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第6章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率与限度
第1课时 化学反应的速率
导入一
在日常生活中,我们经常观察到下面的这些现象:
这些反应的发生所经历的时间一样吗 那如何定量描述一个化学反应的快慢 今天,我们就一起来探讨。
导入二
美丽的焰火和瑰丽的溶洞都让我们惊艳,前者转瞬即逝,后者却经过了千百万年的沉积,其实,仔细观察发生在我们身边的化学变化,不难发现,有的反应很快,有的反应很慢,那我们是如何判断一个化学反应的快慢的呢
思路一
一、化学反应速率及其表示方法
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,我们可以通过比较生成气泡的快慢、固体质量减少的快慢、溶液出现浑浊的快慢、温度变化的快慢等方法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。如蜗牛爬行很慢只是定性描述,属于基本常识;而蜗牛的爬行速度仅为8.5米/小时则是定量描述,属于科学素养。
一、化学反应速率及其表示方法
化学反应速率。
1.概念:用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。
2.表示方法: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(取正值)来表示。
4.常用单位:mol/(L·s)或 mol/(L·min)
3.定义式:
v=
Δc
Δt
一、化学反应速率及其表示方法
已知合成氨反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),其浓度数据如下:
2 s 内,N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少 2 s 内用N2、
H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少
2 s 内,Δc(N2)=(1.0 0.6) mol·L 1=0.4 mol·L 1
Δc(H2)=(3.0 1.8) mol·L 1=1.2 mol·L 1
Δc(NH3)=(0.8 0) mol·L 1=0.8 mol·L 1
2 s 内,
v(N2)=
Δc(N2)
Δt
0.4 mol·L 1
2 s
=
=0.2 mol/(L·s)
2 s 内,
v(H2)=
Δc(H2)
Δt
1.2 mol·L 1
2 s
=
=0.6 mol/(L·s)
2 s 内,
v(NH3)=
Δc(NH3)
Δt
0.8 mol·L 1
2 s
=
=0.4 mol/(L·s)
一、化学反应速率及其表示方法
[问题思考1]同一反应在相同时间内,用不同物质表示的反应速率,其数值是否相同 表示的反应快慢是否相同
[问题思考2] 用不同物质表示同一反应的反应速率,其数值有什么规律
同一反应在相同时间内,用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但都表示该反应的反应速率,意义相同。
用不同物质表示化学反应速率时,化学反应速率之比等于其化学计量数之比。
一、化学反应速率及其表示方法
小试牛刀
1.正误判断。
(1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。( )
(2)对有固体参加的化学反应,可用单位时间内固体浓度的改变量表示
化学反应速率。( )
(3)化学反应速率的单位通常为 mol·s 1或 mol·min 1 。( )
(4)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率。( )
×
×
×
×
一、化学反应速率及其表示方法
2.已知反应4CO(g)+2NO2(g) N2(g)+4CO2(g)在不同条件下的化
学反应速率如下:
①v(CO)=1.5 mol/(L·min)
②v(NO2)=0.01 mol/(L·s)
③v(N2)=0.4 mol/(L·min)
④v(CO2)=1.1 mol/(L·min)
请比较上述4种情况反应的快慢: ____________(由大到小的顺序)。
③①②④
一、化学反应速率及其表示方法
【归纳总结】
1.对化学反应速率的理解
一、化学反应速率及其表示方法
2.化学反应速率大小的比较方法
(1)归一法:若单位不统一,则要换算成相同的单位;若用不同物质表示的反应速率,则要换算成用同一物质来表示的反应速率,再比较数值的大小。
则说明用 A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。
(2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,如:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),若
二、影响化学反应速率的因素
[问题思考]对于下列反应,我们希望它的反应速率是快还是慢呢
我们可以根据生产和生活的需要,采取适当措施来改变化学反应速率,这对化学实验和化工生产有着重大的意义。
那有哪些因素可能改变化学反应的速率呢
二、影响化学反应速率的因素
1.不同的金属和冷水反应,剧烈程度不同,这意味着物质自身的性质是决定化学反应速率的主要因素。
镁和冷水反应缓慢
钠和冷水反应剧烈
铝和冷水、热水都不反应
二、影响化学反应速率的因素
2.食物直接暴露在常温空气中易变质,用冰箱保存延长其保质期,由此可知,影响食物变质的因素为温度。
蜂窝煤比普通煤块燃烧效率更高,由此可知,影响其速率的因素为接触面积。
使用酵母来加速面团的发酵,由此可知,影响其速率的因素为催化剂。
腌制咸鸭蛋,泥中的盐分越高,咸鸭蛋成熟得越快,由此可知,影响其速率的因素为泥土中盐分的浓度.......
