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1、第三节第三节 化学反应速率化学反应速率和限度和限度(第一课时第一课时 化学反应速率化学反应速率)一、一、化学反应的速率化学反应的速率较快（数秒）较快（数秒）较慢（数万年）较慢（数万年）较慢（数年）较慢（数年）较快（数天）较快（数天）溶洞景观的形成要经过成百上千溶洞景观的形成要经过成百上千 年的缓慢变化，反应速年的缓慢变化，反应速率太慢了！率太慢了！新概念新概念 不同的化学反应进行的快慢千差万不同的化学反应进行的快慢千差万别，快和慢是相对而言的，我们以上的别，快和慢是相对而言的，我们以上的判断方法都是判断方法都是定性定性地描述反应的快慢。地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要而在科
2、学研究和实际应用中，往往需要定量定量地描述一个反应的快慢。地描述一个反应的快慢。什么是什么是定性定性？什么是？什么是定量定量？思考？思考？例如例如：（：（1 1）光的传播速度是很快的；）光的传播速度是很快的；（2 2）光在空气中的传播速度是）光在空气中的传播速度是3103108 8m/sm/s。（1 1）就是）就是定性定性描述描述（2 2）就是）就是定量定量描述描述如何如何定量定量地判断一个化学反应的速率呢？地判断一个化学反应的速率呢？一、化学反应速率一、化学反应速率 1、概念：、概念：4、单位：、单位：2、符号：、符号：3、表达式：、表达式：用用单位时间内单位时间内反应物反应物浓度的减少量浓
3、度的减少量或或生成物生成物浓度的增加量浓度的增加量来表示化学反应来表示化学反应速率快慢程度的物理量。速率快慢程度的物理量。vB=cBt vBmol/(Ls)或或 mol/(Lmin)常用常用mol/L(或或mol L-1)常用常用min或或 s 练习练习1 1在在 N2 +3H2 2 NH3反应中，自开始反应中，自开始至秒，氨的浓度由变为至秒，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 25时时,一份双氧水样品经过一份双氧水样品经过2h,H2O2的的浓
4、度从浓度从0.05molL-1 下降到下降到 0.03 molL-1.那那么么,该双氧水在这该双氧水在这 2 小时中分解的平均速率约小时中分解的平均速率约是是_ mol(Lmin)-1 0.05molL-1 -0.03 molL-1260min=1.6710-4 mol(Lmin)-1 解：解：练习练习2:v =c t例题：反应例题：反应4NH3+5O2 4NO+6H2O 在在5升的密闭容器中进行，升的密闭容器中进行，30秒后，秒后，NO 的物质的物质的量增加了的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率，此反应的平均反应速率用用NO来表示为多少？来表示为多少？=0.002mol/(Ls)c(
5、NO)=n(NO)V=0.3mol5L=0.06 mol/Lv(NO)=c(NO)t=0.06mol/L30s练习练习3:问题问题1 1：若用若用O O2 2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:问题问题2 2：v(NO)=0.002mol/(Lv(NO)=0.002mol/(Ls)s)v(Ov(O2 2)=0.0025mol/(L)=0.0025mol/(Ls)s)是否都表示此反应的速率？是否都表示此反应的速率？v(NO)=0.002mol/(Ls)v(O2)=0.0025mol/(Ls)例题：反应例题：反应4NH4NH3 3+5O+5O2 2 4NO+6H4NO+6H2
6、 2O O 在在5 5升的密闭升的密闭容器中进行，容器中进行，3030秒后，秒后，NO NO 的物质的量增加了的物质的量增加了0.3mol0.3mol，此反应的平均反应速率用，此反应的平均反应速率用NONO来表示为多少来表示为多少？练习练习3:v(NO)=0.002mol/(Lv(NO)=0.002mol/(Ls)s)v(Ov(O2 2)=0.0025mol/(L)=0.0025mol/(Ls)s)例题：反应例题：反应4NH4NH3 3+5O+5O2 2 4NO+6H4NO+6H2 2O O 在在5 5升的密闭升的密闭容器中进行，容器中进行，3030秒后，秒后，NONO的物质的量增加了的物质的
7、量增加了0.3mol0.3mol，此反应的平均反应速率用，此反应的平均反应速率用NONO、用、用O O2 2来表示为多少来表示为多少？练习练习3:5、对于同一个反应来说，用不同的物质、对于同一个反应来说，用不同的物质表示其化学反应速率数值可能不同，但表示其化学反应速率数值可能不同，但其表示整个反应的快慢是相同的其表示整个反应的快慢是相同的.数值上有何规律？数值上有何规律？v(NO)=0.002mol/(Ls)v(O2)=0.0025mol/(Ls)例题：反应例题：反应4NH4NH3 3+5O+5O2 2 4NO+6H4NO+6H2 2O O 在在5 5升的密闭升的密闭容器中进行，容器中进行，3
