人教版化学必修二教学课件：2.3-化学反应的速率和限度

第三节化学反应的速率和限度1.了解化学反应速率的含义及其表示方法。2.了解影响化学反应速率的因素,初步了解控制化学反应速率的方法。3.认识可逆反应及其特征。4.了解并会判断化学平衡状态,初步了解化学反应条件的控制。一、化学反应速率1.化学反应速率的含义及表示方法:快慢减少量增加量0.5mol·L-1·min-1cvt2.外界因素对化学反应速率的影响:(1)温度:实验操作实验现象产生气泡由快到慢的顺序:______实验结论升高温度,反应速率_____;降低温度,反应速率_____CBA增大减小(2)催化剂①:实验操作实验现象产生气泡速率的相对大小:____，____实验结论催化剂能_____H2O2分解的反应速率ba加快ca(3)其他影响因素:除温度、催化剂外,固体的_______、反应物的状态、溶液的_____、气体的_____、溶剂和光照等都可以影响化学反应速率。表面积浓度压强二、化学反应限度1.可逆反应的概念:在同一条件下,正向反应(反应物→生成物)和逆向反应(生成物→反应物)均能同时进行的化学反应。2.化学平衡状态:(1)化学平衡状态的建立:最大最大00减小减小增大增大不变图示:(2)化学平衡状态的概念:在一定条件下,可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物的浓度和生成物的浓度_________,达到一种表面静止的状态。不再改变3.化学反应的限度:化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态,是在给定条件下所能达到的_________,任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。最大程度三、化学反应条件的控制1.意义：在生产和生活中，化学反应条件的控制主要是促进有利反应和控制有害反应两个方面。表现为：促进有利反应抑制有害反应提高原料利用率②加快有利反应速率减慢有害反应速率减少甚至消除有害物质的产生控制副反应的发生2.实例——燃料的燃烧:(1)燃料燃烧的条件:①燃料与___________接触,且空气要_________。②温度达到燃料的_______。(2)提高燃烧效率的措施:①尽可能使燃料_________,提高能量的转化率。②尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能,提高______________。空气或氧气适当过量着火点充分燃烧热能的利用率【思考辨析】1.判断正误:(1)反应进行得越快,化学反应速率就越快。()分析:化学反应速率是描述化学反应进行快慢的物理量,故反应进行得越快,反应速率越快。(2)表面积相同的钠和镁分别与足量1mol·L-1的盐酸反应,反应速率相同。()分析:反应物的性质是影响反应速率的决定因素,虽然固体的表面积相同,酸的浓度也相同,但反应物的性质不同,故反应速率不同。√×(3)铅蓄电池的充电和放电是可逆反应。()分析:二次电池的充电和放电不是在同一条件下进行的,不是可逆反应。(4)增加反应物的量一定加快化学反应速率。()分析:增加反应物的量不一定增大反应物的浓度,如反应物为固体或液体时,增加用量浓度不变,故不影响速率。××2.问题思考:(1)有两个化学反应:2H2+O22H2O,2H2O2H2↑+O2↑,它们属于可逆反应吗?分析:不是。可逆反应是在同一条件下,正向反应和逆向反应同时进行的化学反应。以上两个反应是分别在点燃和电解两个不同条件下的反应,不属于可逆反应。点燃====电解====(2)可逆反应达到平衡后,正反应和逆反应是不是都停止了?分析:不是。可逆反应达到平衡后,正反应和逆反应都仍然进行,只是正反应使反应物的减少量(生成物的增加量)与逆反应使反应物的增加量(生成物的减少量)相等,从表面看没有变化。【知识链接】①催化剂催化剂是指能改变化学反应速率,而自身的组成、化学性质和质量在反应前后均不发生变化的物质。催化剂能极大地加快化学反应速率,但一般都有高度的选择性(专一性),例如,二氧化锰在氯酸钾受热分解中起催化作用,加快化学反应速率,对其他的化学反应就不一定有催化作用。②原料利用率是指生产企业加工成品中包含原料数量占加工该成品所消耗原料的总耗量的比重指标,通常用百分比表示,这个指标数值越大说明对原料的利用率越高。一、化学反应速率的正确理解及计算方法1.化学反应速率的正确理解:2.化学反应速率的计算方法：(1)定义式法：利用公式计算化学反应速率，亦可利用该公式计算浓度变化量或时间。(2)关系式法：化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。cvt【知识备选】应用三段式法计算化学反应速率1.计算模式:设amol·L-1、bmol·L-1分别为A、B两物质的起始浓度,mxmol·L-1为反应物A的转化浓度,nxmol·L-1为B的转化浓度,则:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始浓度(mol·L-1)ab00转化浓度(mol·L-1)mxnxpxqx终态浓度(mol·L-1)a-mxb-nxpxqx2.基本步骤:(1)确定反应物或生成物的起始加入量。(2)确定反应过程中各物质的变化量。(3)确定反应进行至某时刻时各物质的量。(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。(5)应用化学反应速率之比=物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。3.计算公式：(1)反应物：c(末)=c(初)-Δc生成物：c(末)＝c(初)+Δc(2)(3)反应物转化率cnvtVtc100%c()初【学而后思】(1)某一化学反应在第5s时的反应速率是0.2mol·L-1·s-1的说法正确吗?提示:不正确。通常所说的化学反应速率是指一定时间段内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时速率。(2)一个化学反应的速率可以用任何一种反应物或生成物来表示吗?提示:由于Δc表示的是物质的物质的量浓度的变化,而固态物质和纯液态物质的浓度在一定温度下是常量,所以这种表示化学反应速率的方法不适合固态物质和纯液态物质。(3)对于反应3A(g)+B(g)====2C(g)+2D(g),在不同条件下,用A、B表示的反应速率分别为:条件①v(A)=0.6mol·L-1·min-1;条件②v(B)=0.45mol·L-1·min-1;则该反应在条件①的速率比条件②的速率快,对吗?提示:不对。同一个化学反应,用不同物质表示其反应速率时,数值可能不同,所以比较同一个化学反应的反应速率的相对大小时,不能直接比较数值大小,应先转化为同一物质、同一单位,然后再比较其数值大小。将条件①的速率换算成用B表示的速率为v(B)=0.2mol·L-1·min-1,即条件②的速率比条件①的速率快。二、化学反应速率的影响因素1.内因:(1)内容:反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定因素。(2)规律: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。(3)实例:表面积相同的镁片和铁片分别与同浓度的盐酸反应时,前者反应速率更快。2.常见的四大外因:(1)浓度:增大反应物浓度,化学反应速率增大;减小反应物浓度,化学反应速率减小。(2)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。(3)压强:增大压强,化学反应速率增大;减小压强,化学反应速率减小。(只适用于有气体参加或有气体生成的反应。)(4)催化剂:能极大地加快化学反应速率,但一般有高度的选择性。【学而后思】(1)请从化学反应快慢的角度解释人们为什么使用电冰箱保存食物。提示:食物腐败是因为发生了化学反应,在其他条件相同时,温度越低,化学反应越慢,人们用电冰箱把食物放置在低温下保存,以减缓食物的腐败。(2)增大反应体系的压强,反应速率一定增大吗?提示:压强对反应速率影响的根本原因是通过改变浓度而影响反应速率的,如果参加反应的物质都是固体或液体时,由于改变压强对它们的体积改变很小,因而它们的浓度变化也很小,可以认为压强对它们的反应速率无影响。再如在恒容的容器中进行的气体间的反应,若向容器中通入氦气,总压强增大,但反应物的浓度不改变,故反应速率不变。三、化学平衡状态的特征及判断依据1.化学平衡状态的特征——“五字诀”:化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变,即:2.化学平衡状态的判断依据:直接判定依据v(正)=v(逆)同一物质生成速率等于消耗速率不同物质化学速率之比等于化学计量数之比,且表示不同方向(即“一正一逆”)间接判定依据各物质的某些物理量各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变【知识备选】化学平衡判断依据的具体分析列举反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否是平衡状态混合物体系中各组分的量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定是各物质的质量或各物质的质量分数一定是各气体的体积或体积分数一定是总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定不一定【学而后思】(1)根据化学平衡状态的特点分析,化学平衡状态可能会受到哪些外界因素的影响?提示:化学平衡的实质是正逆反应速率相等,若外界条件改变时影响反应速率,使正逆反应速率不相等时,化学平衡状态就被破坏,再在新条件下建立新的平衡状态。所以影响化学反应速率的外界因素都有可能影响化学平衡状态,如温度、浓度、压强等,但催化剂不会影响化学平衡状态。(2)化学反应进行一定时间后,各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比时,化学反应是否达到平衡?提示:不一定。化学反应达到平衡时,各组分的浓度保持不变,不一定浓度相等,也不一定等于化学计量数之比。类型一化学反应速率的计算和比较【典例】化学反应4A(s)+3B(g)====2C(g)+D(g),经2min后B的浓度减少0.6mol·L-1,对此反应速率的正确表示是()A.用A表示的反应速率是0.4mol·L-1·min-1B.用B、C、D分别表示反应的速率,其比值是3∶2∶1C.在2min末的反应速率用B表示是0.3mol·L-1·min-1D.在这2min内用B和C表示的速率的值都是逐渐减小的【解题指南】解答本题要注意以下3点:(1)同一个反应用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比。(2)化学反应速率是某物质在单位时间内浓度的变化值,属于平均速率。(3)不能用固体和纯液体表示反应速率。【解析】选B。A为固体,其浓度是一个常数,不能用固体浓度的变化表示反应速率,所以A项错误;同一反应中,用不同物质表示的速率与方程式中各物质的化学计量数成正比,故B项正确;C项中,反应速率为平均值,并非2min末的瞬时速率,所以C项错误;B为反应物,而C为生成物,两者不可能同时减少,故D项错误。【方法规律】反应速率大小比较的两种方法同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化：(1)方法一：换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)方法二：比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应aA+bBcC，要比较v(A)与v(B)的相对大小，即比较与的相对大小，若则用v(A)表示的反应速率比用v(B)表示的反应速率大。v(A)av(B)bv(A)v(B)ab，【变式训练】在2A+B====3C+4D反应中,表示该反应速率最快的是()A.v(A)=0.5mol·L-1·s-1B.v(B)=0.3mol·L-1·s-1C.v(C)=0.8mol·L-1·s-1D.v(D)=1mol·L-1·s-1【解析】选B。用不同物质表示的反应速率,在判断反应快慢时,首先把各物质的反应速率除以其化学方程式中的化学计量数:A选项v(A)/2=0.25mol·L-1·s-1,B选项v(B)/1=0.3mol·L-1·s-1,C选项v(C)/3=mol·L-1·s-1,D选项v(D)/4=0.25mol·L-1·s-1;然后比较大小,B选项最大。0.83【变式备选】将10molA和5molB放入容积为10L的密闭容器中,某温度下发生反应:3A(g)+B(g)====2C(g),在最初2s内,消耗A的平均速率为0.06mol·L-1·s-1,则在2s时,容器中有molA,此时C的物质