对于一般的化学反应,影响其反应速率的因素有哪些呢
二、影响化学反应速率的因素
[播放视频]“温度对化学反应速率的影响”。
二、影响化学反应速率的因素
观察、记录实验现象,分析得出实验结论。
实验步骤 反应 条件 实验现象 实验结论
在三支大小相同的试管中均加入2 mL 5% H2O2 溶液,同时滴入2 滴1 mol/L FeCl3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 热水
常温 冷水 气泡产生很快
气泡产生较快
气泡产生很慢
对于反应2H2O2 2H2O+O2↑ 来说,升高温度,H2O2 的分解速率加快
二、影响化学反应速率的因素
温度对化学反应速率的影响:
一般情况下,当其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大,降低温度,化学反应速率减小。
二、影响化学反应速率的因素
[播放视频]“浓度对对化学反应速率的影响”。
二、影响化学反应速率的因素
观察、记录实验现象,分析得出实验结论。
实验步骤 反应条件 实验现象 实验结论
在两支大小相同的试管中分别 加入少量且等量的大理石碎块, 向一支试管加入2 mL 0.1 mol/L 盐酸,另一支试管加入 2 mL 1 mol/L 盐酸,观察现象并进行对比 0.1 mol/L 盐酸
1 mol/L 盐酸 产生气泡的速度较慢
产生气泡的速度很快
增大反应物盐酸的浓度,生成 CO2 的速率加快
二、影响化学反应速率的因素
浓度对反应速率的影响:
一般条件下,当其他条件相同时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大,降低反应物的浓度,化学反应速率减小。
但是固体和纯液体物质的浓度为常量,改变固体和纯液体物质的用量对化学反应速率基本没有影响。
二、影响化学反应速率的因素
[播放视频]“二氧化锰对过氧化氢的催化”。
二、影响化学反应速率的因素
观察、记录实验现象,分析得出实验结论。
实验步骤 反应条件 实验现象 实验结论
在两支大小相同的试管中均加入 2 mL 5% H2O2溶液,向其中一支试管放入少量 MnO2,观察现象并进行对比 有 MnO2
无 MnO2 能产生大量气泡
无明显现象
MnO2可以使H2O2 的分解速率加快
二、影响化学反应速率的因素
催化剂对化学反应速率的影响:
催化剂可以改变化学反应速率。
有的催化剂可以加快化学反应速率,但有的催化剂可以减慢化学反应速率。
二、影响化学反应速率的因素
[问题思考]在1 L密闭容器中充入一定量的 N2和 H2,在一定的温度和压强下反应生成 NH3。当使容器的体积缩小时,化学反应的速率会发生怎样的变化
对于气体来说,在相同温度下,压强越大,一定质量气体的体积越小,单位体积内气体的分子数越多。故一般条件下,当其他条件相同时,增大压强(减小容器的容积)相当于增大反应物的浓度,化学反应速率增大;减小压强(增大容器的容积)相当于减小反应物的浓度,化学反应速率减小。
二、影响化学反应速率的因素
【归纳总结】影响化学反应速率的因素:
1.内因:反应物本身的性质(主要因素)。
2.外因:
固体反应物的表面积、光波、电磁波、溶剂等
影响因素 如何影响
浓度
压强
温度
催化剂
其他因素
其他条件相同时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大,反之减小
对于有气体参加的反应,其他条件相同时,增大压强,化学反应速率增大,反之减小
其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大,反之减小
使用催化剂能改变化学反应速率
二、影响化学反应速率的因素
讨论以下几个问题:
下列调控反应速率的措施或实验中,分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素
(1)向炉膛内鼓风,用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。
鼓风:_______________________;
用煤粉代替煤块:________________________。
(2)把食品存放到冰箱内,在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期。
冰箱:_______ ;除氧剂: __________________。
增大反应物氧气的浓度
增大反应物的接触面积
降温
降低反应物的浓度
二、影响化学反应速率的因素
下列调控反应速率的措施或实验中,分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素
(3)做化学实验时,为加速反应的进行,通常将块状或颗粒状的固体试剂研细并混匀。
固体试剂研细并混匀:_______________________。
(4)铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。
纯氧中反应剧烈:______________________。
(5)利用 H2O2分解制氧气时加入固体 MnO2。
