第二章第三节速率和限度课件(新人教版必修2)

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1、第三节化学反应的速率与限度 高一年级化学2第二章化学反应与能量 上栗中学高一化学备课组 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 思考与交流 很快 较快 很慢 较慢 物理学中用速度来表示物体运动的快慢 请思考 那么在化学反应过程中 该用什么来表示一个化学反应进行的快慢呢 1 概念 浓度常用mol L 1 时间常用s min 3 单位 2 数学表达式为 一 化学反应速率 用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 均取正值 来表示 mol L min 或mol L s 4 有关化学反应速率的简单计算 例1 某反应的反应物浓度在5min内由6mol L变成了2mol

2、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 2mol L 0 8mol L min 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 8mol L min 练习 在N2 3H22NH3反应中 自开始至 秒 氨的浓度由 变为0 6mol L 则以氨气表示的化学反应速率是多少 0 3mol L s v NH3 0 002mol L s c NO 0 06mol L v NO v NO 0 002mol L s 问题1 若用O2的浓度变化来表示此反应速率是 问题2 v NO 0 002mol L s 与v O2 0 0025mol L s 是否

3、都表示此反应的速率 数值上有何规律 0 0025mol L s 计量数 54 n 0 3mol 0 375mol V O2 v 0 0025 0 002 5 4 n 0 375 0 3 5 4 例2 反应4NH3 5O24NO 6H2O在5升的密闭容器中进行 30秒后 NO的物质的量增加了0 3mol 此反应的平均反应速率用NO来表示为多少 同一反应的反应速率可以用不同的物质表示 其数值可能不同 但所表示的意义是相同的 在表示反应速率时 应注明是由哪种物质表示的 我们所说的速率是指在整个过程中的平均速率而不是瞬时速率 且均为正值 5 注意 固体或纯液体 其浓度可视为常数 因此不用固体或纯液体表

4、示化学反应速率 比较同一反应在不同条件下的化学反应速率的大小时 一定要把不同物质和不同单位表示的反应速率换算成同一物质的同一单位后 再比较数值的大小 5 注意 则该反应速率的快慢顺序为 例3 反应A 3B 2C 2D在四种不同条件下的反应速率为 1 A 0 3mol L s 2 B 0 6mol L s 3 C 0 4mol L s 4 D 0 45mol L s 1 4 2 3 注意 单位一致用同一种物质表示 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 L s v B 0 5amol L s v C amol L s 则该反应的化学方程式为 2A B 2C

5、 练习 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 C 思考问题 怎样才能加快化学反应速率呢 有哪些条件能够影响化学反应的速率呢 比较下列每组化学反应的速率 并分析引起速率不同的可能原因 4 夏天米饭变质冬天米饭变质 1 Mg HClAl HCl 2 Mg HClMg HAc 3 硫在空气中燃烧硫在氧气中燃烧 外因 外界条件 影响化学反应速率的因素 内因 反应物的性质 我们本节课重点探究的内容 实验步骤 在2支试管中 分别装入2 3m约5 的H2O2溶液 滴入1 2滴1mol LFeCl3溶液 待试管中有适量气泡出现时 将一支试管放入盛有冷水的烧杯中 记

6、录下观察到的现象 将另一支试管放入盛有热水的烧杯中 观察现象 并记录 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 化学方程式 2H2O22H2O O2 实验2 5 实验步骤 在3支大小相同的试管中各装入2 3mL5 的H2O2溶液 观察现象 再向其中2支试管分别少量MnO2粉末 1 2滴1mol LFeCl3溶液 对比观察现象 将你看到的现象记录下来 实验2 6 立即有大量气泡产生 立即有大量气泡产生 溶液中有少量气泡出现 不用催化剂 化学反应速率很小 实验2

7、6 实验步骤 在2支试管里分别加入黄豆粒大小的Na2CO3粉末 在其中一支试管里滴入2mL3mol L的HCl 另外一支试管里滴入2mL0 5mol L的HCl 对比观察现象 将你看到的现象记录下来 补充实验 补充实验 化学反应方程式为 Na2CO3 2HCl 2NaCl 2H2O CO2 产生气泡速度快 产生气泡速度慢 浓度大反应速率快 浓度小反应速率慢 二 影响化学反应速率的因素 浓度 温度 催化剂 浓度大 反应速率快 温度高 反应速率快 催化剂一般加快反应速率 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 1 烧柴煮饭 先将木柴劈小 2 工业合成氨 通常在2 1

8、07 5 107Pa的压强下进行 反应物的表面积 压强 二 影响化学反应速率的因素 固体的表面积 压强 反应物的状态等 浓度 温度 催化剂 浓度大 反应速率快 温度高 反应速率快 催化剂一般加快反应速率 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 1mol L的盐酸反应谁快谁慢 为什么 3 实验室进行化学反应时 常常把一些固体物质溶于水配成溶液再进行反应 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 离子反应速率快 瞬间完成 没有旧键断裂 只有新

9、键形成 浓度的影响 固体表面积 思考与交流 5 实验室常用30 左右硫酸溶液 约3 7mol L 与锌粒反应制取氢气 开始放出气体由慢变快 当反应进行一段时间后 气体变得稀少了 锌粒还有剩余 如果添加一些适当浓度的硫酸到反应容器中 气泡又重新增多起来 原因是什么 浓度 温度 思考与交流 4 实验室制取氢气时 是用粗锌好 有杂质 还是用纯锌好 为什么 形成原电池 形成原电池可以加快反应速率 据媒体报道 1977年12月22日 在美国威斯威科市的一个面粉厂发生爆炸 在这次爆炸中 共炸死了36人 炸伤9人 有48个贮粮仓的大粮库被夷为平地 连附近的一座办公楼也彻底炸毁 经济损失约1亿美元 固体的表面

