资源简介

(共49张PPT)
第二章 化学反应速率与化学平衡
第一节 化学反应速率
第1课时 化学反应速率及影响因素
学习目标
1.知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速率的方法，能进行化学反应速率的简单计算。
2.通过实验探究，学习运用变量控制的方法研究化学反应速率；了解反应条件对化学反应速率影响的一般规律，能运用规律解释生产、生活和科学实验中的实际问题。
有些化学反应人们希望能快一些
合成氨
工业炼铁
新课导入
调控化学反应速率具有重要的意义
有些化学反应人们希望其越慢越好
塑料老化
钢铁生锈
新课导入
如何衡量化学反应的快慢呢？
问题思考
如何衡量化学反应的快慢呢？
冒气泡快慢
颜色变化快慢
固体减少的快慢
出现浑浊的快慢
温度变化
定性角度（只能粗略地估计化学反应进行的快慢）
问题思考
单位时间冒气泡的个数
颜色变化到某一色度所需时间
固体物质彻底消失的时间
不再生成沉淀所需时间
变化相同温度所需时间
如何衡量化学反应的快慢呢？
问题思考
1、概念：通常用化学反应速率来衡量化学反应进行的快慢，化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示。
2、表达式：
Δc：表示反应物浓度或生成物浓度的变化，单位：mol·L-1或mol/L
Δt：表示反应时间的变化，单位：s、min、h
ν：表示反应速率（取正值），单位：mol·L-1·s-1或mol/(L·s)，mol·L-1·min-1或mol/(L·min)等
v =
Δc
Δt
任务一 化学反应速率
【课堂练习1】
在某一化学反应中，已知反应物A的浓度在10 s内从4 mol/L变成1 mol/L。则在这10 s内用A表示的化学反应速率为多少？
问1：第10s的反应速率为多少？
无法确定
反应速率指一段时间内的平均速率。
=
4 mol·L-1–1 mol·L-1
10 s
v(A)
c(A)
t
=
3 mol·L-1
10 s
0.3 mol·L-1·s-1
=
=
【课堂练习2】
2 mol
4 mol
0.5 mol/(L·s)
1.5 mol/(L·s)
1 mol/(L·s)
问2：哪个速率最快？
一样快
　　用不同物质表示的同一反应速率，其数值可能不同，但所表示的意义是相同的。在表示反应速率时，应注明是由哪种物质表示的。
A B C
开始 3 mol 7 mol 0 mol
2s末 2 mol
v
反应：A(g) + 3B(g) 2C(g)在1L密闭容器中进行，不同时间各物质的物质的量如下，完成表格并求出各物质在2 s内的速率。


同一反应中，各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比。
v (A) : v (B) : v (C) =
1 ：3 ：2
①无论反应物还是生成物，其反应速率永远取正值。
②一段时间内的平均速率，而非瞬时速率。
③用浓度变化表示化学反应速率适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。
④对于同一个反应来说，用不同的物质来表示该反应的速率时，其数值可能不同，但表达的意义相同。因此需要指明具体物质，如v(A)。
v(B) =
⑤同一反应中，各物质的化学反应速率之比等于其化学计量数之比。
任务一 化学反应速率
第一步：写出有关反应的化学方程式；
第二步：列出各物质的起始量、转化量、某时刻量；
第三步：根据已知条件列方程式计算。
起始浓度（mol/L） a b 0 0
浓度变化（mol/L） mx nx px qx
t时刻浓度（mol/L） a-mx b-nx px qx
mA(g)＋nB(g) = pC(g) ＋ qD(g)
任意反应
（1）“三段式”法
注意：变化量之比等于化学计量数之比
3、化学反应速率的计算和比较
任务一 化学反应速率
在2L密闭容器中加入1molN2 和3molH2发生反应 N2 + 3H2 2NH3 ，2s末时测得容器中含有0.4 mol NH3， 求①H2 的转化率；②反应后N2的浓度。
催化剂
高温、高压
【典例分析1】
解：
三
段
式
变化量（mol）： 0.2 0.6 0.4
2s末量（mol）： 0.8 2.4 0.4
起始量（mol）： 1 3 0
N2 + 3H2 2NH3
高温高压
催化剂
则① H2的转化率：α（ H2 ）=
② 反应后c(N2)===0.4mol/L
①定性比较
【归一法】：先统一单位，换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值的大小。
【比值法】：比较化学反应速率与化学计量数的比值，比值越大化学反应速率越大。
（2）化学反应速率的比较方法
②定量比较
通过观察实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。
同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化。
任务一 化学反应速率
