1、第二章 化学反应与能量第三节 化学反应的速率和限度激趣导读 自然界里的化学反应，速率相差很大，有些反应进行得很快，在极短的时间内就可以完成，例如爆炸；有些反应进行得很慢，要几十年，几百年，几千年，甚至几万年才能完成，例如地层里煤的形成、岩石的风化等。对化学反应速率的研究已经形成了一门化学的分支学科，叫做化学动力学。它已有一百多年的历史了，但直到现在，化学动力学的理论还是落后于技术，它还是处于发展的早期阶段，大部分化学动力学知识都来自经验，而不是从理论推导出来的。因此，化学动力学还有广阔的发展前途。正因为如此，化学动力学给那些对化学研究感兴趣的人们提供了无限的机会。目标 1.掌握化学反应速率的概
2、念和表示方法。2掌握浓度、温度、催化剂等外界条件对化学反应速率的影响。3知道可逆反应的特征；掌握化学平衡的特征。4了解化学反应速率和化学反应限度在生产实际中的应用。5初步掌握有关化学反应速率的计算；认识提高燃料燃烧效率的途径和重要性。第1课时 化学反应的速率课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、化学反应速率1化学反应速率是用来衡量，表示符号：v。2化学反应速率的表示方法(1)化学反应速率可以用单位时间内化学反应物的现象(如生成沉淀、气体、溶液颜色变化等)出现的快慢定性表示。化学反应进行快慢程度的(2)化学反应速率通常用或来表示，指定物质的化学反应速率的计算方法为。c：某物
3、质的变化，若是反应物，表示其浓度的，若是生成物，表示其浓度的，常用单位：。t：时间，常用单位：s、min、h。因此，化学反应速率 v 的常用单位是：。单位时间内反应物浓度的减少生成物浓度的增加vct浓度减少增加mol/Lmol/(Ls)、mol/(Lmin)、mol/(Lh)(3)对于同一个化学反应，用不同的物质来表示化学反应速率时，数值可能，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率，因此，表示化学反应速率时，必须指明，在 v 的后面将该物质的用小括号括起来。在化学反应中，各物质的物质的量之比等于化学计量数之比，因此，用不同物质表示的化学反应速率的比值等于化学方程式 中 相 应 的 化 学
4、计 量 数 之 比，对 于 化 学 反 应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，v(A)v(B)v(C)v(D)。不相同用哪种物质作标准化学式abcd(4)化学反应速率指的是单位时间内的反应速率，不是反应速率。二、外界条件对化学反应速率的影响(1)有关规律浓度：产生影响，在其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率，与反应物的总量。平均瞬时对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应增大无关压强：对有参加的化学反应而言，在温度一定时，对一定量的气体，增大压强就会使缩小，使气体增大，化学反应速率。若减小压强，气体体积增大，气体反应物浓度就减小，化学反应速率也减小。气体气体体积浓度增大温度升高
5、，化学反应速率，一般地说，温度每升高 10，反应速率增大到原来的倍。升高温度，无论是吸热反应还是放热反应，速率。催化剂化学反应速率。但不能使本来不会发生的反应变为可能。催化剂反应过程，只是反应前后质量与组成。其他：光、超声波、激光、射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂等因素也都能对某些化学反应的反应速率产生一定的影响，例如氯水经光照能加速次氯酸分解，加快 Cl2 与水的反应。形成原电池也是增大反应速率的一种途径。增大24都增大改变(增大或减弱)参与不变(2)对于反应 3A(g)B(s)=C(g)(正反应放热)，在其他条件不变时，改变其中一个条件，则生成 C 的速率：升温；增大压强；增大
6、容器容积；加入 A；加入 B；压缩体积。增大增大减小增大不变增大探究点一 对化学反应速率的理解及计算1对化学反应速率的理解(1)化学反应速率实际上指的是某物质在某一时间段内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的即时速率。(2)表示化学反应速率时，不论是用反应物浓度的减少，还是用生成物浓度的增加表示，化学反应速率均取正值。(3)由于固体或纯液体，在一定温度下，单位体积内的物质的量保持不变，即固体或纯液体的浓度是个常数，所以对于有纯液体或固体参与的化学反应一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。(4)由于压强的变化对固体和液体的体积影响很小，故改变压强对它们的浓度影响很小，所以改变压强对无气体参与的
