6.2.1 化学反应的速率（教学课件）高一化学人教版必修第二册

N2＋3H2 2NH3 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 催化剂 工业反应中为何要使用催化剂？ 化学反应的速率 学习目标 单位 化学反应速率 概念 计算 依据实验归纳影响反应速率规律 影响化学反应速率的因素 能用有关规律解决实际问题 3 如何表示化学反应速率的快慢 化学反应速率与计算 01 4 日常生活和生产中发生的反应有快有慢 有的反应进行的快 生活中的化学 HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O H2＋Cl2 2HCl 点燃 有的反应进行的慢 水果腐烂 以天计时 金属生锈 以年月计时 溶洞形成 以万年计时 千分之一秒即完成 百分之一秒即完成 几分钟见效 温故知新 通过什么现象可说明化学反应的快慢？ ①气泡冒出快慢 ②溶液颜色变化快慢 ③浑浊出现的快慢 ④固体减少的快慢 ⑤溶液温度变化程度 定性描述 如何定量描述化学反应速率的快慢？ 交流讨论 物理学中 如何定量描述谁跑的快？ υ ＝ Δs Δt NaCl+AgNO₃=NaNO₃+AgCl↓ K2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2KCl 化学反应中 怎样定量判断反应的快、慢？ υ ＝ Δ Δt s ？ 气体体积 物质质量 热量或温度 物质的量 物质的量浓度 一、化学反应速率 1 概念 单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 2 表达式 υ ＝ Δ Δt c 3 单位 mol·L－1·s－1 mol·L－1·min－1 不能用固体或纯液体表示反应速率 固体和纯液体的浓度是不变的，是常数 在2 L的密闭容器中，通入1.0 mol N2和3.0 mol H2发生反应： ，2秒末时，生成0.6 mol NH3，求氨的反应速率。 看谁做得既准又快 Δc(NH3)＝ 0.6 mol 2 s ＝0.3 mol·L－1 υ(NH3)＝ Δc(NH3) Δt ＝ 0.3 mol·L－1 2 s ＝ 0.15 mol·L－1·s－1 若用H2的浓度变化来表示，则反应速率是多少？ 若用NH3的浓度变化来表示，则反应速率是多少？ 解析： 在2 L的密闭容器中，通入1.0 mol N2和3.0 mol H2发生反应： ，2秒末时，测得生成0.6 mol NH3。 合成氨反应的反应速率计算 看谁做得既准又快 若用H2的浓度变化来表示，则反应速率是多少？ 若用NH3的浓度变化来表示，则反应速率是多少？ 起始量/mol·L－1 转化量/mol·L－1 2 s量/mol·L－1 0.5 1.5 0.15 0.45 0.3 0.3 在2 L的密闭容器中，通入1.0 mol N2和3.0 mol H2发生反应： ，2秒末时，测得生成0.6 mol NH3。 看谁做得既准又快 起始量/mol·L－1 转化量/mol·L－1 2 s量/mol·L－1 0.5 1.5 0.15 0.45 0.3 0.3 υ(N2)＝ Δc(N2) Δt ＝ 0.15 mol·L－1 2 s ＝ 0.075 mol·L－1·s－1 υ(H2)＝ Δc(H2) Δt ＝ 0.45 mol·L－1 2 s ＝ 0.225 mol·L－1·s－1 物质 N2 H2 NH3 反应速率/ mol·L－1·s－1 0.075 0.225 0.15 不同物质表示的反应速率可能不同 但表示的意义相同 一、化学反应速率 1 概念 单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 2 表达式 υ ＝ Δ Δt c 3 单位 mol·L－1·s－1 mol·L－1·min－1 不能用固体或纯液体表示反应速率 固体和纯液体的浓度是不变的，是常数 4 计算 三段式 起始量/mol·L－1 转化量/mol·L－1 某时刻量/mol·L－1 mA＋nB＝pC＋qD a b 0 0 mx nx px qx a-mx b-nx px qx 物质 N2 H2 NH3 反应速率/ mol·L－1·s－1 0.075 0.225 0.15 思考﹒ 讨论 H2、N2、NH3三种物质的反应速率在数值上,与方程式中各物质的计量数有关系？ 