第三节第三节 化学反应速率和限度化学反应速率和限度第一课时第一课时化学反应速率化学反应速率 在化学实验和日常生活中，我们在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的现象：有的反应进经常观察到这样的现象：有的反应进行的快，有的进行的慢。行的快，有的进行的慢。 较慢较慢较快较快很慢很慢很快很快石油的形成石油的形成定向爆破定向爆破新概念新概念不同的化学反应进行的快慢千差万别，快不同的化学反应进行的快慢千差万别，快和慢是相对而言的，我们以上的判断方法和慢是相对而言的，我们以上的判断方法都是都是定性定性地描述反应的快慢。而在科学研地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中，往往需要究和实际应用中，往往需要定量定量地描述一地描述一个反应的快慢。个反应的快慢。新问题新问题什么是什么是定性定性？什么是？什么是定量定量？例如例如：我们学过物理都知道：我们学过物理都知道： （1 1）光的传播速度是很快的；）光的传播速度是很快的； （2 2）光在空气中的传播速度）光在空气中的传播速度3103108 8m/sm/s。定性描述定性描述定量描述定量描述新问题新问题那么化学上又是如何那么化学上又是如何定量定量地判断一个化学地判断一个化学反应的快慢的呢？反应的快慢的呢？学科链接学科链接在物理中我们是如何定量地判断一个在物理中我们是如何定量地判断一个物体移动速度快慢的？物体移动速度快慢的？用速度来描述：单位时间内物体移用速度来描述：单位时间内物体移动的距离的大小动的距离的大小v sstt一、化学反应速率一、化学反应速率活动一：阅读活动一：阅读P47P48P47P48，并完成下列问题：，并完成下列问题：1.1.定义：定义：2.2.表达式：表达式：3.3.单位：单位：通常用单位时间内通常用单位时间内反应物浓度反应物浓度的的减小量或减小量或生成物浓度生成物浓度的增加量（均取正值）的增加量（均取正值）v=tc=nvtmol/(L.s) =60 mol/(L.min) 注意注意VV是单位时间内是单位时间内c c的改变量表示，不是用的改变量表示，不是用n n的改变量表示的改变量表示VV是表示某段时间内的平均反应速率，非瞬时速率。是表示某段时间内的平均反应速率，非瞬时速率。例题例题1. 在某一化学反应中，生成物在某一化学反应中，生成物B的浓度在的浓度在5s内从内从0.5mol/L变成变成2.0mol/L，在这，在这5s内内B的化学反应速率为的化学反应速率为_。例题例题2. 一个一个5L的容器中，盛入的容器中，盛入8.0mol某气体反应物，某气体反应物，5min后，测得这种气体反应物还剩余后，测得这种气体反应物还剩余6.8mol，这种反，这种反应物的化学反应速率为应物的化学反应速率为_。0.3mol/(LS)0.048mol/(Lmin)课堂练习课堂练习反应：反应：N N2 2 + 3H + 3H2 2 2NH 2NH3 3在密闭的容器中进行，各在密闭的容器中进行，各物质浓度随时间变化如下：完成表格并求在物质浓度随时间变化如下：完成表格并求在2 s2 s内内的这个反应的平均率。的这个反应的平均率。高温、高压高温、高压催化剂催化剂时间N2H2NH3t=0 s2 mol/L6 mol/L0 mol/Lt=2 s2 mol/LV（B）1 mol/L3 mol/L思考与发现思考与发现0.5 mol/(Ls) 1.5 mol/(Ls)1.0 mol/(Ls)思考思考1：化学反应速率之比与方程式中它们的计量数：化学反应速率之比与方程式中它们的计量数之比有什么关系？之比有什么关系？思考思考2 ：这个反应用哪种物质表示时其速率最快？：这个反应用哪种物质表示时其速率最快？一、化学反应速率一、化学反应速率1.1.定义：定义：3.3.表达式：表达式：4.4.单位：单位：通常用单位时间内通常用单位时间内反应物浓度反应物浓度的的减小量或减小量或生成物浓度生成物浓度的增加量（均取正值）的增加量（均取正值）v=tc=nvtmol/(L.s) =60 mol/(L.min) 注意注意方程式中化学计量数之比等于方程式中化学计量数之比等于v v之比。之比。表示一个反应的速率时，必须指明以哪种物质为表示一个反应的速率时，必须指明以哪种物质为标准。但不管以哪种物质为准，数值可能不同，但标准。但不管以哪种物质为准，数值可能不同，但表示的意义相同。表示的意义相同。一般不以纯固体或水表示反应速率（浓度视为常数）一般不以纯固体或水表示反应速率（浓度视为常数）课堂练习课堂练习3.已知已知 4NH3+5O2=4NO+6H2O,则下列关系式正则下列关系式正确的是确的是( )A.4/5V（NH3）=V（O2） B. 4/5V（NH3）=V（H2O）C. 5/6V（O2）=V（H2O） D. 4/5V (O2)=V(NO )D4.反应反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的化在四种不同条件下的化学反应速率为：学反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/Ls (2)v(B)=0.6mol/Ls (3)v(C)=0.4mol/Ls (4)v(D)=0.45mol/Ls则该反应速率的快慢顺序则该反应速率的快慢顺序为为。(1)(4)(2)=(3)课堂练习课堂练习新问题新问题对于下列反应，你是希望其反应速率越快越好对于下列反应，你是希望其反应速率越快越好还是越慢越好？还是越慢越好？钢铁腐蚀钢铁腐蚀 食物腐坏食物腐坏 炼钢炼钢 合成氨合成氨经验链接经验链接1.1.在相同条件下，钠和镁同时与水反应，谁反应在相同条件下，钠和镁同时与水反应，谁反应的更快？为什么？的更快？为什么？2.2.你家里的酸奶通常放在什么地方？为什么？你家里的酸奶通常放在什么地方？为什么？反应物本身的性质（内因）反应物本身的性质（内因）温度、催化剂等（外因）温度、催化剂等（外因）二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素现象现象结论结论热水中热水中常温常温冷水中冷水中产生气泡速率增大，产生气泡速率增大，带火星火柴带火星火柴 复燃复燃升高温度，升高温度，反应速率增大反应速率增大有气泡冒出有气泡冒出产生气泡速率减小产生气泡速率减小降低温度，降低温度，反应速率减小反应速率减小2H2O2 = 2H2O +O2实验实验25结论结论1：当其它条件不变时，升高温度，化学：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素现象现象结论结论加入加入MnO2加入加入FeCl3不加其他不加其他试剂试剂气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大气泡冒出速率增大有气泡冒出，较慢有气泡冒出，较慢MnO2能加快能加快反应速率反应速率FeCl3能加快能加快反应速率反应速率无催化剂无催化剂反应较慢反应较慢实验实验26结论结论2：加入催化剂（正）能加快化学反应：加入催化剂（正）能加快化学反应的速率。的速率。思考与交流思考与交流1.请预计大理石（请预计大理石（ CaCO3 ）分别与分别与0.1mol/L和和1mol/L的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗？的盐酸反应的快慢。你能得出什么结论吗？二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素结论结论3：增大：增大反应物的浓度反应物的浓度反应速率加快，反应速率加快，减小反应物的浓度减小反应物的浓度反应速率减慢反应速率减慢.2.块状块状CaCO3、粉末状粉末状CaCO3与与0.1 mol/L的盐酸反的盐酸反应谁快谁慢？为什么？应谁快谁慢？为什么？结论结论4：增大固体表面积可以加快反应速率增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）（接触充分）.6.6.把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中, ,产生氢产生氢气的速率变化如图气的速率变化如图, ,分析其原因分析其原因: : 0t1t2课堂练习课堂练习7.在在2L的密闭容器中充有的密闭容器中充有2molSO2和一定量的和一定量的O2，发生，发生下列反应下列反应:2SO2+O2 2SO3;当反应进行到当反应进行到4min时测得时测得此时此时SO2为为0.4mol.那么反应进行到那么反应进行到2min时密闭容器中时密闭容器中SO2物质的量是（物质的量是（ ）A.1.6mol B.1.2mol C.1.6mol D.1.2molD思考与交流思考与交流二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素SO2、O2结论结论5：对于气体参加的反应来说，：对于气体参加的反应来说，压强压强增大化学增大化学反应速率反应速率增大增大；减小压强减小压强，化学反应速率减小，化学反应速率减小HCl、NaOH本质是通过影本质是通过影响响c来影响来影响v思考与交流思考与交流二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素思考：恒容时，向反应2SO2+O2 2SO3充入N2气，化学反应速率如何变化？若恒压时向反应2SO2+O2 2SO3充入N2时化学反应速率又该如何变化？恒温恒容下通入稀有气体，恒温恒容下通入稀有气体，v不变不变恒温恒压下通入稀有气体，恒温恒压下通入稀有气体，v减少减少1 1、下列四种、下列四种X X溶液均能与盐酸反应，其中反应最快的是溶液均能与盐酸反应，其中反应最快的是（ ）A.1020mL 3mol/LA.1020mL 3mol/L的的X X溶液溶液B.2030mL 2mol/LB.2030mL 2mol/L的的X X溶液溶液C.2010mL 4mol/LC.2010mL 4mol/L的的X X溶液溶液D.1010mL 2mol/LD.1010mL 2mol/L的的X X溶液溶液C2 2、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使反、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使反应速率加快的是（应速率加快的是（ ）A.A.加热加热 B. B.滴加少量的硫酸铜溶液滴加少量的硫酸铜溶液C.C.不用稀硫酸，改用不用稀硫酸，改用98%98%浓硫酸浓硫酸D.D.不用铁片，改用铁粉不用铁片，改用铁粉 E. E.滴加一定量硫酸钠溶液滴加一定量硫酸钠溶液F.F.增加压强增加压强C、E、F课堂练习课堂练习3.