6.2 化学反应的速率与限度 第1课时 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第1课时 化学反应速率 学习目标 1.了解化学反应速率的概念和表示方法，并能进行简单计算。 2.理解影响化学反应速率的因素及规律，并能合理解释生产、生活中 的相关化学现象。 3.学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。 2 对于化学反应，不同的反应，其快慢也不一样 如《开端》里，火药的爆炸，可以在瞬间完成 课前引入 对于化学反应，不同的反应，其快慢也不一样 而溶洞的形成，需要百年甚至千年 课前引入 【思考与讨论】 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，我们以往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。 例如：我们学过物理都知道： (1) 光的传播速度是很快的； (2) 光在空气中的传播速度3×108m/s。 定性描述 定量描述 化学反应快慢的表示方法  定性描述 如何定性判断某些化学反应进行的快慢 （1）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑  （2）Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O  （3）Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3  观察气泡逸出的快慢 观察沉淀产生的快慢（溶液变浑浊快慢） 观察溶液颜色变化快慢 定量表示 1.概念：用来衡量化学反应过程 的物理量 2.表示方法：通常用 来表示 进行的快慢 单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 一、化学反应速率  3.数学表达式 4.常用单位 = V∙Δt Δn ￣￣￣ υ= Δt Δc ￣￣ = t2–t1 c2–c1 ￣￣￣ 1 mol/(L·s) = mol/(L·min) 60 mol/(L·min)或mol/(L·s) mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1 5. 注意事项 (1)化学反应速率只取正值。 (2)化学反应速率是某一段时间内的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 (3)固体和纯液体浓度为常数，所以化学反应速率不用固体和纯液体物质来表示。 【例1】在某一化学反应中，已知反应物A的浓度在10 s内从4 mol/L变成 1 mol/L。则在这10 s内用A表示的化学反应速率为多少？ 问：第10s的反应速率为多少？ 无法确定 = 4 mol·L-1–1 mol·L-1 10 s v(A) ∆c(A) ∆t = 3 mol·L-1 10 s 0.3 mol·L-1·s-1 = = 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 9 1.在某一化学反应中，生成物B的浓度在5s内从0.5mol/L变成2.0mol/L，在这5s内B的化学反应速率为_ ________。 2.一个5L的容器中，盛入8.0mol某气体反应物，5min后，测得这种气体反应物还剩余6.8mol，这种反应物的化学反应速率为___________。 0.3mol/(L·S) 0.048mol/(L·min) 【练习】 则v(A)=△C（A）/△t， v(B)=△C（B）/△t， v(Y)=△C（Y）/△t， v(Z)=△C（Z）/△t。 在反应方程式mA+nB=pY+qZ中∶ v(A)、v(B)、v(Y)、v(Z)之间存在什么样的关系？ 【例2】在1L的密闭容器中，加入8molN2和20mol H2，发生 N2 + 3H2   2NH3，在5min末时，测得容器中含有6mol的N2，求该反应的化学反应速率。 N2 + 3H2   2NH3 起始浓度(mol/L) 8 20 0 5min末浓度(mol/L) 6 v(N2)= 2/5=0.4mol/(L·min) v(H2)= 6/5=1.2mol/(L·min) v(NH3)= 4/5=0.8mol/(L·min) 4 2 △C (mol/L) 6 结论1:同一反应的反应速率可以用不同的物质表示，其数值可能不同，但所表示的意义是相同的。在表示反应速率时，应注明是由哪种物质表示的。 14 4 v(N2)= 2/5=0.4mol/(L·min) v(H2)= 6/5=1.2 mol/(L·min) v(NH3)= 4/5=0.8mol/(L·min) 由以上可知∶ v（N2）: v（H2 ）: v（NH3）= 0.4 : 1.2 : 0.8 = 1 : 3 : 2 即同一反应中，各物质的反应速率之比等于化学方程式中化学式前面的计量数之比。 结论2: 同一反应中，各物质的反应速率之比等于其化学方程式中的化学计量数之比。