10、积 科学探索 为什么面粉也会发生如此剧烈的爆炸 科学视野 神奇的催化剂 2 18净化汽车尾气的催化剂及其载体 1 设C CO22CO 正反应吸热 反应速率为V1 N2 3H22NH3 正反应放热 反应速率为V2 对于上述反应 当温度升高时 V1和V2的变化情况为 A 同时增大B 同时减小C V1增大 V2减小D V1减小 V2增大 A 课堂练习 2 下列说法中正确的是A 0 1mol L 1盐酸和0 1mol L 1硫酸与2mol L 1NaOH溶液反应速率相同B 大理石块和大理石粉与0 1mol L 1盐酸反应的速率相同C Mg Al和0 1mol L 1盐酸反应速率相同D 0 1mol L

11、 1盐酸和0 1mol L 1硝酸与相同形状和大小的大理石反应的速率相同 D 课堂练习 3 已知反应N2 3H22NH3 根据下图判断A是物质的量浓度变化情况 B是物质的量浓度变化情况 2分钟内N2的平均速率是 H2 N2 0 5mol L min 课堂练习 4 把除去氧化膜的镁条投入到盛有稀盐酸的试管中 发现H 产生的速率 V 与时间 t 的变化情况如图 其中t1 t2的速率变化的主要原因是 t t 速率变化的主要原因是 课堂练习 思考 我们知道在化学反应中 反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的 那么 在实际反应中 反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢 三 化学反应的限度

12、C和CO2 Fe2O3与CO反应是一个可逆反应 增加高炉高度 可增加反应物的接触时间 但并没有改变影响反应进行的条件 化学反应的限度也没有改变 1 可逆反应 1 定义 在相同条件下既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的化学反应 2 判断 3 特征 4 常见可逆反应 反应物与生成物同时共生共存 反应物不能彻底完全转化为生成物 1 可逆反应 思考与交流 水的生成 H2 O2 与电解 二次电池的充放电 CO2和H2O在植物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成CO2和H2O 它们是否属于 可逆反应 注 有些化学反应在同一条件下可逆程度很小 通常意义下不把它们称为可逆反应 由可逆反应的特征可知 一

13、定条件下的可逆反应是有一定的限度的 反应进行得不彻底 其反应物不能全部转化为生成物 那么如何确定可逆反应的限度 设疑 2 化学平衡 1 化学平衡状态的建立 例 800 CO H2O g CO2 H2 0 0020 002 0 0050 005 0 0050 005 思考 1 从浓度对反应速率的影响入手 比较反应开始时 正 逆反应速率的大小 思考 2 反应进行过程中 正 逆反应速率的变化情况 思考 3 反应进行到t2后 为什么各组分的浓度就保持不变呢 思考 4 整个过程中 CO2浓度与时间的关系图又如何表示呢 C CO2 分析合成氨反应中正 逆反应的反应速率 反应物和生成物随时间的变化情况 反应

14、开始时 反应物浓度最大 V 正 最大 生成物浓度为零 最小 V 逆 为零 反应进行中 反应物减少 导致V 正 逐渐减小 生成物由无到有逐渐增多 导致V 逆 从零逐渐增大 反应到一定时间 V 正 V 逆 各反应物和生成物的浓度不再发生变化 N2 3H22NH3 t1 2 化学平衡状态的概念 化学平衡状态是指一个可逆反应进行到一定程度时 正反应速率和逆反应速率达到相等 反应物与生成物的浓度不再改变 达到一种表面静止的状态 我们称为 化学平衡状态 简称化学平衡 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 是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度 即该反应进行的限度 化学反应的

15、限度决定了反应物在该条件下的最大转化率 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而已 量 质量 物质的量 体积 浓度等 逆 可逆反应 等 V 正 V 逆 动 动态平衡V 正 V 逆 0 定 外界条件一定 混合体系中各组分的百分含量一定 浓度不变 变 条件改变 平衡被破坏 发生移动 建立新的平衡 反应所能达到的限度发生变化 1 反应所能达到的限度 化学平衡 的主要特征 逆 等 定 动 变 2 对V 正 V 逆 的理解 例如 一定条件下 可逆反应N2 3H2 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1mo

16、lN2生成 2 单位时间内 有3molH2反应掉 同时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 3 如何理解各组分浓度保持不变 高二选学 4 影响平衡状态 反应限度 的因素 改变温度 浓度 化学平衡 反应限度 一定改变 改变压强 化学平衡不一定改变 加入催化剂只能改变反应速率 但不改变化学平衡 反应限度 高二选学 1 在密闭容器中充入PCl5 发生化学反应 PCl5 g PCl3 g Cl2 g 反应一段时间后又向其中加入37Cl2 在重新达到化学平衡状态后 37Cl原子存在于A PCl5中B PCl3中C Cl2D 三种物质中都有 D 课堂练习 2 将1moLN2和3moLH2充入一密闭容器 使其在一定条件下发生反应 N2 3H22NH3下列哪一种状态说明反应达到平衡 A 氨气的生成速率与分解速率相等的状态 B 氮气的消耗速率与氨气的消耗速率相等的状态 D 氮气的消耗速率与氨气的消耗速率等于1 2的状态 C 氮气的消耗速率与氨气的生成速率等于1 2的状态 AD 课堂练习 3 将1moLN2和3moLH2充入一密闭容器