第二節(jié)

化學反應的速率與限度第六章

化學反應與能量湖北省利川市第一中學你了解下圖涉及的化學反應進行的快慢嗎？這些反應有快有慢，快到什么程度？慢到什么程度？情境引入【思考與討論】常溫下2-3天幾十上百年溶洞的形成需要幾百-幾千萬年爆炸瞬間完成定性描述和比較相對的快慢科學研究實際應用定量描述和比較同一定義或標準下的數(shù)據(jù)1.光的傳播速度是很快的2.光在空氣中的傳播速度是3×108m/s1是定性描述，屬于基本常識2是定量描述，屬于科學素養(yǎng)

不同的化學反應進行的快慢千差萬別，快和慢是相對而言的，我們以上的判斷方法都是定性地描述反應的快慢。而在科學研究和實際應用中，往往需要定量地描述一個反應的快慢。定性描述化學反應速率可以有哪些現(xiàn)象呢？【思考與討論】定性描述化學反應的快慢①冒氣泡快慢②顏色變化快慢

③固體物質的減少快慢

④出現(xiàn)渾濁的快慢

⑤溫度變化快慢

用速度來描述：單位時間內物體移動的距離的大小v

＝△s△t那么化學上又是如何判斷一個化學反應的快慢的呢？類比：在物理中我們是如何定量地判斷一個物體移動速度快慢的？思考：怎樣定量描述化學反應速率呢？1.表示

化學反應速率通常用單位時間內反應物濃度的減少量或者生成物濃度的增加量來表示。2.計算公式：

一、化學反應速率

mol/(L·min)或mol/(L·s)3.常用單位：

4.注意事項：（1）

反應速率都為正數(shù)（3）

一般不用固體或純液體表示化學反應速率（2）反應速率指的是一段時間內的平均速率而不是某一時刻的瞬時速率。

（4）

用不同物質表示的化學反應速率，其值不一定相同，但其表示

反應的快慢程度相同——計算時必須指明具體物質v(A)固體或純液體（液態(tài)水、液溴等）濃度為常數(shù)Δc=0，不用固體或純液體表示化學反應速率例1：在某一化學反應里，反應物A的濃度在20s內從8.0mol/L變成3.0mol/L。試求在這20s內用A表示該反應的化學反應速率為多少？?t

?c(A)=（8.0-3.0）

mol/L20s＝0.25mol/(L·s)

5.規(guī)律：

A練習2：對于反應A(g)+3B(g)=2C(g)+2D(g)在四種不同條件下的化學反應速率為：

（1）v(A)=0.3mol/(L·s)

（2）v(B)=0.6mol/(L·s)

（3）v(C)=0.4mol/(L·s)

（4）v(D)=0.45mol/(L·s)則四種條件下的化學反應速率大小關系為

。

不同的金屬和冷水反應，劇烈程度不同，這意味著

是決定化學反應速率的主要因素物質自身的性質知識回顧：比較金屬和水的反應鈉和冷水反應劇烈鎂和冷水反應緩慢，而與沸水可劇烈反應鐵和冷水、沸水都不反應，但在高溫下可與水蒸氣反應食物直接暴露在常溫空氣中易變質，用冰箱保存延長其保質期

影響速率的因素為___________蜂窩煤比普通煤塊燃燒效率更高

影響速率的因素為________________溫度固體的表面積情境引入使用酵母來加速面團的發(fā)酵

影響速率的因素為___________腌制咸鴨蛋，泥土中的鹽分越高，咸蛋成熟得越快

影響速率的因素為___________催化劑濃度2.外因：外界條件1.內因：反應物本身的性質（決定性因素）溫度、濃度、催化劑、壓強、表面積、形成原電池、其他……二、影響化學反應速率因素設計實驗：探究各因素對化學反應速率的影響

實驗室提供以下儀器和藥品：5%H2O2溶液，1mol/LFeCl3溶液、0.1mol/L鹽酸、1mol/L鹽酸、大理石碎塊、大理石粉末、冷水、熱水、試管、試管架、燒杯、量筒、膠頭滴管。實驗設計思路：1、選擇化學反應2、確定待研究的影響因素3、設計改變因素的操作4、確定觀測反應快慢的指標（定性宏觀角度）方法引導——控制變量方法對于多因素的問題，常常采用只改變其中某一個因素，控制其它因素不變的研究方法，把多因素問題變成單因素問題。實驗探究1、溫度對化學反應速率影響的探究實驗操作

