2017年化学必修2化学反应的速率和限度优质课

化学反应有快有慢爆炸反应在十万分之几秒至百分之几秒内完成，比一般化学反应快千万倍。溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。经过几十万、百万年甚至上千万年的沉积钙化，石灰岩地表就会形成溶沟、溶槽，地下就会形成空洞。生活中常见的生鸡蛋常温下大约在一个月之后变质，夏季保存一般在七至十天。故宫保和殿后云龙陛石在20世纪所受的腐蚀比过去几千年还要严重第三节化学反应的速率和限度一、化学反应速率1、化学反应速率的表示：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。tctvn单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)等注意：①化学反应速率只取正值。②该化学反应速率指一段时间的平均速率，而不是瞬时速率。讨论1：在某一化学反应里，反应物A的浓度在8s内从5.0mol/L变成1.0mol/L。在这8s内以A浓度的变化来表示，则该化学反应的速率为多少？v(A)=0.5mol/(L·s)讨论2：反应N2＋3H22NH3在2L的密闭容器中发生反应，5min内NH3的物质的量增加了1mol，求v(NH3)v(N2)、v(H2)？速率计算结果mol/(L·min)速率之比v(N2)0.05v(H2)0.15v(NH3)0.1132132化学计量系数之比=注意：1、同一化学反应，用不同物质表示反应速率，数值可不同，但意义相同，故化学反应速率必须指明具体的物质。2、同一化学反应，用不同物质表示的速率值之比等于化学方程式中各种物质化学计量数之比（也等于浓度变化量之比）3、固体物质和纯液体的浓度为常数，反应中浓度的变化为0，故不能用固体物质或纯液体浓度变化表示反应速率,一般用气体或溶液的浓度变化来表示反应速率。讨论3：反应A+3B==2C+2D在四种不同的情况下的反应速率分别为：①v（A）=0.15mol/(L·S)②v（B）=0.6mol/(L·S)③v（C）=0.4mol/(L·S)④v（D）=0.45mol/(L·S)该反应在四种情况下的快慢顺序为___________.④③=②①方法：①根据反应速率之比等于物质的计量数之比来判断。②将不同物质表示的反应速率换算成同一物质表示的反应速率来判断。6543210n(mol)t(min)t1XZWY①反应物是______，生成物是_______。②反应方程式为：_____________________。③在t1min内，v(X)=______________。讨论4：右图为一反应中各物质的物质的量随时间的变化情况。反应容器体积为VL。据图回答：X、YZ、W4X+2Y=Z+W1、已知某条件下，合成氨反应的数据如下：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)起始浓度/mol·L-11.03.00.22s末浓度/mol·L-10.61.81.04s末浓度/mol·L-10.41.21.4当用氨气浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是（）A、2s末氨气的反应速率=0.4mol/(L·s)B、前2s时间内氨气的平均反应速率=0.4mol/(L·s)C、前4s时间内氨气的平均反应速率=0.3mol/(L·s)D、2s～4s时间内氨气的平均反应速率=0.2mol/(L·s)A2、（10·海南）对于化学反应:3W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g)，下列反应速率关系中，正确的是()A.v(W)=3v(Z)B.2v(X)=3v(Z)C.2v(X)=v(Y)D.3v(W)=2v(X)3、在一定条件下，mA+nB=pC的反应中，各物质的化学反应速率v(A)=1mol/(L·s)v(B)=0.5mol/(L·s)v(C)=1mol/(L·s)则该反应的化学方程式为：C2A+B=2C4、在2L的密闭容器中，发生下列反应：3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的A和B都是4mol，在前10sA的平均反应速率为0.12mol/(L·s)，则10s时，容器中B的物质的量为。5、一定温度下，向一容积为2L的真空容器中加入1mol氮气，3mol氢气，3min后测得容器内的压强是起始时压强的0.9倍，在此时间内用氢气的变化来表示反应速率为。3.2mol0.1mol/(L·min)2、影响化学反应速率的因素（1）内因(决定性因素)：物质本身的性质（2）外因——外界条件的改变探究实验1：①2~3mLH2O2溶液②3~4滴FeCl3溶液热水常温①2~3mLH2O2溶液②3~4滴FeCl3溶液①2~3mLH2O2溶液②3~4滴FeCl3溶液冷水探究实验1：现象结论热水中常温冷水中产生气泡速率增大，带火星的火柴复燃升高温度，反应速率增大有气泡冒出产生气泡速率减小降低温度，反应速率减小2H2O2====2H2O+O2↑①温度对化学反应速率的影响当其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增大。降低温度，化学反应速率减小。注意：温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。一般：温度每升高10度，化学反应速率通常增大为原来的2～4倍。