内容正文:
第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率与限度
第一课时
化学反应的速率
学习目标
1. 通过实验认识化学反应速率及其影响因素。
2. 能进行化学反应速率的计算、转化与比较,学会控制化学反应速率的常用方法。
在化学实验和日常生活,我们经常观察到这些现象:
溶洞的形成
定向爆破
很慢
很快
牛奶变质
铁生锈
较慢
化学反应有快慢之分
较快
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都是定性地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中,往往需要定量地描述一个反应的快慢。
化学反应速率
1. 化学反应速率及表示方法
概念:化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
数学表达式:
v(B) =
Δc(B)
Δt
单位:
mol/(L·s),mol/(L·min)等
一、化学反应速率
Δc——某一反应物或生成物浓度的变化量,常用单位:mol/L;
Δt——变化所用时间,常用单位:s,min,h;
①表示一个化学反应的反应速率,应指明是用哪种物质来表示。
②化学反应速率都是取正值。
③化学反应速率是某一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。
④一般不用固体或纯液体来表示化学反应速率。
特别提示
2. 化学反应速率的有关计算
例1:某反应物在2 min内减少了1 mol/L,用该物质浓度的变化来表示的化学反应速率为_________________。
例2:一个1 L的容器中,盛入8.0 mol某气体反应物,5 min后,测得这种气体反应物还剩6.8 mol,这种反应物的化学反应速率为_______________。
v=
Δc
Δt
0.5 mol/(L·s)
v=
Δn
VΔt
0.24 mol/(L·s)
在一个化学反应中,反应速率既可以用反应物浓度的减少量来表示,也可以用生成物浓度的增加量来表示。那么同一反应中,用不同物质的浓度变化来表示的反应速率是否相同呢?其大小有什么关系呢?
结论:各物质的速率之比等于方程式计量数之比
2 : 1 : 2
例3:向一个容积为1 L的密闭容器中放入2 mol SO2和1 mol O2,在一定条件下,2 s后测得容器内有0.8 mol SO2 、 0.4 mol O2 、1.2 mol SO3 ,求2 s内SO2、O2、SO3的平均反应速率。
2SO2 + O2 2SO3
v(SO2)=0.6 mol/(L·s)
v(O2)=0.3 mol/(L·s)
v(SO3)=0.6 mol/(L·s)
规律:
同一化学反应,用不同的物质表示其化学反应速率,数值可能不相同,但意义相同,均表示这段时间内该反应的化学反应速率。当比较某一反应的快慢时,只需转化为同一物质、同一单位的化学反应速率再比较快慢。
同一化学反应:aA+bB === cC+dD
有:v(A)︰ v(B)︰ v(C)︰ v(D)
=a︰b︰c︰d
=∆c(A)︰∆c(B)︰∆c(C)︰∆c(D)
=∆n(A)︰∆n(B)︰∆n(C)︰∆n(D)
(1)写出有关反应的化学方程式;
“三段法”计算化学反应速率
(2)标出各物质的起始量、变化量、某时刻量;
(3)根据已知条件列方程式计算。
例: m A + n B p C + q D
起始: a b 0 0
变化: mx nx px qx
某时刻:a - mx b - nx 0+px 0+qx
步骤
①变化量与方程式中各物质的化学计量数成比例
②这里a、b可指 物质的量、浓度、体积等
③反应物:某时刻量=起始量-变化量
生成物:某时刻量=起始量+变化量
④转化率α
α(A)=
A的变化量
A的起始量
×100%
关系
例4:在2 L的密闭容器中,加入1 mol N2和3 mol H2,发生 N2+3H2 === 2NH3 ,在2 s末时,测得容器中含有0.4 mol的NH3,求该反应的化学反应速率。
起始浓度(mol/L)
2 s末浓度(mol/L)