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歡迎進入化學課堂 第二章化學反應與能量 第三節(jié)化學反應的速率和限度 化學反應有快有慢 HCl NaOH NaCl H2O 千分之一秒即完成 H2 Cl2 2HCl 百分之一秒即完成 救心丹 幾分鐘見效 鋼鐵腐蝕 若干年 煤 石油等化石燃料的形成 幾千萬年以上 定義 化學反應速率用單位時間 如每秒 每分 每小時 內反應物濃度的減小或生成物濃度的增大來表示 計算式 一 化學反應速率 物質的量濃度 練習鞏固 0 3mol L s v NH3 例題 反應4NH3 5O24NO 6H2O在5升的密閉容器中進行 30秒后 NO的物質的量增加了0 3mol 此反應的平均反應速率用NO來表示為多少 問題1 若用O2的濃度變化來表示此反應速率是多少 若用NH3來表示呢 問題2 此反應化學反應速率用不同物質表示為什么數(shù)值不同 數(shù)值上有何規(guī)律 v NO 0 002mol L s v O2 0 0025mol L s v NH3 0 002mol L s 化學反應速率的特點 同一反應 可用不同物質在單位時間內濃度的變化來表示 但必須指明是用哪種反應物或哪種生成物來表示 用不同物質在單位時間內濃度變化表示時 速率比等于方程式中的系數(shù)比 均取正值 且是某一段時間內的平均速率 練習 向一個容積為1L的密閉容器中放入2moLSO2和1moLO2 在一定條件下反應 2S末 測得容器內有0 8moLSO2 求2S內SO2 O2 SO3的反應速率和反應速率比 練習2 在一定條件下 mA nB pC的反應中 各物質的化學反應速率為V A amol L 1 s 1 V B a 2mol L 1 s 1 V C amol L 1 s 1 則該反應的化學方程式是 2A B 2C 練習 則該反應速率的快慢順序為 反應A 3B 2C 2D在四種不同條件下的反應速率為 1 A 0 3mol L s 2 B 0 6mol L s 3 C 0 4mol L s 4 D 0 45mol L s 1 4 2 3 反思 比較反應的快慢 應取同一參照物 在相同條件下 等質量 金屬顆粒大小相同 的下列金屬與足量1mol L鹽酸反應時 速率最快的是A鎂B鋁C鈉D鐵 二 影響化學反應速率的因素 化學反應速率是由反應物的性質決定的 內因是主要因素 外因因素 實驗2 5 產生氣泡速率增大 帶火星火柴復燃 升高溫度 反應速率增大 有氣泡冒出 產生氣泡速率減小 降低溫度 反應速率減小 規(guī)律 當其它條件不變時 升高溫度 化學反應速率增大 降低溫度 化學反應速率減小 實驗測得 溫度每升高10度 化學反應速率通常增大原來的2 4倍 注意 溫度對反應速率的影響不受反應物狀態(tài)的限制 1 溫度對化學反應速率的影響 實驗2 6 氣泡冒出速率增大 氣泡冒出速率增大 有氣泡冒出 較慢 MnO2能加快反應速率 FeCl3能加快反應速率 無催化劑反應較慢 外因因素 規(guī)律 催化劑能改變化學反應的速率 有的催化劑能加快化學反應的速率 叫正催化劑 有的催化劑能減慢化學反應速率 叫負催化劑 在實踐中 如沒有特殊說明 凡說催化劑都是指正催化劑 催化劑中毒 催化劑的催化性能往往因接觸少量的雜質而明顯下降甚至遭破壞 這種現(xiàn)象叫催化劑中毒 催化劑只有在一定的溫度下才能最大限度的顯示其催化作用 不同的催化劑對溫度的要求不一樣 2 催化劑對化學反應速率的影響 規(guī)律 當其它條件不變時 增大反應物的濃度 化學反應速率增大 減小反應物的濃度 化學反應速率減慢 3 濃度對化學反應速率的影響 規(guī)律 當其它條件不變時 增大固體反應物的表面積 化學反應速率增大 減小固體反應物的表面積 化學反應速率減慢 4 固體反應物的表面積對化學反應速率的影響 5 其他條件對化學反應速率的影響 練習 1 在2L的密閉容器中 發(fā)生下列反應 3A g B