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1、第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 “合抱之木，生于毫末；九层之台，起于垒土。合抱之木，生于毫末；九层之台，起于垒土。”生活是时间的积累，知识是学习的积累，人生生活是时间的积累，知识是学习的积累，人生是经验的积累。生活中一切都要靠我们去积累。是经验的积累。生活中一切都要靠我们去积累。复习提问：复习提问：1.什么叫反应速率？什么叫反应速率？2.用什么物理量的变化来描述化学反应速率用什么物理量的变化来描述化学反应速率？3.反应速率的单位是什么？反应速率的单位是什么？第一节第一节 化学反应速率化学反应速率一、一、化学反应速率是描述化学反应速率是描述化学反应进行快化学反应进行快
2、慢的慢的物理量物理量,是指单位时间、单位体积内是指单位时间、单位体积内反应物或生成物的物质的量反应物或生成物的物质的量(mol)mol)的变化。的变化。二、二、表示方法：用单位时间内某一反应物的物质物质的量浓度的减少或生成物的物质的量浓度的增的量浓度的减少或生成物的物质的量浓度的增加来表示。加来表示。V=C/t如反应方程式如反应方程式 mA+nB=pY+qZ则则VA=C(A)/t，VB=C(B)/t，VY=C(Y)/t，VZ=C(Z)/t。三、三、单位:mol/(Lh)、mol/(Lmin)、mol/(Ls)例析密闭容器中，合成氨反应 N2 +3H2 =2NH3起始浓度（mol/L）8 20
3、05min后浓度（mol/L）6 则V(N2)=C/t=2molL-1/5min=0.4mol/(Lmin)；V(H2)=6 mol L-1/5min=1.2mol/(Lmin)；V(NH3)=4 mol L-1 /5min=0.8mol/(Lmin)。由以上可知 V(N2):V(H2):V(NH3)=0.4:1.2:0.8=1:3:2同一反应中，各物质的反应速率之比为化学方程式中化学式前面的计量数之比。四、四、一个化学反应的速率用不同的一个化学反应的速率用不同的反应物或生成物或生成物来表示，数值可能来表示，数值可能不同不同但含意但含意是一致的是一致的,速速 率之比率之比等于该反应方程式中对应
4、等于该反应方程式中对应物质的系数物质的系数之比。之比。注意问题(1)化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的尺度尺度,它与时间和浓度变化有关它与时间和浓度变化有关.(2)在同一反应中用不同物质来表示时在同一反应中用不同物质来表示时,其数值可其数值可以不同以不同,但都表示同一个反应的速率但都表示同一个反应的速率.因此因此,表表示化学反应的速率时示化学反应的速率时,必须说明反应物中哪种必须说明反应物中哪种物质做标准物质做标准.不同物质的速率的比值一定等于不同物质的速率的比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比化学方程式中相应的化学计量数之比.(3)一般来说一
5、般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢减慢.因此因此,某一段时间内的反应速率某一段时间内的反应速率,是平均是平均速率速率,而不是指瞬时速率而不是指瞬时速率.(4)化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示。化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示。五、化学反应的速率是通过实验测定的。测定方法有、直接观察某些性质（如释放出气体的体积和体系压强）；、科学仪器测定（如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等）；、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。（实验一）实验分析反应物（指气体和液体，不含纯液体和固体）的浓度越大，反应时间越短，
6、反应速率越快。思考1：对该实验你还提出些什么改进方案？思考2：为什么反应物的浓度改变，化学反应的速率会发生变化？复复 习习 回回 忆忆用碰撞模型解释用碰撞模型解释化学反应的历程化学反应的历程:普通普通分子分子活化活化能能活化活化分子分子合理合理取向的取向的碰撞碰撞有效有效碰撞碰撞新物质新物质能量能量旧键断裂，新键生成旧键断裂，新键生成化学反应的本质：化学反应的本质：反应反应反应反应物本物本物本物本身的身的身的身的性质性质性质性质活化活化活化活化能的能的能的能的大小大小大小大小单位单位单位单位体积体积体积体积内活内活内活内活化分化分化分化分子的子的子的子的多少多少多少多少单位单位单位单位时间时间