0.075 0.225 0.15 1 3 2 一、化学反应速率 1 概念 单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量 2 表达式 υ ＝ Δ Δt c 3 单位 mol·L－1·s－1 mol·L－1·min－1 不能用固体或纯液体表示反应速率 固体和纯液体的浓度是不变的，是常数 4 计算 三段式 技巧 各物质的反应速率之比等于各物质的化学计量数之比 mA＋nB＝pC＋qD v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 你学会了吗？ 对反应 ，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，则正确的是 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O 催化剂 A．4/5v(NH3)＝v(O2) B．5/6v(O2)＝v(H2O) C．2/3v(NH3)＝v(H2O) D．4/5v(O2)＝v(NO) 在密闭容器中进行可逆反应，A与B反应生成C，其反应速率分别用υ(A)、υ(B)、υ(C)（mol·L－1·s－1）表示，且υ(A)、υ(B)、υ(C)之间有如下所示的关系：υ(B)＝3υ(A)；3υ(C)＝2υ(B)。则此反应可表示为 看我七十二变 A．2A＋3B＝2C B．A＋3B＝2C C．3A＋B＝2C D．A＋B＝C H2与N2在一密闭容器中生成NH3，在不同的条件下测得反应速率如下： ①v(N2)＝3 mol·L－1·s－1 ②v(H2)＝6 mol·L－1·min－1 哪种条件下反应速率最慢？ ③v(NH3)＝2 mol·L－1·s－1 考考你自己 v(H2)＝0.1 mol·L－1·s－1 以v(N2)为基准 ①v(N2)＝3 mol·L－1·s－1 ②v(H2)＝6 mol·L－1·min－1 v(N2)＝1/3 v(H2)＝1/3 × 0.1 mol·L－1·s－1 ③v(NH3)＝2 mol·L－1·s－1 v(N2)＝1/2 v(H2)＝1/2 × 2 mol·L－1·s－1 不能单纯看数值大小 反应速率的大小比较 归纳与整理 规律方法点拨 归一法 不同物质，换算成同一物质、同一单位；再比较数值的大小。 比值法 ＞ v(A) m v(B) n 比较化学反应速率与化学计量数的比值，如 mA＋nB＝pC＋qD 则A的反应速率大于B的反应速率 在四个不同的容器中，在不同的条件下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果判断，生成氨的速率最快的是 看谁做得既准又快 A．υ(H2)＝0.1 mol·L－1·s－1 B．υ(N2)＝0.2 mol·L－1·s－1 C．υ(NH3)＝0.15 mol·L－1·s－1 D．υ(H2)＝0.3 mol·L－1·min－1 生产、生活中，人们是怎样加快或减慢化学反应速率的，请举例说明。 生活中的化学 希望速率越快越好 硝酸的生产 合成氨 希望速率越慢越好 食物的变质 金属的锈蚀 生活与生产中如何调控反应速率 影响化学反应速率的因素 02 21 温故 知新 根据日常生活及所学知识，想一想：影响化学反应速率的因素有哪些？ 普通面包 常温2～3天 冷藏5 ～ 7天 ——温度 铁丝 在空气中不燃烧 在纯氧中剧烈燃烧 ——浓度 过氧化氢 常温下无气泡 加入MnO2有气泡 ——催化剂 影响化学反应速率的因素 感受•理解 ①什么样的反应可用于研究外界条件对化学反应速率的影响？ 反应较快，有明显的现象 ②如何控制反应条件，得出外界条件对化学反应速率的影响？ 