化学反应速率与限度第一二课时ppt课件

新课标人教版化学必修新课标人教版化学必修 第三节第三节 化学反应速率和化学反应速率和限度限度 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）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？新概念新概念例如例如：我们学过物理都知道：我们学过物理都知道：（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属于基本常识属于基本常识属于科学素养属于科学素养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：用用单位时间内单位时间内反应物反应物浓度的浓度的减少量减少量或或生成物生成物浓度浓度的的增加量增加量来来表示化学反应表示化学反应速率快慢程度速率快慢程度的的物理量物理量。2、单位：、单位：mol/(Lmin)、mol/(Ls)3、符号：、符号：B B4、表达式：、表达式：B B =C=CB B/t t注意注意：1.1.v表示平均反应速率，且为正值；表示平均反应速率，且为正值；2 2.CC表示指定物质的反应前后的表示指定物质的反应前后的浓度变化值；浓度变化值；3.tt表示浓度变化所对应的时间变化值表示浓度变化所对应的时间变化值；4.4.一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。解：解：(A)(A)=C(A)/t=（6molL-12molL-1）/10s=0.4mol/（Ls）答：略答：略例例1：某分解反应的反应物某分解反应的反应物A的浓度在的浓度在10秒内秒内从从6molL-1变成变成2molL-1，则在这，则在这10秒秒内内A的化学反应速率的化学反应速率(A)？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？）实验探究实验探究1 1 现现 象象 结结 论论 热水中热水中常常 温温冷水中冷水中溶液中产生气泡溶液中产生气泡的速率很快的速率很快温度越高，化学温度越高，化学反应速率越快反应速率越快溶液中有气泡产溶液中有气泡产生，且速率较快生，且速率较快温度的高低，能温度的高低，能够影响化学反应够影响化学反应速率的大小速率的大小溶液中产生气泡溶液中产生气泡的速率较慢的速率较慢温度越低，化学温度越低，化学反应速率越慢反应速率越慢化学方程式：化学方程式：2H2O2=2H2O+O2FeCl3实验实验2 25 51 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规律：规律：当当其它条件其它条件不变不变时，时，升高温度，化学升高温度，化学 反应速率增大。降低温度，化学反应速率增大。降低温度，化学 反反 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 1010，化学反应速率通常增大原来的化学反应速率通常增大原来的 2 24 4倍。倍。注意：注意：温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响不受反应物状不受反应物状 态的限制态的限制。归纳：归纳：FeCl3溶液溶液5%H2O2MnO2粉末粉末实验探究实验探究3 3实验实验26现象现象结论结论加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其他不加其他试剂试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能能加快反加快反应速率应速率FeCl3能能加快反加快反应速率应速率无无催化催化剂反应剂反应较慢较慢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。有的催化剂能加快化学反应的有的催化剂能加快化学反应的 速率，叫速率，叫正催化剂正催化剂；有的催化；有的催化 剂能减慢化学反应速率，叫剂能减慢化学反应速率，叫负负 催化剂催化剂。在实践中，如没有特在实践中，如没有特 殊说明，凡说催化剂都是指正殊说明，凡说催化剂都是指正 催化剂催化剂。归纳：归纳：催化剂中毒催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量催化剂的催化性能往往因接触少量的的杂质杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现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。催化剂催化剂只有在只有在一定的温度下一定的温度下才能最才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化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。剂对温度的要求不一样。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反应速率的因素速率的因素P49思考与交流思考与交流 小小 结结 ：二、化学反应速率的影响因素二、化学反应速率的影响因素思考与交流：思考与交流：P P49491、温度越低，食物变质腐败的速率越慢。这是温度越低，食物变质腐败的速率越慢。这是温度温度温度温度对化学反应速率的影响在生活中的应用。