人教版化学必修二教学ppt课件：2.3 化学反应的速率和限度.ppt
第三节化学反应的速率和限度,1.了解化学反应速率的含义及其表示方法。2.了解影响化学反应速率的因素,初步了解控制化学反应速率的方法。3.认识可逆反应及其特征。4.了解并会判断化学平衡状态,初步了解化学反应条件的控制。,一、化学反应速率1.化学反应速率的含义及表示方法:,快慢,减少量,增加量,0.5 molL-1min-1,2.外界因素对化学反应速率的影响:(1)温度:,CBA,增大,减小,(2)催化剂:,ba,加快,ca,(3)其他影响因素:除温度、催化剂外,固体的_、反应物的状态、溶液的_、气体的_、溶剂和光照等都可以影响化学反应速率。,表面积,浓度,压强,二、化学反应限度1.可逆反应的概念:在同一条件下,正向反应(反应物生成物)和逆向反应(生成物反应物)均能同时进行的化学反应。,2.化学平衡状态:(1)化学平衡状态的建立:,最大,最大,0,0,减小,减小,增大,增大,不变,图示:,(2)化学平衡状态的概念:在一定条件下,可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度_,达到一种表面静止的状态。,不再改变,3.化学反应的限度:化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态,是在给定条件下所能达到的_,任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。,最大程度,三、化学反应条件的控制1.意义：在生产和生活中，化学反应条件的控制主要是促进有利反应和控制有害反应两个方面。表现为：促进有利反应抑制有害反应,提高原料利用率加快有利反应速率,减慢有害反应速率减少甚至消除有害物质的产生控制副反应的发生,2.实例燃料的燃烧:(1)燃料燃烧的条件:燃料与_接触,且空气要_。温度达到燃料的_。(2)提高燃烧效率的措施:尽可能使燃料_,提高能量的转化率。尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能,提高_。,空气或氧气,适当过量,着火点,充分燃烧,热能的利,用率,【思考辨析】1.判断正误:(1)反应进行得越快,化学反应速率就越快。( )分析:化学反应速率是描述化学反应进行快慢的物理量,故反应进行得越快,反应速率越快。(2)表面积相同的钠和镁分别与足量1 molL-1的盐酸反应,反应速率相同。( )分析:反应物的性质是影响反应速率的决定因素,虽然固体的表面积相同,酸的浓度也相同,但反应物的性质不同,故反应速率不同。,(3)铅蓄电池的充电和放电是可逆反应。( )分析:二次电池的充电和放电不是在同一条件下进行的,不是可逆反应。(4)增加反应物的量一定加快化学反应速率。( )分析:增加反应物的量不一定增大反应物的浓度,如反应物为固体或液体时,增加用量浓度不变,故不影响速率。,2.问题思考:(1)有两个化学反应:2H2+O2 2H2O,2H2O 2H2+O2,它们属于可逆反应吗?分析:不是。可逆反应是在同一条件下,正向反应和逆向反应同时进行的化学反应。以上两个反应是分别在点燃和电解两个不同条件下的反应,不属于可逆反应。,(2)可逆反应达到平衡后,正反应和逆反应是不是都停止了?分析:不是。可逆反应达到平衡后,正反应和逆反应都仍然进行,只是正反应使反应物的减少量(生成物的增加量)与逆反应使反应物的增加量(生成物的减少量)相等,从表面看没有变化。,【知识链接】 催化剂催化剂是指能改变化学反应速率,而自身的组成、化学性质和质量在反应前后均不发生变化的物质。催化剂能极大地加快化学反应速率,但一般都有高度的选择性(专一性),例如,二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用,加快化学反应速率,对其他的化学反应就不一定有催化作用。原料利用率是指生产企业加工成品中包含原料数量占加工该成品所消耗原料的总耗量的比重指标,通常用百分比表示,这个指标数值越大说明对原料的利用率越高。,一、化学反应速率的正确理解及计算方法1.化学反应速率的正确理解:,2.化学反应速率的计算方法：(1)定义式法：利用公式 计算化学反应速率，亦可利用该公式计算浓度变化量或时间。(2)关系式法：化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。,【知识备选】应用三段式法计算化学反应速率1.