6.2 化学反应的速率与限度 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

该高中化学课件围绕“化学反应速率与限度”展开，从生活现象引入，通过定性到定量的过渡，层层递进地构建了化学反应速率的概念体系，并自然衔接可逆反应与化学平衡状态的形成过程，形成清晰的知识脉络和逻辑支架。 其亮点在于深度融合科学思维与科学探究，以实验探究为载体，引导学生从宏观现象观察到微观本质分析，如通过过氧化氢分解实验对比催化剂作用，强化证据推理能力。同时借助合成氨工业案例体现科学态度与责任，让学生理解条件控制对生产效率与环境保护的意义。教学设计注重变量控制思想的渗透，帮助学生建立“速率—限度—调控”的整体认知框架，既提升学生解决实际问题的能力，又助力教师高效落实核心素养导向的教学目标。

人教版化学必修二 第六章 化学反应与能量 第2节 化学反应的速率和限度 [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。 3.学会运用变量控制研究影响化学反应速率的方法。 4.了解可逆反应及其特点。 5.理解化学平衡状态的特征及标志，改变条件化学平衡会发生改变。 6.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。 一、化学反应的速率 爆炸:瞬间完成 生锈——数月或数年 牛奶变质：数天完成 溶洞形成:数万年 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在描述反应的快慢。然而，在科学研究和实际的应用中，往往需要定量描述一个反应进行的快慢。 化学反应的快慢是相对的！ 什么是定性？什么是定量？ 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 在科学研究和实际应用中，对化学反应进行的快慢进行定量的描述或比较时，要使用同一定义或标准下的数据。与物理学中物体的运动快慢速率表示类似，化学反应过程进行的快慢用化学反应速率来表示。 一、化学反应的速率 1、定义：通常用单位时间内反应物浓度的减小量或生成物浓度的增加量来表示。 2、表达式： 3、单位： 注意： 1. v是表示某段时间内的平均速率，且为正值。 2.需要指明具体物质。 3.一般不用纯液体或固体来表示化学反应速率。 v= Δt Δc = Δn V Δt mol/(L.s) 或 mol/(L.min) 1、某分解反应的反应物A的浓度在10s内，从6mol•L-1变成2mol•L-1，则在这10s内用A表示的化学反应速率v(A)是多少？ 2、某分解反应发生于一体积为2L的密闭容器中，反应物B的物质的量在10s内，从12mol变成4mol，则在这10s内用B表示的化学反应速率v(B)是多少？ 练习： v(B)=0.4 mol/(L.s) v(A)=0.4 mol/(L.s) 思考： 在一容积为2 L的密闭容器中，加入 1 mol N2 和 3 mol H2 , 发生反应：N2 + 3 H2 2 NH3 ，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。 起始量（mol） 变化量（mol） 2s末时量（mol） 1 1–0.2=0.8 3–0.6=2.4 0.4 解： N2 + 3 H2 2 NH3 0.4 0.6 0.2 3 0 则： 思考：1、通过以上计算结果，同学们能否得出某种结论？ 2、若反应物的起始量不等于化学计量数之比呢？ 再如： 一定条件下，氮气与氢气在密闭容器中合成氨。起始时加入氮气和氢气且浓度分别为1 mol/L 和1 mol/L，2min后，氮气的浓度为0.8 mol/L ，氢气的浓度为0.4 mol/L，氨气的浓度为0.4 mol/L 。分别用氮气、氢气和氨气的浓度变化表示的这2min内的化学反应速率是多少？ 例题： 3H2 + N2 2NH3 起始浓度 1mol/L 1mol/L 0 变化浓度 0.6mol/L 0.2mol/L 0.4mol/L 2min后浓度 0.4mol/L 0.8mol/L 0.4mol/L V(H2)= V(N2)= V(NH3)= 结论：在同一化学反应中，各物质的化学反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比。 对于在密闭容器中的反应：a A + b B = c C + d D 来说，存在如下关系： 1、在m A + n B p C的反应中，m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟增加amol/L，B每分钟减少1.5a mol/L，A每分钟减少0.5amol/L，则m：n：p为（ ） A. 2：3：2 B. 2：3：3 C. 1：3：2 D. 3：1：2 C 2.已知 4NH3+5O2=4NO+6H2O,则下列关系式正确的是( ) A. 4/5 v（NH3）= v（O2） B. 4/5 v（NH3）= v（H2O） C. 5/6 v（O2）= v（H2O） D. 4/5 v (O2)= v(NO ) D 3、可逆反应4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)在5 L的密闭容器中进行，半分钟后，NO的物质的量增加了0.3 mol，分别用四种物质表示该化学反应的平均速率。 则该反应速率的快慢顺序为: 4、反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为： (1)ν(A)=0.3mol/(L·s ) (2) ν(B)=0.6mol/(L·min) (3) ν(C)=0.4mol/(L·s) (4) ν(D)=0.45mol/(L·s) (1)>(4)>(3)>(2) 结论:比较反应的快慢,应取同一参照物且单位要一致。 5.反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的化学反应速率为： (1)v(A)=0.3mol/L·s (2)v(B)=0.6mol/L·s (3)v(C)=0.4mol/L·s (4)v(D)=0.45mol/L·s 则该反应速率的快慢顺序为————————— 。 (1)>(4)>(2)=(3) 二、影响化学反应速率的因素 思考1: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 思考2：在相同条件下，等质量（金属颗粒大小相同）的下列金属与等量1mol/L 盐酸反应时，速率最快的是（ ） A 镁 B 铝 C 钠 D 铁 E 石墨 1. 