即对于反应：aA+bB=cC+dD vA:vB:vC:vD = a : b : c : d ① 3A（g）+B（g）=2C（g） 3A（g）+B（g）=2C（g） 【例3】对于反应3A（g）+B（g）=2C（g），在不同条件下，用A、B表示的反应速率分别为条件①v（A）=0.6 mol·L-1·min-1；条件②v（B）=0.45 mol·L-1·min-1；比较反应在条件①和条件②的速率快慢 ② v（A）=0.6 mol·L-1·min-1 v（B）=0.45 mol·L-1·min-1 v（B）=0.2 mol·L-1·min-1 v① v② < 提示：比较不同条件下同一反应速率，转变成同一物质的速率进行比较 【例4】反应 A(g) + 3B(g) = 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为： ①v(A)=0.45mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1 则该反应速率的快慢顺序为( ) A.④>③=②>① B.④<③=②<① C.①>②=③>④ D.④>③>②>① A 比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时，应先转化为同一物质、同一单位，然后再比较其数值大小，数值越大表明反应越快。 3X2 + Y2 = 2Z 3X2 + Y2 = 2X3Y 3.某温度下，浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过t min后，测得物质的量浓度分别为：c(X2)=0.4mol/L,c(Y2)=0.8mol/L ,c(Z)=0.4mol/L,则反应的化学方程式可表示为： 4.已知 4NH3+5O2=4NO+6H2O，则下列关系式正确的是（ ） A. 4v(NH3)=5v(O2) B. 4v(NO)=6v(H2O) C. 5v(O2)=6v(H2O) D. 4v (O2)=5v(NO) 【练习】 D 5.某温度时，图中曲线X、Y、Z是在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线。由图中数据分析，该反应的化学方程式_________________； 反应从开始计时，2分钟内Z的平 均反应速率为:_______________。 0.05mol/(Lmin) Y+3X 2Z 则: v(N2)= 0.2/2×2 = 0.05 mol/（L·s） v(H2)= 0.6/2×2 = 0.15 mol/（L·s） v(NH3)= 0.4/2×2 = 0.1 mol/（L·s） 计算化学反应速率的方法---- 三段式法 (1)起始量、转化量、某时刻量,三者物理量及单位要统一,都是物质的量或物质的量浓度,否则无法计算。 (2)起始量、转化量、某时刻量中,只有不同物质的转化量之比等于对应物质的化学计量数之比,不同物质的起始量或某时刻量之间没有必然的关系,不能列比例式计算。 例: 在2L的密闭容器中，加入3mol和1mol的H2和N2发生 N2 + 3H2 2NH3 在2s末时，测得容器中含有0.4mol的NH3，求该反应的化学反应速率。 解： N2 + 3H2 2NH3 起始量/mol 1 3 0 变化量/mol 0.2 0.6 0.4 2s末量/mol 0.8 2.4 0.4 【练习】 1. 在一密闭容器中装有N2和H2，反应开始时，N2的浓度为2mol/L；H2的浓度为5mol/L；反应开始2min时，测得容器中N2的浓度为1.8mol/L，(1)求这2min内N2、H2、NH3的平均速率各是多少？ (2)求2min时，容器中H2、NH3的浓度？ 解： N2 + 3 H2 2NH3 2 5 0 1.8 0.2 0.6 0.4 所以: v(N2)= 0.2mol/L 2min = 0.1 mol/(L·min) 同理: v(H2)= 0.3mol/(L·min) v(NH3) = 0.2 mol/(L·min) 高温高压 催化剂 4.4 0.4 C始（mol/L） C末（mol/L） C（mol/L） 2.把0.4 mol X气体和0.6 mol Y气体混合于2 L密闭容器中，使它们发生如下反应：4X(g) + 5Y(g) === nZ(g) + 6W(g)。2 min 末已生成0.3 mol W，若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05 mol·（L·min）-1，计算： （1）前2 min内用X的浓度变化表示的平均反应速率。 （2）2 min末时Y的浓度。 （3）化学反应方程式中n的值是多少。 【答案】（1）0.05 mol·（L·min）-1；（2）0.175 mol/L；（3）4 【练习】 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？ 钢铁腐蚀 食物腐坏 炼钢 合成氨 调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。 