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1、第三节化学反应的速第三节化学反应的速率和限度率和限度PPT本讲稿第一页，共四十五页化学反应有快有慢：化学反应有快有慢：本讲稿第二页，共四十五页HClNaOHNaClH2O千分之一秒即完成千分之一秒即完成H2Cl22HCl百分之一秒即完成百分之一秒即完成救心丹救心丹几分钟见效几分钟见效钢铁腐蚀钢铁腐蚀若干年若干年煤、石油等化石煤、石油等化石燃料的形成燃料的形成几千万年以上几千万年以上本讲稿第三页，共四十五页定义定义：化学反应速率用化学反应速率用单位时间单位时间（如每秒，每分，（如每秒，每分，每小时）内反应物每小时）内反应物浓度的减小浓度的减小或生成物或生成物浓度的浓度的增大增大来表示。来表示。计
2、算式计算式:一、化学反应速率(物质的量浓度物质的量浓度)本讲稿第四页，共四十五页练习巩固练习巩固 在在 N2 +3H2 2 NH3反应中，自开反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为始至秒，氨的浓度由变为0.6 mol/L，则，则以氨气表示的化学反应速率是多少？以氨气表示的化学反应速率是多少？=0.3mol/(Ls)v(NH3)=c(NH3)t=(0.6 0)mol/L2s本讲稿第五页，共四十五页例题：反应例题：反应4NH3+5O2 4NO+6H2O 在在5升升的密闭容器中进行，的密闭容器中进行，30秒后，秒后，NO 的物质的量增的物质的量增加了加了0.3mol，此反应的平均反应速率用，此反应的平均
3、反应速率用NO来表来表示为多少？示为多少？问题问题1：若用若用O2的浓度变化来表示此反应速率是的浓度变化来表示此反应速率是多少？多少？若用若用NH3 来表示呢来表示呢?问题问题2：此反应化学反应速率用不同物质表示为此反应化学反应速率用不同物质表示为什么数值不同？数值上有何规律？什么数值不同？数值上有何规律？v(NO)=0.002mol/Lsv(O2)=0.0025mol/Lsv(NH3)=0.002mol/Ls本讲稿第六页，共四十五页化学反应速率的特点化学反应速率的特点同一反应，可用不同物质在单位时间同一反应，可用不同物质在单位时间 内浓度的变化来表示，但必须内浓度的变化来表示，但必须指明指明
4、是是 用哪种反应物或哪种生成物来表示。用哪种反应物或哪种生成物来表示。用不同物质在单位时间内浓度变化表用不同物质在单位时间内浓度变化表 示时，示时，速率比等于方程式中的系数比速率比等于方程式中的系数比均取正值，且是某一段时间内的均取正值，且是某一段时间内的平均平均 速率速率。本讲稿第七页，共四十五页练习练习向一个容积为向一个容积为1L1L的密闭容器中放入的密闭容器中放入2moLSO2moLSO2 2和和1moLO1moLO2 2,在一定条件下反应在一定条件下反应,2S,2S末末,测得容器内有测得容器内有0.8moLSO0.8moLSO2 2,求求2S2S内内SOSO2 2,O,O2 2,SO,
5、SO3 3的反应速率和反应速率比的反应速率和反应速率比.本讲稿第八页，共四十五页练习练习2在一定条件下，在一定条件下，mA+nB=pCmA+nB=pC的反应中，各物的反应中，各物质的化学反应速率为质的化学反应速率为V(A)=amolLV(A)=amolL-1-1ss-1 1,V(B)=a/2molL V(B)=a/2molL-1-1ss-1-1,V(C)=amolL V(C)=amolL-1-1ss-1-1,则该反应的化学方程式是则该反应的化学方程式是 。2A+B=2C本讲稿第九页，共四十五页练习练习则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为:反应反应 A+3B=2C+2D A+3B=2
6、C+2D 在四种不同条在四种不同条件下件下的反应速率为：的反应速率为：(1)(A)=0.3mol/(Ls)(2)(B)=0.6mol/(Ls)(3)(C)=0.4mol/(Ls)(4)(D)=0.45mol/(Ls)(1)(4)(2)=(3)反思反思:比较反应的快慢比较反应的快慢,应取同一参照物应取同一参照物本讲稿第十页，共四十五页 在相同条件下在相同条件下,等质量等质量(金属颗粒大小相金属颗粒大小相同同)的下列金属与足量的下列金属与足量1mol/L 盐酸反应时盐酸反应时,速率最快的是速率最快的是 A 镁镁 B 铝铝 C 钠钠 D 铁铁二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素化学反
7、应速率是由反应物的性质决定的化学反应速率是由反应物的性质决定的;内因是主要因素内因是主要因素本讲稿第十一页，共四十五页外因因素外因因素:实验实验25现象现象结论结论热水中热水中常温常温冷水中冷水中产生气泡速率增大，产生气泡速率增大，带火星火柴带火星火柴 复燃复燃升高温度，升高温度，反应速率增大反应速率增大有气泡冒出有气泡冒出产生气泡速率减小产生气泡速率减小降低温度，降低温度，反应速率减小反应速率减小2H2O2=2H2O+O2本讲稿第十二页，共四十五页n规律：当其它条件不变时，升高温度，化规律：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大。降低温度，化学反应速学反应速率增大。降低温度，化学反应速
8、率减小。率减小。n实验测得，温度每升高实验测得，温度每升高1010度，化学反应速率通度，化学反应速率通常增大原来的常增大原来的2 24 4倍。倍。n注意：温度对反应速率的影响不受反应物状注意：温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。态的限制。（1 1）温度对化学反应速率的影响）温度对化学反应速率的影响本讲稿第十三页，共四十五页实验实验26现象现象结论结论加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其他试不加其他试剂剂气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大有气泡冒出，较慢有气泡冒出，较慢MnO2能加快能加快反应速率反应速率FeCl3能加快能加快反应速率反应速率无催化剂无催化