7、时间时间内有内有内有内有效碰效碰效碰效碰撞次撞次撞次撞次数的数的数的数的多少多少多少多少化学化学化学化学反应反应反应反应速率速率速率速率的快的快的快的快慢慢慢慢决定决定决定决定决定决定决定决定决定决定决定决定决定决定决定决定内内 因因外外 因因用碰撞模型解释化学反应速率的快慢用碰撞模型解释化学反应速率的快慢主要因素主要因素:参加反应物参加反应物质的性质质的性质浓度浓度;压强压强;温温度度;催化剂催化剂;其他因素：光、颗其他因素：光、颗粒大小、溶剂等。粒大小、溶剂等。碰撞理论解释各外界因素对速率的影响碰撞理论解释各外界因素对速率的影响反应速率理论本质反应速率理论本质分子分子运动运动相互相互碰撞碰
8、撞分子具有分子具有足够能量足够能量活化分子活化分子有有合适的取向合适的取向有效碰撞有效碰撞化学反应化学反应 碰撞理论碰撞理论 1 1、浓度、浓度n活活=n总总活活%浓度增大浓度增大单位体积内单位体积内n总总T不变，不变，活活%不变不变n活活增大增大有效碰撞有效碰撞V应用应用1 1：一定条件下，在一定条件下，在CaCO3（块状）块状）+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 反应反应中，为了加快反应的速率，下列那些方法可行：中，为了加快反应的速率，下列那些方法可行：A、增加增加HCl的的浓度浓度 B、加水加水 C、增加同浓度盐酸的量增加同浓度盐酸的量 D、改加改加CaCO3粉末粉末 应用应用2 2
9、：若将物质的量相等的若将物质的量相等的HI气体分别放在等容积的两个针桶中，一个气体分别放在等容积的两个针桶中，一个保持体积不变，另一个压缩为原来的保持体积不变，另一个压缩为原来的1/2。其它条件不变，则。其它条件不变，则HI的分解反应速率会发生改变吗。？的分解反应速率会发生改变吗。？在其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反在其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率应速率。如果分子间能够发生化学反应：如果分子间能够发生化学反应：1、反应物分子必须相互碰撞；、反应物分子必须相互碰撞；2、分子必须具有一定的能量、分子必须具有一定的能量3、活化分子碰撞时，必须有合适的取向、活化分子碰撞时，
10、必须有合适的取向碰撞理论解释各外界因素对速率的影响碰撞理论解释各外界因素对速率的影响反应速率理论本质探讨反应速率理论本质探讨分子分子运动运动相互相互碰撞碰撞分子具有分子具有足够能量足够能量活化分子活化分子有有合适的取向合适的取向有效碰撞有效碰撞化学反应化学反应 碰撞理论碰撞理论 n活活=n总总活活%2 2、压强、压强压强增大压强增大 体积减小体积减小 其他条件不变其他条件不变Vc增大增大 压强对于反应速率的影响是压强对于反应速率的影响是通过对浓度的影响通过对浓度的影响实现的实现的 P增大增大c成比例成比例增大，增大，P减小减小c成比例成比例减小减小发散思考发散思考：压强对于任意化学反应的速率都
11、有影响吗？压强对于任意化学反应的速率都有影响吗？压强只对于有气体参加的反应的速率有影响压强只对于有气体参加的反应的速率有影响（紧扣对（紧扣对c的影响）的影响）其他条件不变，增大压强，气体体积缩小，浓度增其他条件不变，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，反应速率加快。大，反应速率加快。例、例、在在N2+3H2=2NH3中，当其他外界条件不变时：中，当其他外界条件不变时：减小体系压强，该反应的速率怎么变？减小体系压强，该反应的速率怎么变？在反应中保持体系容积不变，充入在反应中保持体系容积不变，充入N2，反应的速率怎么反应的速率怎么变？变？在反应中保持体系容积不变，充入在反应中保持体系容积不变，充入H
12、e，反应的速率怎么反应的速率怎么变？变？在反应中保持体系压强不变，充入在反应中保持体系压强不变，充入He，反应的速率怎么反应的速率怎么变？变？压强对反应速率的影响压强对反应速率的影响注意注意 恒容时恒容时加入稀有气体使压强增大，反应物和生成加入稀有气体使压强增大，反应物和生成物的浓度都没有变化，所以化学反应速率不变。物的浓度都没有变化，所以化学反应速率不变。恒压时恒压时加入稀有气体使体积增大，反应物和生成加入稀有气体使体积增大，反应物和生成物的浓度都减小，所以化学反应速率减小。物的浓度都减小，所以化学反应速率减小。压强的压强的“真变真变”与与“假变假变”压强压强对速率的影响是对速率的影响是通过
