化学反应的速率和限度.ppt

第二章化学反应与能量,第三节化学反应的速率和限度,化学反应的特征？,物质的变化和能量的变化。,面对一个具体的化学反应，人们最关心的是？,快慢和进行的程度,学习目标：1、理解化学反应速率的概念、表示方法及影响因素。2、通过实验探究、感受不同化学反应的反应速率快慢的不同。3、提高学习化学的兴趣，体会化学知识与生活的密切联系，培养科学的价值观。重点：化学反应速率的概念、表示方法及影响因素。难点：化学反应速率的影响因素。,一、化学反应的速率,思考与交流：,而溶洞的形成、化石燃料的形成都很慢。,炸药爆炸、离子反应都很快，在一瞬间便可完成；,金属锈蚀、食物腐败和塑料老化都较慢；,1、化学反应速率及表示方法,化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。,通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示化学反应速率。,【思考与交流】你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与我们有什么关系？,这些化学变化有何差异？,爆炸,牛奶腐坏,铁棒生锈,溶洞形成,很快,较快,较慢,很慢,（1）在定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种物质来表示。如：V（N2）=C(N2)/t=1 molL-1S-1,（2）化学反应速率都取正值，且是某一段时间内的平均速率。,（3）在同一反应里，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率不一定相同，但实际意义相同，且各物质的反应速率之比等于其化学计量数之比。,（4）固体和纯液体的浓度视为常数（保持不变），因此，它们的化学反应速率也视为常数。,数学表达式为：即：V=C/t,单位：molL-1S-1（mol/LS）或 molL-1min-1(mol/Lmin)例如：在合成氨反应N2+3H2=2NH3中，H2的浓度在2分钟内由8mlo/L变为2mol/L，该化学反应的速率是多少？是：V（H2）=3mol/Lmin？还是：V（N2）=1mol/Lmin？V（NH3）=2mol/Lmin,都可以！,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,升高反应体系的温度，化学反应速率加快；,温度对化学反应速度的影响,实验25,2、化学反应速率的影响因素,（1）内因（决定作用）：反应物的性质,（2）外因（外界条件）,浓度、温度的影响：实验 25,现象：浓度大时速率较快，加热时速率加快,结论2：在其它条件不变时温度升高，化学反应速率加快。,结论1：在其它条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率。,规律：当其它条件不变时，升高温度，22分解反应速率增大。降低温度，22分解反应速率减小。实验测得，温度每升高10度，化学反应速率通常增大原来的24倍。注意：温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。,温度对化学反应速率的影响,实验26,立即有大量气泡产生,有大量气泡产生,溶液中有少量气泡出现,不用催化剂，化学反应速率很小,催化剂对过氧化氢的分解速率的影响,在其它条件不变时，催化剂通常可以加快化学反应速率；不同催化剂对同一个反应的催化能力不同。,催化剂的影响：实验 2-6,现象：加入了MnO2或FeCl3的产生气泡很快，未加MnO2或FeCl3的则反应较慢。,压强的影响：对于有气体参加的化学反应，增大压强一般可以减小气体的体积，从而使反应物的浓度增大，因此，也可以增大反应速率。,其它条件：如光、反应物颗粒大小、溶剂、反应物的状态等都可以影响化学反应速率。,规律：催化剂能改变化学反应的速率。有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂；有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中毒。催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。,催化剂对化学反应速率的影响,实验步骤：,截取3cm镁条，用砂纸打磨掉表面氧化物组装好实验装置量取40mL 0.5 mol/L HCl倒入锥形瓶中将镁条投入锥形瓶中，立刻塞好橡皮塞每隔5秒记录收集到氢气的体积，至第90秒清洗锥形瓶量取40 mL 2 mol/L HCl倒入锥形瓶中，重复上述实验将所得数据绘成曲线,3,浓度对化学反应的影响,浓度越大,化学反应越快,影响化学反应速率的外界因素除了浓度、温度、催化剂外，还有没有其他的因素？,为何工业合成氨，通常在2107 5107 Pa的压强下进行。,压强,化学反应速率的影响因素,（1）内因（决定作用）：反应物的性质,（2）外因（外界条件）,温度：,温度升高，化学反应速率加快 2H2O2=2H2O+O2,FeCl3,小结,催化剂：,催化剂能极大地加快化学反应速率 2H2O2=2H2O+O2,MnO2,浓度：在其它条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率。,压强：对于有气体参加的化学反应，增大压强一般可以减小气体的体积，从而使反应物的浓度增大，因此，也可以增大反应速率。,其它条件：如光、反应物颗粒大小、溶剂、反应物的状态等都可以影响化学反应速率。,1.请预计大理石（CaCO3）分别与0.1mol/L和1mol/L的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗？,2.块状CaCO3、粉末状CaCO3与0.1 mol/L的盐酸反应谁快谁慢？为什么？,增大浓度反应速率加快，减小浓度反应速率减慢。,增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）,浓度的影响,固体表面积,思考与交流,练一练：,1、把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量盐酸的试管中，产生氢气的速率如图所示，在下列因素中，影响反应速率的因素是（）,盐酸的浓度 镁条的表面积溶液的温度 Cl-的浓度A、B、C、D、,速率,t,t,t,时间,C,2、（2000广东）用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（）A、加热B、不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸C、滴加少量CuSO4溶液D、不用铁片，改用铁粉,B,3.在一定条件下，mA+nB=pC的反应中，各物质的化学反应速率为v(A)=amol/(Ls),v(B)=0.5amol/(Ls),v(C)=amol/(Ls),则该反应的化学方程式为：_原因：mA+nB=Pca 0.5a a x 1a yX=2 y=2,答案：2A+B=2C,4.反应A(g)+3B(g)=2C(g)在2L密闭容器中反应，0.5min内C的物质的量增加了0.6mol，有关反应速率正确的是（）A、V(A)=0.005mol/(Ls)B、V(C)=0.002mol/(Ls)C、V(B)=V(A)/3 D、V(A)=0.001mol/(Ls),A,A(g)+3B(g)=2C(g)3 2x y 0.01mol/LSX=0.005mol/LS y=0.015mol/LS,0.5min=30s 0.6mol/L30s=0.01mol/LS,5.某反应的反应物浓度在5 min内由6 mol/L变成了2 mol/L，则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率？,5min,6mol/L 2 mol/L,0.8 mol/(Lmin),解：,答：用该物质表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为0.8 mol/(Lmin),6.下列过程中，需要加快化学反应速率的是（）A.钢铁腐蚀 B.食物腐坏 C.炼钢 D.塑料老化7.在某一化学反应中，反应物B的浓度在5 s内从2.0 mol/L变成0.5 mol/L，在这5 s内B的化学反应速率为（）A.0.3 B.0.3 mol/（Ls）C.0.4 mol（Ls）-1 D.0.04 mol/L,C,B,8.某一反应物的浓度是1.0 mol/L，经过20 s后，它的浓度变成了0.2 mol/L，在这20 s内它的反应速率为（）A.0.04 B.0.04 mol/（Ls）C.0.8 mol（Ls）-1 D.0.04 mol/L9.100 mL浓度为2 mol/L的硫酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成的氢气的总量，可采用的方法是（）A.加入适量的6 mol/L的硫酸 B.适当加热C.加入适量蒸馏水 D.加入适量的稀硝酸,B,B,二、化学反应的限度,科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，如：,化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。,1、当一个可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。,（1）在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变的状态叫做“化学平衡状态”。,逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。等：v(正)v(逆)（是化学平衡状态的本质）。动：是动态平衡，正、逆反应还在不断进行，正、逆反应速率相等，但不等于零。,（2）化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变。,2、任何化学反应的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同罢了。,3、在可逆反应中，反应物不能按化学计量数之比完全转化为生成物,因此,反应物的转化率小于100。,如：浓度、温度、压强、催化剂等。,5、化学反应的限度可以通过改变条件而改变。,4、有些反应的可逆性很小，如Ag+Cl-=AgCl 一般可视为不可逆反应。,定：平衡时，各组分的浓度保持一定（是化学平 衡状态的外观特征）。变：当外界条件发生改变时，则原平衡可能被破 坏，各组分的浓度就会随之发生变化，在新 的一定条 件下又会建立新的平衡状态。,如果改变影响化学平衡的一个条件，平衡将向着减弱这种改变的方向发生移动！,0,(1)0t1：v(正)v(逆),(2)t1以后：v(正)=v(逆),t1以后反应处于平衡状态!,什么是化学平衡呢？,化学反应的限度2.化学平衡状态：,指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。