反应 A(g) + 3B(g) = 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为：①v(A)=0.15mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1则该反应在不同条件下速率的快慢顺序为:
④>③=②>①
②v(B)=0.6mol·L-1·s-1
③v(C)=0.4mol·L-1·s-1
④v(D)=0.45mol·L-1·s-1
v(A)=0.2mol·L-1·s-1
v(A)=0.2mol·L-1·s-1
v(A)=0.225mol·L-1·s-1
①v(A)=0.15mol·L-1·min-1
方法一：归一法
【归一法】：先统一单位，换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值的大小。
v(A)=0.0025mol·L-1·s-1
【课堂练习3】
v(A)
1
①
=0.0025mol·L-1·s-1
v(B)
3
②
=0.2mol·L-1·s-1
v(C)
2
③
=0.2mol·L-1·s-1
v(D)
2
④
=0.225mol·L-1·s-1
方法二：比值法
【比值法】：比较化学反应速率与化学计量数的比值，比值越大化学反应速率越大。
mA+nB=pC+qD
、
（3）由n(或c)～t图像确定化学方程式的方法
①看趋势，定位置
观察图像，n(或c)随时间逐渐减小的物质为 ，反之为 。
②看变化量，定系数
由图像计算各物质在相同时间内的浓度(或物质的量)的变化量，从而确定 。
③看是否共存，定符号
根据图像观察各物质是否最终共存(即是否有物质反应完)，从而 ，确定在方程式中用“=”还是“ ”。
反应物
生成物
各物质的化学计量数
判断该反应是否为可逆反应
一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是(　 　)
A．反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1
B．反应开始到10 s时，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L－1
C．反应开始到10 s时，Y的转化率为79.0%
D．反应的化学方程式为：X(g)＋Y(g) Z(g)
C
【课堂练习4】
浓度可以表示化学反应速率，除此以外，还可以测定哪些物理量来
表示化学反应速率？
气体的体积
体系的压强
颜色的深浅
导电能力
光的吸收
思考交流
υ＝
Δc
Δt
（1）测定原理：测定反应中不同时刻任何与物质的 有关的可观测量。
浓度
（2）测定方法：通过测量一定时间内_______________ 或 ____________ 或 ___________、__________、___________等。
释放出气体的体积
气体的压强变化
颜色的深浅
光的吸收
导电能力
4、化学反应速率的定量测定
任务一 化学反应速率
反应原理Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑
有多少种方法测这个反应的速率？仪器和试剂、装置任选。发挥你的想象。
1.单位时间内收集氢气的体积；
2.收集相同体积氢气所需要的时间
3.有pH传感器测相同时间内溶液中pH变化，即△c(H＋)。
4.用传感器测△c(Zn2＋)变化。
5.测相同时间内△m(Zn)。
6.相同时间内恒容压强变化；
7.相同时间内绝热容器中温度变化。
任务一 化学反应速率
判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。对于反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O，用下列方法来测定反应速率是否正确
(1)测定收集一定体积的CO2时所用的时间 ； (　　)
(2)测定一段时间内溶液中c(H＋)的变化； (　　)
(3)测定一定质量的CaCO3完全溶解所需时间； (　　)
(4)测定一定时间内产生CO2气体的体积； (　　)
√
√
√
√
【课堂练习5】
用大理石(杂质不与稀盐酸反应)与稀盐酸反应制CO2，实验过程记录如右图所示，下列有关说法正确的是 (　　)
A．OE段表示的反应速率最快
B．EF段表示的反应速率最快，收集的CO2最多
C．FG段表示的收集的CO2最多
D．OG段表示随着时间的推移，反应速率逐渐增大
B
【课堂练习6】
实验室测定化学反应速率常用的方法
01
02
03
04
有气体生成
可测定相同时间内收集气体的体积或收集等量气体所用的时间。
有固体参加
有酸碱参与
有颜色变化
可测定一段时间内消耗固体质量的多少
可测定一段时间内溶液中氢离子或氢氧根离子浓度的变化。
可测定溶液变色所需时间。
05
有沉淀生成
可测定溶液变浑浊所需的时间。
工业生产合成氨
N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)
高温高压
催化剂
为什么在高温、高压、催化剂的条件下进行该反应？