控制其他条件相同， 只有一个变量 实验方案设计 1．选择化学反应 2．确定待研究的影响因素 3．设计改变影响因素的操作 4．确定观测反应快慢的指标 5．分析现象,得出结论 问题探究 N2＋3H2 2NH3 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 催化剂 使用催化剂加快反应速率 设计实验证明催化剂对化学反应速率的影响，应满足什么条件？ ①控制其他条件不变，而只改变温度一个条件 ②反应有明显现象 思考﹒ 讨论 温故 知新 KClO3 3KCl＋O2↑ 催化剂 4NH3＋5O2 4NO＋6H2O 催化剂 2H2O2 2H2O＋O2↑ MnO2 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 N2＋3H2 2NH3 催化剂 高温 高压 以上反应，哪个可用于实验证明催化剂对反应速率影响? 催化剂对化学反应速率的影响 实验探究 实验 现象 结论 几乎没有气泡冒出 极慢 有气泡冒出 较快 有气泡冒出 较快 加入催化剂 其他条件相同时 反应速率增大 H2O2溶液 H2O2溶液 H2O2溶液 知识梳理 二、影响化学反应速率的因素 1. 催化剂的影响 催化剂可以改变化学反应速率 温馨提醒 使用催化剂，能够成千上万倍的改变反应速率 约有80%的化工生产都要用催化剂！ 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 不用催化剂及用催化剂V2O5，反应速率相差 1亿6千万倍！ 工业的关键在于催化剂的使用 ！ 在奥斯特瓦尔德那个时代，人们都认为化学品可以显著改变反应速率的想法是荒唐可笑的。 可是奥斯特瓦尔德坚持不懈地努力，终于设计成功一个将氨转变为硝酸的程序，向世人证明了催化剂的巨大作用。 化学趣史 1909年他被授予诺贝尔化学奖 神奇的催化剂 化学与生活 变量控制方法 确定研究对象 确定自变量和因变量 设计实验操作 改变单一自变量 确定因变量的观测指标 气泡逸出的快慢 固体消失的快慢 颜色变化的快慢 溶液浑浊的快慢 规律方法点拨 夏天把食品放入冰箱 普通面包 常温2～3天 冷藏5 ～ 7天 身边的化学 温度对化学反应速率的影响 实验探究 实验 现象 结论 H2O2溶液 H2O2溶液 冷水 热水 有气泡冒出 缓慢 有气泡冒出 较快 升高温度 其他条件相同时 反应速率增大 知识梳理 二、影响化学反应速率的因素 2. 反应温度的影响 其他条件相同时，反应的温度越高，反应速率越快 温度每升高10℃ ，化学反应速率通常增加到原来的2～4倍。 范特霍夫规则 用高压锅煮食品为什么快？ 考考你的智慧 高压锅密封好,锅内气压高，水的沸点高。 更高的温度显著加快食物中蛋白质变性、淀粉糊化等化学反应，缩短烹饪时间‌。 一小块白磷露置于空气中，一段时间后有何现象？请解释之。 白磷的着火点为40℃ 在空气中发生反应：P4＋5O2＝2P2O5 该反应放热。 http://baidu.ku6.com/watch/08723786682131881718.html?page=videoMultiNeed 当反应进行到一定程度，温度升高，反应速率加快，所以过一段时间后会突然燃烧。 资料在线 问题解决 设计实验证明浓度对化学反应速率的影响，应满足什么条件？ ①控制其他条件不变，而只改变浓度一个条件 ②反应有明显现象 思考﹒ 讨论 CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋CO2↑＋H2O ↑ 浓度对化学反应速率的影响 实验探究 实验 现象 结论 有气泡冒出 较慢 大理石 5滴 0.1 mol/L HCl 大理石 5滴 1 mol/L HCl 有气泡冒出 较快 增大反应物的浓度 其他条件相同时 反应速率增大 知识梳理 二、影响化学反应速率的因素 3. 反应物浓度的影响 其他条件相同时，反应物的浓度越大，反应速率越快 对于固体和纯液体来说，浓度都是不变的 固体和纯液体的用量(不是固体表面积) ，对化学反应速率几乎不产生影响！ 