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第六章 第二节
化学反应的速率与限度
第一课时
化学反应的速率
情景导入
在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的反应进行的快，有的进行的慢。
你了解下图涉及的化学反应进行的快慢吗？反应的快慢程度与我们有什么关系？
很快
较快
较慢
很慢
情景导入
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，我们以上的判断方法都是定性地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要定量地描述一个反应的快慢。
什么是定性？什么是定量？
例如：我们学过物理都知道：
(1) 光的传播速度是很快的；
(2) 光在空气中的传播速度3×108m/s。
定性描述
定量描述
思考与讨论
那么化学上又是如何定量地判断一个化学反应的快慢的呢？
在物理中我们是如何定量地判断一个物体移动速度快慢的？
用速度来描述：单位时间内物体移动的距离的大小
v ＝
△s
△t
化学反应速率
化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行的快慢的物理量。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(均取正值)表示。
1.定义
2.计算公式
3.常用单位
mol/(L·min) 或 mol/(L·s) 或mol·L-1·min-1
v (x) = —— = ——
Δc(x)
Δ t
Δ t
Δn(x)
V
——
4.单位转化
1 mol·L－1·s－1 = 60 mol·L－1·min－1 = 3600 mol·L－1·h－1
化学反应速率
1.在某一化学反应中，生成物B的浓度在5s内从0.5mol/L变成2.0mol/L，在这5s内B的化学反应速率为____________。
2.一个4L的容器中，盛入8.0mol某气体反应物，5min后，测得这种气体反应物还剩余4.0mol，这种反应物的化学反应速率为________________。
3.一个2L的容器中，盛入4.0mol某气体反应物，2s后，测得这种气体反应物还剩余2.0mol，2s时该反应物的化学反应速率为__________。
0.3mol/(L·s)
0.2mol/(L·min)
无法表示
化学反应速率
3.一个1L的容器中，放入1mol氧化钙，与水反应5min后，剩下0.5mol氧化钙，氧化钙化学反应速率为_________。
4.一个1L的容器中，加入2molH2和1molO2，反应2min后生成1molH2O，H2O的化学反应速率为_________。
无法表示
无法表示
注意：1、反应速率要指明具体物质并取正值
2、表示气体或溶液反应速率,不能用于表示固体和纯液体
3、指平均速率
化学反应速率
已知反应：2SO2 + O2 2SO3，4 mol SO2和2 mol O2 在2 L的密闭容器中反应2 min 后，SO2的物质的量浓度为1.5 mol/L，求SO2、O2、SO3的反应速率。比较不同物质的反应速率，从中你能得出什么结论？
起始浓度（mol/L）
转化浓度（mol/L）
平衡浓度（mol/L）
2 1 0
0.75
各物质的反应速率为：
v(SO2) = 0.25 mol·L-1·min-1
v(O2) = 0.125 mol·L-1·min-1
v(SO3) = 0.25 mol·L-1·min-1
0.5
0.5
1.5
0.5
0.25
v(SO2) ：v(O2) ：v(SO3) = 2 : 1 : 2
化学反应速率
1.同一化学反应，化学反应速率之比等于化学计量数之比。
即：对于反应 aA＋bB=cC＋dD
有v (A)︰v (B)︰v (C)︰v (D)
＝ n(A)︰ n(B)︰ n(C)︰ n(D)
＝ c(A)︰ c(B)︰ c(C)︰ c(D)
＝a︰b︰c︰d
v (A) v (B) v (C) v (D)
a b c d
——＝——＝—— ＝——
bv (A) = av (B)
2.同一化学反应，用不同的物质来表示化学反应速率，数值可能不同,但所表示的意义是一样的。因此表示化学反应速率时，必须说明用哪种物质表示的速率
化学反应速率
反应：N2 + 3H2 2NH3在密闭的容器中进行，各物质浓度随时间变化如下：完成表格并求在2 s内的这个反应的平均速率。