科学史话
科学探究的基本步骤
提出问题
收集化学
事实和信息
实验探究
得出结论
设计
实验方案
提出假设
哪些因素会影响化学反应速率？
任务二 影响化学反应速率的因素
Na与水的反应比Mg与水的反应剧烈
夏天食物变质快
食物真空保存变质慢
向H2O2中加入MnO2后会迅速分解产生气泡
将等质量的铁片与铁粉放入稀硫酸中,铁粉产生气泡较快
反应物本身的性质
温度
反应物的浓度
催化剂
接触面积
内因
外因
收集化学
事实和信息
提出假设
任务二 影响化学反应速率的因素
1、定性研究影响化学反应速率的因素
设计
实验方案
任务1 任务2 任务3
待研究的变量
需控制不变的量
温度
催化剂
浓度
温度、浓度等
温度、催化剂等
催化剂、浓度等
在探究某一条件对化学反应速率的影响时，要保证其他条件完全相同，即采用“变量控制法”。
思考：如何借助反应现象来定性描述化学反应速率？
颜色变化快慢，产生气泡快慢，产生浑浊快慢，固体减少快慢等
任务二 影响化学反应速率的因素
设计
实验方案
选择实验用品，设计实验探究影响化学反应速率的因素
任务1 任务2 任务3
待研究的变量
需控制不变的量
探究的反应
观察的现象
实验用品：烧杯、试管、量筒、试管架、胶头滴管、温度计、秒表。
0.1 mol/L Na2S2O3溶液、 0.1 mol/L H2SO4溶液、 0.5 mol/L H2SO4溶液、5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、蒸馏水、热水。
温度
催化剂
浓度
温度、浓度等
温度、催化剂等
催化剂、浓度等
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 ↑+ S↓ + H2O
2H2O2 = O2↑ + 2H2O
产生浑浊快慢
产生气泡快慢
实验探究
浓度对化学反应速率的影响
影响因素 实验步骤 实验现象 实验结论
浓度
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 ↑+ S↓ + H2O
均出现浑浊，但后者出现浑浊更快
增大反应物浓度，化学反应速率增大
任务二 影响化学反应速率的因素
实验探究
浓度对化学反应速率的影响
（1）固体和纯液体的浓度可视为常数，改变其物质的量，对反应速率无影响。
（2）若某物质的浓度变化改变了其性质，反应实质可能发生改变，要具体分析反应速率的变化（如铁与稀硫酸反应，在一定浓度范围内反应速率与浓度有关，但常温下铁遇浓硫酸钝化）。
（3）对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。
任务二 影响化学反应速率的因素
实验探究
温度对化学反应速率的影响
温度
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2 ↑+ S↓ + H2O
70 ℃热水一组先出现浑浊
升高温度，化学反应速率增大
实验探究
温度对化学反应速率的影响
（1）温度对反应速率的影响适用于任何反应，无论是放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都增大，降低温度，反应速率都减小。对于可逆反应，升高温度，v正和v逆都增大，降低温度，v正和v逆都减小。
（2）温度对反应速率的影响，无论固体、液体、气体都适用。
（3）大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大为原来的2~4倍，利用这一规律可以对一些化学反应速率进行粗略估算。
任务二 影响化学反应速率的因素
实验探究
催化剂对化学反应速率的影响
2H2O2 = O2↑ + 2H2O
催化剂
前者无明显现象，后者出现大量气泡
催化剂能加快化学反应速率
任务二 影响化学反应速率的因素
实验探究
催化剂对化学反应速率的影响
（1）催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应方向，也不能改变反应热的大小。
（2）同一催化剂能同等程度地改变化学反应的正、逆反应速率。
任务二 影响化学反应速率的因素
压强对化学反应速率的影响
2. 对于有气体参加的反应来说，
压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体反应物的浓度来实现的。
对于气体有下列几种情况：
⑴恒温时：体积减小→
⑵恒温恒容：
⑶恒压时：充入“无关气体”（如He）→
①充入气体反应物→
②充入“无关气体”（如He）→引起总压增大，各物质的浓度不变→反应速率不变
N2 + 3H2 2NH3
1. 其他条件相同时，增大反应物浓度反应速率增大；减小反应物浓度反应速率减小。
增大压强→c增大→反应速率增大
→各反应物浓度减小→反应速率减慢。
反应物浓度增大
→总压增大
→反应速率增大；
引起体积增大
任务二 影响化学反应速率的因素
工业生产合成氨
N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)
高温高压
催化剂