g 2C g D g 若最初加入的A和B都是4mol 在前10sA的平均反應速率為0 12mol L s 則10s時 容器中B的物質的量為 3 2mol 某溫度時在2L容器中X Y Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示 由圖中數(shù)據(jù)分析 1 反應開始2min內的X Y Z的化學反應速率2 該反應的化學方程式為 把鎂條投入到盛有鹽酸的敞口容器中 產生氫氣的速率變化如圖 分析其原因 為了研究碳酸鈣與稀鹽酸反應的反應速率 一位同學通過實驗測定反應中生成的CO2氣體體積隨反應時間變化的情況 繪制如圖曲線 請分析討論以下問題 1 在0 t1 t1 t2 t2 t3各相同的時間段里 反應速率最大的是 時間段 收集到氣體最多的是 時間段 2 試分析三個時間段里 反應速率不同的可能原因 該反應是放熱反應 3 在t4后 為什么收集到的氣體的體積不再增加 開始時C H 大 該反應的反應速率大 t1 t2由于反應放熱溫度升高 所以速率迅速增大 最后是因為C H 減小了 反應速率減慢 練習 在25 時 向100mL含HCl14 6g的鹽酸中 放入5 6g鐵粉 反應進行到2s時收集到氫氣1 12L 標況 之后反應又進行了4s 鐵粉全溶解 若不考慮體積變化 則 1 前2s內用FeCl2表示的平均反應速率為 2 后4s內用HCl表示的平均反應速率為 3 前2s與后4s比較 反應速率較快 其原因可能 0 25mol L s 0 25mol L s 前2s 前2s時段鹽酸濃度比后4s時段大 第二章化學反應與能量 第三節(jié)化學反應的速率和限度 思考 我們知道在化學反應中 反應物之間是按照化學方程式中的系數(shù)比進行反應的 那么 在實際反應中 反應物能否按相應的計量關系完全轉化為生成物呢 氯水是氯氣的水溶液 氯氣能與水反應 而且這是一個可逆反應 請大家回憶氯水中含有哪些微粒 氯水的成份 分子 Cl2 HClO H2O離子 H Cl ClO 等 什么叫做可逆反應 在同一條件下 既向正反應方向進行 同時又向逆反應方向進行的反應 典型的可逆反應有 啟示 化學反應是有限度的 有些能進行地較徹底 有些反應是不徹底的 甚至是可逆的 N2 H2NH3 在一固定容積的密閉容器里 加1molN2和3molH2 合適催化劑 能發(fā)生什么反應 1 開始時c N2 c H2 大 c NH3 0 開始階段有什么特征 只有正反應 v 逆 0 N2 H2NH3 2 瞬間后c N2 c H2 變小 c NH3 0 瞬間過后有什么特征 正逆反應都進行 v 逆 0 v 正 v 逆 3 c N2 c H2 逐漸變小 c NH3 逐漸增大 三種物質的濃度達到一個特定值 一定時間段內有什么特征 v 正 v 逆 0 N2 H2NH3 由于v 正 v 逆 0 雖然正 逆反應都在進行 但各種物質的百分含量 濃度都不會發(fā)生變化 從外表上看 反應好象 停止 可逆反應的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的化學平衡狀態(tài) 1 0 t1 v 正 v 逆 2 t1 v 正 v 逆 平衡狀態(tài) 交流與討論 1 定義 在一定條件下的可逆反應中 當正反應速率和逆反應速率相等 反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài) 前提 適用范圍 可逆反應 內在本質 v 正 v 逆 0 外在標志 反應混合物中各組分的濃度保持不變 二 化學平衡狀態(tài) 2 化學平衡狀態(tài)的特征 動 動態(tài)平衡 v 正 v 逆 0 2 等 v 正 v 逆 定 反應混合物中各組分的濃度保持定 各組分的含量保持不變 變 條件改變 原平衡被破壞 在新的條件下建立新的平衡 逆 此條件下進行到什么時候達到了這個反應的限度 此時的反應是否停止了 此時為何3種物質的濃度保持不變 