化学反应速率PPT课件(上课用).ppt
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1、十讲化学反应速率,娄底二中化学组时间:0912,一、化学反应速率,1、概念:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。,m A(g)+n B(g) = p C(g)+q D(g), C (A) = C (A) C (A), C (C) = C (C) C (C),C(A)、 C(C) 表示一定时间后的物质浓度,C (A) 、 C (C) 表示物质起始浓度,3、单位:mol/(LS)或 mol/(Lmin)或 mol/(Lh),4、特点:化学反应速率是一段时间内的平均速率,且取正值在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数 值可以是
2、不同的。不同物质的速率的比值一定等于化学反应方程式中 相应的化学计量数之比。,(A):(B):(C):(D)= m :n : p :q,注意问题,(1)化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的尺度,它与时间和浓度变化有关. (2)在同一反应中用不同物质来表示时,其数值可以不同,但都表示同一个反应的速率.因此,表示化学反应的速率时,必须说明反应物中哪种物质做标准.不同物质的速率的比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比. (3)一般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢.因此,某一段时间内的反应速率,是平均速率,而不是指瞬时速率. (4)化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示。,二、影响反应
3、速率的因素,(2)外因:,(1)内因(主要因素) :参加反应物质的性质,反应物分子中的化学键断裂、生成物分子中的化学键形成过程旧键断裂,新键生成,化学反应的本质:,浓度:压强:温度:催化剂:其他因素:光、颗粒大小、溶剂等。,如果分子间能够发生化学反应:1、反应物分子必须相互碰撞;2、分子必须具有一定的能量3、活化分子碰撞时,必须有合适的取向,反应速率理论本质,分子运动,分子具有足够能量,有合适的取向,碰撞理论,1、浓度,n活=n总活%,浓度增大,单位体积内n总,T不变,活%不变,有效碰撞,V,应用1:一定条件下,在CaCO3(块状)+2HCl=CaCl2+H2O+CO2反应中,为了加快反应的速
4、率,下列那些方法可行:A、增加HCl的浓度 B、加水 C、增加同浓度盐酸的量 D、改加CaCO3粉末,应用2:若将物质的量相等的HI气体分别放在等容积的两个针桶中,一个保持体积不变,另一个压缩为原来的1/2。其它条件不变,则HI的分解反应速率谁快?,在其他条件不变时,增大反应物浓度,可以增大反应速率 。,应用3:如反应:3KSCN+FeCl3 = Fe(SCN)3+3KCl若在上述反应体系中加入KCl晶体,不会影响化学反应速率?,因为反应实质为:Fe3+3SCN- = Fe(SCN)3,如果分子间能够发生化学反应:1、反应物分子必须相互碰撞;2、分子必须具有一定的能量3、活化分子碰撞时,必须有
5、合适的取向,2、压强,压强增大, 体积减小 其他条件不变,V,压强对于反应速率的影响是通过对浓度的影响实现的 P增大C成比例增大,P减小C成比例减小,发散思考:压强对于任意化学反应的速率都有影响吗?,压强只对于有气体参加的反应的速率有影响(紧扣对C的影响),其他条件不变,增大压强,气体体积缩小,浓度增大,反应速率加快。,1、改变压强(参加反应的气体浓度发生变化),会使任何气体反应速率发生变化,但对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应,其正反应速率与逆反应速率变化程度不同,即气体体积缩小方向的反应速度变化较大。,3、若某一反应只有反应物(或生成物)有气态物质,则改变压强瞬间,即只有正反应(或逆反
6、应)速率发生变化,2、压强对反应速率的影响实质是浓度的影响,所以当容器体积不变,充入与反应无关气体,反应速率不受影响,但若保持容器内压强不变,充入与反应无关气体,则反应速率减小(与减压引起的效果相同),友情提醒,一般说来,温度每升高10,速率增加2-4倍。,T,普通分子变为活化分子,活%, n活,V,3、温度,其他条件不变,温度升高,反应速率加快,友情提醒: 温度对任何反应的反应速率皆有影响,但对于吸热或放热反应影响的程度不同,对吸热反应影响程度较大。,V倍数值(t2-t1)/10 = 变化后的反应速率,正催化剂,降低反应的活化能,V,4、催化剂,改变反应的途径,活%n总不变,钻隧道,友情提醒
