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1、化学反应速率方向和限度第1页，本讲稿共28页化学反应速率、化学反应速率、方向和限度方向和限度第2页，本讲稿共28页化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应进行的方向化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡自发反应自发反应第3页，本讲稿共28页1.在密闭容器里，A与B反应生成C，其反应速率分别用vA、vB、vC表示，已知2vB=3vA、3vC=2vB，则此反应可表示为 A.2A+3B2C B.A+3B2C C.3A+B2C D.A+BC2.在一定温度下，密闭容器进行如下反应：3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)下列判断正确的
2、是A.保持体积不变，增加Fe的量，正反应速率加快B.将容器的体积缩小一半，正逆反应速率均加快C.保持体积不变，充入Ne使体系压强增大，正反应速率加快D.保持压强不变，充入Ne使容器的体积增大，正反应速率不变第4页，本讲稿共28页化学反应速率化学反应速率1.1.定义：定义：2.2.表示方法：表示方法：3.3.数学表达式：数学表达式：cv=t4.4.单位：单位：通常用单位时间内反应物浓度的减少或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。生成物浓度的增加来表示。mol/(L s)或或 mol(L min)-1或或 molL-1 h-1衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。衡量化学反应进
3、行的快慢程度的物理量。第5页，本讲稿共28页 1.1.具体具体反应速率的数值是指某一时间间隔内的平均反应反应速率的数值是指某一时间间隔内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率；速率，而不是某一时刻的瞬时速率；2.2.同一化学反应的反应速率用不同的物质来表示，同一化学反应的反应速率用不同的物质来表示，可能有不同的速率值，但这些速率的数值之比等于化可能有不同的速率值，但这些速率的数值之比等于化学方程式的计量系数之比学方程式的计量系数之比应注意的几个重要的问题：应注意的几个重要的问题：对于反应：对于反应：mA+nB =pC+qDmA+nB =pC+qD比例关系：比例关系：V V(A)(A)：V V
4、(B)(B)：V V(C)(C)：V V(D)=m (D)=m ：n n ：p p ：q q等式关系：等式关系：1 1mm1 1n n1 1p p1 1q qV(A)V(A)V(B)V(B)V(C)V(C)V(D)V(D)=4.4.温度每升高温度每升高1010 ，反应速率增至原来的，反应速率增至原来的2-42-4倍。倍。3.3.比较同一反应在不同条件下的反应速率时，应：比较同一反应在不同条件下的反应速率时，应：统一基准物质；统一基准物质；统一单位。统一单位。第6页，本讲稿共28页3（09年山东）2SO2（g）+O2（g）2SO2（g）是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是 A催化剂V2O5不改
5、变该反应的逆反应速率 B增大反应体系的压强，反应速率一定增大 C该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间D在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1t2内，SO3(g)生成的平均速率为D第7页，本讲稿共28页典例精析典例精析下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据实验序号 金属质量/g 金属状态 c(H2SO4)/molL-1 V(H2SO4)/mL 溶液温度/金属消失的时间/s 反应前 反应后 10.10丝 0.5 50203450020.10 粉末 0.55020355030.10丝 0.750203625040.10丝 0.8502035200第8页，本讲稿
6、共28页 分析上述数据，回答下列问题：(1)实验4和5表明，对反应速率有影响，反应速率越快，能表明同一规律的实验还有 (填实验序号)。(2)仅表明反应物浓度对反应速率产生影响的实验有 (填实验序号)。(3)本实验中影响反应速率的其他因素还有 ，其实验序号是 。(4)实验中的所有反应都有一个共同特点，即_，推测其原因：相等，所以使等体积溶液的温度升高的数值相近。典例精析典例精析典例精析典例精析变式变式变式变式2 2固体反应物的表面积表面积越大1和2(或4和5)1、3、4、6、8反应温度6和7，8和9可能是硫酸过量，金属完全反应，放出的热量相等，所以使等体积溶液的温度升高的数值相近反应前后溶液的温
7、度变化值反应前后溶液的温度变化值(约约15)相近相近第9页，本讲稿共28页小结；影响反应速率的外界条件小结；影响反应速率的外界条件浓度浓度温度温度压强压强催化剂催化剂固体表面积等固体表面积等第10页，本讲稿共28页典例精析典例精析实验步骤 实验现象 结论 分别取等体积的2 mol/L硫酸于试管中 反应快慢：MgAlFe 反应物的性质越活泼，反应速率越快 分别投入大小、形状相同的Mg、Al、Fe(2)乙同学为了更精确地研究浓度对反应 速率的影响，利用右图装置同温下进 行定量实验。用大小形状相同的Zn分 别和0.5 mol/L及2 mol/L的足量稀硫酸 反应。通过测定并比较相同时间内产生 氢气的