条件分析：
高温、高压、催化剂是为了增大工业合成氨的反应速率
为什么高压可以加快工业合成氨的化学反应速率？
回归生产
接触面积、溶剂的性质、光、超声波、磁场、形成原电池等都可以对化学反应的速率产生影响。
其他因素对反应速率的影响
任务二 影响化学反应速率的因素
定性研究
定量研究
有没有比观察沉淀和气泡生成快慢更准确的方法来分析实验结果呢？
任务二 影响化学反应速率的因素
2、定量研究影响化学反应速率的因素
实验步骤　①取一套装置(如图所示)，加入40 mL 1 mol·L－1的硫酸和锌粒，测量收集10 mL H2所需的时间。
②取另一套装置，加入40 mL 4 mol·L－1的硫酸和锌粒，测量收集10 mL H2所需的时间。
实验现象　锌与稀硫酸反应 (写现象)，收集10 mL气体，②所用时间比①所用时间 。
产生气泡
短
实验结果
加入试剂 反应时间 反应速率
(填“快”或“慢”)
40 mL 1 mol·L－1硫酸 ____ ___
40 mL 4 mol·L－1硫酸 ___ ____
38秒
慢
快
4 mol·L－1硫酸与锌反应比1 mol·L－1硫酸与锌反应的速率____。
快
深度思考
在用上述实验测定锌与硫酸反应的速率时，(1)为确保测定的准确性，应注意哪些事项？
①锌的颗粒(即表面积)大小基本相同；
②40 mL的稀硫酸要迅速加入；
③装置气密性良好，且计时要迅速准确。
1分12秒
实验结论
(2)用右述装置测定化学反应速率时，操作、药品无误，结果测定速率偏大，请从装置的缺陷的角度分析可能的原因，并帮助设计改进措施。
　原因：忽视加入硫酸排出气体的体积。
任务二 影响化学反应速率的因素
(3)除用注射器收集气体，你还可用哪些定量仪器测量收集氢气的体积？
气体收集可以用排水量气装置
(4)除了测定氢气的体积外，你还能设计哪些方案测定锌与稀硫酸反应的速率？
①在恒容反应装置中，测定一段时间内压强的变化；
②测定一段时间内H＋的浓度变化；
③测定一段时间内锌粒的质量变化。
任务二 影响化学反应速率的因素
措施 生成H2的体积 反应速率
加入少量水
加入少量NaOH固体
加入少量NaCl溶液
将铁粉换成等质量的铁片
加入石墨颗粒
加入少量CuSO4溶液
加入几滴浓H2SO4
加入几滴NaNO3溶液
一定量的铁粉与过量的盐酸反应，下列措施对生成H2的量及速率有何影响？
思考交流
不变
变慢
不变
变慢
不变
变慢
不变
变慢
不变
变快
减少
变快
不变
变快
减少
变慢
为分别验证温度、浓度、催化剂颗粒大小对化学反应速率的影响规律，某同学设计了如下4组实验。
实验序号 温度 H2O2溶液初始浓度 MnO2颗粒大小
1 25 ℃ 4% 无MnO2
2 25 ℃ 12% 1 g细颗粒MnO2
3 25 ℃ 4% 1 g细颗粒MnO2
4 25 ℃ 4% 1 g粗颗粒MnO2
(1)上表中，反应速率最快的是_______；
(2)实验3、4预期可得出的结论是_______；
(3)设计实验2、3的目的是_______；
(4)设计一个实验证明在其他条件相同时，改变温度对过氧化氢分解速率的影响(写出操作步骤)__________________ ___________________________________________。
【典例分析2】
2
催化剂颗粒越小，化学反应速率越快
探究浓度对化学反应速率的影响
取相同浓度的过氧化氢溶液，控制催化剂相同，分别在不同温度下加热率的影响观察产生气体的快慢
D
任务二 影响化学反应速率的因素
【变式训练1】硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为Na2S2O3 + H2SO4 == Na2SO4 + SO2 + 5S↓ + H2O ，下列各组实验中最先出现浑浊的是
实验 反应温度/℃ Na2S2O3溶液 H2SO4溶液 H2O
V/mL c/mol·L-1 V/mL c/mol·L-1 V/mL
A 25 0.1 0.1 10 0.1 5
B 35 0.2 0.2 10 0.2 5
C 35 0.1 0.1 10 0.2 0
D 35 0.2 0.2 10 0.2 0
D
【典例分析3】
反应 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是（ ）
①升温 ②增加C的量 ③将容器的体积缩小一半 ④保持体积不变，充入He使体系压强增大 ⑤保持压强不变，充入He ⑥保持体积不变，充入水蒸气使体系压强增大
A.①④ B.②③ C.③④ D.②④
C
[变式训练2]一定温度下，反应N2(g)+O2(g)2NO(g)在密闭容器中进行，下列措施不改变化学反应速率的是
A.缩小容器容积使压强增大
B.恒容，充入N2
C.恒容，充入He
D.恒压，充入He
化学反应速率
定量计算
定量实验测定
影响因素
内因：反应物自身的性质
外因：
思维构建
v(B) ==
===
表达式
同一化学反应不同物质表示的关系
三段式及大小比较的解题方法
找与浓度相关可测量、易操作变量
浓度
温度、
催化剂
压强
反应物接触面积等

展开更多......

收起↑