化学反应的快慢.pptx

《化学反应的快慢.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应的快慢.pptx（79页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第2章 化学键 化学反应规律 第3节 化学反应的快慢和限度 第1课时 化学反应的快慢 一、化学反应速率 【做一做】向体积为2 L的密闭容器中通入10 mol SO2、 10 mol O2,发生反应2SO2+O2 2SO3。反应5 min 时测得SO2的物质的量为6 mol。 催化剂 请完成下表中相关空格。 物质SO2O2SO3 起始浓度(molL-1)_ 变化浓度c(molL-1)_ 5 min时浓度(molL-1)_ 5 min内的化学反应速率 (molL-1min-1) _ 化学反应速率之比_ 550 212 342 0.40.20.4 212 二、影响化学反应速率的因素 影响因素变化规律

2、 内因_越活泼,反应越快 反应物本身的性质 影响因素变化规律 外因温度升高温度,反应_ 反应物浓度增大浓度,反应_ 催化剂 使用催化剂,改变反 应速率 压强(气体反应物)增大压强,反应_ 固体接触面积 接触面积越大,反应 _ 加快 加快 加快 越快 【想一想】在下列事实中,各是什么因素影响了化学反 应速率。 (1)集气瓶中H2和Cl2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发 生爆炸; (2)黄铁矿煅烧时要粉碎成矿粒; (3)熔化的KClO3放出气泡很慢,撒入少量MnO2,则很快产 生气体; (4)同浓度、同体积的盐酸放入同样大小的锌粒和镁条 ,产生气体有快有慢; (5)同样大小的石灰石分别与0.1 mo

3、lL-1盐酸和 1 molL-1盐酸反应,速率不同。 提示:(1)光 (2)反应物的接触面积 (3)催化剂 (4)反应物本身的性质 (5)反应物的浓度 三、调控化学反应速率的意义 【情境思考】 食品添加剂是为改善食品色、香、味等品质,以及为防 腐和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成的物质 或者天然物质。例如油脂抗氧化剂就是一种常见的食 品添加剂。 请分析油脂抗氧化剂是如何利用了化学反应速率的原 理。 提示:食品中添加抗氧化剂,目的是减慢食品的变质速 率,与反应速率有关。 知识点一 化学反应速率的计算及大小比较 【重点释疑】 1.化学反应速率的计算 (1)定义式法:v(A)= (2)关系式法:

4、对于化学反应: aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),满足如下关系: v(A)v(B)v(C)v(D)=abcd。 上述关系可总结为化学反应速率数值之比=化学计量数 之比。 2.化学反应速率的大小比较 (1)归一法:统一单位:若单位不统一,则要换算成相 同的单位;换算:若为不同物质表示的反应速率,则要 换算成同一物质来表示反应速率;比较:比较数值的 大小,数值越大,反应速率越快。 (2)比值法:比较化学反应速率与化学计量数的比值,如 aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g),比较 若 则说明用A表示的化学反应速率大于用B表 示的化学反应速率。 【知识拓展】“三段式”计算化学反应

5、速率 (1)计算模式 设a molL-1、b molL-1分别为A、B两种物质的起始 浓度,mx molL-1为反应物A的转化浓度,nx molL-1为 B的转化浓度,则: mA(g)+ nB(g) pC(g)+ qD(g) 起始浓度(molL-1) a b 0 0 转化浓度(molL-1) mx nx px qx 终态浓度(molL-1)a-mx b-nx px qx (2)基本步骤 确定反应物或生成物的起始加入量; 确定反应过程中各物质的变化量; 确定反应进行至某时刻时各物质的量; 依据题干中的条件建立等式关系进行解答; 应用比例关系解答:化学反应速率之比=浓度变化之 比=物质的量变化之比

6、=化学计量数之比。 【思考讨论】 (1)若以molL-1min-1为化学反应速率的单位,能用固 体来表示某一反应的反应速率吗? 提示:不能。固体或纯液体的浓度视为常数,c=0,因 此不用固体或纯液体表示化学反应速率。 (2)反应速率是该化学反应在某一时刻的瞬时速率吗? 提示:不是。化学反应速率是一段时间内的平均反应速 率,而不是某一时刻的瞬时速率。 【案例示范】 【典例】(2019日照高一检测)(1)在反应A(g)+3B(g) =2C(g)中,若以物质A表示该反应的化学反应速率为 0.2 molL-1min-1,则以物质B表示此反应的化学反应 速率为_molL-1min-1。 (2)在2 L的

