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1、,第二章 化学反应速率与化学平衡 第一节 化学反应速率 第1课时 化学反应速率,化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行的快慢的物理量。通常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)表示。,一、化学反应速率,1.定义,2.计算公式,3.常用单位,mol/(Lmin) 或 mol/(Ls) 或molL-1min-1,“三段式法”计算化学反应速率：,(1)写出有关反应的化学方程式；,(2)标出各物质的起始量、变化量、某时刻量；,(3)根据已知条件列方程式计算。,“三段式法”基本步骤:,例： m A + n B p C + q D 起始： a b 0 0,变化： mx nx px
2、qx,某时刻：a-mx b-nx 0+px 0+qx,基本关系：,变化量与方程式中各物质的化学计量数成比例,这里a、b可指 物质的量、浓度、体积等,反应物：某时刻量起始量变化量,生成物：某时刻量起始量变化量,转化率,【核心素养提升】(1)我们研究的化学反应速率是瞬时速率还是平均速率 ?,【核心素养提升】(2)能否用固体或纯液体物质来表示 化学反应速率？,【提示】不能。原因是纯液体或固体物质的浓度一般视 为常数，单纯改变它们的用量，浓度视为不变。,【提示】化学反应速率一般是指一段时间内的平均 反应速率，非瞬时速率。,注意：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。
3、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。,化学反应速率的注意事项,(1)化学反应速率指平均速率，不是瞬时速率。,(2)同一反应用不同的物质来表示速率， 需要指明具体物质，如V(CO)。,(4)不用固体或纯液体表示化学反应速率。,(3)同一化学反应: aAbB = cCdD， 有V(A)V(B)V(C)V(D)abcd =,1.反应速率大小的比较方法 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，还要进行一定的换算。 (1)“归一法”：,化学反应快慢的比较方法,换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。,例：反应 A(g) + 3B
4、(g) = 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为：v(A)=0.15molL-1s-1 v(B)=0.6molL-1s-1 v(C)=0.4molL-1s-1 v(D)=0.45molL-1s-1 则该反应在不同条件下速率的快慢顺序为:,=,v(B)=0.6molL-1s-1,v(C)=0.4molL-1s-1,v(D)=0.45molL-1s-1,v(A)=0.15molL-1s-1,注意：换算成同一物质、同一 单位表示，再比较数值的大小,化学反应快慢的比较方法,化学反应的速率是_测定的。,测定方法有 1、直接观察某些性质（如释放出气体的体积和体系压强）； 2、科学仪器
5、测定（如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等）； 3、溶液中，常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。,通过实验,一、化学反应速率,选择可观测、 易操作的变量,H计,找与该物理量化学变化对应的时间,化学反应速率的测定,浊度仪,高锰酸钾溶液与草酸反应，记录溶液褪色的时间,一、化学反应速率,影响化学反应速率的因素（宏观辨识）,【实验探究】P24页,定性研究影响化学反应速率的因素,【原理】,通过观察产生黄色浑浊的时间判断快慢。,【实验方案设计】,5mL 0.1mol/LNa2S2O3 + 5mL 0.5mol/LH2SO4 5mL 0.1mol/L H2SO4,5m
6、L 0.1mol/LNa2S2O3 +5mL 0.1mol/LH2SO4 热水冷水,5%的H2O2溶液+ 1ml0.1mol/LFeCl3 1ml蒸馏水,均出现淡黄色浑浊，快于,均出现淡黄色浑浊，快于,均出现气泡， 快于,C反v,Tv,催v,【实验探究】P24页,定量研究影响化学反应速率的因素,【原理】,2H2O2=2H2O+O2,通过观察产生气泡的时间判断快慢。,【实验方案设计】,251”,137”,较慢,较快,Cv,检查装置的气密性：关闭分液漏斗活塞，将注射器活塞推入一小段，松开手注射器活塞恢复到原位置。,影响化学反应速率的因素（宏观辨识）,思考：采用如图所示实验装置测定锌与稀硫酸反应的速
7、率。 (1)同学们在实验操作中发现本实验设计存在明显不足， 例如： (2)如何改进？,漏斗中稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成气体，也会将瓶中的空气排出，使所测气体的体积偏大,导管作用： 使分液温斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时液体能顺利滴下。 滴入锥形瓶的液体体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入液体引起的氢气体积误差。,影响化学反应速率的因素（宏观辨识）,【小结】 当其他条件相同时， 1、增大反应物浓度，化学反应速率增大; 2、升高温度，化学反应速率增大;对吸热反应影响较大。 大量实验证明，温度每升高100C，化学反应速率通常增大为原来的24倍。 3、催化剂可以
8、改变化学反应速率。,4、有气体参加的反应， 改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。 (1)恒温时(T不变） PVCv (2)恒温恒容(T、V不变） a、充入反应物PC反v b、充入不参与反应的气体PC反不变v不变 (3)恒温恒压(T、P不变） 充入不参与反应的气体VCv,影响化学反应速率的因素（宏观辨识）,影响化学反应速率的因素（微观探析）,【思考】如何从微观角度解释浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率的影响呢?,研究发现，大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现。,一、有效碰撞理论,2HIH2+2I,例如：2HI = H2+I2