13、改变气体的浓度通过改变气体的浓度来来改变改变的；的；若压强变化之后，气体的若压强变化之后，气体的浓度未变浓度未变，其化学反应，其化学反应速率速率不变不变。如下图所示，相同体积的如下图所示，相同体积的a、b、c三密闭容器，其三密闭容器，其中中c容器有一活塞，容器有一活塞，a、b两容器为定容容器，起始向三两容器为定容容器，起始向三容器中都加入相同量的容器中都加入相同量的SO2和和O2使三容器压强相等，使三容器压强相等，一定条件下发生一定条件下发生2SO2+O2=2SO3的的反应。问：反应。问：如起始在如起始在a、c两容器中通入同量的两容器中通入同量的N2，则此时三容器起始压强为则此时三容器起始压强
14、为Pa _Pb Pc；起始起始a、c两容器的反应速率大小关系为两容器的反应速率大小关系为Va _Vc；反应一段时间后反应一段时间后a、c中速率大小关系为中速率大小关系为Va _Vc；=起始反应速率关系为起始反应速率关系为Va _Vb _Vc巩固练习巩固练习例例、对于反应、对于反应N2+O2=2NO在密闭容器中进行，下在密闭容器中进行，下列条件哪些不能加快该反应的化学反应速率（列条件哪些不能加快该反应的化学反应速率（）A、缩小体积使压强增大缩小体积使压强增大 B、体积不变充入体积不变充入 N2 使压强增大使压强增大C、体积不变充入体积不变充入 O2使压强增大使压强增大 D、使体积增大到原来的使体
15、积增大到原来的2倍倍E、体积不变充入氦气使压强增大体积不变充入氦气使压强增大压强对反应速率的影响压强对反应速率的影响DE碰撞理论解释各外界因素对速率的影响碰撞理论解释各外界因素对速率的影响反应速率理论本质探讨反应速率理论本质探讨分子分子运动运动相互相互碰撞碰撞分子具有分子具有足够能量足够能量活化分子活化分子有有合适的取向合适的取向有效碰撞有效碰撞化学反应化学反应 碰撞理论碰撞理论 n活活=n总总活活%一般一般说来，温度每升高说来，温度每升高10，速率增加，速率增加2-4倍。倍。T 普通分子变为活化分子普通分子变为活化分子 活活%n活活 V3 3、温度、温度2、把除去氧化膜的、把除去氧化膜的 M
16、g 条，投入到盛有条，投入到盛有稀盐酸的试管中，发现稀盐酸的试管中，发现 H2 的产生速率的产生速率（v）与时间（与时间（t）的变化情况如右图所示，的变化情况如右图所示，t1 t2 速率变化的主要原因是速率变化的主要原因是:_;t2 t3 速率变化的主要原因是速率变化的主要原因是:_。vt1 t2 t3 t 其他条件不变，温度升高，反应速率加快其他条件不变，温度升高，反应速率加快友情提醒友情提醒：温度对任何反应的反应速率皆温度对任何反应的反应速率皆有影响，但对于吸热或放热反应影响的程度不有影响，但对于吸热或放热反应影响的程度不同，对吸热反应影响程度较大。同，对吸热反应影响程度较大。例例1、对于
17、反应、对于反应M+NP，如果温度每升高，如果温度每升高10，反应速率增加为原来的反应速率增加为原来的3倍。在倍。在10时完成反应的时完成反应的10%需要需要54min，将温度提高到，将温度提高到40完成反应的完成反应的10%需要的时间为需要的时间为()A.2min B.3min C.6min D.9minV倍数值倍数值（t2-t1)/10 =变化后的反应速率变化后的反应速率碰撞理论解释各外界因素对速率的影响碰撞理论解释各外界因素对速率的影响反应速率理论本质探讨反应速率理论本质探讨分子分子运动运动相互相互碰撞碰撞分子具有分子具有足够能量足够能量活化分子活化分子有有合适的取向合适的取向有效碰撞有效
18、碰撞化学反应化学反应 碰撞理论碰撞理论 n活活=n总总活活%正催化剂正催化剂 降低反应的活化能降低反应的活化能V4 4、催化剂、催化剂 n活活改变反应的途径改变反应的途径活活%n总总不变不变钻钻隧隧道道生成物平均能量生成物平均能量活化分子具有能量活化分子具有能量反应物平均能量反应物平均能量能量能量无催化剂无催化剂活化分子能活化分子能量量反应物平均能量反应物平均能量生成物平均能量生成物平均能量有催化剂有催化剂友情提醒：友情提醒：使用催化剂同等程度的增大（减慢）正逆反应速率。使用催化剂同等程度的增大（减慢）正逆反应速率。没特别指明一般指没特别指明一般指正正催化剂催化剂 催化剂只能催化可能发生的反应