9、剂反应较慢反应较慢外因因素外因因素:本讲稿第十四页，共四十五页n规律：催化剂能改变化学反应的速率。规律：催化剂能改变化学反应的速率。n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实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。化剂。n催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的催化剂中毒：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杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中毒。毒。n催
10、化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其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。催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。（2 2）催化剂对化学反应速率的影响）催化剂对化学反应速率的影响本讲稿第十五页，共四十五页n规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓度，规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大。减小反应物的浓度，化学化学反应速率增大。减小反应物的浓度，化学反应速率减慢。反应速率减慢。（3 3）浓度对化学反应速率的影响）浓度对化学反应速率的影响n规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表规律：当其它条件不变时，增大固体反应物的表
11、面积，化学反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应速率减慢。面积，化学反应速率减慢。（4 4）固体反应物的表面积对化学反应速率的）固体反应物的表面积对化学反应速率的 影响影响（5 5）其他条件对化学反应速率的影响）其他条件对化学反应速率的影响本讲稿第十六页，共四十五页练习：练习：1 1、在、在2L2L的密闭容器中，发生下列反应：的密闭容器中，发生下列反应：3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的。若最初加入的A A 和和B B 都是都是4mol4mol，在前，在前10s A 10s A 的
12、平均反的平均反应应速率为速率为0.12mol/(Ls)0.12mol/(Ls)，则，则10s10s时，容器中时，容器中B B的物质的物质的量为的量为 。3.2mol本讲稿第十七页，共四十五页 某温度时在某温度时在2L2L容器中容器中X X、Y Y、Z Z三种物质的物质的量随时三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：1 1、反应开始、反应开始2min2min内的内的X X、Y Y、Z Z的化学反应速率的化学反应速率2 2、该反应的化学方程式为：、该反应的化学方程式为：_。本讲稿第十八页，共四十五页把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中把镁条投入
13、到盛有盐酸的敞口容器中,产产生氢气的速率变化如图生氢气的速率变化如图,分析其原因分析其原因:本讲稿第十九页，共四十五页 为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的反应中生成的CO2气体气体体积随反应时间体积随反应时间变化的情况，绘制如图曲线。变化的情况，绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。请分析讨论以下问题。（1）在）在0t1、t1t2、t2t3各相同的时各相同的时间段里间段里,反应速率最大的是反应速率最大的是_时间时间段，收集到气体最多的是段，收集到气体最多的是_时间段。时间段。（2）试分析三个时间段里，反应
14、速率不同的）试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因可能原因(该反应是放热反应该反应是放热反应)。（3 3）在）在t t4 4后，为什么收集到的气体的体积不再增加？后，为什么收集到的气体的体积不再增加？开始时开始时C(H+)大大,该反应的反应速率该反应的反应速率大大;t1t2由于反应放热温度升高由于反应放热温度升高,所以所以速率迅速增大速率迅速增大;最后是因为最后是因为C(H+)减小减小了，反应速率减慢了，反应速率减慢.本讲稿第二十页，共四十五页 练习：在练习：在2525时，向时，向100mL100mL含含HCl 14.6gHCl 14.6g的盐的盐酸中，放入酸中，放入5.6g5.6g铁粉，
15、反应进行到铁粉，反应进行到2s2s时收集到时收集到氢气氢气1.12L(1.12L(标况标况)，之后反应又进行了，之后反应又进行了4s4s，铁，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：粉全溶解。若不考虑体积变化，则：(1)(1)前前2s2s内用内用FeClFeCl2 2表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ；(2)(2)后后4s4s内用内用HClHCl表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ；(3)(3)前前2s2s与后与后4s4s比较，反应速率比较，反应速率 较快，其原因可能较快，其原因可能 。0.25mol/Ls0.25mol/Ls前前2s前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后4s时段大时
16、段大本讲稿第二十一页，共四十五页第二章化学反应与能量第三节 化学反应的 速率和限度本讲稿第二十二页，共四十五页 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？氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个可逆反应可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。氯水的成份：氯水的成份：氯水的成份：氯水的成份：分子：分子：Cl2 、HClO、H2 2OO 离子：离子：H+、Cl-、ClO-等等等等Cl2 能能 与与H2O发生可逆反应：发生