常温下，分别将四块形状相同，质量均为7.0 g的铁块同时投入下列四种溶液中，铁块首先完溶解的是 A．150 mL 2 mol·L－1盐酸 B．500 mL 2 mol·L－1 硫酸 C．500 mL 3 mol·L－1盐酸 D．20 mL 18.4 mol·L－1硫酸 牛刀小试 比较酸参加反应速率时，是H＋反应，不能只看酸的浓度。 某些反应，当反应物的浓度由稀变浓时，反应会发生质的变化。 解后反思 1 2 Cu＋HNO3(浓) Fe＋H2SO4(浓) Zn＋H2SO4(浓) 下列四种X溶液，均能跟盐酸反应，其中反应最快的是 A．10℃ 20 mL 3 mol·L－1的X溶液 B．20℃ 30 mL 2 mol·L－1的X溶液 C．20℃ 10 mL 4 mol·L－1的X溶液 D．10℃ 10 mL 2 mol·L－1的X溶液 看谁做得既准又快 压强对化学反应速率有何影响？ 感受﹒ 理解 恒温密闭容器 压强对化学反应速率有何影响？ 感受﹒ 理解 恒温密闭容器 假设气体也有物质的量浓度 浓度增大 速率加快 二、影响化学反应速率的因素 4. 压强的影响 其他条件相同时，增大压强(缩小体积)，反应速率加快 ，下列措施不能 增大该反应的反应速率的是 A．压缩容器的体积 B．容器体积不变，充入O2气体 C．容器体积不变，充入SO2气体 D．容器体积不变，充入氩气 E ．容器体积可变，充入氩气 对于反应： 问题解决 问题探究 恒温增大压强的方法 1.容积可变 压缩容积 V减小 p增大 c增大 反应速率加快 2.容积固定 充反应气体 n增多 p增大 反应速率加快 c增大 充惰性气体 n增多 p增大 反应速率不变 c不变 二、影响化学反应速率的因素 4. 压强的影响 其他条件相同时，增大压强(缩小体积)，反应速率加快 压强只对有气体参加的反应速率有影响！ 压强的改变本质—— 气体浓度的改变！ 压强对反应速率的影响是通过对浓度的影响实现的，若充不参加反应的气体 恒容：p增大，c不变， 恒压：V变大，c减小 反应速率不变 反应速率减小 压强对反应速率的影响 压强 容积 气体 增大容积 V增大 p减小 c减小 反应速率减小 压缩容积 V减小 p增大 c增大 反应速率加快 恒容 通反应气体 p增大 c增大 反应速率加快 通惰性气体 p增大 c不变 反应速率不变 恒压 通惰性气体 p不变 V增大 反应速率减小 c减小 易错问题防范 归纳与整理 影响化学反应速率的因素 增大反应物的浓度 使用催化剂 增大压强 升高温度 _____反应速率 加快 还有什么因素能影响化学反应速率？ 冷 却 净化 粉碎 知识回顾 燃烧黄铁矿制备SO2时，要把矿石粉碎成颗粒状，在沸腾炉内鼓入强大空气流，把矿粒吹得剧烈翻腾。 把矿石粉碎成颗粒状是为了减小固体反应物的颗粒大小 在沸腾炉内鼓入强大空气流，把矿粒吹得剧烈翻腾，是为了扩大矿石与空气的接触面积，这些都可以加快化学反应速率。 感受﹒ 理解 二、影响化学反应速率的因素 5. 其他因素的影响 1 固体表面积大小 观察与思考 二、影响化学反应速率的因素 5. 其他因素的影响 1 固体表面积大小 2 搅拌 （玻璃棒、磁力搅拌器、通气体） 冷 却 净化 知识回顾 二、影响化学反应速率的因素 5. 其他因素的影响 1 固体表面积大小 2 搅拌 3 （玻璃棒、磁力搅拌器、通气体） 逆流喷洒 对于氯水的保存，你有何疑问？ 交流讨论 二、影响化学反应速率的因素 5. 其他因素的影响 1 固体表面积大小 2 搅拌 3 （玻璃棒、磁力搅拌器、通气体） 逆流喷洒 4 光照 与光照有关的反应 归纳与整理 H2＋Cl2 2HCl 光照 2HClO 2HCl＋O2↑ 光照 4HNO3 4NO2＋O2↑＋2H2O 光照 AgNO3 AgCl AgBr KMnO4见光分解 与化学反应速率相关的诺贝尔化学奖 1909年　　 W. 奥斯特瓦尔德 （德国人） 从事催化作用、化学平衡以及反应速度的研究 1929年　　 A. 哈登（英国人） 冯·奥伊勒 – 歇尔平（瑞典人） 阐明了糖发酵过程和酶作用 1963年　　 K. 齐格勒（德国人） G. 