8、030秒后，秒后，NO NO 的物质的量增加了的物质的量增加了0.3mol0.3mol，此反应的平均反应速率用，此反应的平均反应速率用NONO、O O2 2、NHNH3 3来来表示为多少？表示为多少？练习练习3:v(NH3)=0.002mol/(Ls)6、化学反应速率之比等于化学方程、化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比式中的化学计量数之比即对于反应：即对于反应：aA+bB=cC+dD vA:vB:vC:vD=a:b:c:d练习练习4、在一定条件下，、在一定条件下，mA+nB=pC的反应中，各物质表示的化学反应的反应中，各物质表示的化学反应速率为速率为v(A)=amol/(Ls),
9、v(B)=0.5amol/(Ls),v(C)=amol/(Ls),则该反应的化学方则该反应的化学方程式为：程式为：_2A +B =2C A和和 B反应生成反应生成C，假定反应由，假定反应由A、B开始，开始，它们的起始浓度均为它们的起始浓度均为1mol/L。反应进行。反应进行 2min后后A的浓度的浓度0.8mol/L，B的浓度为的浓度为0.6mol/L，C的浓度为的浓度为0.6mol/L。则。则2min内内 反应的平均速率反应的平均速率 VA=_，VB=_，VC=_。该反应的化学反应程式为该反应的化学反应程式为_。0.1mol/L.min0.2mol/L.min0.3mol/L.minA +2
10、B =3C练习练习5练习练习6.6.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。由图中数物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析：据分析：该反应的化学方程式为：该反应的化学方程式为：_。vB=cBt 练习练习7 7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 在在四种不同条四种不同条件下件下的的反应速率为：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)
11、=(3)注意注意:单位一致用同一种物质表示单位一致用同一种物质表示 化学反应速率表示时的注意事项：化学反应速率表示时的注意事项：化学反应速率实际上指的是某物化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的质在某一段时间内化学反应的平均平均速率速率，而不是某一时刻的瞬时速率。，而不是某一时刻的瞬时速率。对于有纯液体或固体参与的化学对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示反应一般不用纯液体或固体来表示该反应的化学反应速率，该反应的化学反应速率，因为纯液因为纯液体或固体的浓度为常数。体或固体的浓度为常数。1.1.定义：定义：用单位时间内用单位时间内反应物浓度的减小反应物浓度的
12、减小 或或生成物浓度的增加生成物浓度的增加来示。来示。mol/(Lmin)或或mol/(Ls)3 3、单位：、单位：化学反应速率化学反应速率常用常用mol L-1常用常用s 或或 min vB=cBt2、表达式：、表达式：下列过程中，需要加快化学反应速率的是（下列过程中，需要加快化学反应速率的是（）A.钢铁腐蚀钢铁腐蚀 B.食物腐坏食物腐坏 C.炼钢炼钢 D.塑料老化塑料老化C 思考思考怎样才能加快化学反应速率呢？怎样才能加快化学反应速率呢？（影响反应速率的因素？）（影响反应速率的因素？）比较下列每组化学反应的速率，并分析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：引起速率不同的
13、可能原因：3.夏天米饭变质夏天米饭变质 冬天米饭变质冬天米饭变质1.Mg+HCl Al+HCl2.Mg+HCl Mg+CH3COOH较快较快较快较快较快较快外因：外因：外界条件外界条件内因：内因：反应物的性质反应物的性质外因：外因：外界条件外界条件二、影响化学反应速率的因素：二、影响化学反应速率的因素：内因：内因：反应物的性质反应物的性质我们本节课重点探究的内容我们本节课重点探究的内容科学探究：实验科学探究：实验25科学探究：实验科学探究：实验25较慢较慢产生气泡产生气泡冷水中冷水中较快较快产生气泡产生气泡常温常温在其它条件相同在其它条件相同时，升高温度能时，升高温度能 加快化学反应的加快化学