8、体积(或产生同体积的气体所需时间)可以说明浓度对 化学反应速率的影响。测定并比较相同时间内产生实验一实验一：氢气的体积(或产生同体积的气体所需时间)第11页，本讲稿共28页【备选题】影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法进行探究。实验二实验二：已知反应：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O 丙同学在做某浓度的酸性KMnO4溶液与0.2 mol/L草酸 H2C2O4溶液反应的实验时，观察到开始一段时间内，反应速率 较慢，溶液褪色不明显；但不久突然褪色，反应速率明显加快。(3)针对上述现象，丁同学认为该反应放热，导致溶液温度上升，
9、反应速率加快。从影响化学反应速率的因素看，你猜想还可能的原因是Mn 2+(或MnSO4)的催化作用或催化剂。典例精析典例精析Mn 2+(或MnSO4)的催化作用或催化剂 (4)若用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液试剂外，可以在反应一开始时加入（）A.硫酸钾 B.硫酸锰 C.氯化锰 D.水B第12页，本讲稿共28页例、取例、取 2g 干燥铝粉和干燥铝粉和 3g 碘粉小心混合均匀，分为四堆。往碘粉小心混合均匀，分为四堆。往各堆上分别加各堆上分别加 0.5g 水，水，1g 明矾，明矾，1g 胆矾，胆矾，1g 无水硫酸铜。无水硫酸铜。加水那堆混合物首先冒火花，发生剧烈反应，其次发生反应加
10、水那堆混合物首先冒火花，发生剧烈反应，其次发生反应的是加明矾的那一堆混合物，再次是加胆矾的发生反应，而的是加明矾的那一堆混合物，再次是加胆矾的发生反应，而加无水硫酸铜的那一堆混合物最难发生反应。加无水硫酸铜的那一堆混合物最难发生反应。(1)铝和碘反应的方程式是铝和碘反应的方程式是 。(2)铝和碘反应还可以看到的是铝和碘反应还可以看到的是。(3)四堆混合物发生反应的先后顺序说明了四堆混合物发生反应的先后顺序说明了。2Al+3I2=2AlI3冒紫色烟冒紫色烟水是催化剂，明矾比胆矾更易失去结晶水水是催化剂，明矾比胆矾更易失去结晶水H2O第13页，本讲稿共28页一一.有效碰撞理论有效碰撞理论有效碰撞：
11、有效碰撞：活化分子：活化分子：活化分子百分数：活化分子百分数：化学反应与分子间的有效碰撞频率有关，因此所有化学反应与分子间的有效碰撞频率有关，因此所有能够改变内能、运动速率以及碰撞几率的外界条件，能够改变内能、运动速率以及碰撞几率的外界条件，都可以用来改变、控制反应速率。如都可以用来改变、控制反应速率。如:指能够发生化学反应的碰撞。指能够发生化学反应的碰撞。指能够发生有效碰撞的分子。指能够发生有效碰撞的分子。指活化分子在反应物分子中所占的百分数。指活化分子在反应物分子中所占的百分数。加热、搅拌、增大反应物的浓度、使用催化剂等。加热、搅拌、增大反应物的浓度、使用催化剂等。第14页，本讲稿共28页
12、方法指导方法指导用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素：用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素：1.浓度浓度：增大反应物浓度，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数多，反应速率增大。反之，反应速率减慢。固体（或纯液体）的浓度视为常数常数，增加或减少固体（或纯液体）的量，化学反应速率和化学平衡均不改变；故不能用它表示反应速率。但但 固体的颗粒越小，反应速率越快。固体的颗粒越小，反应速率越快。第15页，本讲稿共28页2.温度温度：温度升高时，一部分分子吸收了能量变成了活化分子，使单位体积内温度升高时，一部分分子吸收了能量变成了活化分子，使单位体积内活化分子数目增多，有效碰撞次数增多，
13、反应速率加快。活化分子数目增多，有效碰撞次数增多，反应速率加快。升高温度时，分子运动速升高温度时，分子运动速 率加快，单位时间内有效碰撞机会增多，也能率加快，单位时间内有效碰撞机会增多，也能使反应使反应 速率加快。速率加快。温度对反应速率影响的规律，对吸热反应、温度对反应速率影响的规律，对吸热反应、放热反应都适用。放热反应都适用。用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素：用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素：用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素：用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素：3.压强压强：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时，改变压：对于有气体参加的反应，当其他条件不变时
14、，改变压 强，引起强，引起浓度的改变，从而引起单位体积内活化分子数发生改变。浓度的改变，从而引起单位体积内活化分子数发生改变。所以讨论压强对反应速率的影响时，应所以讨论压强对反应速率的影响时，应区分引起压强改变的原区分引起压强改变的原因因，这种改变对反应体系的浓度产生何种影响，由此判断出反应速率有何影，这种改变对反应体系的浓度产生何种影响，由此判断出反应速率有何影响。响。第16页，本讲稿共28页方法指导方法指导用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素：用有效碰撞理论解释影响化学反应速率的因素：3.压强压强 对于气体反应体系，有以下三种情况对于气体反应体系，有以下三种情况：(1)恒温时恒温时：增