计算模式:设amolL-1、bmolL-1分别为A、B两物质的起始浓度,mxmolL-1为反应物A的转化浓度,nxmolL-1为B的转化浓度,则:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)起始浓度(molL-1)ab00转化浓度(molL-1)mx nx pxqx终态浓度(molL-1) a-mxb-nxpxqx,2.基本步骤:(1)确定反应物或生成物的起始加入量。(2)确定反应过程中各物质的变化量。(3)确定反应进行至某时刻时各物质的量。(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。(5)应用化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。,3.计算公式：(1)反应物：c(末)=c(初)-c生成物：c(末)c(初)+c(2) (3)反应物转化率,【学而后思】(1)某一化学反应在第5 s时的反应速率是0.2 molL-1s-1的说法正确吗?提示:不正确。通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。(2)一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗?提示:由于c表示的是物质的物质的量浓度的变化,而固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常量,所以这种表示化学反应速率的方法不适合固态物质和纯液态物质。,(3)对于反应3A(g)+B(g)=2C(g)+2D(g),在不同条件下,用A、B表示的反应速率分别为:条件v(A)=0.6 molL-1min-1;条件v(B)=0.45 molL-1min-1;则该反应在条件的速率比条件的速率快,对吗?提示:不对。同一个化学反应,用不同物质表示其反应速率时,数值可能不同,所以比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时,不能直接比较数值大小,应先转化为同一物质、同一单位,然后再比较其数值大小。将条件的速率换算成用B表示的速率为v(B)=0.2 molL-1min-1,即条件的速率比条件的速率快。,二、化学反应速率的影响因素1.内因:(1)内容:反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。(2)规律:反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越快;反之,化学反应速率越慢。(3)实例:表面积相同的镁片和铁片分别与同浓度的盐酸反应时,前者反应速率更快。,2.常见的四大外因:(1)浓度:增大反应物浓度,化学反应速率增大; 减小反应物浓度,化学反应速率减小。(2)温度:升高温度,化学反应速率增大; 降低温度,化学反应速率减小。,(3)压强:增大压强,化学反应速率增大; 减小压强,化学反应速率减小。(只适用于有气体参加或有气体生成的反应。)(4)催化剂:能极大地加快化学反应速率,但一般有高度的选择性。,【学而后思】(1)请从化学反应快慢的角度解释人们为什么使用电冰箱保存食物。提示:食物腐败是因为发生了化学反应,在其他条件相同时,温度越低,化学反应越慢,人们用电冰箱把食物放置在低温下保存,以减缓食物的腐败。,(2)增大反应体系的压强,反应速率一定增大吗?提示:压强对反应速率影响的根本原因是通过改变浓度而影响反应速率的,如果参加反应的物质都是固体或液体时,由于改变压强对它们的体积改变很小,因而它们的浓度变化也很小,可以认为压强对它们的反应速率无影响。再如在恒容的容器中进行的气体间的反应,若向容器中通入氦气,总压强增大,但反应物的浓度不改变,故反应速率不变。,三、化学平衡状态的特征及判断依据1.化学平衡状态的特征“五字诀”:化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变,即:,2.化学平衡状态的判断依据:,【知识备选】化学平衡判断依据的具体分析,【学而后思】(1)根据化学平衡状态的特点分析,化学平衡状态可能会受到哪些外界因素的影响?提示:化学平衡的实质是正逆反应速率相等,若外界条件改变时影响反应速率,使正逆反应速率不相等时,化学平衡状态就被破坏,再在新条件下建立新的平衡状态。所以影响化学反应速率的外界因素都有可能影响化学平衡状态,如温度、浓度、压强等,但催化剂不会影响化学平衡状态。