17、可逆反应：Cl2 +H2O HClO+HCl本讲稿第二十三页，共四十五页H2 +I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应什么叫做可逆反应？什么叫做可逆反应？在在同一条件同一条件下下,既向正反应方向进行既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行的反应同时又向逆反应方向进行的反应.典型的可逆反应有典型的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温 SO2+H2O H2SO3NH3+H2O NH3 H2O启示启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻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。底，有些反应是不彻
18、底的，甚至是可逆的。本讲稿第二十四页，共四十五页N2 +H2 NH3 在一固定容积的密闭容器里，加在一固定容积的密闭容器里，加1molN1molN2 2和和3mol 3mol H H2 2 (合适催化剂合适催化剂)，能发生什么反应？能发生什么反应？（1）开始时）开始时c(N2)、c(H2)大，大，c(NH3)=0开始阶段有什么特征？开始阶段有什么特征？只有正反应，只有正反应，v(逆逆)=0催化剂催化剂N2 +3 H2 2NH3高温高温本讲稿第二十五页，共四十五页N2 +H2 NH3（2）瞬间后）瞬间后c(N2)、c(H2)变小变小 ,c(NH3)0瞬间过后有什么特征？瞬间过后有什么特征？正逆反
19、应都进行，正逆反应都进行，v(逆逆)0，v(正正)v(逆逆)（3）c(N2)、c(H2)逐渐变小，逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，逐渐增大，三种物质的浓度达到一个三种物质的浓度达到一个特定值特定值。一定时间段内有什么特征？一定时间段内有什么特征？v(正正)=v(逆逆)0N2 +H2 NH3本讲稿第二十六页，共四十五页 由于由于v(正正)=v(逆逆)0，虽然正、逆反应都在进，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化化.从外表上看，反应好象从外表上看，反应好象“停止停止”。可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要可逆反应的这种特殊状态就
20、是我们今天要研究的研究的化学平衡状态化学平衡状态。本讲稿第二十七页，共四十五页反反应应速速率率v(正正)v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1：v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压交流与讨论交流与讨论本讲稿第二十八页，共四十五页1、定义、定义 在在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应中，当中，当正反应速率和正反应速率和逆反应速率相等逆反应速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度保浓度保持不变持不变的状态。的状态。前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正
21、正)=v(逆逆)0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态本讲稿第二十九页，共四十五页2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征()动：动态平衡动：动态平衡（v v(正正)=)=v v(逆逆)00）(2)(2)等：等：v(v(正正)=v()=v(逆逆)()定：反应混合物中各组分的浓度保持定：反应混合物中各组分的浓度保持定，各组分的含量保持不变。定，各组分的含量保持不变。()变：条件改变，原平衡被破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。()逆逆本讲稿第三十页，共四十五页此条
22、件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度?此时的反应是否此时的反应是否停止停止了？了？此时为何此时为何3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变?某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂 时间时间 （min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9本讲稿第三十一页，共四十五页练习练习可逆反应达到平衡的重要特征（）
23、可逆反应达到平衡的重要特征（）A.A.反应停止了反应停止了B.B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D D对于可逆反应对于可逆反应M MN QN Q达到平衡状态时，达到平衡状态时，下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.MA.M、N N、Q Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B.MB.M、N N全部变成了全部变成了Q QC.MC.M、N N、Q Q的浓度都保持不变的浓度都保持不变D.D.反应已经停止反应已经停止C本讲稿第三十二页，共四十五页下列说法可以证明反应下列说法可以