7、密闭容器中,充入2 mol N2和3 mol H2,在一 定条件下发生反应,3 s后测得N2的物质的量为1.9 mol, 则以H2的浓度变化表示的反应速率为_。 (3)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 molL-1s-1,则在 2 s 时,容器中有_mol A,此时C的物质的量浓 度为_。 (4)反应:3A(g)+B(g)=2C(g)+2D(g),在不同条件下, 用不同物质表示其反应速率,分别为 v(A)=0.6 molL-1min-1 v(B)=0.45 mol

8、L-1min-1 v(C)=0.015 molL-1min-1 v(D)=0.45 molL-1min-1,则此反应在不同条件下 进行最快的是_。 A.B.C.D. 【思维建模】计算化学反应速率的一般思路为 【解析】(1)根据化学方程式中的计量数关系: v(B)=3v(A)=30.2 molL-1min-1=0.6 molL-1 min-1。 (2)解法一:3 s内消耗的N2的物质的量为2 mol- 1.9 mol=0.1 mol,根据化学方程式N2+3H2 2NH3, 可以计算出3 s内消耗的H2的物质的量为0.3 mol,根据 化学反应速率的计算公式,v(H2)= =0.05 mol L-

9、1s-1。 高温、高压 催化剂 解法二:先计算出用N2表示的化学反应速率:v(N2)= 再根据化学方程式的计量 数关系,计算出用H2表示的化学反应速率:v(H2)=3v(N2) =0.05 molL-1s-1。 (3) 3A(g) +B(g)=2C(g) 起始浓度/molL-1 1.0 0.50 转化浓度/molL-10.12 0.040.08 2 s时浓度/molL-10.88 0.460.08 则2 s时,n(A)=0.88 molL-110 L=8.8 mol, c(C)=0.08 molL-1。 (4)化学反应速率之比等于化学反应方程式中的化学计 量数之比,即v(A)v(B)v(C)v

10、(D)=3122,则 用A表示的化学反应速率分别为中v(A)=0.6 mol L-1min-1;中v(A)=3v(B)=0.45 molL-1min-1 3=1.35 molL-1min-1;中v(A)= v(C)= 0.015 molL-1min-1=0.022 5 molL-1min-1; 中v(A)= v(D)= 0.45 molL-1min-1= 0.675 molL-1min-1,所以在不同条件下,进行最快 的是。 答案:(1)0.6 (2)0.05 molL-1s-1 (3)8.8 0.08 molL-1 (4)D 【方法规律】反应速率大小比较的两种方法 同一化学反应速率用不同物质

11、表示时数值可能不同,比 较化学反应速率的快慢不能只看数值大小,还要进行一 定的转化: (1)方法一:换算成同一物质、同一单位表示,再比较数 值大小。 (2)方法二:比较化学反应速率与化学计量数的比值。 如反应aA(g)+bB(g)=cC(g),要比较v(A)与v(B)的相 对大小,即比较 的相对大小,若 则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。 【迁移应用】 1.(2019菏泽高一检测)在1 L的密闭容器中,发生反 应4A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g),经2 min后B的浓度减 少0.6 molL-1。对此反应速率的正确表示是( ) 世纪金榜导学号 A.用A表示的反应

12、速率是0.4 molL-1min-1 B.用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是321 C.在第2 min末的反应速率用B表示是0.3 molL-1 min-1 D.在这2 min内用B表示的速率的值逐渐减小,用C表示 的速率的值逐渐增大 【解析】选B。A为固体,一般不用固体表示反应速率,A 项错误;同一反应中,用不同物质表示的速率与方程式 中各物质的化学计量数成正比,B项正确;反应速率为平 均值,并非2 min末的速率,C项错误;同一时间段内,用 反应物、生成物表示的速率的意义是相同的,变化趋势 也是一样的,D项错误。 2.在N2+3H2 2NH3的反应中,经过一段时间 后,NH3的浓度增