7、反应的化学反应速率无影响。(5)对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。因此，表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质作依据。(6)同一化学反应，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。如：A2B=C3D中，v(A)v(B)v(C)v(D)1213。(7)在比较化学反应速率的大小时，如果是用同一个反应中不同的物质表示的反应速率，应按照化学计量数之比统一转化成用同一种物质表示的反应速率后再比较。2化学反应速率的计
8、算(1)定义式法。利用公式 vct计算化学反应速率，亦可利用该公式计算浓度变化量或时间。(2)关系式法。化学反应速率之比物质的量浓度变化之比物质的量变化之比化学计量数之比。1.单位时间内，反应物消耗的物质的量越多，是不是反应速率越大？提示：不一定。反应物物质的量消耗多，浓度变化不一定大。2某一化学反应在第 5 s 时的反应速率是 0.2 molL1s1的说法正确吗？提示：不正确。通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率。A思路分析 依据定义计算化学反应速率，找出物质的量浓度改变量和时间。解析 A 项，不符合反应速率的定义，2 s 末的速率是瞬时速率，在本题
9、条件下是不能求解的，错误；氨在 2 s 末，浓度增加了 1.0 molL10.2molL10.8 molL1，故前 2 s 内氨的平均反应速率为0.8 molL12 s0.4 molL1s1，B 正确；前 4 s 内氨的平均反应速率为1.40.2 molL14 s0.3 molL1s1，C 正确；24 s 内氨的平均反应速率为 1.41.0 molL142s0.2 molL1s1，D 正确。将 10 mol A 和 5 mol B 放入容积为 10 L 的密闭容器中，某温度下发生反应：3A(g)B(g)2C(g)，在最初 2 s 内，消耗 A的平均速率为 0.06 molL1s1，则在 2 s
10、 时容器中有mol A，此时 C 的物质的量浓度为。8.80.08mol/L解析：3A(g)B(g)2C(g)起始浓度mol/L 1.0 0.5 0转化浓度mol/L 0.0620.12 0.04 0.08 2 s时浓度mol/L 1.00.120.88 0.50.040.46 0.08则 2 s 时，n(A)0.88 mol/L10 L8.8 mol，c(C)0.08 mol/L。探究点二 影响化学反应速率的因素1基本规律 2.几点说明(1)除了上述影响化学反应速率的因素以外，光、电磁波、超声波、射线、溶剂等也能影响化学反应速率。(2)催化剂是能够改变其他物质的化学反应速率而自身的组成、化学
11、性质和质量在反应前后保持不变的物质。催化剂有正、负之分，正催化剂能加快化学反应的速率，负催化剂能降低化学反应的速率。我们通常所说的催化剂是正催化剂。在影响化学反应速率的各种外因中，催化剂的效果最好，它能使化学反应速率增大几个到十几个数量级。催化剂是现代化学中关键而又神奇的物质之一。据统计，约有 80%85%的化工生产过程使用催化剂(如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，石油、天然气、煤的综合利用等等)，目的是加快化学反应速率，提高生产效率。催化剂与化学反应体系的关系就像锁与钥匙的关系一样，具有高度的选择性(专一性)。这就是说，并不是每一个化学反应都有适宜的催化剂，也并不是一种催化剂
12、会万能地作用于所有的化学反应。催化剂最佳效能的发挥需要有一个适宜的温度，不同的催化剂所需要的适宜温度也不一定相同。混在反应物中的一些杂质往往会使催化剂效率降低甚至失去催化效能，即催化剂中毒。因此在使用催化剂时采取必要的措施来防止催化剂中毒。(3)在温度对化学反应速率的影响中，温度每升高 10，化学反应速率就提高到原来的 24 倍。(4)对于氧化还原反应来说，构成原电池也是影响化学反应速率的主要因素之一。原电池反应比非原电池反应要快得多。3注意事项(1)在影响化学反应速率的因素中，内因是决定性的因素。一个本来就不可能发生的化学反应，任何外因都无济于事，而对于客观上能够发生的化学反应，外因能够改变
13、其反应速率。(2)在浓度对化学反应速率的影响中，“浓度”是指反应物的浓度，或生成物的浓度。“改变反应物的浓度”不包括改变固体和纯液体反应物的浓度。(3)在压强对化学反应速率的影响中，“压强”是指气体反应物的压强，因为在温度和物质的量一定的条件下，气体压强的变化实质上是气体浓度的变化，而固体和液体的体积受压强的影响甚小，通常忽略不计。(4)温度对化学反应速率的影响是最广的。放热反应、吸热反应、正反应、逆反应等反应速率都受温度的影响。(5)当改变某一条件化学反应速率发生变化时，条件改变越大，化学反应速率变化越大。(6)影响化学反应速率的条件有很多，不同的条件对化学反应速率的影响“方向”可能不同。因