固体 MnO2:________。
增大反应物的接触面积
纯氧中氧气浓度更大
催化剂
二、影响化学反应速率的因素
小试牛刀 1.判断正误。
(1)无论是吸热反应还是放热反应,温度升高,反应速率一定增大。 ( )
(2)对一定条件下发生的反应:C(s)+O2(g) CO2(g),增加C的量,化学反
应速率加快。 ( )
(3)改变压强,化学反应速率一定改变。 ( )
(4)铁和硫酸反应时,硫酸浓度越大,产生 H2的速率越大。 ( )
(5)增加水的量,能使Mg与H2O的反应速率大于Na与H2O的反应速率。( )
(6)Fe与盐酸反应时,加入NaCl固体,由于c(Cl )增大而使反应速率加快。
( )
√
×
×
×
×
×
二、影响化学反应速率的因素
2.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应:3Fe(s)+4H2O(g)
Fe3O4(s)+4H2(g), 分析改变下列条件,化学反应速率如何改变(填
“变大”“变小”或“不变”),并阐述理由。
(1)增加铁片的质量(不考虑表面积的变化):________, 理由:
_____________________________________________________。
(2)保持容器的体积不变,增加水蒸气的通入量:_________,理由:
_____________________________________________。
不变
纯固体的浓度视为常数,改变其用量不影响化学反应速率
变大
增大反应物水蒸气的浓度加快化学反应速率
二、影响化学反应速率的因素
2.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应:3Fe(s)+4H2O(g)
Fe3O4(s)+4H2(g), 分析改变下列条件,化学反应速率如何改变(填
“变大”“变小”或“不变”),并阐述理由。
(3)保持容器内压强不变,充入一定量的氩气:_____,理由:______________
_____________________________________________________________。
(4)保持容器的容积不变,充入一定量的氩气:_____ ,理由:_____________
_____________________________________________________________。
变小
保持压强不变，
充入氩气,容器体积增大,水蒸气的浓度变小,因而化学反应速 率变小
不变
容器的容积不
变,充入氩气,反应物和生成物的浓度均不改变,因而化学反应速率不变
思路二
一、化学反应速率及其表示方法
[问题思考1]镁条与铝条和相同浓度的稀盐酸反应的现象有什么不同 怎么比较两个反应的快慢程度
可通过冒气泡的快慢、温度变化的快慢、固体量减少的快慢等定性比较镁条、铝条与同浓度稀盐酸反应的快慢。
一、化学反应速率及其表示方法
通过观察相关的实验现象,可以定性地描述一个化学反应的快慢,但如何更准确地定义一个化学反应的快慢呢
一、化学反应速率及其表示方法
化学反应速率。
1.定义:化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增大(取正值)来表示。
3.单位:mol/(L·s)或 mol/(L·min)
2.公式:
v=
Δc
Δt
一、化学反应速率及其表示方法
[问题思考2]在2 L的容器中发生反应N2+3H2 2NH3,5min内生成0.1 mol NH3。试求 v(NH3)是多少
v(NH3)=
Δc(NH3)
Δt
=0.01 mol/(L·s)
5 min
=
0.1 mol
2 L
[问题思考3]对于上述反应的同一段进程,若以N2 和 H2 表示化学反应速率是否与用NH3 表示的化学反应速率的数值相同呢
v(N2)=
Δc(N2)
Δt
=0.015 mol/(L·s)
5 min
=
0.15 mol
2 L
v(H2)=
Δc(H2)
Δt
=0.005 mol/(L·s)
5 min
=
0.05 mol
2 L
一、化学反应速率及其表示方法
[问题思考4]化学反应速率是瞬时速率还是平均速率
化学反应速率是平均速率。
[问题思考5]对于同一反应,用不同物质表示化学反应速率时,其数值是否相等 表示的意义是否相同
同一反应在相同时间内,用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但都表示该反应的反应速率,意义相同;用不同的物质来表示化学反应速率,其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
一、化学反应速率及其表示方法
[问题思考6]能否用固体或纯液体来表示化学反应速率的快慢 为什么
在一定温度下,对于固体和纯液体物质来说,其单位体积里的物质的量不会改变,即它们的物质的量浓度为常数,故一般不用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。
二、影响化学反应速率的因素