實驗現(xiàn)象實驗結論①產生氣泡速率最慢②產生氣泡速率較快③產生氣泡速率最快當其它條件相同時，升高溫度，化學反應速率增大；降低溫度，化學反應速率減小2、濃度對化學反應速率影響的探究實驗操作

實驗現(xiàn)象實驗結論

當其他條件相同時，增大反應物濃度，化學反應速率增大。降低反應物濃度，化學反應速率減小。加入1mol/L鹽酸的試管中生成氣泡的速率更快【注意】對于純液體或固體其濃度是常數(shù)，改變它們的量不會改變化學反應速率。3、催化劑對化學反應速率影響的探究實驗操作

實驗現(xiàn)象實驗結論催化劑(正)能加快化學反應速率①有少量氣泡出現(xiàn)②能產生大量氣泡③能產生大量氣泡4、固體反應物表面積對化學反應速率影響的探究實驗操作

實驗現(xiàn)象實驗結論其他條件相同時，固體反應物表面積越大，反應速率越大加碳酸鈣粉末的試管內產生氣泡較快，加塊狀碳酸鈣的試管內產生氣泡較慢5、壓強對化學反應速率影響的探究有氣體參加的反應，改變壓強對反應速率的影響實質是改變體積，使反應物的濃度改變。增大壓強的方法（1）壓縮體積或充

入氣態(tài)反應物（2）體積不變，充入不參與反應的氣體壓強增大，反應物濃度增大，化學反應速率加快壓強增大，但反應物濃度不發(fā)生變化，故化學反應速率不變改變壓強時，只有導致參加反應的氣體濃度改變，反應速率才會改變影響因素規(guī)

律內因反應物本身的性質反應物的化學性質越活潑，化學反應速率越快；反之化學反應速率越慢外因濃度增大反應物的濃度，化學反應速率增大；減小反應物的濃度，化學反應速率減小溫度升高溫度，化學反應速率增大；降低溫度，化學反應速率減小壓強增大壓強，化學反應速率增大；減小壓強，化學反應速率減小催化劑一般地，使用催化劑能極大地加快反應速率固體的表面積增大固體反應物的表面積，化學反應速率加快其他光照、溶劑、形成原電池等，也能影響化學反應速率總結【思考與討論】（1）反應物的濃度、反應物的接觸面積（2）溫度、反應物的濃度（3）反應物的接觸面積（4）反應物的濃度

下列調控反應速率的措施中，利用或體現(xiàn)了哪些影響反應速率的因素？

（1）向爐膛內鼓風，用煤粉代替煤塊可以使爐火更旺。

（2）把食品存放到冰箱內。在食品包裝內放置除氧劑可以延長食品保質期。

（3）做化學實驗時，將固體試劑研細或者溶于水配成溶液后再進行實驗。

（4）鐵在空氣中和在純氧中反應的劇烈程度不同科學·技術·社會神奇的催化劑催化劑是現(xiàn)代化學中關鍵而神奇的物質之一。據(jù)統(tǒng)計，有80%以上的化工生產過程（如氨、硫酸、硝酸的合成，乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，煤、石油、天然氣的綜合利用，等等）使用了催化劑，目的是增大反應速率，提高生產效率。在資源利用、能源開發(fā)、醫(yī)藥制造、環(huán)境保護等領域，催化劑有著廣泛的應用。催化劑十分神奇，它能極大地提高化學反應速率（可使反應速率增大幾個到十幾個數(shù)量級），而自身的組成、化學性質和質量在反應前后不發(fā)生變化；它和一些反應體系的關系就像鑰匙與鎖的關系，具有一定的選擇性。生物體內幾乎所有的化學反應（如淀粉、脂肪、蛋白質的水解，DNA的復制等）都是由生物體內存在的特殊催化劑——酶所催化的。酶比一般的催化劑具有更高的選擇性和催化效率，而且是在正常體溫的條件下發(fā)生作用，反應條件溫和。受酶的啟示，科學家開牌了設計和合成催化劑的新途徑，正在研制具有生物酶某些特性的化學酶，以期實現(xiàn)“仿酶催化”。催化劑的神奇面紗至今尚未完全揭開，對催化劑的研究是當代化學一個極具魅力和應用前景的重要課題。【思考與討論】煉鐵高爐尾氣之謎：1、為什么尾氣中總是有CO？2、為什么高爐增高后，尾氣中CO的含量沒有改變？情境引入三、化學反應的限度1.可逆反應：（1）定義：在同一條件下，既能向正反應方向進行，