有哪些因素能够影响化学反应速率呢？ 思考与讨论 比较下列每组化学反应的速率，并分析引起速率不同的可能原因： 4. 夏天米饭变质 冬天米饭变质 1. Mg + HCl Al + HCl 2. H2O2分解 H2O2+MnO2 3. 硫在空气中燃烧 硫在氧气中燃烧 思考与讨论 22 2.外因：外界条件 二、影响化学反应速率的因素： 1.内因：反应物本身的性质 实验探究 23 实验探究 控制变量法 探究温度对化学反应速率的影响 （1）温度对化学反应速率的影响 实验 操作   实验 现象 实验 结论 ①产生气泡 速率最慢 ②产生气泡 速率较快 ③产生气泡 速率最快 当其它条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小 探究浓度对化学反应速率的影响 实验 操作   实验 现象 实验 结论 2 mL 0.1 mol/L盐酸 2 mL 1 mol/L盐酸 等量的大理石碎块 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大。降低反应物浓度，化学反应速率减小。 加入1 mol/L盐酸的试管中生成气泡的速率更快 （2）浓度对化学反应速率的影响 探究催化剂对化学反应速率的影响 实验 操作   实验 现象 实验 结论 催化剂(正)能加快化学反应速率 ①有少量 气泡出现 ②能产生 大量气泡 ③能产生 大量气泡 （3）催化剂对化学反应速率的影响 有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积，使反应物的浓度改变。 增大压强的方法 （1）压缩体积或充入气态反应物 （2）体积不变，充入不参与反应的气体 压强增大，反应物浓度增大，化学反应速率加快 压强增大，但反应物浓度不发生变化，故化学反应速率不变 （4）压强对化学反应速率的影响 【讨论】反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率影响？ (1)将容器的体积缩小一半 (2)保持体积不变，充入N2使体系压强增大 (3) 保持压强不变，充入N2使容器体积变大 增大 不变 减小 实验 操作   实验 现象 实验 结论 其他条件相同时，固体反应物表面积越大，反应速率越大 加碳酸钙粉末的试管内产生气泡较快，加块状碳酸钙的试管内产生气泡较慢 （5）固体反应物表面积对化学反应速率的影响 1、下列调控反应速率的措施或实验中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素？ （1）向炉膛内鼓风或用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。 （2）把食物放在冰箱里，在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期。 （3）做化学实验时，为加速反应的进行，通常将块状或颗粒状的固体药品，研细并混匀或者将固体试剂溶于水配成溶液后再进行实验。 （4）铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。 思考与讨论 2、为什么往Zn和H2SO4溶液中加入少量CuSO4溶液可以加快反应速率？ Zn和CuSO4发生置换反应生成单质Cu,形成原电池，化学反应速率加快。形成原电池会加快化学反应速率。 影响因素 规律 内因 反应物本 身的性质 反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之化学反应速率越慢 外因 浓度 增大反应物的浓度，化学反应速率增大；减小反应物的浓度，化学反应速率减小 温度 升高温度，化学反应速率增大； 降低温度，化学反应速率减小 催化剂 一般地，使用催化剂能极大地加快反应速率 固体的表面积 增大固体反应物的表面积，化学反应速率加快 其他 光照、溶剂、形成原电池等，也能影响化学反应速率 归纳总结——影响化学反应速率的因素 (1)Na、Mg、Al的金属性决定了它们与水反应的速率大小(　　) 判断正误 (2)对一定条件下C(s)＋O2(g) CO2(g)的反应，增加C的量，该反应化学反应速率加快(　　) (3)对于放热反应，升高温度化学反应速率减小(　　) (4)改变压强，化学反应速率必然改变(　　) (5)用铁和稀硫酸反应制取氢气时，换成浓硫酸，产生氢气的速率加快 (　　) √ × × × × 3.可使反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的反应速率增大的措施是：①增大压强 ②增加碳的用量 ③通入CO2 ④恒压下充入N2 ⑤恒容下充入N2 ⑥通入CO( ) A．①③⑤ B．②④⑥ C．①③⑥ D．③⑤⑥ C 4.等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系，其中正确的是（     ） 【练习】 A Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 $$