对化学反应速率的影响在生活中的应用。2、固体药品研得越细，其固体药品研得越细，其表面积表面积表面积表面积越大，混合均越大，混合均匀后反应物之间接触得面积也越大，反应也匀后反应物之间接触得面积也越大，反应也迅速、充分。迅速、充分。3、固体物质溶于水后，发生了电解质的电离，固体物质溶于水后，发生了电解质的电离，离子在溶液里受水分子作用而运动，增大了离子在溶液里受水分子作用而运动，增大了离子之间接触反应的机会，从而提高了化学离子之间接触反应的机会，从而提高了化学反应速率。反应速率。4、ZnH2SO4ZnSO4H2，离子方，离子方程式程式为：Zn2HZn2H2C(H+)的大小的大小影响着该反应的反应速率，气泡变稀少了，影响着该反应的反应速率，气泡变稀少了，是因为是因为C(H+)减小了，反应速率减慢，如果减小了，反应速率减慢，如果添加适当浓度的硫酸溶液时，由于溶液中添加适当浓度的硫酸溶液时，由于溶液中C(H+)又迅速增大，因而反应速率加快，产又迅速增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。生气泡的速率又加快了。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增大固体反应物固体反应物的表面积，的表面积，化学反应速率化学反应速率加快加快；反之减慢反之减慢固体反应物的固体反应物的表面积表面积增大增大气态反应物气态反应物的压强，的压强，化学反应速率化学反应速率加快加快；反之减慢反之减慢气态反应物的气态反应物的压强压强增大增大反应物的浓度，化学反应物的浓度，化学反应反应加快加快；反之减慢；反之减慢反应物的浓度反应物的浓度外外因因从上面的事例可知，影响化学反应速率的条件并从上面的事例可知，影响化学反应速率的条件并从上面的事例可知，影响化学反应速率的条件并从上面的事例可知，影响化学反应速率的条件并不只是不只是不只是不只是 温度温度温度温度 和和和和 催化剂催化剂催化剂催化剂 ,还有还有还有还有：阅读教材阅读教材阅读教材阅读教材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，从中你能从中你能得到什么启示？得到什么启示？C+CO2 =2 CO 是可是可逆反应，无论再什么条件下逆反应，无论再什么条件下CO都不能反应完全。都不能反应完全。高温高温高温高温H2 +I2 2HI 逆反应逆反应逆反应逆反应正反应正反应正反应正反应1、可逆反应、可逆反应定义定义：在同一条件下在同一条件下,既向正反应方向进既向正反应方向进 行行,同时又向逆反应方向进行的化同时又向逆反应方向进行的化 学反应。学反应。正反应正反应正反应正反应逆反应逆反应逆反应逆反应强调强调强调强调同时同时同时同时（反应不彻底）（反应不彻底）（反应不彻底）（反应不彻底）（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，典型的可多数反应为可逆反应，典型的可逆反应有逆反应有:N2+3H22NH3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+H2OH2SO32SO2+O22SO3催化剂催化剂催化剂催化剂高温高温高温高温NH3+H2ONH3H2O 结合结合可逆反应的有关内容可逆反应的有关内容，思考，思考问问题题：高炉：高炉高度高度增加了，增加了，COCO和铁矿石的反和铁矿石的反应时间加长后，应时间加长后，为什么为什么COCO浓度和比例都浓度和比例都没有发生变化？没有发生变化？结论结论：科学研究表明，不少科学研究表明，不少化学反应都具化学反应都具 有有可逆性可逆性，即正反应和逆反应，即正反应和逆反应同时同时 进行。进行。当正反应速率与逆反应速率当正反应速率与逆反应速率 相等，反应物和生成物的浓度都不相等，反应物和生成物的浓度都不 再改变，反应达到表面上静止的一再改变，反应达到表面上静止的一 种种“平衡状态平衡状态”，这就是这个反应，这就是这个反应所所 能达到的限度。能达到的限度。思考与交流：思考与交流：2、化学反应限度化学反应限度定义定义：在给定条件下，化学反应所在给定条件下，化学反应所能达到或完成的最大能达到或完成的最大程程度度。意义意义：化学反应的限度决定了反应物化学反应的限度决定了反应物在该条件下的在该条件下的最大转化率。最大转化率。任何化学反应的进程都有一定的限度，只任何化学反应的进程都有一定的限度，只任何化学反应的进程都有一定的限度，只任何化学反应的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同而已是不同反应的限度不同而已是不同反应的限度不同而已是不同反应的限度不同而已。当反应达到一定当反应达到一定当反应达到一定当反应达到一定程度时，各物质的物质的量不再改变，反应达程度时，各物质的物质的量不再改变，反应达程度时，各物质的物质的量不再改变，反应达程度时，各物质的物质的量不再改变，反应达到了最大限度。到了最大限度。到了最大限度。到了最大限度。1反应反应刚开始时刚开始时，C(C(C(C(反应物反应物反应物反应物)和和C(C(C(C(生成物生成物生成物生成物)哪个大？哪个大？2 2反应刚开始时，反应刚开始时，v v v v(正正正正)与与v v v v(逆逆逆逆)哪个大？哪个大？3 3随着反应的进行随着反应的进行,C(C(C(C(反应物反应物反应物反应物)和和和和C(C(C(C(生成物生成物生成物生成物)如何变化？如何变化？