19、，对不发生的反应无作用催化剂只能催化可能发生的反应，对不发生的反应无作用 催化剂一定的具有选择性催化剂一定的具有选择性生成物平均能量生成物平均能量活化分子具有能量活化分子具有能量反应物平均能量反应物平均能量能量能量活化分子活化分子能量能量反应物平均能量反应物平均能量生成物平均能量生成物平均能量 解释：解释：“对可逆反应而言，催化剂对可逆反应而言，催化剂既能既能催化正反应催化正反应又能又能催化逆反应催化逆反应”试利用如图原理加以解释？试利用如图原理加以解释？取取2g干燥干燥Al粉和粉和3g碘粉小心混匀，分四堆，碘粉小心混匀，分四堆，往混合物上分别加往混合物上分别加0.5g水、水、1g胆矾、胆矾、
20、1g无水无水CuSO4。首先首先加水那堆冒火花，发生剧烈反应；加水那堆冒火花，发生剧烈反应；其次其次是加胆矾的；是加胆矾的；最难最难反应的是加无水反应的是加无水CuSO4的那堆。的那堆。1）铝和碘反应的方程式：）铝和碘反应的方程式：_2）铝和碘反应还可以看到）铝和碘反应还可以看到_3）三堆混合物发生反应的先后顺序说明）三堆混合物发生反应的先后顺序说明_催化剂对反应速率的影响催化剂对反应速率的影响小小 结结 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化学反应反应速率速率分子总数分子总数活化分子数活化分子数增大反应增大反应物浓度物浓度增大压强增大压强升高温度升高温度正催化剂
21、正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影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素不变不变增加增加增加增加加快加快对反应速率的对反应速率的影响：一般是影响：一般是:催化剂催化剂 温度温度 浓度。浓度。增大反应物的浓度增大反应物的浓度使反应速率加快的主要原因（使反应速率加快的主要原因（）对于气体参与体系对于气体参与体系增大压强增大压强使反应速率加快的主要原因使反应速率加快的主要原因是（是（）升高温度升高温度使反应速率加快的主要原因是（使反应速率加快的主要原因是（）使用催化剂使用催化剂使反应速率加快的主要原因是（使反应速率加快的主要
22、原因是（）A、活化分子百分数不变，但提高单位体积内活化分子的活化分子百分数不变，但提高单位体积内活化分子的总数总数B、增大分子的运动速率而使有效碰撞增加增大分子的运动速率而使有效碰撞增加C、升高反应物分子的能量，使活化分子的百分数增加升高反应物分子的能量，使活化分子的百分数增加 D、降低反应所需的能量，使活化分子百分数增加降低反应所需的能量，使活化分子百分数增加AAC D外在条件对外在条件对反应速率的影响反应速率的影响综合综合理论分析类理论分析类1、将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中，若作如下改变的情况，其、将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中，若作如下改变的情况，其中能使最初的化学反应速率增大的是中能使最
23、初的化学反应速率增大的是 （）A、盐酸的浓度不变，而使盐酸的用量一倍盐酸的浓度不变，而使盐酸的用量一倍B、盐酸的浓度增大一倍，而使盐酸的用量减少到原来的一半盐酸的浓度增大一倍，而使盐酸的用量减少到原来的一半C、盐酸的浓度和用量都不变，增加碳酸钙的量盐酸的浓度和用量都不变，增加碳酸钙的量D、盐酸和碳酸钙不变，增大压强一倍盐酸和碳酸钙不变，增大压强一倍 E、加入加入CaCl2溶液溶液 F、加入加入CaCl2固体固体G、将、将CaCO3用用CaCO3粉末代替粉末代替外在条件对外在条件对反应速率的影响反应速率的影响综合综合实践应用类实践应用类BG2、硫代硫酸钠（、硫代硫酸钠（Na2S2O3）与稀硫酸发
24、生如下与稀硫酸发生如下反应：反应：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O外在条件对外在条件对反应速率的影响反应速率的影响综合综合实践应用类实践应用类 下列四种情况中最早出现浑浊的是：（）下列四种情况中最早出现浑浊的是：（）（1）10时时0.1 mol/L Na2S2O3和和0.1 mol/L H2SO4各各 5 mL（2）10时时0.1 mol/L Na2S2O3和和0.1 mol/L H2SO4 各各5 mL，加水加水10mL（3）20 时时0.1 mol/L Na2S2O3和和0.1 mol/L H2SO4各各 5 mL（4）20 时时0.2mol/L Na2S2O3和和0.1 mol/L H2SO4各各5 mL，加水加水10 mLC再见