14、此，当面对两种或多种影响因素而判断化学反应速率的变化时，要注意应用“令其他条件一定(或不变)，改变某一条件看化学反应速率怎么变化”的科学方法。(7)从数形关系规律的角度来看，可以用直角坐标系中的图象来表示化学反应速率与影响因素之间的关系。例如在锌跟盐酸的反应中，反应速率与盐酸浓度的关系、反应速率与反应物温度的关系，分别可用图中的和表示出来。以锌与稀硫酸反应制取氢气为例，讨论固体的表面积、溶液的浓度对化学反应速率的影响。(1)在实验室中，为加快生成氢气的速率，通常用锌粉代替锌粒，其原理是什么？(2)实验室常用 30%左右的硫酸(约 3.7 molL1)与锌粒反应制取 H2，当反应一段时间后，气泡
15、变得稀少了(锌粒还有剩余)，如果添加一些适当浓度的硫酸溶液到反应容器中，气泡又会重新增多起来，原因是什么？提示：(1)反应物的接触面积越大，反应速率越快，锌粉的表面积远大于锌粒，用锌粉代替锌粒时，增大了锌与硫酸的接触面积，使生成氢气的速率加快。(2)ZnH2SO4=ZnSO4H2，离子方程式为 Zn2H=Zn2H2。c(H)的大小影响着该反应的反应速率。气泡变稀少了，是因为 c(H)减小了，反应速率减慢。如果添加一些适当浓度的硫酸溶液，由于溶液中 c(H)又迅速增大，使反应物之间的接触机会增大，因而反应速率加快，产生气泡的速率又加快了。例 2 下列各组反应中，反应刚开始时，放出 H2 的速率最
16、大的是()D思路分析 解本题的关键是横向或纵向对比数据。分析判断影响化学反应速率大小的因素时应遵循以下思路：(1)先看内因，即不相同的化学反应，只能根据反应事实和现象定性分析反应的快慢；(2)内因相同时，再看外因，即反应相同时，可根据外界影响因素来定量判断反应速率的大小。解析 决定化学反应速率的主要因素是物质的性质，即内因。首先根据金属活动性排除 C 项。镁与硝酸反应不产生氢气，排除 A 项。镁与酸反应的实质为 Mg2H=Mg2H2，因为镁是固体，所以镁的物质的量对化学反应速率无影响，温度相同时，只有 H的浓度对化学反应速率有影响，因酸的体积相同，则只比较酸的浓度即可。B 项中 H的浓度为 3
17、 molL1，而 D 项中 H的浓度为 6 molL1，故 D 项放出 H2 的速率最大。H2O2 分解速率受多种因素影响。实验测得 70 时不同条件下 H2O2 浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()DA图甲表明，其他条件相同时，H2O2 浓度越小，其分解速率越快B图乙表明，其他条件相同时，NaOH 的浓度越小，H2O2分解速率越快C图丙表明，少量 Mn2存在时，溶液碱性越强，H2O2 分解速率越快D图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2对 H2O2 分解速率的影响大解析：由图甲可知，起始时 H2O2 的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A 项错误；0.1 molL1 NaOH
18、 对应的曲线下降最快，即 H2O2 分解速率最快，B 项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 molL1 NaOH 条件下 H2O2 分解速率最快，0 molL1 NaOH 条件下 H2O2 分解速率最慢，而 1.0 molL1 NaOH条件下 H2O2 的分解速率处于中间，C 项错误；由图丁可知，Mn2越多，H2O2 的分解速率越快，说明 Mn2对 H2O2 分解速率影响较大，D 项正确。1下列关于化学反应速率的说法正确的是()A在反应过程中，反应物浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值B化学反应速率为“0.8 mol/(Ls)”所表示的意思是：时间为 1 s 时，某物质的浓度为
19、 0.8 mol/LC根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行得快慢D对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象越明显C2在一密闭容器中充入一定量的 N2 和 O2，在电火花作用下发生反应 N2O2=2NO，经测定前 3 s 用 N2 表示的反应速率为 0.1 mol/(Ls)，则 6 s 末 NO 的浓度为()A1.2 mol/L B大于 1.2 mol/LC小于 1.2 mol/L D不能确定C解析：随反应进行 N2 浓度降低，反应速率降低，故 3 s6 s内 N2 的速率小于 0.1 mol/(Ls)，即 6 s 内 N2 的速率小于 0.1 mol/(Ls)，由反应速率之比等于化学