,(2)化学反应进行一定时间后,各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比时,化学反应是否达到平衡?提示:不一定。化学反应达到平衡时,各组分的浓度保持不变,不一定浓度相等,也不一定等于化学计量数之比。,类型 一 化学反应速率的计算和比较【典例】化学反应4A(s)+3B(g)=2C(g)+D(g),经2 min后B的浓度减少0.6 molL-1,对此反应速率的正确表示是()A.用A表示的反应速率是0.4 molL-1min-1B.用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是321C.在2 min末的反应速率用B表示是0.3 molL-1min-1D.在这2 min内用B和C表示的速率的值都是逐渐减小的,【解题指南】解答本题要注意以下3点:(1)同一个反应用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比。(2)化学反应速率是某物质在单位时间内浓度的变化值,属于平均速率。(3)不能用固体和纯液体表示反应速率。,【解析】选B。A为固体,其浓度是一个常数,不能用固体浓度的变化表示反应速率,所以A项错误;同一反应中,用不同物质表示的速率与方程式中各物质的化学计量数成正比,故B项正确;C项中,反应速率为平均值,并非2 min末的瞬时速率,所以C项错误;B为反应物,而C为生成物,两者不可能同时减少,故D项错误。,【方法规律】反应速率大小比较的两种方法同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化：(1)方法一：换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)方法二：比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bB cC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与 的相对大小，若 则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。,【变式训练】在2A+B=3C+4D反应中,表示该反应速率最快的是()A.v(A)=0.5 molL-1s-1B.v(B)=0.3 molL-1s-1C.v(C)=0.8 molL-1s-1D.v(D)=1 molL-1s-1,【解析】选B。用不同物质表示的反应速率,在判断反应快慢时,首先把各物质的反应速率除以其化学方程式中的化学计量数:A选项v(A)/2=0.25 molL-1s-1,B选项v(B)/1=0.3 molL-1s-1,C选项v(C)/3= molL-1s-1,D选项v(D)/4=0.25 molL-1s-1;然后比较大小,B选项最大。,【变式备选】将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g)=2C(g),在最初2 s内,消耗A的平均速率为0.06 molL-1s-1,则在2 s时,容器中有mol A,此时C的物质的量浓度为。,【解析】本题考查化学反应速率的计算。对于反应物来说:转化浓度=起始浓度-某时刻浓度;对于生成物来说:转化浓度=某时刻浓度-起始浓度。“三浓度”中,只有转化浓度按化学方程式中的化学计量数的比反应,起始浓度和某时刻浓度则是任意的。,3A(g) + B(g)=2C(g)起始浓度(molL-1)转化浓度(molL-1)2 s时浓度(molL-1)则在2 s时,n(A)=0.88 molL-110 L=8.8 mol,c(C)=0.08 molL-1。答案:8.80.08 molL-1,0.04 0.08,1.0 0.5 0,0.062=0.12,1.0-0.12=0.88,0.5-0.04=0.46,0.08,类型 二 影响化学反应速率的因素【典例】下列反应中生成H2的速率最快的是(),【解题指南】解答本题要注意以下两点:(1)反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。(2)浓度越大或温度越高反应速率越快。【解析】选D。金属的活泼性顺序是MgZnFe,故B、C错误;A、D两项相比,D项中反应物的浓度大,且溶液的温度高,故生成H2的速率最快。,【互动探究】(1)若A、D两项中硫酸的浓度相同,溶液的温度相同,A中是镁片,D中是镁粉,则反应速率最快的是哪个?