将等物质的量的将等物质的量的A、B混合于混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）=C （g）+2D （g），经），经5min后，测得后，测得D的的浓度为浓度为0.5mol/L，c（A）:c（ B）=3:5，C的平均速率为的平均速率为0.1mol/L.min.求：求：（1）A、B反应开始的物质的量反应开始的物质的量（2）B的平均速率的平均速率（3）的值的值课堂练习课堂练习练习4 对于于反反应M+N=P，如如果果温温度度每每升升高高10，反反应速速率率增增加加为原原来来的的3倍倍。在在10时完完成成反反应的的10%需需要要54min，将将温温度度提提高高到到40完完成成反反应的的10%需要的需要的时间为多少？多少？V(升温后升温后) = 340 10 10 V(升温前升温前)= 27 V(升温前升温前)T = 54 min 27 = 2 min 练习练习5 在某温度时在某温度时,在在2L的容器中的容器中,X Y Z三种三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图物质的物质的量随时间的变化曲线如图.由图得由图得,该反应的化学方程该反应的化学方程式为式为_,反应开始至反应开始至2min,Z的的平均反应速率为平均反应速率为_. . . . . . . . . .1.01.00.80.80.60.60.40.40.20.21 2 3 4 5 0.90.70.2minmolXYZX+3Y 2Z 0.05 mol/L min第三节第三节 化学反应的速率和限度化学反应的速率和限度第三第三课时化学反化学反应限度限度 2H2 +O2 = 2H2O 已知：已知：2mol 1mol 2SO2 + O2 2SO3 已知：已知：2mol 1mol 点燃催化剂2mol?2mol?思考：思考：我们知道在化学反应中，反应物之间我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？计量关系完全转化为生成物呢？由上可知由上可知可逆反应进行得不完全，正、可逆反应进行得不完全，正、逆向反应同时同条件进行。化学反应物逆向反应同时同条件进行。化学反应物不可能全部转化为生成物，不可能全部转化为生成物，存在一定的存在一定的化学反应限度化学反应限度。其实任何化学反应的进。其实任何化学反应的进程都有一定的限度（可逆性），反应物程都有一定的限度（可逆性），反应物不可能完全参加了反应，有些能进行地不可能完全参加了反应，有些能进行地较彻底（较彻底（非可逆反应非可逆反应），有些反应是不），有些反应是不彻底的，甚至是可逆的（彻底的，甚至是可逆的（可逆反应可逆反应）。）。结论三、化学反应限度三、化学反应限度1.1.可逆反应：可逆反应：在在相同条件相同条件下能向正反应方向进行下能向正反应方向进行 同时又能向同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。逆反应方向进行的反应称为可逆反应。N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温 Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd（OH)2+2Ni(OH)2放电充电2H2OH2+O2 电解电解点燃点燃14CO2、14C、14CO14CO2 + C CO，达到化学平衡后，达到化学平衡后，平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒子有的粒子有 。三、化学反应限度三、化学反应限度H2(g) + I2 (g) 2HI(g) 正向反应正向反应逆向反应逆向反应在体积一定的密闭容器中加入在体积一定的密闭容器中加入1molH2和和1mol I2对于以上反应，请分析：对于以上反应，请分析：（1）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？（2）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个反应速率大？）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个反应速率大？（3）随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？）随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？（4）随着反应的进行，）随着反应的进行，v(正正)与与v(逆逆)怎样变化？怎样变化？（5）反应进行到什么时候会）反应进行到什么时候会“停止停止”？（6）此时，反应物和生成物浓度如何变化？）此时，反应物和生成物浓度如何变化？（8）反应真的停止了？）反应真的停止了？（9）画出）画出v-t坐标曲线坐标曲线。三、化学反应限度三、化学反应限度2.2.化学平衡的建立：化学平衡的建立：3.3.化学平衡状态：化学平衡状态：- 一定条件下，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相一定条件下，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态条件、前提、本质、现象条件、前提、本质、现象三、化学反应限度三、化学反应限度3.3.