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
课时1 化学反应的速率
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课堂导入
在化学反应的研究和实际应用中,人们除了选择合适的化学反应以实现所期待的物质转化和能量转化,还要关注化学反应进行的快慢和程度,以提高生产效率。
在化学实验和日常生活中,我们能够发现有的化学反应进行得很快,比如爆炸和燃料燃烧,有的化学反应则进行得很慢,比如铁锹生锈和牛奶变质。
我们如何能够描述反应的快慢?
课堂学习
化学反应的速率
若只是定性研究的角度,是否可以通过反应现象的差别来比较速率?
若是需要进行定量分析,应当怎么描述反应速率呢?
反应生成气体
放出气泡的快慢
反应生成固体
形成沉淀的快慢
带有颜色改变
颜色变化的快慢
固体参与反应
固体减少的快慢
反应热量变化
温度改变的快慢
课堂学习
化学反应的速率
速率这个词我们并不陌生,初中物理中有接触过,你能根据物理中速率的定义和定义式推测出化学反应速率的定义和定义式吗?
速率是衡量物体运动快慢的物理量,即单位时间内物体运动的路程。
s
v = ——
t
定义:化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量,通常以单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。
Δc Δn
v = —— = ——
Δt VΔt
单位:
mol/(L·s)
mol·L-1·min-1
课堂学习
化学反应的速率
注意事项:
反应速率只有正值,没有负值;
反应速率指的是一段时间的平均速率,而不是某一时刻的瞬时速率;
固体和纯液体的浓度为常数,Δc=0,因此不用固体或纯液体的浓度表示化学反应速率;
在同一化学反应中,用不同的物质表示的反应速率可能不同,但意义是相同的,故描述化学反应速率时必须指明具体的物质,v(A)便是用A表示的化学反应速率;
对于同一个反应,用不同物质表示化学反应速率时,化学反应速率之比=化学计量数之比。
为什么化学反应速率之比和化学计量数之比是相等的呢,我们可以通过实际例子和相关理论来推算。
Δc Δn
v = —— = ——
Δt VΔt
课堂学习
化学反应的速率
对于反应4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O来说,在2L的刚性容器中通入6molNH3和7molO2,经过10s后,NH3的物质的量变化了4mol,请计算v(NH3)、v(O2)、v(NO),并思考几种物质反应速率之间的关系。
起始物质的量(mol): 6 7 0
结束物质的量(mol): 2 2 4
变化物质的量(mol): 4 5 4
三段式
v(NH3) = 0.2mol·L-1·s-1
v(O2) = 0.25mol·L-1·s-1
v(NO) = 0.2mol·L-1·s-1
Δc Δn
v = —— = ——
Δt VΔt
根据计算结果可知,反应速率之比=系数之比,若是对于反应aA + bB = cC +dD呢?
课堂学习
化学反应的速率
了解化学反应速率的含义之后,应当如何定量的比较化学反应速率的大小呢?
①“化物质”:将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率,或分别除以相应物质的化学计量数,所得数值大的速率大。
例如:对于反应aA(g) + bB(g) = cC(g) +dD(g)来说,若 v(A) /a > v(B) / b,则证明用A表示反应速率的反应快于用B表示反应速率的反应。
②“化单位”:若化学反应速率的单位不一致,需转化为同一单位。
课堂巩固
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
① v(A)=0.60 mol·L-1·min-1
② v(B)=0.45 mol·L-1·min-1
③ v(C)=0.15 mol·L-1·min-1
④ v(D)=0.45 mol·L-1·min-1
则此反应在不同条件下进行最快的是 ( )
A.③ B.① C.④ D.②
D
课堂学习
化学反应速率的影响因素
对于右图的几个反应,你希望它们的速率是快还是慢?
如食