时间 N2 H2 NH3
t=0 s 2 mol/L 6 mol/L 0 mol/L
t=2 s 2 mol/L
V（B）
1 mol/L
3 mol/L
0.5 mol/(L·s)
1.5 mol/(L·s)
1.0 mol/(L·s)
高温、高压
催化剂
化学反应速率
①
3A（g）+B（g）=2C（g）
3A（g）+B（g）=2C（g）
练：对于反应3A（g）+B（g）=2C（g），在不同条件下，用A、B表示的反应速率分别为条件①v（A）=0.6 mol·L-1·min-1；条件②v（B）=0.45 mol·L-1·min-1；比较反应在条件①和条件②的速率快慢
②
v（A）=0.6 mol·L-1·min-1
v（B）=0.45 mol·L-1·min-1
v（B）=0.2 mol·L-1·min-1
v①
v②
<
提示：比较不同过程反应速率，转变成同一物质的速率进行比较
化学反应速率
3、 已知 4NH3+5O2=4NO+6H2O,则下列关系式正确的是( )
4/5v(NH3)=v(O2) B.4/5v(NH3)=v(H2O)
C. 5/6v(O2)=v(H2O) D. 4/5v(O2)=v(NO)
D
4、反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的化学反应速率为：
(1)v(A)=0.3mol/L·s (2)v(B)=0.6mol/L·s
(3)v(C)=0.4mol/L·s (4)v(D)=0.5mol/L·s
则该反应速率的快慢顺序为 。
(1)>(4)>(2)=(3)
化学反应速率
对于下列反应，你是希望其反应速率越快越好还是越慢越好？
■钢铁腐蚀 ■ 食物腐坏 ■ 炼钢 ■ 合成氨
调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。
有哪些因素能够影响化学反应速率呢？
化学反应速率
影响化学反应速率的因素
【问题】
我们已经知道催化剂可以影响化学反应速率，此外，还有哪些反应条件会影响化学反应的速率？
【假设】
影响化学反应速率的因素可能有反应温度、反应物浓度等。
【用品】
5%H2O2，溶液、1mol/L FeCl3溶液、0.1mol/L 盐酸、1mol/L 盐酸、大理石碎块、冷水、热水、试管、试管夹、烧杯。
化学反应速率
影响化学反应速率的因素
(1) 反应温度的影响
在两支大小相同的试管中均加入2mL5%H2O2溶液，同时滴入2滴1mol/LFeCl3，溶液。待试管中均有适量气泡出现时，将其中一支试管放入盛有冷水的烧杯中，另一支试管放入盛有热水的烧杯中，观察现象并进行对比。
不同温度环境 实验现象
冷水
热水
产生气泡速率较快
产生气泡速率较慢
结论1：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大； 降低温度，化学反应速率减小，无论吸热反应还是放热反应，无论正反应速率或逆反应速率，都一样。
化学反应速率
化学反应速率
影响化学反应速率的因素
化学反应速率
(2) 反应物浓度的影响
步骤与试剂 比较各试管中的现象
试管1 5 滴 1mol/L的HCl溶液； 各加入等量大理石小碎块
试管2 5 滴 0.1mol/L的HCl溶液； 试管1气泡产生较快
试管2气泡产生较慢
结论2：其他条件相同时，反应物的浓度越大，反应速率越大，但要注意不能为固体或纯液体浓度，否则速率不变。
化学反应速率
铁粉、铁丝与1 mol/L的硫酸反应谁快谁慢？为什么？
结论3：当其它条件不变时，增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）。
状态 实验现象
铁粉
铁丝
产生气泡速率较慢
产生气泡速率较快
(3)固体表面积的影响
化学反应速率
影响化学反应速率的因素
化学反应速率
现象 结论
加入MnSO4
不加其他试剂
溶液褪色较快
MnSO4能加快反应速率
溶液褪色较慢
无催化剂反应较慢
结论4：其他条件不变时，加入（正）催化剂可以加快反应速率。
(4)催化剂对反应速率的影响
化学反应速率
（1）只适用于有气体参加的反应，对固体或液体的浓度影响忽略不计
（2）压强的变化只有引起浓度的变化，才能使化学反应速率改变
有气体参加的反应，增大压强，若使反应物的浓度增大，则可以加快反应速率
(4)压强对反应速率的影响
化学反应速率
讨论1：取一个容积固定的密闭容器，充入He气后，对速率如何影响？
讨论2：向一个容积可变的容器中充入He气后，分析速率变化情况？