13、加了0.6 molL-1,在此时间内用NH3表 示的反应速率为0.3 molL-1s-1。则此段时间是 ( ) A.1 s B.2 s C.0.44 s D.1.33 s 高温、高压 催化剂 【解析】选B。 【补偿训练】 氨分解反应在容积为2 L的密闭容器内进行。已知起始 时氨气的物质的量为4 mol,5 s末为2.4 mol,则用氨气 表示该反应的速率为( ) A.0.32 molL-1s-1 B.0.16 molL-1s-1 C.1.6 molL-1s-1 D.0.8 molL-1s-1 【解析】选B。v(NH3)= =0.16 mol L-1s-1。 【素养提升】 医学上把未满月(出生2

14、8天内)新生儿的黄疸,称之为新 生儿黄疸,新生儿黄疸是指新生儿时期,由于胆红素代 谢异常,引起血清中胆红素浓度升高,而出现以皮肤、 黏膜、巩膜及其他组织被染成黄色为特征的病症,是新 生儿中最常见的临床问题。科学家为探究胆红素的 作用机理,在特定条件下用一定波长的光照射胆红素, 发现其能发生分解反应,反应物浓度随反应时间变化如 图所示,试计算反应48 min的平均反应速率和推测第 16 min反应物的浓度。 提示:由图可知,48 min期间,反应物浓度变化为(20- 10) molL-1=10 molL-1,所以48 min期间,反 应速率为 =2.5 molL-1min-1。由图可 知,04

15、min期间,反应物浓度变化为(40-20) mol L-1=20 molL-1,48 min期间,反应物浓度变化为 (20-10) molL-1=10 molL-1,可知,每隔4分钟, 浓度变化量降为原来的一半。所以812 min浓度变化 为5 molL-1,1216 min浓度变化为2.5 mol L-1。所以16 min时浓度为10 molL-1-5 mol L-1-2.5 molL-1=2.5 molL-1。 知识点二 外界条件对化学反应速率的影响 【重点释疑】 1.浓度 (1)只适用于气体参加或在溶液中进行的化学反应。 (2)在一定温度下,固体或纯液态物质的浓度是一个常 数,改变其用量

16、,对化学反应速率无影响。 2.温度 (1)对任何化学反应都适用,且不受反应物状态的影响 。 (2)不论是吸热反应还是放热反应,升高温度都能增大 化学反应速率,降低温度都能减小化学反应速率。 3.压强 (1)压强对化学反应速率的影响实质是通过改变浓度对 化学反应速率的影响实现的。 (2)由于固体或液体的体积受压强的影响很小,所以压 强只影响有气体参加的化学反应的反应速率。 (3)改变压强必须引起反应物或生成物的浓度改变才能 改变化学反应速率,否则,化学反应速率不变。 如恒温恒容:充入稀有气体容器压强增大,各反应物 的浓度不变化学反应速率不变。 4.催化剂 催化剂能同等程度地改变正、逆反应的化学反

17、应速率 。 5.固体接触面积 化学反应速率与固体颗粒的大小有关,颗粒越小,表面 积越大,化学反应速率越快。 【知识拓展】压强对反应速率影响的理解 改变气体的压强,实质上是改变气体物质的浓度,从而 达到改变(增大或减小)化学反应速率的目的。 常见的有下列几种情况: (1)恒温时:增大压强 体积缩小 浓度增大 反应速率加快。 (2)恒容时:充入气体反应物 总压增大 浓 度增大 反应速率加快。 充入“惰性气体” 总压增大(各分压不变) 浓度不变 反应速率不变。(“惰性气体”是指不 参与该反应的气体,并不是专指稀有气体) (3)恒压时:充入“惰性气体” 体积增大 浓度减小 反应速率减慢。 总之,在其他

18、条件一定时,改变压强,若引起浓度改变, 则化学反应速率改变。另外,由于压强的变化对固体、 液体的体积影响很小,因而对它们浓度改变的影响也很 小,可以认为改变压强对它们的反应速率无影响。 【思考讨论】 (1)增加反应物的用量,一定能增大化学反应速率吗?为 什么? 提示:不一定,固态和纯液态反应物的浓度是一个常数, 增加固态和纯液态物质的用量,化学反应速率不变。 (2)升高温度,吸热反应和放热反应的速率都加快吗? 提示:都加快。升高温度,分子运动加快,单位时间内有 效碰撞次数增多,反应速率必然加快。 (3)改变压强后,化学反应速率一定变化吗? 提示:不一定,改变压强,对化学反应速率产生影响的根 本