14、反应的速率；降低温度速率；降低温度则减慢。则减慢。快速快速产生气泡产生气泡热水中热水中结论结论现象现象规律：规律：当其它条件不变时，升高温当其它条件不变时，升高温度，反应速率增大。降低温度，反度，反应速率增大。降低温度，反应速率减小。应速率减小。实验测得，温度每升高实验测得，温度每升高10度，化学度，化学反应速率通常增大原来的反应速率通常增大原来的24倍。倍。（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5%H2O2FeCl3溶液溶液MnO2粉末粉末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科学探究：实验科学探究：实验2 26 6较慢产生少量气泡较慢产生少量气泡不加其不加其
15、它试剂它试剂较快产生大量气泡较快产生大量气泡加入加入FeCl3在其它条件在其它条件相同时相同时,使使用催化剂能用催化剂能改变化学反改变化学反应的速率应的速率很快产生大量气泡很快产生大量气泡加入加入MnO2结论结论现象现象科学探究：实验科学探究：实验2 26 6规律：规律：催化剂能改变化学反应的速率。催化剂能改变化学反应的速率。有的催化剂能有的催化剂能加快加快化学反应的速率，叫化学反应的速率，叫正催正催化剂化剂；有的催化剂能；有的催化剂能减慢减慢化学反应速率，叫化学反应速率，叫负催化剂负催化剂。在实践中，如没有特殊说明，催。在实践中，如没有特殊说明，催化剂都是指正催化剂。化剂都是指正催化剂。催化
16、剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触催化剂中毒：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。象叫催化剂中毒。（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 小小 结结：使用催化剂，化学反应速率加快使用催化剂，化学反应速率加快催化剂催化剂升高温度，化学反应速率加快；升高温度，化学反应速率加快；反之减慢反之减慢温度温度 外外 因因反应物的化学性质越活泼，化学反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢反应速率越快；反之则越慢性质性质 内内 因因规律规律(在其它条件相同时在其它条件相同时)影响化学反应影响化学
17、反应速率的因素速率的因素P49 思考与交流思考与交流光波，电磁波，超声波，光波，电磁波，超声波，溶剂等溶剂等其它其它增大固体反应物的表面积，增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快；反之化学反应速率加快；反之减慢减慢固体反应物的固体反应物的表面积表面积增大气态反应物的压强，增大气态反应物的压强，化学反应速率加快；反之化学反应速率加快；反之减慢减慢气态反应物的气态反应物的压强压强增大反应物的浓度，化学增大反应物的浓度，化学反应加快；反之减慢反应加快；反之减慢反应物的浓度反应物的浓度外外因因练习练习:用铁片与稀硫酸反应制取氢气时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大的是下列措
18、施不能使氢气生成速率加大的是()A、加热、加热B、不用稀硫酸，改用、不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸的浓硫酸C、滴加少量、滴加少量CuSO4溶液溶液D、不用铁片，改用铁粉、不用铁片，改用铁粉B 1.使使H2SO4与过量与过量Zn反应速率下降反应速率下降但不影响但不影响H2的量的量,应加入应加入()A.Na2CO3(s)B.(NH4)2SO4(S)C.K2SO4(aq)D.H2O(l)E.CH3COONa(S)C D E第三节第三节 化学反应速率化学反应速率和限度和限度(第一课时第一课时 化学反应速率化学反应速率)化学反应速率的表示：化学反应速率的表示：v=c t化学反应速率之比等于化学方程式中的
19、化化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比学计量数之比影响化学反应速率的条件影响化学反应速率的条件温度温度催化剂催化剂浓度浓度固体表面积固体表面积压强压强内因内因:外因外因参加反应物质本身的性质参加反应物质本身的性质第三节第三节 化学反应速率化学反应速率和限度和限度(第二课时第二课时 化学反应的限度）化学反应的限度）讨论讨论:一一个个化化学学反反应应在在实实际际进进行行时时，反反应应物物能能否否按按方方程程式式中中相相应应的的物物质质的的计计量量关系完全转变为生成物？关系完全转变为生成物？不能，因为反应都存在一定的可逆性。不能，因为反应都存在一定的可逆性。阅读教材阅读教材阅读教材阅读教