在实际生产、生活中,我们不仅要学会怎样准确地描述一个化学反应的快慢,更重要的是我们要学会怎样去控制一个化学反应的快慢,那我们就必须了解影响化学反应快慢的因素有哪些。
二、影响化学反应速率的因素
[问题思考1]回顾碱金属单质与水反应的剧烈程度,以及卤素单质与氢气化合的难易程度的递变规律,思考产生这种规律性变化的原因是什么 影响化学反应速率快慢的主要因素是什么
内因:物质本身的化学性质是决定性因素。
二、影响化学反应速率的因素
[问题思考2]物质本身的化学性质我们难以改变,我们所能控制的往往是一些外部因素,那影响化学反应速率的外部因素又有哪些呢
我们的猜想是否正确,还需要用实验来验证。
二、影响化学反应速率的因素
利用提供的实验用品,分别设计下列实验,探究影响化学反应速率的因素。实验仪器:试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管等。实验药品:0.1 mol/L 盐酸、1 mol/L 盐酸、5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、大理石碎块、MnO2、热水、冷水等。
1.探究温度对反应速率的影响。
不同温度环境 实验现象 实验结论
热水
常温 冷水 二、影响化学反应速率的因素
利用提供的实验用品,分别设计下列实验,探究影响化学反应速率的因素。实验仪器:试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管等。实验药品:0.1 mol/L 盐酸、1 mol/L 盐酸、5% H2O2溶液、1 mol/L FeCl3溶液、大理石碎块、MnO2、热水、冷水等。
2.探究浓度对反应速率的影响。
盐酸浓度 实验现象 实验结论
0.1 mol/L
1 mol/L 二、影响化学反应速率的因素
1.温度对化学反应速率的影响:
一般条件下,当其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大,降低温度,化学反应速率减小。
2.浓度对化学反应速率的影响:
一般条件下,当其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率增大,降低反应物浓度,化学反应速率减小。
二、影响化学反应速率的因素
根据上述实验的设计理念,各小组根据所提供的药品尝试设计实验方案,探究催化剂对化学反应速率的影响。
有无催化剂 实验现象 实验结论
有催化剂
无催化剂 二、影响化学反应速率的因素
【归纳总结】
温度、催化剂、反应物的浓度、固体的表面积、气体反应物的压强、形成原电池等都可以影响化学反应速率。人们可以通过这些因素的改变来调控化学反应速率。
总结
课堂练习
1.下列说法中正确的是 ( )
A.对于任何化学反应来说,温度越高,反应速率越大,反应现象就
越明显
B.在其他条件不变时,升高温度一定会加快化学反应的反应速率
C.升高温度,放热反应的化学反应速率加快,吸热反应的反应速率
变慢
D.降低温度,可能对某些化学反应的速率无影响
B
课堂练习
A
2.下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进 行的快慢
B.1 mol/(L·s)的反应速率一定比 0.5 mol/(L·s) 的反应速率大
C.化学反应速率为0.8 mol/(L·s)是指1 s时某 物质的浓度为
0.8 mol/L
D.当化学反应速率的单位是 mol/(L·s)时,任何反应物或生成物均
可以表示化学反应速率
课堂练习
B
3.将气体 A、B置于容积为2L的密闭容器中发生 如下反应:4A(g)+
B(g) 2C(g),反应进行到4s 末,测得 A、B、C的物质的量分别为
0.5 mol、0.4 mol、 0.2 mol,则用反应物B表示该反应的速率为( )
A.0.025 mol/(L·s)
B.0.012 5 mol/(L·s)
C.0.05 mol/(L·s)
D.0.1 mol/(L·s)
课堂练习
4.把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL
0.5 mol·L 1的硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸
反应产生氢气的速率与反应时间可用如图的坐
标曲线来表示,回答下列问题:
(1)曲线由O→a 段不产生氢气的原因是 __________________________。
(2)曲线由a→c段,产生氢气的速率增加较快的主要原因是___________
__________________________________。
(3)曲线c点以后,产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是____________
___________________________。
硫酸与铝片表面的氧化铝反应
反应是放热
反应,使温度升高,化学反应速率加快
硫酸的浓度
减小,化学反应速率逐渐下降
谢谢！

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