纳塔（意大利人） 发现了利用新型催化剂进行聚合的方法，并从事这方面的基础研究 1967年　　 R.G.W.诺里会 G. 波特（英国人） M. 艾根（德国人） 发明了测定快速化学反应的技术 1999年　　 A. 兹韦勒美籍埃及人 利用激光闪烁研究化学反应（飞秒化学） 2001年　　 威廉·诺尔斯 巴里·夏普莱斯(美国人) 野依良治(日本人) 在“手性催化氢化反应”领域取得成就 这节课我学到了什么？ （用一句话表示） 你还有什么疑问？ 课堂小结 课堂小结 反应速率的计算 公式法 υ ＝ Δ Δt c 常规法 三段式 起始量/mol·L－1 转化量/mol·L－1 某时刻量/mol·L－1 mA＋nB＝pC＋qD a b 0 0 mx nx px qx a-mx b-nx px qx 规律法 各物质的反应速率之比等于各物质的化学计量数之比 影响化学反应速率的因素 影响 因素 固体表面积 课堂小结 搅拌 光照 影响因素 变化规律 注意事项 影响反应速率四大因素 课堂小结 易错问题防范 反应放热，温度对反应速率的影响。 反应物的热稳定性、挥发性对反应速率的影响 在解释外界条件对反应速率的影响时，还要考虑： 反应中生成的物质可能作催化剂，对反应速率的影响。 1. 其中0～t1的速率变化的主要原因 ___________________________________ 2. t1～t2速率变化的主要原因是主要原因是 考考你自己 反应Cu＋H2O2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O，反应速率(v)与时间(t)的变化情况如图。 反应放热，温度升高，反应速率加快 反应放热及生成的Cu2+催化，H2O2分解；及反应物浓度降低 若反应有多个条件，改变一个条件规律可能不一定适应！ 常压下，该反应有很高的转化率！ 易错问题防范 考考你的智慧 把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中，不影响氢气产生速率的因素是 A．盐酸的浓度 B．铝条的表面积 C．溶液的温度 D．加少量Na2SO4固体 Na2SO4溶液？ NaNO3溶液？ 下列各组反应(表中物质均为反应物)，反应刚开始时，放出H2的速率最大的是 金属(粉末状) 酸的浓度及体积 反应温度 A Mg 0.1 mol 6 mol·L－1硝酸 10 mL 60℃ B Mg 0.1 mol 3 mol·L－1盐酸 10 mL 60℃ C Fe 0.1 mol 3 mol·L－1盐酸 10 mL 60℃ D Mg 0.1 mol 3 mol·L－1硫酸 10 mL 60℃ 看谁做得既准又快 常压 两反应一个高压，一个常压，这与反应限度有关，下节课继续学习！ 质疑•联想 用控制变量法 探究外界条件对反应速率的影响 寻找变量 确认变量 控制变量 把除去氧化膜的镁条投入到盛有稀盐酸的试管中，发现H2产生的速率(v)与时间(t)的变化情况如图。 其中0～t1的速率变化的主要原因______________； t1～t2速率变化的主要原因是主要原因是 压强对反应速率的影响 压强 容积 气体 增大容积 V增大 p减小 c减小 反应速率 减小 压缩容积 V减小 p增大 c增大 反应速率 加快 恒容 通反应气体 p增大 c增大 反应速率 加快 通惰性气体 p增大 c不变 反应速率 不变 恒压 p不变 V减小 反应速率 减小 c减小 方法引导——变量控制方法 探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量，其大致步骤： 自变量(如浓度、温度等) 因变量(如反应速率) 不确定 改变 单一变量 结论 确定研 究对象 (化学反应) 确定因变量(反应速率)的观测指标 食物腐败(5天) 铁丝在氯气中燃烧 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 催化剂 119124.0 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $