1、第三节化学反应的速率和限度第 1 课时 化学反应的速率目标导航 1.通过实验探究认识不同的化学反应其速率不同,了解化学反应速率的定义及其表达方式。2.知道反应的快慢受浓度、温度、压强、催化剂等条件的影响。3.了解控制化学反应速率对人类生产、生活的意义。1.化学反应速率概念的建立。2.影响化学反应速率的外界因素。激趣诱思预习导引一、化学反应速率预习交流 1能否用固体和纯液体表示化学反应速率?答案:不能。因为固体或纯液体的浓度在反应过程中不发生改变。二、外界条件对化学反应速率的影响1.内因反应物本身的性质是决定反应速率的主要因素。2.外因(其他条件不变时)(1)温度。实验操作 实验现象 产生气泡由
2、快到慢的顺序:CBA 实验结论 升高温度,反应速率增大降低温度,反应速率减小 (2)催化剂。实验操作 实验现象 产生气泡速率的相对快慢为:、实验结论 催化剂能加快 H2O2 分解的反应速率(3)其他影响因素。影响化学反应速率的因素除温度、催化剂以外,还有溶液的浓度、反应物的状态、固体的表面积、压强、溶剂、光照等因素。预习交流 2升高温度,化学反应速率一定会增大吗?答案:是的。不论是吸热反应,还是放热反应,升温都能增大其反应速率。一、化学反应速率的表示方法及计算知识精要1.化学反应速率的数学表达式v(A)=(A)v(A)用 A 物质表示的反应速率c(A)t 时间内 A 的物质的量浓度的变化t时间
3、注意:化学反应速率是平均速率,均取正值。2.化学反应速率的注意事项(1)一个确定的化学反应可能涉及多种反应物和生成物,因而定量表示一个化学反应的反应速率时,必须指明是用哪一种反应物或生成物来表示。(2)在同一个化学反应里,虽用不同物质表示的化学反应速率不一定相同,但是它们的实际意义完全相同,即一种物质的化学反应速率代表了整个化学反应的反应速率。(3)在一定温度下,固体和纯液体物质单位体积内的物质的量保持不变,即物质的量浓度为常数,因此,它们的化学反应速率也被视为常数。3.化学反应速率的计算“三段式”法“三段式”,即把某一化学反应的三种浓度(起始浓度、转化浓度、最终浓度)都推导出来。其实,只要推
4、导出三种浓度,各种计算即可迎刃而解。如:N2+3H22NH3起始浓度/(molL-1)ab0t s 内转化浓度/(molL-1)x3x2xt s 时浓度/(molL-1)a-xb-3x2x从而求出 t s 内各物质的反应速率:v(N2)=molL-1s-1、v(H2)=3 molL-1s-1、v(NH3)=2 molL-1s-1;N2 的转化率为(N2)=100%。由上可得 v(N2)v(H2)v(NH3)=x3x2x=132。要点总结各物质的化学反应速率之比等于反应方程式中相应的化学计量数之比,也等于各物质的浓度变化之比。特别提醒在上述三种浓度(起始、转化、最终)中,只有转化浓度与化学计量数
5、一定成比例。因为起始浓度是人为的,与反应方程式中相应的化学计量数比不一定相同;最终浓度与起始浓度和转化浓度两个因素有关,它与反应方程式中相应的化学计量数也不一定成比例。典题例解【例 1】在 2A+B3C+4D 的反应中,下面表示的反应速率最快的是()A.v(A)=0.5 molL-1s-1B.v(B)=0.005 molL-1s-1C.v(C)=0.8 molL-1min-1D.v(D)=1.0 molL-1min-1解析:先把各物质表示的反应速率的单位统一,则 v(A)=30molL-1min-1;v(B)=0.3 molL-1min-1。然后把不同物质表示的反应速率转化为同一物质表示的反应
6、速率即可以作出比较。答案:A迁移应用在 2 L 的容器中,反应 N2+3H22NH3 在 5 min 内生成 0.1 mol NH3。(1)试求 v(NH3)是多少?(2)v(H2)、v(N2)分别是多少?答案:(1)v(NH3)=(NH3)=0.1mol2 L5min=0.01 molL-1min-1(2)v(H2)=(H2)=0.15mol2 L5min=0.015 molL-1min-1v(N2)=(N2)=0.05mol2 L5min=0.005 molL-1min-1二、外界条件对化学反应速率的影响知识精要1.温度对化学反应速率的影响当其他条件不变时,升高温度,可以增大化学反应速率;