4 4随着反应的进行随着反应的进行,v v v v(正正正正)与与v v v v(逆逆逆逆)怎样变化？怎样变化？5 5反应进行到什么时候会反应进行到什么时候会“停止停止停止停止”？6 6此时，反应物和生成物此时，反应物和生成物浓度浓度浓度浓度如何变化？如何变化？7 7给这个状态命名：给这个状态命名：。8 8反应真的反应真的停止停止停止停止了吗？了吗？在在密闭容器中加入密闭容器中加入1mol H1mol H2 2 和和1mol I1mol I2 2 发生反应：发生反应：H2 +I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应C(C(反应物反应物反应物反应物)v(v(正正正正)大大大大反应物浓度减小生成物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度增大反应物浓度减小生成物浓度增大v(v(正正正正)逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐减小v(v(逆逆逆逆)逐渐增逐渐增逐渐增逐渐增大大大大动态平衡动态平衡动态平衡动态平衡化学平衡状态化学平衡状态化学平衡状态化学平衡状态不再变化不再变化不再变化不再变化v(v(正正正正)=v()=v(逆逆逆逆)v(正正)v(逆逆)t1反反应应速速率率时间时间（t）0正反应速率和逆反应速率随时间变化图示正反应速率和逆反应速率随时间变化图示V(正正)=v(逆逆)(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1：v(正正)v(逆逆)=平衡状态平衡状态 什么是化学平衡呢？什么是化学平衡呢？指的是：指的是：某种物质某种物质某种物质某种物质的的消耗消耗消耗消耗速率与速率与其其生成生成生成生成速率相等速率相等 3.化学平衡状态化学平衡状态 在一定条件下的在一定条件下的可逆反应可逆反应里，正反应里，正反应速率和逆反应的速率和逆反应的速率相等速率相等，反应物和生成，反应物和生成物物浓度保持不变浓度保持不变的状态。的状态。特征特征: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。平衡状态的关键。例如例如例如例如，一定条件下，一定条件下，N23H2 NH3对该可逆对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用反应，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生成生成（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2molNH3反应掉反应掉（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)?不论从正反应开始还是从逆反应开始，在不论从正反应开始还是从逆反应开始，在相同的反应条件下，能达到相同的平衡状态。相同的反应条件下，能达到相同的平衡状态。(1)v(正正)=v(逆逆)0(同一反应中的同一物质同一反应中的同一物质)1.1.(2)(2)反应物与生成物浓度不再改变：反应物与生成物浓度不再改变：各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持定各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持定;方程式左右两边气体系数和不同的反应方程式左右两边气体系数和不同的反应,压强、压强、M M不变时不变时.(3)有色物质参加或生成的反应有色物质参加或生成的反应,颜色不再变时颜色不再变时.常用于判断反应达到平衡的依据常用于判断反应达到平衡的依据VA耗耗=VA生生VA耗耗:VC耗耗=x:zVB生生:VC生生=y:zVA耗耗:VB生生=x:y；（1）从速度判断：）从速度判断：要能说明要能说明V正正=V逆逆以以xA+yBzC为例：为例：；（2）从浓度、组成判断：）从浓度、组成判断：物质的浓度，百分含量保持不变。物质的浓度，百分含量保持不变。（3）其它：）其它：某些随着反应的进行而变化的量某些随着反应的进行而变化的量（如：（如：混合气混合气体的总压、体积、颜色体的总压、体积、颜色等）等），不再随时间的改不再随时间的改变而改变变而改变，说明反应已达平衡。，说明反应已达平衡。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.M B.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经停止 C3.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的同时,有有6个个NH键形成键形成A、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速率；以及催化剂的使用等来改变反应速率；(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限度。强等，改变可逆反应进行的限度。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。不同的化不同的化学反应学反应同一个反应同一个反应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