7、:使用催化剂同等程度的增大(减慢)、正逆反应速率,从而改变反应到达平衡所需时间。没特别指明一般指正催化剂催化剂只能催化可能发生的反应,对不发生的反应无作用催化剂一定的具有选择性,解释:“对可逆反应而言,催化剂既能催化正反应又能催化逆反应”试利用如图原理加以解释?,例1、在2L容器中,放入0.4molA和0.6molB,在一定温度下,压强为P,放入催化剂(体积忽略)发生反应:2A(g)+3B(g) = xC(g)+2D(g),在amin后,容器中CA=0.1molL-1,此时温度与压强均未改变,则VB=_x=_;若温度不变压强变为 P,则Vc=_,x=_。,外在条件对反应速率的影响综合,数形结合
8、类,V(CO2)/mL,时间/min,例2、右图为实验室制备CO2的实验记录,V(CO2)-t正确的是:()A、OE段反应速率最快B、EF段表示反应速率最快,收集到的CO2最多C、FG段表示收集的CO2最多D、OG段表示随着时间的推移,反应速率逐渐增快,注意:横纵坐标意义;起点、终点、转折点;总趋势,斜率意义速率,讨论:引起化学反应速率加快可能的原因是?,B,外在条件对反应速率的影响综合,数形结合类,例3、 根据盐酸与大理石(足量)反应, V(CO2)-t关系图曲线,以下判断正确的是:()若温度相同,反应的盐酸浓度大于反应,但H+物质的量相等。反应时H+的物质的量浓度最大与的反应速率相等反应速
9、率由大到小顺序为,斜率意义速率,注意:横纵坐标意义;起点、终点、转折点;总趋势,AD,浓度、压强、温度、催化剂,是影响化学反应速率的四大因素,此外还有光、超声波、激光、放射性、电磁波、反应物的颗粒的大小、扩散速率、溶剂效应等也影响了反应速率。,1 、试将外界条件对反应速率的影响结果 填入下表中:,课堂练习,2、反应A+3B=2C+2D在四种不同的情况下的反应速率分别为: (A)=0.15mol/(LS) (B)= 0.6mol/(LS) (C)= 0.4mol/(LS) (D)= 0.45mol/(LS) 该反应在四种情况下的快慢顺序为_.,=,分析 : 根据反应速率之比等于物质的计量数之比来
10、判断。 将不同物质表示的反应速率换算成同一物质表示的反应速率来判断。,在同一个反应中,用不同的物质来表示反应速率时,其数值可以是不同的,但表示这个反应速率的含义是相同的。,245,4、某温度时,在2L容器中,x、y、z三种物质随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析,该反应的化学方程式是:_,反应开始至2min,z的平均速率是_。,3、某化合物A的蒸气1mol充入0.5L容器中加热分解:2A(g)=B(g)+nC(g),反应到3min时,容器内A的浓度变为0.8mol/L,测得这段时间内,平均速率v(c)=0.6mol/ (L.min),则化学反应方程式中n值为_, v(b)=_mol/(L.
11、min)。,速率比计量系数比,速率定义所求得的是平均速率,而图上的是瞬时速率,3,0.2,3x+y=2z,0.05mol/(L.min),5、在2L密闭容器中,发生3A+B = 2C 的反应,若最初加入A和B都是4mol, A的平均反应速率是0.12mol/(L.s),则10s后容器中的B的物质的量是: ( ) A、1.6mol B、2.8mol C、3.2mol D、3.6mol,C,6、在温度、体积不变的容器中进行反应H2=2H,若反应物的浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L需20s,那么由0.06mol/L降到0.036mol/L,所需反应时间应为( )A、10s B、12s C
12、、12s D、12s,化学反应速率是受到浓度条件影响,C,V(0.1mol/L0.06mol)/L/20s=0.002mol/L.st=(0.06mol/L-0.036mol)/L/0.002mol/L.s=12s,243,7、在一定条件下2升的反应容器中充入一定量的N2和H2发生下反应N2+3H2=2NH3,5分钟后测的NH3的物质的量为0.5mol,则NH3的反应速率为_;H2的反应速率为_。,0.05mol/(Lm),0.05mol/(Lm)32 =0.075 mol/(Lm),8、硫分别在空气中和氧气中燃烧的现象是_、_。由此可得出的结论是_。,9、已知在一定条件下发生下列反应2X+W
13、=Y+Z Y+N= W+Z则总反应方程式为_。其中X为_ W为_ Y为_。,2X+N=2Z,反应物,催化剂,中间产物,淡蓝色火焰,蓝紫色火焰,反应物浓度大,速率快,10、如下图所示,相同体积的a、b、c三密闭容器,其中c容器有一活塞,a、b两容器为定容容器,起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等,一定条件下发生2SO2+O2=2SO3的反应。问:, 如起始在a、c两容器中通入同量的N2, 则此时三容器起始压强为Pa _Pb _Pc;, 起始a、c两容器的反应速率大小关系为Va _Vc;, 反应一段时间后a、c中速率大小关系为Va _Vc ;,=, =,= ,起始反应速率关系为