9、 实际上是经过下列两步反应完成的：,2II2,带有单电子的原子或原子团,自由基：,基元反应：,每一步反应都称为基元反应,反应机理：这两个先后进行的基元反应反应了2HI = H2+I2 的反应历程，反应历程又称反应机理,影响化学反应速率的因素（微观探析）,一、有效碰撞理论,基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，,因此，但不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。,分子不接触,分子有接触,分子无规则高速运动,彼此碰撞（每秒约1028次）,混合,有效碰撞,无效碰撞,影响化学反应速率的因素（微观探析）,一、有效碰撞理论,【思考】那么有效碰撞（发生反应）应该满足哪些条件呢？,必须有足够的能量,
10、碰撞时要有合理的取向,影响化学反应速率的因素（微观探析）,一、有效碰撞理论,活化分子：,具有足够的能量，可能发生有效碰撞的分子,活化能：,活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均 能量之差,能量,反应过程,E1,E2,反应物,生成物,活化分子,活化能,反应热,活化分子变成生成物分子放出的能量,反应热 = E2 - E1,【思考与讨论】,请尝试用碰撞理论解释: 1、当其他条件相同时，为什么增大反应物的浓度会使化学反应速率增大，而降低反应物的浓度会使化学反应速率减小? 2、用同样的方法讨论出温度、压强、催化剂 如何影响化学反应速率？,活化分子的特点：,活化分子具有较高的能量，能量不足的分子 获
11、取能量（活化能）后才能变成活化分子。,其他条件不变时，同一反应活化分子在反应物 中所占的百分数是一定的。,活化分子百分数=,活化分子数,反应物分子数,100%,1、浓度对反应速率的影响,影响化学反应速率的因素（微观探析）,C反,单位体积N总， N活化分子数,活化分子百分数不变,单位时间内有效碰撞次数,v,2、温度对反应速率的影响,影响化学反应速率的因素（微观探析）,T,单位体积内N总不变， 活化分子数,活化分子百分数,单位时间内有效碰撞次数,v,1、升高温度，速率都加快；降低温度，速率都减慢。 2、可逆反应，温度改变影响方向相同，但程度不同。吸热反应影响程度更大。 升高温度时，吸热方向速率增大
12、的多。 降低温度时，吸热方向速率减少的更多。,特别提醒,分子热运动加快，碰撞频率提高。,3、压强对反应速率的影响,影响化学反应速率的因素（微观探析）,加压,C反,单位体积N总， N活化分子数,活化分子百分数不变,单位时间内有效碰撞次数,v,P,有气体参加的反应， 改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变,4、催化剂对反应速率的影响,影响化学反应速率的因素（微观探析）,催化剂,单位体积内分子总数不变， 活化分子数,活化分子百分数,单位时间内有效碰撞次数,v,影响化学反应速率的因素（微观探析）,催化剂,改变反应路径,单位时间内有效碰撞次数,v,降低了反应的活化能,单位体积内活化分
13、子百分数,4、催化剂对反应速率的影响,d、酶：某些酶也可做反应活动中的催化剂，化学本质多数为蛋白质，少数为RNA。但它的催化效果受温度的影响，温度过高，酶失活。,a、催化剂可以降低反应的活化能，但不能改变反应的热效应。,b、活化能的大小意味着反应的难易程度，活化能越大则越难反应,反之越易。,c、不同的反应所需的活化能差别很大，活化能越小，活化分子所占的百分率越大，反应速率越大,影响化学反应速率的因素（微观探析）,反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、形成原电池等，也会对化学反应的速率产生影响。,【课堂练习】,1、（2018年全国I卷）采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在材料、医药等
14、工业中得到广泛应用。回答下列问题： （3）对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程: 第一步 N2O5 NO2+NO3 快速平衡 第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应 第三步 NO+NO32NO2 快反应 其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_(填标号)。 A. v(第一步的逆反应)v（第二步反应) B. 反应的中间产物只有NO3 C. 第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D. 第三步反应活化能较高,AC,【课堂练习】,2、(2019年全国I卷)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的
15、反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。,可知水煤气变换的H0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)E正=eV,写出该步骤的化学方程式: 。,小于,2.02,COOH+H+H20=COOH+H+OH或H20=H+OH,【课堂练习】,3、炭黑是雾霾中的重要颗粒物，研究发现它可以活化氧分子，生成活化氧。活化过程的能量变化模拟计算结果如图所示。活化氧可以快速氧化SO2。下列说法不正确的是（ ）,A.每活化一个氧分子吸收0.29eV能量 B.水可使氧分子活化反应的活化能降低0.18eV C.氧分子的活化是O-O的断裂与C-O键的生成过程 D.炭黑颗粒是大气中SO
16、2转化为SO3的催化剂,A,4已知温度不同，NO2和CO之间发生反应的机理不同。 673K时，NO2和CO发生基元反应(即一步完成)： NO2+CO = NO+CO2，其反应过程如图所示：,473K时，则经过两步反应，反应机理是： NO2+NO2NO+ NO3(慢)，CO+ NO3NO2+CO2(快)。 下列有关说法错误的是（ ） A相同条件下，活化分子的能量比对应反应物分子的能量高 B473K时，总反应速率由第一步决定 C使用催化剂可增加活化分子百分数，提高NO2的平衡转化率 D温度不同反应机理不同，但都经历氮氧键断裂和碳氧键生成的过程,C,【课堂练习】,【课堂练习】,D,【课堂练习】,B,【课堂练习】,A,【课堂练习】,C,【课堂练习】,探究催化剂对反应速率的影响,探温度对反应速率的影响,0.75,0.6,随着反应的不断进行，H2O2溶液浓度逐渐降低，反应速率减小。,
