资源简介

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化学反应的方向、限度与速率
第二章
2.3化学反应的速率
章节脉络
化学反应历程
化学反应速率
第二章
化学反应的方向、
限度与速率
2.2化学反应的限度
2.1化学反应的方向
2.3化学反应的速率
2.4化学反应条件的优化
——工业合成氨
反应条件对化学反应速率的影响
化学反应历程
化学反应速率
核心素养目标
1. 宏观辨识与微观探析
从宏观层面观察化学反应现象，建立化学反应速率的直观认知；从微观视角理解化学反应历程中反应物分子的有效碰撞、化学键的断裂与形成过程，构建关联认知体系。
2. 证据推理与模型认知
通过实验数据推理化学反应速率的影响因素及规律，构建化学反应速率的定量计算模型和有效碰撞理论模型；能运用模型分析不同条件下反应速率变化的本质原因，预测反应速率变化趋势。
3. 科学探究与创新意识
针对化学反应速率的影响因素，设计并实施控制变量的探究实验，分析实验数据得出结论；结合化学反应历程，尝试提出通过优化反应路径、开发新型催化剂等方式调控反应速率的创新思路，培养实验设计与创新实践能力。
学习重难点
重点：
1. 理解化学反应速率的概念及表示方法，掌握通过浓度变化计算化学反应速率的方法，明确化学反应速率与化学计量数的关系。
2. 认识化学反应历程中基元反应、反应中间体等概念，理解总反应速率与基元反应速率的联系。
难点：
1. 理解复杂反应历程中基元反应速率对总反应速率的决定机制，分析反应中间体在反应进程中的作用。
课前导入
在常温、常压下，即使经过几千年，氢气和氧气的混合气也不会发生反应生成水，而将混合气点燃时反应却在爆鸣声中瞬间完成。
化学反应为什么会有快有慢？化学反应是如何进行的？怎样定量地表示化学反应的速率？反应条件是怎样影响化学反应速率的？
化学反应历程
PART 01
温度对化学平衡的影响
氢气和氧气的混合气体在点燃或有催化剂存在的条件下，可以发生爆炸式反应生成液态水。这个看似简单的化学反应实际上是具有历程的，大约要经历 12 步反应才能完成。
反应历程(反应机理)
微粒 H·、·OH和 O·存在未成对电子，它们称为自由基（H·和O·也称为自由原子）。自由基的反应活性很强，寿命极短。
2H2(g) +O2(g) 2H2O(l)
点燃
催化剂
每一步反应称为基元反应
温度对化学平衡的影响
基元反应构成的反应序列称为反应历程（又称反应机理）
基元反应的总和称为总反应
由几个基元反应组成的总反应也称复杂反应
有一些化学反应是反应物一步直接转化为反应产物的，其总反应就是基元反应，这类反应又称为简单反应
决定反应顺利进行的关键！
温度对化学平衡的影响
飞秒化学
飞秒化学是以飞秒为时间标度研究化学反应详细过程的化学前沿领域。目前，人们不仅利用飞秒探测技术研究简单的化学反应过程，而且正在试图利用这一技术探索复杂的化学反应过程，并已将目光移向光合作用、视觉的基元过程等生命科学中的尖端问题。
化学反应，实质上就是旧化学键的伸长、断裂和新化学键的生成过程，是反应物获得能量形成过渡态，再生成产物的过程，其中每一个过程所用时间大都在皮秒（1 ps = 10-12 s）和飞秒（1 fs = l0-15 s）量级。要实现对反应过程的检测，必须使用时间标度为飞秒量级的手段，如超短脉冲激光技术。
化学反应速率
PART 02
温度对化学平衡的影响
实验探究 —— 化学反应速率的表示方法
【实验】向打磨后的镁条中加入2 mol/L稀盐酸
截取三根镁条，分别称重，再让它们分别与浓度不同的过量盐酸反应，你认为可以有哪些方式表示该化学反应的速率呢？
镁条消失的快慢
产生气泡的快慢
H+浓度减小的快慢
消耗镁条的质量
产生气体的体积
Mg2+浓度增加的快慢
镁与盐酸的反应
温度对化学平衡的影响
温度对化学平衡的影响
表示方法：对于反应体系体积不变的化学反应 ，可以用单位时间内某物质浓度（或质量、物质的量等）的改变量（取绝对值）来表示该物质的化学反应速率。
v(A)=
aA + bB = dD + eE
单位：mol·L－1·s－1 或 mol·L－1·min－1
温度对化学平衡的影响
对于一个具体的化学反应，用不同的反应物或反应产物表示的化学反应速率的数值往往不同，用各物质表示的化学反应速率的数值之比等于化学方程式中各物质化学式前的系数之比。为了统一起见，将化学反应速率定义为：
温度对化学平衡的影响
化学反应速率计算的常用方法
列“三段式”法
利用转化量之比等于化学计量数之比建立各数据间的关系。如：
mA(g)＋nB(g) pC(g)
起始/(mol·L－1)　　　　 a　　　 b　　　 c
转化/(mol·L－1) x
某时刻(t s)/(mol·L－1) a－x
v(A)＝ mol·L－1·s－1；
v(B)＝ mol·L－1·s－1；
v(C)＝ mol·L－1·s－1。
利用速率之比＝化学计量数之比计算
温度对化学平衡的影响
化学反应速率的物理测定法
测定化学反应速率的关键是测定某一时间间隔内反应体系中某物质浓度的变化。物质的某些物理性质(如压强、体积、吸光度、电导率等)与其物质的量或浓度存在函数关系，因此人们常用物理方法，通过准确而快速地测定反应物或反应产物浓度的变化来确定化学反应速率。常用于测定化学反应速率的物理方法有量气法、比色法、电导法。
量气法 对于反应2H2O2 2H2O+O2↑，可测量反应中唯一的气体产物——氧气在温度、压强一定时的体积变化。
温度对化学平衡的影响
比色法 物质对特定波长的光的吸收性能不同，因此可以通过吸光度来测定参与反应的某一物质的浓度。
例如，在丙酮的溴化反应过程中：
CH3COCH3 + Br2 CH3COCH2Br + HBr
有色反应物 Br2 吸收波长为 450 nm 的光波，因此可用分光光度计测量溶液对该波长光波的吸光度，据此计算化学反应速率。
温度对化学平衡的影响
电导法 根据离子导电能力的差异，可以通过电导率的变化测定反应物中离子浓度的变化，进而计算化学反应速率。
例如，在碱性条件下乙酸乙酯的水解反应中：
CH3COOC2H5 + OH- CH3COO- + C2H5OH
由于 OH- 的电导远大于 CH3COO- 的电导，可以利用电导仪测出溶液电导的变化，据此求得 OH- 浓度的变化，进而求得该反应的化学反应速率。
课堂小结
化学反应速率
化学反应的速率
化学反应历程
反应历程
化学反应速率的表示方法
化学反应速率计算的常用方法
基元反应
化学反应速率的物理测定法
随堂训练
A
随堂训练
2. 在恒温条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一容积为2 L的密闭容器中，测得各物质的浓度随时间变化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．图中的两条曲线中，Y是表示NO2浓度随时间的变化曲线
B．前10 min内，用v(NO2)表示的化学反应速率为 0.06 mol·L－1·min－1
C．在25 min时，反应改变的条件是增大了NO2的浓度
D．a、b、c、d四个点中，有a、b、d点的化学反应处于平衡状态
C
随堂训练
3. 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.反应在0~10 s内，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1
B.反应在0~10 s 内，X的物质的量浓度减少量为0.79 mol·L-1
C.反应进行到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
随堂训练
4. 反应N2＋3H2 2NH3，在2 L密闭容器中进行，半分钟末
有0.6 mol NH3生成。下列表示的化学反应速率正确的是(　　)
①v(NH3)＝0.6 mol·L－1·min－1
②v(N2)＝0.005 mol·L－1·s－1
③v(H2)＝0.9 mol·L－1·min－1
④v(NH3)＝0.02 mol·L－1·s－1
⑤v(H2)＝0.01 mol·L－1·s－1
⑥v(N2)＝0.03 mol·L－1·s－1
A．①③⑥　 B．②④⑤ C．①②③ D．④⑤⑥
C
随堂训练
5. 反应A(g)＋3B(g) 2C(g)＋2D(g)，在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝0.45 mol·L－1·s－1、②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1、③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1、④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1，该反应在四种不同情况下进行的快慢顺序为(　　)
A.①＞③＝②＞④ B．④＞②＝③＞①
C.②＞①＝④＞③ D．①＞④＞②＝③
D
谢谢观看

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