内在因素：物质本身的结构与性质。（主要因素） 2. 外界因素：（次要因素） 5% 的H2O2溶液 科学探究：实验 1 FeCl3溶液 FeCl3溶液 FeCl3溶液 40℃热水 常 温 5℃冷水 （1）温度对化学反应速率的影响 现象 结论 热水中 常温 冷水中 产生气泡速率增大 升高温度， 反应速率增大 有气泡冒出 产生气泡速率减慢 降低温度， 反应速率减慢 结论1：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减慢 2H2O2=== 2H2O + O2↑ FeCl3 科学探究：实验 2 人教版化学必修二化学反应的速率与限度实用课件 大理石碎块 0.1mol/L盐酸 1mol/L盐酸 结论2： 当其它条件不变时，增大反应物的浓度反应速率加快，减小反应物的浓度反应速率减慢。(适用于气体和溶液) （2）浓度对化学反应速率的影响 科学探究：实验 3 大理石碎块 1mol/L盐酸 1mol/L盐酸 大理石粉末 结论3： 当其它条件不变时，增大固体表面积可以加快反应速率（接触充分）。 （3）固体表面积对化学反应速率的影响 科学探究：实验 4 FeCl3溶液 MnO2粉末 5% 的H2O2溶液 （4）催化剂对化学反应速率的影响 现 象 结 论 不加其它 试剂加入 加入MnO2 FeCl3溶液 立 即产生 大量气泡 2H2O2 ===== 2H2O + O2↑ 催化剂MnO2能加快反应速率 MnO2 2H2O2=====2H2O + O2↑ 催化剂FeCl3能加快反应速率 FeCl3 溶液中有少 量气泡出现 不用催化剂，化学反应 速率很小。 立 即产生 大量气泡 结论4：催化剂可以改变化学反应的速率 ★催化剂对化学反应速率的影响 催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。 催化剂能改变化学反应的速率。有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂；有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。在实践中，若无特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。 催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中毒。 结论5：对于气体来说，在相同温度下，压强越大，一定质量气体的体积越小，单位体积内气体的分子数越多(如图6-16)。增大压强( 减小容器容积)相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大;减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。 （5）压强对化学反应速率的影响 此外，在日常生活和化学实验中，如果我们细心观察和思考，还会发现更多影响化学反应速率的因素。 如：光波，电磁波，超声波，溶剂等 练习： 1、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（ ） A.加热 B.滴加少量的硫酸铜溶液 C.不用稀硫酸，改用98%浓硫酸 D.不用铁片，改用铁粉 E.滴加一定量硫酸钠溶液 C、E 影响化学反应速率的因素 (1)内因：反应物本身的性质(主要因素)。 (2)外因： (其他条件不变，只改变一个条件——控制变量法) 归纳总结 温度——温度越高，化学反应速率越快 浓度——反应物的浓度越大，化学反应速率越快 压强——反应体系的压强越大，化学反应速率越快(有气体参加) 催化剂——催化剂可以改变化学反应速率 其他因素——固体比表面积、光波、电磁波、溶剂等 问题引入 向 2 mL 0.01 mol·L－1 KI溶液中逐滴加入 1 mL 0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，然后加入0.1 mol·L－1 KSCN溶液，预测现象，观看实验视频，分析原因？ 结论：说明某些化学反应不能进行到底，存在一定的限度。 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 == 过量 预测：加入KSCN溶液，不变红。 加入KSCN溶液后，溶液变红色 I－过量， Fe3＋仍没完全反应 ⇌ 二、化学反应的限度 1.可逆反应 (1)定义 同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。 书写时，不用“===”，用“ ⇌ ”。 N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 高温 2SO2+O2 2SO3 催化剂 (2)特征 双向 双同 共存 反应物、生成物共存，任一反应物转化率小于100% 思考1 (1)以下几个反应是否是可逆反应？ √ √ × × (2)14CO2＋C 2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有 。 14CO2、14C、14CO 2.化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态的建立过程 一定条件下向反应容器中加入SO2和O2： Δ 2SO2+O2 2SO3 反应开始时，c(反应物)和c(生成物) 哪个大？随着反应进行，浓度又如何变化？ 反应刚开始时， υ正 与υ逆 哪个大？随着反应的进行， υ正 与υ逆怎样变化？ 反应会进行到什么时候“停止”？是真的停止了吗？ 此时，反应物和生成物浓度如何变化？   浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 过程中 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 2.化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态的建立过程 Δ 2SO2+O2 2SO3 (2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 开始时： v(正) 最大， 过程中： v(正) 逐渐减小 一段时间后： 各微粒浓度不再发生变化 v(逆)为零 v(逆) 从零逐渐增大 v(正)＝v(逆) υ t υ正 υ逆 υ逆 υ正 = t1 反应达到最大限度 3.