6.2.1 化学反应速率 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第一课时 化学反应速率 一、化学反应速率 化学反应有快有慢 如何控制快慢？ 如何表示快慢？ 一、化学反应速率 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，有的反应我们希望它能变得容易一些，转化率更高一些，而有的反应我们又希望它能变得慢一些。 与物理学中物体的运动快慢用“速度”表示相类似，化学反应过程进行的快慢用“反应速率”来表示。 一、化学反应速率 1、概念： 是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。 思考 如何定量地判断一个化学反应的速率呢？ 化学反应速率通常用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。 v（B）＝ △c（B） t 其常用单位： mol/(L•min) 或mol/(L •s) 2、表示方法： 表达式： 一、化学反应速率 【例题1】某反应的反应物（A）浓度在5min内由6mol/L变成2mol/L，求V（A）。 结论1：化学反应速率实际上指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率； 一、化学反应速率 【例题2】在2L的密闭容器中，加入1molN2和3molH2，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。 观察：分别用三种物质表示的反应速率之间有什么关系？ 一、化学反应速率 7 一、化学反应速率 同一个反应，用不同的物质来表示反应速率，数值是不一样的，所以应注明是由哪种物质表示的。 同一反应中，各物质的速率之比等于他们在化学方程式中的化学计量数之比。 结论： 8 一、化学反应速率 Δc Δt v= 溶液中的某一溶质 密闭容器中的某一气体 固体、纯液体有浓度变化吗？ 对固体或纯液体不适用 Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 一定时间内固体质量的减少 一定时间内生成气体体积的大小 注意： 同一反应用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同，但表示的意义是相同的，而且必须注明反应物质。起始浓度不一定按比例，但是转化浓度一定按比例； 一、化学反应速率 可见：浓度仅指溶液或气体的，固体、纯液体无浓度变化可言。 一问：在C(S)+H2O(g)=== CO(g)+H2(g)中，可以这样表示吗？ v = △c(C)/△t 二问：Zn和盐酸呢？ 三问：Na和水呢？ 一、化学反应速率 注意：对于有纯液体或固体参与的化学反应一般 不用纯液体或固体来表示化学反应速率，它们不存在浓度的改变。 [练习1] 在一定条件下，mA + nB = pC的反应中，各物质的化学反应速率为v(A)=a mol/(L·s),v(B)=0.5a mol/(L·s),v(C)=a mol/(L·s),则该反应的化学方程式为：____________________. 一、化学反应速率 练习2： 反应4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 在5L的密闭容器中进行，30s后，NO的物质的量增加了0.3mol，则此反应的平均速率可表示为： A、v (O2)=0.01 mol/(L·s) B、 v (NO)=0.008 mol/(L·s) C、 v (H2O)=0.003 mol/(L·s) D、 v (NH3)=0.002 mol(/L·s) 一、化学反应速率 13 练习3： 反应A + 3B == 2C + 2D在四种不同情况下的反应速率分别为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 则该反应在不同条件下速率快慢顺序是 一、化学反应速率 14 练习4：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)=0.4 mol/L，c(Y2)=0.8 mol/L ，c(Z)=0.4 mol/L，则该反应的反应方程式可表示为： 一、化学反应速率 15 二、化学反应速率的测定 （2）化学反应进行的时候，反应物和生成物的浓度都在不断地变化，由于反应体系中一种反应物浓度的变化，必然引起其他物质浓度发生相应的变化。因此，化学反应速率只要用反应体系中任何一种物质（反应物或生成物）的浓度变化来表示，一般以最容易测定的物质表示。 （3）在物质的诸多性质中,特别是在溶液中,当反应物或生成本身有比较明显的颜色时,人们常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应的速率. （1）化学反应速率是通过实验测定的。 16 二、化学反应速率的测定 选择可观测、 易操作的变量 气体 离子浓度 电导率 pH 颜色 浑浊度 颜色 体积 压强 υ＝ Δc Δt 实验原理 找与该物理量化学变化对应的时间 找与化学反应物质的浓度相关的物理量 高锰酸钾溶液与草酸反应，记录溶液褪色的时间 17 二、化学反应速率的测定 例：在一定温度下，10 mL 0.40 mol/L H2O2溶液发生催化分解。测定0 ～ 6 min内的化学反应速率。 2H2O2 2H2O + O2↑ 催化剂 υ(O2) υ(H2O2) 测量 选择可观测、易操作的变量 浓度变化容易测量吗？我们有没有测量浓度的仪器呢？ 如果没有，那么我们可以测哪些物理量呢？ 18 二、化学反应速率的测定 （3）视线与量气管凹液面最低处相平 气体体积的测定 （2）调节量气管高度，使量气管与水准管两端液面相平 （1）恢复到室温状态 读数时注意： 19 二、化学反应速率的测定 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 练习：在一定温度下，10mL 0.40 mol/L H2O2 溶液发生催化分解，不同时刻测得生成的 O2的体积（已折算为标准状况）如下表（溶液体积变化忽略不计）。