20、材P50-51P50-51自学科学史话：自学科学史话：炼铁高炉尾气之谜炼铁高炉尾气之谜，从中你能得到从中你能得到什么启示？什么启示？Fe2O3 +3CO=2Fe+3CO2 C+CO2 =2 CO 是可逆反应是可逆反应.高温高温高温高温高温高温高温高温 可可逆逆反反应应:在在同同一一条条件件下下正正反反应应方方向向和和逆逆反反应应方方向向均均能能同同时时进进行行的的化化学学反应。反应。（1 1）同一条件同一条件下，下，同时同时进行；进行；注注意意（2 2）反应物）反应物不能完全不能完全转化为生成物。转化为生成物。（3 3）使用使用“”多数反应为可逆反应，典型的可逆反应有多数反应为可逆反应，典型的
21、可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂催化剂催化剂高温高压高温高压高温高压高温高压 SO2+H2O H2SO32SO2+O2 2SO3催化剂催化剂催化剂催化剂高温高温高温高温 Cl2+H2O HCl+HClO 反应物与生成物总是共存反应物与生成物总是共存 在一个固定容积的密闭容在一个固定容积的密闭容器中，充入一定量的器中，充入一定量的N2与与H2，在一定条件下发生反应。在一定条件下发生反应。反应开始时：反应开始时：反应物浓度最大，反应物浓度最大，V(正正)最大；最大；生成物浓度为零，最小，生成物浓度为零，最小，V(逆逆)为零。为零。反应进行中：反应进行中：反应物减少，导致反应物减少，导
22、致V(正正)逐渐减小；逐渐减小；生成物由无到有逐渐增多，导致生成物由无到有逐渐增多，导致V(逆逆)从零逐渐增从零逐渐增大。大。反应到一定时间：反应到一定时间：V(正正)V(逆逆)；各反应物和生成物的浓度不再发生变化各反应物和生成物的浓度不再发生变化tV0V(正)V(逆)V(正)=V(逆)t1N2+3H2 2NH3催化剂催化剂催化剂催化剂高温高压高温高压高温高压高温高压二、化学平衡与反应的限度二、化学平衡与反应的限度 在给定的条件下在给定的条件下,当一个可逆反应进行到一定程度时当一个可逆反应进行到一定程度时,正正反应速率与逆反应速率相等，反应物与生成物浓度不再改反应速率与逆反应速率相等，反应物与
23、生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态化学平衡状态”，简称，简称化学平衡化学平衡。此时。此时,是在给定条件下化学反应所能达是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的到或完成的最大程度，即该反应进行的限度限度。化学反应的化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大限度决定了反应物在该条件下的最大转化率转化率。转化率转化率=转化量转化量起始量起始量100量量:质量、物质的量、体积、浓度质量、物质的量、体积、浓度 等。等。2、反应达到化学平衡的标志、反应达到化学平衡的标志1）正逆反应速率）正逆反应速率相等相等2）反应物与生成物
24、浓度不再发生）反应物与生成物浓度不再发生变化变化 在一定条件下的在一定条件下的可逆反应可逆反应里，正反应和逆反里，正反应和逆反应的应的速率相等速率相等，反应物和生成物，反应物和生成物浓度保持不变浓度保持不变的状的状态。态。1.化学平衡状态化学平衡状态例如例如例如例如，一定条件下，一定条件下，N23H2 2NH3，对该可逆反应，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用表示正、逆反应速率可以用N2或或H2或或NH3来表示：来表示：（1）单位时间内，有）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有反应掉，同时有1molN2生生成成（2）单位时间内，有）单位时间内，有3molH2反应掉，同时有反应掉，同时有
25、2molNH3反反应掉应掉（3）单位时间内，有）单位时间内，有1molN2生成，同时有生成，同时有2molNH3生成生成 以上均表示以上均表示V(正正)V(逆逆)如何理解如何理解V(正正)V(逆逆)?(同一物质的生成速率或消耗速率相等同一物质的生成速率或消耗速率相等)下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应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
26、的同时,有有6个个NH键形成键形成A、C 练习练习1可逆反应可逆反应O22SO2 2SO3的正、逆的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是已达到平衡状态的是A 正正 SO2 2 正正 O2 B 2 正正 O2 逆逆 SO3 C 正正 O2 2 逆逆 SO3 D 正正 SO2 逆逆 SO3 D练习练习23.化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征 逆逆：可逆反应：可逆反应（研究对象、前提）（研究对象、前提）（研究对象、前提）（研究对象、前提）等等：V V(正正)V V(逆逆)（实