24、证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ()A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成A、C 随堂练习随堂练习本讲稿第三十三页，共四十五页在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是（）达到平衡的标志是（）A.A的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmol
25、A,同时生同时生3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2C14CO2 +C CO，达到化学平衡后，达到化学平衡后，平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒子有的粒子有 。14CO2、14C、14CO本讲稿第三十四页，共四十五页3、化学平衡状态的判定、化学平衡状态的判定对于可逆反应对于可逆反应m A(g)n B(g)+p C(g)在一定在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志条件下达到平衡状态有以下几个标志(1)A的生成速率和分解速率相等的生成速率和分解速率相等(2)单位时间生成单位时间生成n mol B和和p mol C的同时，生成的
26、同时，生成m mol A（3）A、B、C的物质的量不再改变的物质的量不再改变（4）A、B、C的浓度不再改变的浓度不再改变（5）A、B、C的百分含量不再改变的百分含量不再改变本讲稿第三十五页，共四十五页练习练习:在密闭容器中充入在密闭容器中充入4mol HI,在一定温度下在一定温度下,反应反应 2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平衡时达到平衡时,有有30%的的HI分解分解,则则平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少,混合气体总物质的量为多少混合气体总物质的量为多少?本讲稿第三十六页，共四十五页 化学平衡计算的一般步骤化学平衡计算的一般步骤:“三步曲三步曲”1
27、.写出有关平衡的化学方程式写出有关平衡的化学方程式2.找出各物质的找出各物质的 起始量起始量 转化量转化量 平衡量平衡量3 根据已知条件列式根据已知条件列式反应物的转化率反应物的转化率本讲稿第三十七页，共四十五页在合成氨工业中在合成氨工业中,由由a mol氮气氮气,b mol氢气混合氢气混合反应达到平衡反应达到平衡,有有 c mol 氨气生成氨气生成,则氨气在反则氨气在反应混合物中所占的应混合物中所占的体积分数体积分数为为 c/(a+b-c)100%本讲稿第三十八页，共四十五页定义：定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动
28、。建立过程叫做化学平衡的移动。V正正V逆逆V正正=V逆逆0条件改变条件改变 平衡平衡1 1 不平衡不平衡 平衡平衡2 2建立新平衡建立新平衡破坏旧平衡破坏旧平衡V正正=V逆逆0一定时间一定时间 影响化学平衡的条件影响化学平衡的条件一、化学平衡的移动一、化学平衡的移动V正正 V逆逆 平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动V正正 =V逆逆 平衡不移动平衡不移动V正正 V逆逆 平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动本讲稿第三十九页，共四十五页n探究实验探究实验1 FeCl3+3 KSCN Fe(SCN)3+3KCl （黄色）（无色）（红色）（无色）现象:向第一支试管里加入几滴 FeCl3 溶液，
29、颜色加深。向第二支试管里加入几滴 KSCN 溶液，颜色加深。1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响本讲稿第四十页，共四十五页 1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响分析分析t1t2t3应用应用 增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动；向逆反应方向移动；结论结论 在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。的方法，使成本较高
30、的原料得到充分利用。2SO2 +O2 2SO3增大反应物的浓度对化增大反应物的浓度对化学平衡的影响学平衡的影响本讲稿第四十一页，共四十五页【思考练习】1、Fe(NO3)2溶液呈浅绿色，其中存在着下列平溶液呈浅绿色，其中存在着下列平衡：衡：Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+往该溶液往该溶液中滴加盐酸，发生的变化（中滴加盐酸，发生的变化（）(A)平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动 (B)平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动 (C)溶液由浅绿色变成黄色溶液由浅绿色变成黄色 (D)Fe2+物质的量增大物质的量增大 A D 本讲稿第四十二页，共四十五页2、温度对化学平衡的影响、温度对化学
31、平衡的影响例如：例如：2NO2 4N2O2 +Q 为放热反应为放热反应 红棕色红棕色无色无色结论结论：其它条：其它条件不变的情况件不变的情况下，温度下，温度升高升高，平衡向平衡向吸热吸热反反应方向移动；应方向移动；温度温度降低降低，平，平衡向衡向放热放热反应反应方向移动。方向移动。本讲稿第四十三页，共四十五页催化剂对化学平衡无影响催化剂对化学平衡无影响v催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率(V正正=V逆逆)；对化学平衡无影响。；对化学平衡无影响。t时间时间（b）V速速率率V正正V逆逆0V逆逆V正正v催化剂能缩短平衡到达的时间催化剂能缩短平衡到达的时间本讲稿第四十四页，共四十五页合成氨反应3H2+N2 2NH3（放热反应），原平衡体系的温度为50，现将体系置于100的环境中，问：（1）平衡向何方向移动？（2）达平衡后体系温度为多少？本讲稿第四十五页，共四十五页