提示:D项镁粉的表面积大,反应速率快。(2)若在D项的硫酸溶液中滴入几滴硫酸铜溶液,化学反应速率发生改变吗?如何改变?提示:此时构成原电池,加快化学反应速率。,【变式训练】(双选)下列措施对增大化学反应速率明显有效的是()A.Na与水反应时增大水的用量B.Fe与硫酸反应制取H2时,选用浓硫酸C.制取O2时,在两支试管中分别加入相同浓度的过氧化氢,其中一支试管中再加入二氧化锰D.Al在氧气中燃烧生成Al2O3,将铝片改成铝粉,【解析】选C、D。固体或纯液体的量对化学反应速率无影响,A错误;Fe遇浓硫酸钝化不产生H2,B错误;二氧化锰作催化剂,能加快产生O2的速率,C正确;铝粉能增大与O2的接触面积,反应速率增大,D正确。,【变式备选】(2013宁波高一检测)下列条件一定能使反应速率加快的是()增加反应物的物质的量升高温度缩小反应容器的体积加入生成物加入催化剂A.全部 B. C. D.【解析】选C。若反应物为固体,增加其物质的量对速率无影响;对于无气体参与的反应,改变压强对速率无影响;对于不可逆反应,加入生成物对速率无任何影响;加入合适的催化剂才会加快反应速率。,类型 三 化学平衡状态的特征和判断【典例】(2013天水高一检测)在体积固定的容器中,对于反应A(g)+B(g) 3C(g)(正反应为放热反应),下述为平衡状态标志的是()单位时间内A、B生成C的分子数与分解C的分子数相等外界条件不变时,A、B、C浓度不随时间变化体系温度不再变化体系的压强不再变化体系的分子总数不再变化A. B. C. D.,【解题指南】解答本题要注意以下4点:(1)化学反应达到平衡时v(正)=v(逆)0。(2)化学反应达到平衡时各组分的浓度不再改变。(3)体积固定的容器中,体系的压强与物质的量成正比。(4)体系温度与参加反应的物质的量成正比。,【解析】选D。正、逆反应速率相等;浓度不变,说明已达平衡;如果该反应没有达到平衡则反应要和外界有能量的交换,必然导致体系温度改变;现在体系温度不变,说明已达平衡;由于该反应是一个体积改变的反应,没有达到平衡之前,压强是改变的,分子总数也是改变的,只有平衡状态时,二者才不会改变,故均正确。,【名师点评】讲解本题时应强调以下两点:(1)利用“速率相等”判断化学反应是否达到平衡时,应该强调“一正一逆”。(2)引导学生以“等”和“定”为出发点,延伸归纳可以用于判定平衡状态的依据。,【误区警示】对“浓度保持不变”的理解误区(1)“浓度保持不变”不是“浓度相等”。(2)“浓度保持不变”不是“等于化学计量数之比”。,【变式训练】在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明反应X2(g)+Y2(g) 2XY(g)已达到平衡的是()A.容器内的总压强不随时间变化B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化C.XY气体的物质的量分数不变D.X2和Y2的消耗速率相等,【解析】选C。该反应的特点:首先是可逆反应,其次是反应前后气体体积相等。根据压强之比等于气体物质的量之比的推断,该反应在整个反应过程中总压强是不变的,A不能说明该反应已经达到平衡。同理推断,容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化,B不能说明该反应已经达到平衡。X2和Y2的化学计量数相等,其消耗速率始终相等,D不能说明该反应已经达到平衡。C选项符合题意,能说明该反应已经达到平衡。,1.(2013镇江高一检测)下列关于化学反应速率的说法中正确的是()A.化学反应速率是指任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加B.“0.8 molL-1s-1”所表示的含义是:时间为1 s时,某物质的浓度为0.8 molL-1C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢D.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显,【解析】选C。化学反应速率是指单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加,A项错误;化学反应速率是指单位时间内物质浓度的变化量,是平均速率,B项错误;化学反应速率是表示化学反应进行快慢的物理量,C正确;对于无明显现象的化学反应而言,速率大小与现象没有关系,故D不正确。,2.(双选)对于在同一容器中进行的反应C+O2=CO2,下列说法中正确的是()A.