化学平衡状态 概念： 如果外界条件不变，当可逆反应进行到一定程度时，v(正)＝v(逆) ，c(反应物)和c(生成物)都不再改变，达到一种表面静止的状态，简称化学平衡。 适用对象： 实质： 外在标志： 反应混合物中各组分的浓度保持不变 v(正)＝v(逆) ≠ 0 可逆反应 ✪正确理解： (2)化学平衡状态的特征 等：平衡时 v(正) = v(逆)。 定：混合体系中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变。 变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。 动：化学平衡是一个动态平衡， v(正) = v(逆) ≠0。 逆：建立化学平衡的反应是可逆反应。 下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态。 ①生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2 ②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2 ③2v正(H2)＝3v正(NH3) ④1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂 ⑤H2的百分含量保持不变 ⑥NH3的体积分数保持不变 思考2 一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。 ④⑤⑥ 4.化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度， 即该反应进行的限度。 (2)对化学反应限度的理解 ①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下转化为生成物的最大转化率。 ②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以 在一定程度上改变一个化学反应的限度。 应用体验 1.判断正误 (1)1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3(　　) (2)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(　　) (3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(　　) (4)化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止(　　) (5)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率(　　) × √ × × × 2.在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应： 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。 A.只有氧气 B.只有三氧化硫 C.只有氧气、三氧化硫 D.氧气、二氧化硫、三氧化硫 D 化学平衡状态的判断依据 归纳总结 变量不变 正、逆相等 速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等 如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时为平衡状态；随着反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据 三、化学反应条件的控制 在化工生产中，利用化学反应时，要使反应（包括有利的和有害的）符合或接近人们的期望，你认为可供考虑的探索条件有哪些？ 1.化学反应条件控制的目的 (1)促进有利的化学反应： 提高反应速率，提高反应物的转化率，即原料的利用率。 (2)抑制有害的化学反应： 降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生。 2.化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素： (2)实例——合成氨生产条件的选择 N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 控制反应条件的成本 实际可能性 温度低，反应速率小，氨的产率高； 压强大，反应速率大，氨的产率高， 生产成本高； 催化剂能很大程度提高反应速率。 温度400~500 ℃； 压强10 MPa~30 Mpa； 使用催化剂 综合考虑 思考 (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？ 粉碎成煤粉目的是增大其与空气中O2的接触面积，提高反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO2放出能量，若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染。 为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列问题。 (2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？ 减少热量损失，提高煤燃烧的效率。 (3)煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？ 可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。 应用体验 1.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是 ①提高燃料的着火点　 ②降低燃料的着火点　 ③将固体燃料粉碎　 ④将液体燃料雾化　 ⑤将煤气化处理　 ⑥通入适当过量的空气 A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④ √ 燃料的着火点不可改变 且与燃烧效率无关 Lavf59.27.100  ①N2＋3H22NH3(　　) ②NH3＋H2ONH3·H2O(　　) ③Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2(　　) ④2H2O2H2↑＋O2↑(　　)  (1)一段时间后，再向容器中充入含氧同位素O的氧气，则O最终存在的物质为______(填字母)。 $