19、原因是引起浓度改变。当压强改变,但对物质的浓度 无影响时,化学反应速率不变。如恒容密闭容器中通入 “惰性气体”时,化学反应速率不变。 【案例示范】 【典例】(2019兰州高一检测)用酸性KMnO4和 H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素,离子方程 式为2 +5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O。一 实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率,探究 某种影响化学反应速率的因素,设计实验方案如下 (KMnO4溶液已酸化): 实验 序号 A溶液B溶液 20 mL 0.1 mol L-1 H2C2O4溶液 30 mL 0.01 mol L-1 KMnO4溶液 20 mL

20、0.2 mol L-1 H2C2O4溶液 30 mL 0.01 mol L-1 KMnO4溶液 (1)该实验探究的是什么因素对化学反应速率的影响? 如图一,相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是 什么? (2)若实验在2 min末收集了4.48 mL CO2(标准状况 下),则在2 min末,c( )为多少? (3)除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外 ,本实验还可通过测定什么量来比较化学反应速率? (4)小组同学发现反应速率总是如图二,其中t1t2时间 内速率变快的主要原因可能是哪些? 【解题指南】解答本题需要注意以下两点: (1)温度、浓度、压强、催化剂以及接触面积都影响化

21、 学反应速率; (2)可以用三段式求算化学反应速率及反应后的浓度。 【解析】(1)对比实验可探究浓度对化学反应速率 的影响,中A溶液的浓度比中大,化学反应速率大, 相同时间内所得CO2的体积大; (2)CO2的物质的量为n(CO2)= =0.000 2 mol, 根据2 +5H2C2O4+6H+=2Mn2+10CO2+8H2O,所 以反应的 的物质的量为n( )= n(CO2)= 0.000 2 mol=0.000 04 mol,剩余的 的物 质的量为n( )=3010-3 L0.01 molL-1- 0.000 04 mol=0.000 26 mol,其物质的量浓度为 c( )= =0.00

22、5 2 molL-1; (3)因实验中H2C2O4过量,故可通过测定KMnO4溶液完全褪 色所需时间或产生相同体积气体所需时间来比较化学 反应速率; (4)该反应放热;催化剂能加快化学反应速率,产物 Mn2+是反应的催化剂。 答案:(1)浓度 (2)0.005 2 molL-1 (3)KMnO4溶液完全褪色所需时间(或产生相同体积气体 所需时间)。 (4)该反应放热;催化剂能加快化学反应速率,产物 Mn2+是反应的催化剂。 【规律方法】化学反应速率大小的分析判断 (1)在内因不相同的情况下(即反应物不相同),只能根 据反应事实及实验现象定性分析反应的快慢。 (2)在内因相同的情况下(即反应物相

23、同),可根据外界 条件对反应速率的影响来定量判断反应速率的大小。 【迁移应用】 1.一定条件下,分别对反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)进 行如下操作(只改变条件):升高反应体系的温度; 增加反应物C的用量;缩小反应体系的体积;减少 体系中CO的量。上述措施中一定能使反应速率显著变 大的是( ) A. B. C. D. 高温 【解析】选D。升高反应体系的温度,反应速率显著 增大,正确;C为固体,增加反应物C的用量,反应速率 不变,错误;缩小反应体系的体积,CO2、CO的浓度增大 ,反应速率增大,正确;减少体系中生成物CO的量,反 应速率不可能增大,错误,选D。 2.硫代硫酸钠溶液与稀硫酸

24、反应的化学方程式为 Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O。下列各组实 验中最先出现浑浊的是 世纪金榜导学号( ) 实验反应温 度/ Na2S2O3溶液稀硫酸H2O V/mL c/(mol L-1) V/mL c/(mol L-1) V/mL A2550.1100.15 B2550.250.210 C3550.1100.15 D3550.250.210 【解析】选D。升高温度,增大反应物的浓度就能提高 化学反应速率,即最先出现浑浊,故选D。 【素养提升】 在用煤炭或者木柴生火时,我们通常用鼓风机或扇子扇 火使炉火更旺,而且如果向炉膛内加入少量的碎煤或碎 木屑同样会使炉火更旺。 请解释为什么会有上述现象发生。 提示:向炉膛内鼓入空气,会使氧气的浓度增大,从而加 快燃料的燃烧;向炉膛内加入碎的燃料,会使燃料的接 触面积增大,从而加快燃烧的速率。 【课堂回眸】