15、大压强，体积缩小，浓度增大，反应速率加快；(2)恒容时恒容时：充入气体反应物，压强增大，浓度增大，速率加快；充入“惰性气体”，总压强增大；但参加反应的各物质浓度不变，反应速率不变。(3)恒压时恒压时：充入“惰性气体”，体积增大，各反应物浓度减小，反应速率减慢。第17页，本讲稿共28页方法指导方法指导 4.催化剂：催化剂：加入催化剂可以大大降低化学反应所需要的活化能，也就等于提高了活化分子的百分数，从而提高了有效碰撞的频率，加快了化学反应速率。催化剂在化学反应前后催化剂在化学反应前后质量质量不变，不变，化学性化学性质质不变，不变，物理性质物理性质可能发生改变。可能发生改变。催化剂能同等程度的催化
16、剂能同等程度的改变改变正、逆反应的反应速正、逆反应的反应速率，因而对化学平衡无影响，不能率，因而对化学平衡无影响，不能改变改变反应物的转反应物的转化率和生成物的总产量。化率和生成物的总产量。第18页，本讲稿共28页小结：影响化学反应速率的因素小结：影响化学反应速率的因素 影响影响外因外因 单位体积内单位体积内有效碰撞频率有效碰撞频率化学反化学反应速率应速率分子分子总数总数活化分子活化分子 活化活化百分数百分数 分子数分子数增大反应物增大反应物浓度浓度增大压强增大压强升高温度升高温度催化剂催化剂 增加增加增加增加增加增加加快加快增加增加增加增加增加增加加快加快不变不变增加增加增加增加加快加快不变
17、不变增加增加增加增加加快加快不变不变不变不变增大增大增大增大第19页，本讲稿共28页高考回放高考回放1.(2007广东)“碘钟”实验中，3I-+S2O2-8I-3+2SO2-4的反应速率可以用I-3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20进行实验，得到的数据如下表：回答下列问题：(1)该实验的目的是研究反应物I-与S2O2-8的浓度对反应速率 (2)显色时间t1=29.3 s。实验编号c(I-)/molL-10.0400.0800.0800.1600.120c(SO2-4)/molL-10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.04
18、4.022.044.0t1研究反应物I-与S2O2-8的浓度对反应速率的影响29.3 s第20页，本讲稿共28页高考回放高考回放1.(2007广东)“碘钟”实验中，3I-+S2O2-8I-3+2SO2-4的反应速率可以用I-3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20进行实验，得到的数据如下表：(3)温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40下进行编号对应浓度的实验，显色时间t2的范围为(A )(填字母)A.44.0s D.数据不足，无法判断实验编号c(I-)/molL-10.0400.0800.0800.1600.120c(SO2-4)/mol
19、L-10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1 A第21页，本讲稿共28页高考回放高考回放1.(2007广东)“碘钟”实验中，3I-+S2O2-8I-3+2SO2-4的反应速率可以用I-3与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。某探究性学习小组在20进行实验，得到的数据如下表：(4)通过分析比较上表数据，得到的结论是 反应速率与反应物起始浓度乘积成正比 (或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)。实验编号c(I-)/molL-10.0400.0800.0800.1600.120c(SO2-4)/molL-10.0400.04
20、00.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1反应速率与反应物起始浓度乘积成正比(或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比)第22页，本讲稿共28页某同学欲探究外界条件对反应速率的影响某同学欲探究外界条件对反应速率的影响,设计了如下实验设计了如下实验:A.10mL0.1mol/LNa2S2O3+10mL0.1mol/LH2SO4(常温常温)B.5mL0.1mol/LNa2S2O3 +5mLH2O+10mL0.1mol/LH2SO4(常温常温)C.10mL0.1mol/LNa2S2O3 +5mLH2O+5mL0.1mol/LH2SO4(常温常温)分析以上设计分析以上设计,
21、回答下列问题回答下列问题:(1)反应速率最快的一组是反应速率最快的一组是_;(2)BC两组中加水的目的是两组中加水的目的是_.(3)设计设计AB两组实验的意图是两组实验的意图是_,设计设计AC两组实验的意图是两组实验的意图是_,设计设计BC两组实验的意图是两组实验的意图是_.(4)若欲探究温度对反应速率的影响若欲探究温度对反应速率的影响,还应设计的实验是还应设计的实验是_.第23页，本讲稿共28页2.合成氨工业在国民经济中占有重要的地位，请参与下列探究。(1)生产氢气：将水蒸气通过红热的炭，即产生水煤气。C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)H=+131.3 kJ/mol，S=+133.