同時又能向逆反應方向進行的反應。注：向生成物方向進行的反應叫做正反應，向反應物方向進行的反應叫做逆反應。（2）特征：【思考】

和

互為可逆反應嗎？如：常見的可逆反應：不是可逆反應，反應條件不相同。時間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999

在某固定密閉容器中發(fā)生反應：

，

各物質的濃度隨反應的時間變化如下表所示：1.此條件下進行到什么時候達到了這個反應的限度（化學平衡狀態(tài)）?2.此時的反應是否停止了？3.此時為何三種物質的濃度保持不變?【思考】2、化學平衡狀態(tài)的建立達到反應限度后，反應物和生成物濃度不在變化（定）達到反應限度后V正=V逆（等）≠0（動）濃度變化速率變化v正、v逆關系開始時反應物濃度_________

v正_________

生成物濃度_________

v逆_________進行中反應物濃度_________

v正_________生成物濃度_________

v逆_________平衡時反應物濃度_________

v正_________生成物濃度_________

v逆_________v正>

v逆v正>

v逆v正=v逆≠0最大最大最小=0最小=0逐漸減小逐漸減小逐漸增大逐漸增大不變不變不變不變由于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)正反應速率逆反應速率相等時間速率3、化學平衡狀態(tài)的定義

在一定條件下，可逆反應中，當正、逆兩個方向的反應速率相等時，反應物的濃度和生成物的濃度都不再改變。達到了一種表面靜止的狀態(tài)，我們稱之為“化學平衡狀態(tài)”。化學平衡狀態(tài)是可逆反應在一定條件下能達到的或完成的最大“限度”?；瘜W反應限度決定了反應物在該條件下的最大轉化率4、化學平衡狀態(tài)的特征可逆反應

(前提)ν(正)=ν(逆)

(實質)逆等動≠0動態(tài)平衡定各組分的濃度保持不變

(標志)變條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新平衡時間tV正V逆V正=V逆反應速率達到平衡0t1判斷可逆反應是否達到平衡的直接標志。①速率關系A:同一種物質：生成速率=消耗速率，即v正＝v逆B：不同的物質：一找變量：“變量→不變”——平衡狀態(tài)二看方向：一正一逆三看計量數(shù)：化學反應速率之比=化學計量數(shù)之比4、判斷化學平衡的標志：直接標志②含量關系：反應混合物各組分的濃度、物質的量、百分含量（質量分數(shù)、摩爾分數(shù)、體積分數(shù)、分子數(shù)之比）保持不變；總壓強、總物質的量、混合氣體的平均M、氣體的密度、顏色等。課堂鞏固：1.下列說法中可以證明2HI(g)H2(g)+I2(g)（紫色）已達到平衡狀態(tài)的

是___________。

①單位時間內生成n

molH2的同時生成nmolHI

②一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂

③反應速率v(H2)=v(I2)時

④c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1時

⑤溫度和體積一定，容器內壓強不再變化時

⑥溫度和體積一定，混合氣體的顏色不再變化時

⑦條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化時

⑧溫度和壓強一定，混合氣體的密度不再變化時②⑥2.可逆反應2NO2(紅棕色)

N2O4(無色)在一固定密閉容器中反應，達到化學平衡狀態(tài)的是（

）A.單位時間內生成nmolN2O4同時生成2nmolNO2B.單位時間內生成nmolN2O4同時消耗2nmolNO2C.c(NO2):c(N2O4)=2:1D.混合氣體的顏色不再改變E.混合氣體的密度不再改變F.混合氣體的平