化学平衡状态：化学平衡状态：一定条件下，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相一定条件下，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态v平衡特征：平衡特征：逆逆等等动动定定变变：可逆反应（或可逆过程）：可逆反应（或可逆过程）：V正正 =V逆逆 不等于零不等于零：平衡时正逆反应均未停止，只是速率相等：平衡时正逆反应均未停止，只是速率相等,是动态平衡。是动态平衡。：平衡时，各组分：平衡时，各组分含量含量保持恒定保持恒定：条件改变（：条件改变（T/C/P），平衡移动），平衡移动其中，其中，“等等”和和“定定”判断化学反应是否判断化学反应是否处于平衡状态的关键处于平衡状态的关键1.对于可逆反应对于可逆反应MN Q达到平衡时，达到平衡时，下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了全部变成了QC.反应物和生成物的浓度都保持不变反应物和生成物的浓度都保持不变D.反应已经停止反应已经停止C课堂练习课堂练习2.在一定温度下，可逆反应在一定温度下，可逆反应A(g)+3B (g) 2C(g) 达到平衡状态的标志是（达到平衡状态的标志是（ ）A. C的生成速率和的生成速率和C的分解速率相等的分解速率相等.B. 单位时间内生成单位时间内生成1molA同时生成了同时生成了3molB.C. A、B、C浓度不再变化浓度不再变化.D. A、B、C的分子个数之比为的分子个数之比为1：3：2AC三、化学反应限度三、化学反应限度4.4.化学平衡状态的判断：化学平衡状态的判断：直接速率速率v(正）正）=v(逆）逆）浓度不再改变vA（耗）=vA(生）等号一边一生一死，量与系数成正比等号两边同生共死，量与系数成正比各组分的浓度不再变化各组分的n/m/W（n）不再变化2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温2mol 1mol2mol 1mol 3.以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态?若有若有1molN2消耗消耗,则有则有1molN2生成生成.若有若有1molN2消耗消耗,则有则有3molH2生成生成.若有若有1molN2消耗消耗,则有则有2molNH3生成生成. 若有若有1molNN键断裂键断裂,则有则有6molNH键断裂键断裂. 若有若有1molNN键断裂键断裂,则有则有6molNH键生成键生成.若反应体系中若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变的百分含量不变.反应体系中平均相对分子质量一定反应体系中平均相对分子质量一定.若体系的体积一定若体系的体积一定,气体的密度一定气体的密度一定.若体系的体积一定若体系的体积一定,气体的压强一定气体的压强一定.是是否否是是是是是是是是否否是是否否课堂练习课堂练习三、化学反应限度三、化学反应限度4.4.化学平衡状态的判断：化学平衡状态的判断：以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例 间接压强不变若m+np+q一定一定若m+n=p+q不一定不一定平均M不变若m+np+q若m+n=p+q一定一定不一定不一定密度不变若m+np+q若m+n=p+q不一定不一定不一定不一定颜色不变一定一定课堂练习课堂练习4.可逆反应2NO2 2NO+O2在密闭容器中反应，达到化学平衡状态的是（ ）A.单位时间内生成nmolO2同时生成2nmolNO2B.单位时间内生成nmolO2同时生成2nmolNOC.CNO2:CNO:CO2=2:2：1D.混合气体的颜色不再改变F.混合气体的密度不再改变E.混合气体的平均M不再改变H.混合气体个组分的 体积分数不再改变ADEH3molA和2.5molB混合于2L的密闭容器中发生反应：3A(g)+B(g) aC(g)+2D(g),5min后达到平衡，已知V(c)=0.05mol/(minL),生成D为1mol.下列选项正确的是（ ）A. V(A)=0.15 mol/(minL)B. a=2C.平衡时B的转化率为20%D.平衡时压强为起始时的0.8倍C课堂练习课堂练习练习：天然气和液化石油气燃烧的主要化学练习：天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为：方程式依次为：CH42O2CO22H2O，C3H85O23CO24H2O，现有一套以天然，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采用的正确措施是（用的正确措施是（ ）A、减少空气进入量，增大石油气进入量、减少空气进入量，增大石油气进入量B、增大空气进入量，减少石油气进入量、增大空气进入量，减少石油气进入量C、减少空气进入量，减少石油气进入量、减少空气进入量，减少石油气进入量D、增大空气进入量，增大石油气进入量、增大空气进入量，增大石油气进入量B四、化学反应条件的控制四、化学反应条件的控制1.燃料充分燃烧的条件是什么？燃料充分燃烧的条件是什么？2.提高燃料的燃烧效率的措施提高燃料的燃烧效率的措施