22、7JK-1mol-1 该反应在能否自发 否(填“能”或“否”)。(2)已知在400时，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的K=0.5,2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的K=2(填数值)。400时，在0.5 L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol，则此时反应v(N2)正正 =v(N2)逆逆(填“”、“”、“=”或“不能确定”)。能能 2 =第24页，本讲稿共28页二、化学反应的方向和判断依据二、化学反应的方向和判断依据1 1、自发反应、自发反应在一定条件下，无需外界帮助就能自在一定条件下，无需外界帮助就能自动进
23、行的反应动进行的反应注意：注意：(1)(1)一定条件指：一定的温度和压强一定条件指：一定的温度和压强外界帮助可以是如通电、光照等。外界帮助可以是如通电、光照等。能量判据：能量判据：体系趋向于从高能状态转变为低能状体系趋向于从高能状态转变为低能状态（态（H H 0 0）。对于化学反应而言，）。对于化学反应而言，绝大多绝大多数的放热反应能自发进行数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全体系能量降低越多，反应越完全2 2、焓变、焓变3 3、熵判据：、熵判据：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（混乱度增
24、加（S S0 0）。且）。且SS越大，越有越大，越有利于反应自发进行。利于反应自发进行。第25页，本讲稿共28页2 2、能够说明、能够说明 N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3反应在密闭容器中已达到平反应在密闭容器中已达到平衡状态的是衡状态的是 ：容器内容器内N N2 2、H H2 2、NHNH3 3三者共存三者共存 容器内容器内N N2 2、H H2 2、NHNH3 3三者浓度相等三者浓度相等 容器内容器内N N2 2、H H2 2、NHNH3 3的浓度比恰为的浓度比恰为1:3:21:3:2t mint min内生成内生成1mol NH1mol NH3 3同时消耗同时消耗0.
25、5mol N0.5mol N2 2t mint min内，生成内，生成1mol N1mol N2 2同时消耗同时消耗3mol H3mol H2 2 某时间内断裂某时间内断裂3mol H-H3mol H-H键的同时，断裂键的同时，断裂6mol N-H6mol N-H键键容器内质量不随时间的变化而变化容器内质量不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内密度不再发生变化容器内密度不再发生变化容器内的平均相对分子质量不再发生变化容器内的平均相对分子质量不再发生变化第26页，本讲稿共28页三、化学平衡状态三、化学平衡状态指在指在一定条件一定条件下的下的可逆反应
26、可逆反应里，里，正正反应和反应和逆逆反应的反应的速率相等速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度浓度保持保持不变不变的的状态。状态。本质特征：本质特征：外观特征：外观特征：平衡状态的判断平衡状态的判断v v(正正正正)v v(逆逆逆逆)变量保持不变变量保持不变变量保持不变变量保持不变Q Q Q QC C C C=K=K=K=Kv v(正正正正)v v(逆逆逆逆)0)0)0)0各组分的各组分的各组分的各组分的浓度浓度浓度浓度保持保持保持保持不变不变不变不变第27页，本讲稿共28页（2011天津卷改编）向绝热恒容密闭容器中通入天津卷改编）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和和NO2，在一定条，在一定条件下使反应件下使反应SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)达到平衡，正反达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是A.A.反应在反应在c c点达到平衡状态点达到平衡状态B.B.反应物浓度：反应物浓度：a a点小于点小于b b点点C.C.反应物的总能量低于生成物的总能量反应物的总能量低于生成物的总能量D.D.t1 t2时，时，SO2的转化率：的转化率：ab段可能小于段可能小于bc段段第28页，本讲稿共28页