,一定条件下可逆反应,如何理解V(正)V(逆)?,例如，一定条件下，可逆反应N23H2 2NH3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：（1）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有1molN2生成（2）单位时间内，有3molH2反应掉，同时有2molNH3反应掉（3）单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成以上均表示V(正)V(逆),三、化学反应条件的控制 P.48思考与交流,1、在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应，这就要通过控制反应条件来达到目的。,2、提高燃料的燃烧效率的措施：（1）适当过量的空气，燃料与空气充分接触；（2）充分利用燃烧放出的热能，提高热能的利 用率。,3、意义：可以通过控制反应条件，使化学反应符合或接近人们的期望。,化学反应条件的控制,定向爆破,下面以“提高煤的燃烧效率”为例，分析研究化学反应条件的选择。P49,1、煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2得接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。,2、空气充足，煤燃烧生成CO2越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成CO，CO排到空气中造成污染，且生成CO时，放出得热量大大减少。,3、应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需提供部分能量才能继续，因此利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的继续进行，选用保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失。,4、可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。,5、燃料不充分燃烧有何危害？,（1）产生热量少，浪费资源；,（2）产生污染物，危害人体健康。,6、燃料充分燃烧的条件是什么？,燃料燃烧必须与空气接触，且要达到燃料的着火点，燃料充分燃烧要考虑两点：一是燃烧时要有足够多的空气，二是燃料与空气要有足够大的接触面积。,控制化学反应条件的意义：,对有利的或我们需要的化学反应，要想办法增大反应速率以提高生产或工作效率，并要采取措施促进反应的完成程度以提高原料的利用率或转化率；对有害的或我们不希望发生的化学反应，要设法降低反应速率。,练习,1、天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为：CH42O2CO22H2O，C3H85O23CO24H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采用的正确措施是（）A、减少空气进入量，增大石油气进入量B、增大空气进入量，减少石油气进入量C、减少空气进入量，减少石油气进入量D、增大空气进入量，增大石油气进入量,B,2.面粉厂必须严禁烟火的主要原因是()A防止火灾发生 B防止污染面粉 C吸烟有害健康D面粉颗粒极小，当其扩散在空气中与空气充分接触，一旦引发反应，极易发生爆炸3.对于可逆反应MN 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.M、N、Q的浓度都保持不变D.反应已经停止,D,C,4.在溶液中发生的反应，对反应速率不发生影响的因素是()A温度 B压强 C浓度 D催化剂5.在反应：C+CO2 2CO中，可使反应速率增大的措施是()增大压强 升高温度 通入CO2 增加碳的量 降低压强 A B C D,B,C,6.在反应A(g)+3B(g)2C(g)中，若以物质A表示化学反应速率为0.2 mol/(Lmin)，则以物质B表示此反应的化学反应速率 为 mol/(Lmin)。7.下列措施对增大反应速率明显有效的是()ANa与水反应时增大水的用量 BFe与稀硫酸反应制取H2时，该用浓硫酸 C在K2S04与BaCl2两溶液反应时，增大压强 DAl在氧气中燃烧生成A1203，将Al片改成Al粉,0.6,D,8.工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：2C（焦炭）O2（空气）2CO；Fe2O33CO2Fe3CO该炼铁工艺中，对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需其主要原因是：（）A.CO过量 B.CO与铁矿石接触不充分C.炼铁高炉的高度不够 D.CO与Fe2O3的反应有一定限度,D,9.浓度为0.1mol/L和1mol/L的盐酸分别与大理石（CaCO3）反应，谁快谁慢？为什么？10.木炭在空气中燃烧是一个放热反应，为什么木炭燃烧时必须先引火点燃？点燃后停止加热，木炭能够继续燃烧吗？为什么？,浓度的影响：增大浓度反应速率加快，减小浓度反应速率减慢；,木炭在空气中燃烧是一个放热反应，为什么木炭燃烧时必须先引火点燃？点燃后停止加热，木炭能够继续燃烧吗？为什么？,11.请利用所学的知识回答下列问题：(1)消防队员救火时，开门都很小心，因为门一打开就有可能发生爆炸。请解释其中的原因。(2)在实验室里，硝酸、硝酸银等药品均必须用棕色试剂瓶保存，并应该存放在阴凉干燥处。为什么?(3)实验室中用碳酸钙与盐酸反应制备二氧化碳时，选择的试剂为块状碳酸钙固体而不是碳酸钙粉末，为什么?,门一打开，可燃物与空气的接触面增大，迅速燃烧，可引发爆炸,因HNO3、AgNO3见光、受热均易分解，所以必须用棕色试剂瓶保存，并存放在阴凉处,因为粉状CaC03与盐酸反应速率太快，而难以控制生成的CO2的流速与流量,