27、质）（实质）（实质）（实质）动动：动态平衡，：动态平衡，V V(正正)V V(逆逆)0000 定定：反应物和生成物：反应物和生成物浓度保持不变（浓度保持不变（浓度保持不变（浓度保持不变（标志）标志）标志）标志）变变：外界条件外界条件外界条件外界条件改变，化学平衡发生移动。改变，化学平衡发生移动。旧旧 的平衡将被破坏，并在新的条件下建立的平衡将被破坏，并在新的条件下建立 新的平衡新的平衡新的平衡新的平衡。其中其中其中其中,“,“等等等等”和和和和“定定定定”判断化学反应是否判断化学反应是否判断化学反应是否判断化学反应是否处于处于处于处于 平衡状态的关键。平衡状态的关键。平衡状态的关键。平衡状态的
28、关键。练习练习1.1.可逆反应达到平衡的重要特征（）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 D2.2.对于可逆反应对于可逆反应M MN QN Q达到平衡状达到平衡状态时，下列说法正确的是（态时，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 Q C.M C.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
29、经停止 C 三、化学反应条件的控制三、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望在生产和生活中，人们希望促进有利的化学促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应反应，抑制有害的化学反应。这就涉及到反应条。这就涉及到反应条件的控制。件的控制。1.控制控制 化学反应条件的基本措施化学反应条件的基本措施:(1)改变反应物的温度、浓度、气体压强、固体表面积改变反应物的温度、浓度、气体压强、固体表面积以及催化剂的使用等来改变反应以及催化剂的使用等来改变反应速率；速率；(2)通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强等，改变可逆反应进行的强等，改变可逆反应进行
30、的限度限度。2.以以“提高煤的燃烧效率提高煤的燃烧效率”为例为例(1)煤的状态与煤燃烧的关系煤的状态与煤燃烧的关系 使煤与氧气接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。使煤与氧气接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。(4)煤燃烧后废气中热量的利用煤燃烧后废气中热量的利用 将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收(2)空气用量对煤燃烧的影响空气用量对煤燃烧的影响 空气空气不足不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。，煤得不到充分燃烧；且污染环境。空气空气过量过量，浪费能源，因为废气要带走能量，浪费能源，因为废气要带走能量(3)应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料应选择
31、保温性能好，提高炉膛温度的材料 保温隔热，防止热量散失保温隔热，防止热量散失归纳：归纳：提高煤的燃烧效率的措施提高煤的燃烧效率的措施 （1）尽可能）尽可能使燃料充分燃烧，使燃料充分燃烧，提高能量的转提高能量的转化率化率.（2）尽可能）尽可能充分地利用充分地利用燃料燃烧燃料燃烧所释放出的所释放出的热能热能，提高热能的利用率。，提高热能的利用率。实质上是从多方面控制燃烧反应的条件（包括环境）。实质上是从多方面控制燃烧反应的条件（包括环境）。化化学学反反应应的的快快慢慢参加反应物质本身的性质参加反应物质本身的性质内因内因外因外因外界外界条件条件浓浓 度度温温 度度接触面积接触面积催化剂催化剂浓度大速率快浓度大速率快浓度大速率快浓度大速率快温度高速率快温度高速率快温度高速率快温度高速率快接触面积接触面积接触面积接触面积大速率快大速率快大速率快大速率快使用催化剂使用催化剂使用催化剂使用催化剂速率加快速率加快速率加快速率加快另外：压强（气体）、光波、电磁波、超声另外：压强（气体）、光波、电磁波、超声波、溶剂等因素对反应速率也有影响。波、溶剂等因素对反应速率也有影响。用化学反应用化学反应用化学反应用化学反应速率来表示速率来表示速率来表示速率来表示