某溫度和壓強下的密閉容器中 2SO2 O22SO3 練習可逆反應達到平衡的重要特征 A 反應停止了B 正 逆反應速率都為零C 反應物和生成物的濃度相等D 正 逆反應的速率相等 D 對于可逆反應M NQ達到平衡狀態(tài)時 下列說法正確的是 A M N Q三種物質的濃度一定相等B M N全部變成了QC M N Q的濃度都保持不變D 反應已經停止 C 下列說法可以證明反應N2 3H22NH3已達平衡狀態(tài)的是 A 1個N N鍵斷裂的同時 有3個H H鍵形成B 1個N N鍵斷裂的同時 有3個H H鍵斷裂C 1個N N鍵斷裂的同時 有6個N H鍵斷裂D 1個N N鍵斷裂的同時 有6個N H鍵形成 A C 隨堂練習 在一定溫度下 可逆反應A g 3B g 2C g 達到平衡的標志是 A A的生成速率與C分解的速率相等B 單位時間內生成nmolA 同時生3nmolBC A B C的濃度不再變化D A B C的分子數(shù)比為1 3 2 C 14CO2 CCO 達到化學平衡后 平衡混合物中含14C的粒子有 14CO2 14C 14CO 3 化學平衡狀態(tài)的判定 對于可逆反應mA g nB g pC g 在一定條件下達到平衡狀態(tài)有以下幾個標志 1 A的生成速率和分解速率相等 2 單位時間生成nmolB和pmolC的同時 生成mmolA 3 A B C的物質的量不再改變 4 A B C的濃度不再改變 5 A B C的百分含量不再改變 練習 在密閉容器中充入4molHI 在一定溫度下 反應2HI g H2 g I2 g 達到平衡時 有30 的HI分解 則平衡時混合氣體中氫氣的物質的量為多少 混合氣體總物質的量為多少 化學平衡計算的一般步驟 三步曲 1 寫出有關平衡的化學方程式 2 找出各物質的起始量轉化量平衡量 3根據(jù)已知條件列式 反應物的轉化率 在合成氨工業(yè)中 由amol氮氣 bmol氫氣混合反應達到平衡 有cmol氨氣生成 則氨氣在反應混合物中所占的體積分數(shù)為 c a b c 100 定義 可逆反應中 舊化學平衡的破壞 新化學平衡建立過程叫做化學平衡的移動 V正 V逆 V正 V逆 0 條件改變 平衡1不平衡平衡2 建立新平衡 破壞舊平衡 V正 V逆 0 一定時間 影響化學平衡的條件一 化學平衡的移動 V正 V逆平衡向正反應方向移動 V正 V逆平衡不移動 V正 V逆平衡向逆反應方向移動 探究實驗1FeCl3 3KSCNFe SCN 3 3KCl 黃色 無色 紅色 無色 現(xiàn)象 向第一支試管里加入幾滴FeCl3溶液 顏色加深 向第二支試管里加入幾滴KSCN溶液 顏色加深 1 濃度對化學平衡的影響 1 濃度對化學平衡的影響 分析 t1 t2 t3 應用 增大反應物濃度或減小生成物濃度 平衡向正反應方向移動 增大生成物濃度或減小反應物濃度 平衡向逆反應方向移動 結論 在生產上 往往采用增大容易取得的或成本較低的反應物濃度的方法 使成本較高的原料得到充分利用 2SO2 O22SO3 增大反應物的濃度對化學平衡的影響 思考練習 1 Fe NO3 2溶液呈淺綠色 其中存在著下列平衡 Fe2 2H2OFe OH 2 2H 往該溶液中滴加鹽酸 發(fā)生的變化 A 平衡向逆反應方向移動 B 平衡向正反應方向移動 C 溶液由淺綠色變成黃色 D Fe2 物質的量增大 AD 2 溫度對化學平衡的影響 結論 其它條件不變的情況下 溫度升高 平衡向吸熱反應方向移動 溫度降低 平衡向放熱反應方向移動 催化劑對化學平衡無影響 催化劑同等程度的加快或減慢正 逆反應速率 V正 V逆 對化學平衡無影響 t時間 b 催化劑能縮短平衡到達的時間 合成氨反應3H2 N22NH3 放熱反應 原平衡體系的溫度為50 現(xiàn)將體系置于100 的環(huán)境中 問 1 平衡向何方向移動 2 達平衡后體系溫度為多少 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全