（快）
T℃時測得有關實驗數據如下：
下列說法錯誤的是
A．該反應速率表達式：υ＝5000·c2（NO）·c（H2）
B．整個反應速率由第①步反應決定
C．正反應的活化能：①＜②
D．該反應的熱化學方程式為
2NO（g）＋2H2（g）=N2（g）＋2H2O（g） △H＝－664kJ·mol－1
課后作業
1、復習第二節知識
2、《升華》

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