求0～6 min时段的化学反应速率。 20 三、实验比较化学反应速率大小 实验设计： 你有哪些方法比较锌粒和 1 mol/L H2SO4 溶液、4 mol/L H2SO4 溶液化学反应速率的大小？ 设计方案 确定变量：______________ 控制不变的因素：_______________________________ 3. 测定数据 硫酸的浓度 锌粒的质量 锌粒的表面积 溶液的体积 温度 压强 a.固定体积，测时间？ b.固定时间，测体积？ 21 实验设计： 你有哪些方法比较锌粒和 1 mol/L H2SO4 溶液、4 mol/L H2SO4 溶液化学反应速率的大小？ 三、实验比较化学反应速率大小 22 三、实验比较化学反应速率大小 加入试剂 反应时间 (min) 反应速率 (mL/min) 1mol/L H2SO4   4mol/L H2SO4   长 短 大 小 结论：质量相同、颗粒大小相同的锌粒与1mol/L H2SO4 、4mol/L H2SO4 反应时，与4mol/L H2SO4 反应的速率快，即反应物的浓度越大，反应越快。 23 三、实验比较化学反应速率大小 思考：采用如图所示实验装置测定锌与稀硫酸反应的速率。(1)检查该装置气密性的操作方法是： (2)同学们在实验操作中发现本实验设计存在明显不足，例如： (3)如何改进？ 导管作用：①使分液温斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时液体能顺利滴下。 ②滴入锥形瓶的液体体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入液体引起的氢气体积误差。 24 四、影响化学反应速率的因素 碰撞理论 1918年，路易斯提出了化学反应速率的简单碰撞理论。该理论认为，反应物分子间的碰撞是化学反应的先决条件。反应物分子间有效碰撞的频率越高，化学反应速率越大。 25 四、影响化学反应速率的因素 基元反应：通过碰撞一步直接转化为产物的反应。 例如：NO2 + CO = NO + CO2 更多的化学反应过程分为多步进行 例如： 2HI = H2 + I2 第一步： 2HI → 2I• + H2 第二步： 2I• → I2 反应历程（反应机理） 每一步反应都称为基元反应，这两个先后进行的基元反应反映了2HI=H2+I2的反应历程,反应历程又称反应机理. 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞。 四、影响化学反应速率的因素 27 以气体的反应为例，任何气体中分子间的碰撞次数都是非常巨大的。通常情况下，当气体的浓度为1mol/L时，在每立方厘米、每秒内反应物分子的碰撞可达到1028次。如果反应物分子间的任何一次碰撞都能发生反应的话，反应只需10-5就可以完成。任何气体的反应均可瞬间完成。但实际并非如此。这就说明并不是反应物分子的每一次碰撞都能发生反应。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。 四、影响化学反应速率的因素 28 四、影响化学反应速率的因素 有效碰撞 有足够的能量 和合适的取向 碰撞时取向不合适 碰撞时能量不足 29 四、影响化学反应速率的因素 活化能和活化分子 发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子叫做活化分子。 E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量 活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。 E反应物:反应物分子的平均能量 E生成物:生成物分子的平均能量 E1表示反应的活化能 E1-E2表示反应热ΔH P28(1) 30 四、影响化学反应速率的因素 内因：反应物或反应本身的性质或特点 思考：哪些因素对化学反应速率还有影响？尝试设计实验加以证明。 【实验用品】3%H2O2溶液、1mol/LFeCl3溶液、MnO2粉末、0.1mol/L盐酸、1mol/L盐酸、碳酸钙粉末、块状碳酸钙、表面积大致相同的镁条与铁片、 试管、量筒、药匙、镊子、胶头滴管、冷水、热水、试管夹 拟验证因素 选择药品 实验方案 可能结论 …… …… …… …… …… …… …… …… 31 四、影响化学反应速率的因素 【实验用品】3%H2O2溶液、1mol/LFeCl3溶液、MnO2粉末、0.1mol/L盐酸、1mol/L盐酸、碳酸钙粉末、块状碳酸钙、表面积大致相同的镁条与铁片 试管、量筒、药匙、镊子、胶头滴管、冷水、热水、试管夹 方案汇报： 拟验证因素 选择药品 实验方案 可能结论 32 四、影响化学反应速率的因素 任务一：探究温度与化学反应速率的关系 2 mL 3% H2O2溶液 +2d 1mol/L FeCl3溶液 冷水 热水 结论： ；解释： ； 33 四、影响化学反应速率的因素 任务二：探究浓度与化学反应速率的关系 大理石块 0.1 mol/L HCl(aq) 1mol/L HCl(aq) 结论： ；解释： ； 34 四、影响化学反应速率的因素 任务三：探究催化剂与化学反应速率的关系 3mL 5% H2O2 2d FeCl3溶液 少量MnO2粉末 结论： ；解释： ； P46(2) 35 四、影响化学反应速率的因素 定性定量影响化学反应速率的影响因素（P24(1)） 涉及到的陌生反应：Na2S2O3+H2SO4 = 36 四、影响化学反应速率的因素 思考：对于气态反应，压强对速率有什么样的影响？ 还有哪些因素对化学反应速率可能有影响？（P45(2)/P27(1)） 几种因素的影响效果比较（P25(1)） 37 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.79 $