将炭块磨成粉末可以加快反应速率B.升高温度一般可以加快反应速率C.容器体积不变,向其中充入N2,反应速率加快D.增加炭的量可以加快反应速率,【解析】选A、B。将炭块磨成粉末,增大了反应物之间的接触面积,A正确;升高温度反应速率一定加快,B正确;向容器内充入N2,由于容器体积不变,没引起各物质的浓度变化,另一方面,N2不与其中的任何物质反应,也不会引起浓度变化,故反应速率不变,C错误;D选项是增加炭的量,由于炭是固体,其浓度不随量的变化而变化,因此反应速率不会改变,D错误。,3.(2013沈阳高一检测)在四个不同容器中,不同条件下进行合成氨反应。反应方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),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(NH3)=0.5 molL-1min-1B.v(H2)=0.3 molL-1min-1C.v(N2)=0.2 molL-1min-1D.v(H2)=0.01 molL-1s-1【解析】选A。将四个反应速率统一单位为molL-1s-1,且换算成用氢气表示的速率,数值分别是0.012 5、0.005、0.01、0.01,故A项速率最快。,4.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QC.反应物和生成物的浓度都保持不变D.反应已经停止,【解析】选C。平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑:一是反应物的起始浓度,二是化学方程式中的化学计量数。如2 mol M与1 mol N反应,无论怎样反应,M与N的浓度永远不相等,所以“M、N、Q三种物质的浓度一定相等”这种说法是错误的,A错误;此反应是可逆反应,B错误;反应物和生成物的浓度都保持不变,可以说明反应既不向正反应方向移动,也不向逆反应方向移动,符合化学平衡特征,C正确;化学平衡是一种动态平衡,D错误。,5.某温度下,在2 L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时,物质的量随时间变化的关系曲线如图所示:,(1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为_ 。(2)5 min内用Z表示的平均反应速率为 。(3)化学反应速率受到很多因素的影响,例如:实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀硫酸反应,这是利用 原理加快了氢气生成的速率。,【解析】据图可知,X、Y是反应物,Z是生成物,三者的物质的量变化量分别是0.6 mol、0.2 mol、0.6 mol,且该反应是可逆反应,故该反应的化学方程式是3X+Y 3Z。5 min内Z的反应速率是0.6 mol2 L5 min=0.06 molL-1min-1。粗锌中含碳,与锌、稀硫酸构成原电池,加快电子的转移,从而加快了化学反应速率。答案:(1)3X+Y 3Z(2)0.06 molL-1min-1(3)原电池,外界条件对化学反应速率影响的实验探究某实验小组以H2O2分解为例,研究浓度、催化剂、溶液酸碱性对反应速率的影响。在常温下按照如下方案完成实验。,(1)实验和的目的是什么?实验时由于没有观察到明显现象而无法得出结论。资料显示,通常条件下H2O2稳定,不易分解。为了达到实验目的,对原实验方案作如何改进?提示:实验和的差别是H2O2溶液的浓度不同,故目的是探究浓度对反应速率的影响;由于通常条件下H2O2稳定,不易分解,所以为了加快反应速率,可向反应物中加入等量的同种催化剂或将盛有反应物的试管放入同一热水浴中。,(2)实验、中,测得生成氧气的体积随时间变化的关系如图。根据该图得出的实验结论是什么?提示:据图可以看出在碱性条件下反应最快,在酸性条件下反应最慢。,(3)用如图所示装置做对照实验,实验时除了利用收集一定体积的氧气所用时间的长短来测定反应速率,用该装置还可怎么测定反应速率?提示:还可利用单位时间内收集到氧气的体积的大小来测定。,(4)某同学在实验中发现产生气泡的速率先慢后快再变慢,请分析原因。(已知H2O2的分解反应属于放热反应)提示:由于H2O2的分解放热使溶液的温度升高,速率逐渐加快,故产生气泡的速率由慢逐渐变快;但随着反应的进行,H2O2的浓度减小,使反应速率减小,故产生气泡的速率逐渐变慢。,