N2 H2
He
N2 H2
He
活塞
总压强增大
N2、H2浓度不变
速率不变
容器体积增大
N2、H2浓度减小
速率减小
恒容时，充入不反应气体，虽总压增加，但各反应物浓度不变，反应速率不变
恒压时，充入不反应气体，容器体积增加，各反应物浓度减小，反应速率减慢
化学反应速率
练一练
在恒温下，使反应C(s)+H2O(g)====CO(g)+H2(g)
在一容积可变的密闭容器中进行，改变下列条件，其反应速率如何变化？
①若加压将容器的体积缩小一半_____。
②若保持体积不变，充入N2使体系压强增大_____。
③若保持压强不变，充入N2使容器体积变大_____。
增大
不变
减小
化学反应速率
影响因素 规律
内因 反应物本 身的性质 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之化学反应速率越慢
外因 浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小
温度 升高温度，化学反应速率增大；
降低温度，化学反应速率减小
催化剂 一般地，使用催化剂能极大地加快反应速率
固体的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快
其他 光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率
影响程度：
催化剂
温度
其他
＞
＞
本身性质
＞
化学反应速率影响因素探究
1.两组实验条件找不同，不同之处就是探究的因素
2.除了探究因素条件不同外，其他因素需保持相同
3.保持其他变量相同的方法：①控制溶液的总体积不变
②排除干扰离子
③空白量用蒸馏水代替
控制变量法
化学反应速率影响因素探究
1.下列各组反应(表中物质均为反应物)中，反应刚开始时放出H2的速率最大的是(　　)
D
选项 金属(粉末状)/mol 酸的体积/mL 酸浓度/mol·L－1 酸 反应温度/℃
A Mg 0.1 10 6 HNO3 60
B Mg 0.1 10 3 HCl 60
C Fe 0.1 10 3 HCl 60
D Mg 0.1 10 3 H2SO4 60
化学反应速率影响因素探究
2.H2O2可用于羊毛、生丝、纸浆等的漂白。5%H2O2溶液在常温下分解速率很慢，为了加快H2O2分解，改变某一条件，下列装置与改变的条件相对应的是(　　)
A.甲—温度、乙—浓度、丙—催化剂
B.甲—浓度、乙—催化剂、丙—温度
C.甲—催化剂、乙—温度、丙—浓度
D.甲—温度、乙—催化剂、丙—浓度
A
化学反应速率影响因素探究
3.为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列的实验。将表中所给的混合溶液分别加入6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间。
　　　　实验 混合溶液　　　　　 A B C D E F
4 mol·L－1 H2SO4/mL 30 V1 V2 V3 V4 V5
饱和CuSO4溶液/mL 0 0.5 2.5 5 V6 20
H2O/mL V7 V8 V9 V10 10 0
请完成此实验设计，其中V1＝________，V6＝________，V9＝________。
17.5
10
30
化学反应速率影响因素探究
实验编号 室温下，试管中所加试剂及其用量/mL 室温下溶液颜色褪至无色所需时间/min
0.6 mol·L－1 H2C2O4 溶液 H2O 0.2 mol·L－1 KMnO4溶液 3 mol·L－1 稀硫酸 1 3.0 4.0 1.0 2.0 6.4
2 3.0 V1 2.0 2.0 5.2
3 V2 2.0 3.0 2.0 4.0
4.某小组利用 H2C2O4 溶液和酸性KMnO4 溶液反应来探究“反应条件对化学反应速率的影响”，进行了如下实验：
请完成此实验设计，其中V1＝________，V2＝________
3.0
3.0
化学反应速率影响因素探究
5.为比较Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图实验。请回答相关问题：
从左到右滴加的溶液为： 、 、 、
5滴0.1mol/L的FeCl3溶液
5滴0.1mol/L的CuCl2溶液
5滴蒸馏水

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