14、Va _Vb _Vc,244,三、化学平衡的建立,1、化学平衡的建立,从反应物开始,从生成物开始,2、化学平衡状态,在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,称为化学平衡状态。,概念的理解:,前提 是一定条件下的可逆反应,实质 是正=逆 0,标志 是反应混合物中各组分的浓度 保持不变,3、化学平衡的特征,(1) 逆 可逆反应,变 当浓度、压强、温度等条件改变 时,化学平衡即发生移动,(2) 等 正=逆 0,(3) 动 动态平衡,定 平衡状态时,反应混合物中各 组分的浓度保持不变,4、判断化学平衡状态的方法,平衡,平衡,平衡,不一定平衡,4、判
15、断化学平衡状态的方法,平衡,平衡,不一定平衡,不一定平衡,4、判断化学平衡状态的方法,平衡,不一定平衡,平衡,不一定平衡,4、判断化学平衡状态的方法,不一定平衡,不一定平衡,一定平衡,课堂练习,1、下列方法中可以证明A(s) + 2B2(g) 2C2(g) +D2(g) 已经达到平衡状态的是_.,、一个B B键的断裂的同时有一个C C键的生成,、百分组成 B2% = C2% = D2%,、单位时间内生成了2molC的同时也生成了1molA,、反应速率(B2)=(C2)=1/2(D2),、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1,、温度、体积一定时,B2、C2、D2浓度不再变化,、温度
16、、体积一定时,容器内的压强不再变化,、条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化,、温度、压强一定时,混合气体的密度不再变化,、,小结:化学平衡的标志, 正反应速率等于逆反应速率 各成分的百分含量保持不变 各物质的浓度不变 各物质的转化率不变 对于气体计量数和前后不相等的反应, 压强保持不变,2、在一定温度下,可逆反应:A2(气)+B2(气) 2AB(气)达到平衡的标志是(A) A2、B2、AB的浓度不再变化 (B) 容器中的压强不再随时间变化 (C) 单位时间内生成n mol的A2同时生成2n mol的AB (D) A2、B2、AB的浓度之比为1:1:2,AC,四、化学反应的方向和限度,
17、1、自发进行的反应,在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应,例如:酸碱中和反应、可燃物的燃烧等,可燃物的燃烧虽然要“点燃”这个条件,但点燃后就能自己燃烧,它是自发进行的反应。,但是水电解成氢气和氧气,就需要持续不断地通电才能反应,一旦停电反应就停止,该反应是非自发进行的反应。,经验:如果要让反应进行,需要持续“帮助”,这个反应是非自发的,若反应虽需“帮助”但一旦开始反应就不需要再“帮助”,则这个反应往往是自发的。,对于一个化学反应,从能量的角度来看,生成物的能量越低越稳定,反应就越容易进行。放热反应使生成物的能量降低,即H0有利于化学反应的进行。所以,绝大多数的放热反应能自发进行。,思考:
18、所有的自发进行的反应都是放热的吗?吸热反应就不能自发进行吗?,例如,氯化铵与熟石灰的反应能自发进行,但该反应却是一个吸热反应!可见,除焓变外,还有其它因素也能够影响反应的方向。这其中就有一个很重要的因素是体系的混乱度。大多数变化方向是趋向于混乱度增大的方向进行。,2、熵和熵变,用于衡量一个体系混乱度的物理量叫做“熵”,符号S,熵变:反应前后熵的变化,符号S,若变化后混乱度增大, 则S0若变化后混乱度减小, 则S0S越大,越有利于化学反应的进行。,一般地,混乱度(熵):气态溶液液态固态分子数增多,分子种类增多则熵增大例如,冰变成水, S0;水蒸气液化, S0,判断下列反应的S0还是0:A、NH4
19、Cl=HCl+NH3B、2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq)C、2NO2=N2O4D、CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l),S0,S0,S0,S0,3、如何判断一个化学反应能否自发进行,要综合考虑S和H以及温度。,一般地,化学反应放热越多,体系混乱度越大,则反应越容易进行,即当H0时,反应可以自发进行;相反,当H0同时 S0时,反应不能自发进行。,这可以通过反应的“自由能变化(G)”来判断: G=H-TS, 当G0时反应能自发进行。,H,S,一定不能自发进行,一定能自发进行,高温下能自发进行,低温下能自发进行,例题:已知CaCO3(s)=Ca
20、O(s)+CO2(g),H(298K)=178.2KJmol-1, S=169.6Jmol-1K-1请通过计算说明该反应在常温能否自发进行,在什么温度下能自发进行。,常温下: G= 178.2KJmol-1-298K169.6Jmol-1K-110-3 =127.7kJmol-1所以,该反应在常温下不能自发进行。,若要让该反应自发进行,则G0,设温度为T,代入公式,求得T=1051K所以,该反应在1051K以上能自发进行。,小结:,A、相同条件下,自发变化的逆过程是非自发过程; B、自发变化或非自发变化是在给定条件下而言的,若条件改变,自发过程可非自发过程,而非自发过程可自发过程;C、减焓、增
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