7、降低温度,可以减小化学反应速率。实验测得:温度每升高 10,化学反应速率通常增大到原来的24 倍。要点提示上述结论,对吸热反应和放热反应均适用。2.浓度对化学反应速率的影响当其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大化学反应速率;减小反应物的浓度,可以减小化学反应速率。要点提示对于纯液体或固体物质,可认为其浓度为“常数”,它们的量的改变不会影响化学反应速率。固体反应物颗粒的大小能影响化学反应速率。固体颗粒越小,其表面积越大,与其他反应物的接触面积越大,化学反应速率越大。3.催化剂对化学反应速率的影响催化剂能够改变化学反应速率。能增大化学反应速率的催化剂叫正催化剂,能减小化学反应速率的催化剂叫负
8、催化剂。要点提示在实际应用中,如不特别说明,凡是说催化剂都是指正催化剂。使用催化剂能同等程度地改变(增大或减小)可逆反应的正、逆反应速率。4.压强对化学反应速率的影响对于有气体参加的化学反应来说,当其他条件不变时,增大气体的压强,可以增大化学反应速率;减小气体的压强,可以减小化学反应速率。要点提示由于压强的变化对固体、纯液体或溶液的浓度几乎没有影响,可以认为改变压强对无气体参加的反应的反应速率无影响。5.其他因素对化学反应速率的影响除了浓度、压强、温度、催化剂等能改变化学反应速率外,反应物颗粒的大小、溶剂的性质、光、超声波、磁场等也会对化学反应速率产生影响。特别提醒“惰性气体”对反应速率的影响
9、(1)恒温恒容时:充入“惰性气体”,反应混合物中各气体成分的浓度不变,所以反应速率不变。(2)恒温恒压时:充入“惰性气体”,使容器体积增大,原反应混合物中各气体成分的浓度减小,所以反应速率减小。典题例解【例 2】硫代硫酸钠溶液与稀硫酸反应的化学方程式为:Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2+S+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 稀硫酸 H2O V/mL c/(molL-1)V/mL c/(molL-1)V/mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35
10、 5 0.2 5 0.2 10 解析:A 和 C 比较,只有温度不一样,C 项温度高,反应速率:CA;B 和 D 比较,也只有温度不一样,D 项温度高,反应速率:DB;C 和 D 比较,溶液混合后 D 项中 Na2S2O3 的浓度大,反应速率大,即反应速率:DC。综上分析,反应速率最大的是 D 项。答案:D迁移应用向甲、乙、丙、丁四个容积相同的密闭容器中分别充入一定量的 SO2 和 O2,开始反应时,按反应速率由大到小的顺序排列正确的是()甲:在 500 时,10 mol SO2 和 5 mol O2 反应乙:在 500 时,用 V2O5 作催化剂,10 mol SO2 和 5 mol O2
11、反应丙:在 450 时,8 mol SO2 和 5 mol O2 反应丁:在 500 时,8 mol SO2 和 5 mol O2 反应A.甲、乙、丙、丁B.乙、甲、丙、丁C.乙、甲、丁、丙D.丁、丙、乙、甲解析:四个容器容积相同,气体的物质的量越大,浓度越大。丙、丁浓度一样,温度高的反应速率大,所以反应速率:丁丙;再分析甲与丁,温度相同,甲的浓度大,反应速率:甲丁;甲与乙的温度、浓度相同,乙加入了催化剂,故反应速率:乙甲。答案:C动态考虑反应过程案例探究在一密闭容器中充入一定量的 H2 和 N2 发生反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g),经测定前 3 s 用氢气表示的平均反应速率为
12、0.3 molL-1s-1,则 6 s 末 NH3 的浓度为()A.1.2 molL-1B.大于 1.2 molL-1C.小于 1.2 molL-1D.不能确定解析:前 3 s 用氢气表示的平均反应速率为 0.3 molL-1s-1,则用氨气表示的平均反应速率为 0.2 molL-1s-1,随反应的进行,反应物浓度不断减小,反应速率也逐渐减小,后 3 s 用氨气表示的平均反应速率一定小于 0.2 molL-1s-1,则 6 s 末 NH3 的浓度应小于 1.2 molL-1。答案:C思悟升华在解答化学反应速率的有关题目时,要动态地考虑以下几个问题:1.随反应进行,反应物浓度减小,反应速率会随之减小。2.随反应进行,反应可能放出热量,导致体系温度升高,反应速率可能会增大。3.随反应进行,生成的产物可能对反应有催化作用,也可能导致反应速率增大。4.对于部分金属与酸的反应,开始时反应较慢,随后反应加快,除温度的原因外,也可能是开始时金属表面的氧化膜与酸反应,如镁条与盐酸的反应。