20、计量数之比知，v(NO)小于20.1 mol/(Ls)0.2 mol/(Ls)，故 6 s 末 NO 的浓度小于 6 s0.2 mol/(Ls)1.2 mol/L。3将 N2、H2 混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器中进行合成氨反应，经过一段时间后反应速率为：甲：v(H2)3 mol/(Lmin)；乙：v(N2)2 mol/(Lmin)；丙：v(NH3)1 mol/(Lmin)。在这段时间内三个容器中合成氨的反应速率()A甲乙丙B甲乙丙C乙甲丙D甲丙乙C解析：比较反应速率的快慢，需转化成同种物质表示的反应速率，如都用 H2 表示化学反应速率，根据反应 N23H22NH3，甲中 v(H2)3 m
21、ol/(Lmin)；乙中，v(H2)3v(N2)6 mol/(Lmin)；丙中 v(H2)32v(NH3)32 mol/(Lmin)，因此反应速率乙甲丙。4100 mL 6 mol/L 硫酸溶液与过量锌粒反应，一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成氢气的总量，可采取的措施是()A加入少量碳酸钠粉末B加入少量硫酸铜溶液C加入适量 NaCl 溶液D加热C解析：加入少量碳酸钠粉末，消耗硫酸，生成氢气的总量减少，A 项错误；加入少量硫酸铜溶液，锌置换出铜，形成原电池反应，加快反应速率，B 项错误；加入适量 NaCl 溶液，氢离子浓度减小，反应速率减小，不影响生成氢气的总量，C 项正确；温度
22、升高，反应速率增大，D 项错误。5在 N23H22NH3 的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了 0.6 molL1，在此时间内用 NH3 表示的反应速率为 0.30 molL1s1。则此一段时间是()A1 s B2 sC0.44 s D1.33 s解 析：根 据 公 式 v(NH3)ct，可 得：t cvNH3 0.6 molL10.30 molL1s12 s。B6在密闭系统中发生反应 C(s)CO2(g)=2CO(g)，下列措施能使化学反应速率增大的是()减小容器体积使压强增大 升高温度 将炭粉碎 通入 CO2 增加炭的量 恒容条件下通入 N2ABCDC解析：减小容器体积、增大压强和
23、通入 CO2 都增大了反应物的浓度，、都能使化学反应速率增大；升高温度，化学反应速率一定增大，正确；将炭粉碎，增大了炭与 CO2 的接触面积，化学反应速率增大，正确；由于炭是固体，增加炭的量，反应物的浓度不会改变，故不能使化学反应速率增大；恒容条件下通入不参与反应的 N2，反应混合物的浓度不变，化学反应速率不变，错误。选 C。7在密闭容器中发生下列反应：I2(g)H2(g)2HI(g)(正反应为放热反应)。起始时，n(H2)a mol，n(I2)b mol。只改变表中列出的条件，其他条件不变，试将化学反应速率的改变填入相关的表格中(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)不论正反应是吸热还
24、是放热，升高温度都会使化学反应速率增大。(2)若无特别说明，通常所说的催化剂即为“正催化剂”，加入催化剂，可加快化学反应速率。(3)再充入 a mol H2，c(H2)增大，化学反应速率增大。(4)扩大容器的容积，容器内各物质的浓度减小，化学反应速率减小。(5)在密闭容器中通入Ne(g)，保持容积不变，并未改变反应物浓度，化学反应速率不变。8如图所示，某温度下在容积为 V L 的密闭容器中，经 t min后，物质 X、Y、Z、W 的物质的量变化情况，请回答：(1)反应物是，生成物是。(2)发生反应的化学方程式为：。(3)该反应 t min 内的平均反应速率用 X 表示为：。X，YZ，W4X2Y
25、ZWv(X)4Vt mol/(Lmin)解析：(1)由图中看出随着反应的进行，X，Y 的物质的量不断减小，Z，W 的物质的量不断增加，所以 X，Y 为反应物 Z，W 为生成物。(2)化学方程式系数之比等于各物质的反应速率之比 c(X)6 mol2 molV L4V molL1，则v(X)cXt 4Vt molL1min1，c(Y)5 mol3 molV L2V molL1，则 v(Y)cYt 2VtmolL1min1，c(Z)2 mol1 molV L1V molL1，则 v(Z)1Vt molL1min1，c(W)1 molV L 1V molL1，则 v(W)1Vt molL1min1。X、Y、Z、W 前的系数比为 4211。方程式为 4X2YZW。(3)v(X)4Vt mol/(Lmin)。温示提馨请 做：课时作业 12PPT文稿（点击进入）