10121242TT)~(探究实验2：①2~3mLH2O2溶液②少量MnO2①2~3mLH2O2溶液②3~4滴FeCl3溶液①2~3mLH2O2溶液探究实验2：现象结论加入MnO2加入FeCl3不加其他试剂有气泡冒出，反应较慢MnO2能加快化学反应速率FeCl3能加快化学反应速率无催化剂化学反应较慢气泡冒出，速率增大气泡冒出，速率增大催化剂能大大地改变化学反应的速率；②催化剂对化学反应速率的影响不同的催化剂对同一反应的催化效果不同。探究实验3：当其他条件不变时，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。③浓度对化学反应速率的影响0.05molHCl溶液0.15molHCl溶液Na2S2O3溶液讨论：把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时X与盐酸缓和地进行反应。其中反应速率最大的是（）A、20mL3mol/L的X溶液B、20mL2mol/L的X溶液C、10mL4mol/L的X溶液D、10mL2mol/L的X溶液A④压强对化学反应速率的影响对有气体参加或生成的反应增大压强相当于增大气体的浓度，反应速率加快；减小压强相当于减小气体的浓度，反应速率减慢。若其它条件不变时，思考与交流你还能列举出其他影响化学反应速率的条件吗？（请参考P49《思考与交流》）（1）内因（2）外因(条件)：影响因素如何影响温度升高温度，速率增大催化剂加入催化剂，速率增大浓度增大浓度，速率增大固体表面积增大固体表面积，速率增大反应物状态溶液状态，速率增大其他因素：原电池、溶剂、光等2、影响化学反应速率的因素压强（气体）增大压强，速率增大讨论1：在25℃时，向100mL含HCl14.6g的盐酸中，放入5.6g铁粉，反应进行到2s时收集到氢气1.12L(标况)，之后反应又进行了4s，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：（1）前2s内用FeCl2表示的平均反应速率为；（2）后4s内用HCl表示的平均反应速率为；（3）前2s与后4s比较，反应速率较快，其原因可能。0.25mol/(L·s)0.25mol/(L·s)前2s前2s时段盐酸浓度比后4s时段大讨论2：把除去氧化膜的镁条投到稀盐酸的试管中发现氢气产生的速率变化情况如下图所示。其中t1~t2速率增大的主要原因是，t2~t3速率减小的主要原因是反应放热，温度升高使反应速率增大氢离子浓度减小，速率减小vtt1t3t2讨论3：10℃时，某化学反应A→C的反应速率υA=0.1mol·L-1·S-1，若温度每升高10℃，反应速率增加到原来的2倍，若要使υA=1.6mol·L-1·S-1，则反应温度应控制在（）A、30℃B、40℃C、50℃D、60℃C讨论4：向充有N2、H2的反应器中加入氦气（1）若为恒温、恒容，通入氦气后速率如何变化？（2）若为恒温、恒压，通入氦气后速率如何变化？不变减小高炉炼铁的主要反应为：2C(焦炭)+O2(空气)＝２COFe2O3+3CO=====2Fe+3CO2从炼铁炉口排出的尾气中含有一定量的CO。100多年前，人们曾认为这是由于CO与铁矿石接触时间不够的缘故。为使反应进行的完全，当时曾耗巨资改建高炉，以延长CO和Fe2O3的接触时间，结果尾气中CO的含量并未减少。你知道这是为什么吗？你知道吗？(一)可逆反应1、定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能进行的反应反应称为“可逆反应”。B、只要反应在进行，反应体系中，各组分浓度一定不为零。A、无论正反应或逆反应都不能进行彻底，故反应方程式中用表示。2、可逆反应的反应速率v正：正反应速率。v逆：逆反应速率。﹕﹕vN2耗vH2耗vNH3生=1﹕3﹕2﹕﹕vN2生vH2生vNH3耗=1﹕3﹕2可逆反应中，反应物与生成物共存。二、化学反应的限度N2+3H22NH3催化剂高温高压时间(s)010203040506070CO210.70.50.350.20.10.10.1C10.70.50.350.20.10.10.1CO00.611.31.61.81.81.8物质某温度和压强下，体积为1L的密闭容器中进行的反应CO2(g)+C(s)2CO(g)情况如下：高温（1）根据表中数据，你能得出的该反应进行过程中浓度、速率随时间变化有什么特点？思考与交流（2）请绘制密闭容器内浓度随时间变化图像和某一物质正逆反应速率随时间变化图像。（1）(0-50s)v(正)v(逆)(50s以后)v(正)=v(逆)反应开始时：v(正)最大，v(逆)为零反应进行中：≠0一段时间后：··正反应逆反应v(正)=v(逆)≠0v(CO2)时间(s)O50（2）浓度—时间图反应速率—时间图（二）化学平衡状态此时反应并未停止，只是表观上各成分保持稳定。一定条件下可逆反应里，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分浓度保持不变的状态称化学平衡状态。（1）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，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即是该反应进行的限度。注意：（2）可逆反应中v正=v逆是针对同一物质而言的。﹕﹕vN2耗vH2耗vNH3生=1﹕3﹕2﹕﹕vN2生vH2生vNH3耗=1﹕3﹕2===N2+3H22NH3催化剂高温高压例如：对反应：（三）化学平衡特征“逆”-----研究的对象为可逆反应。“等”-----平衡时，正反应和逆反应的速率相等。（对同一物质而言，消耗速率和生成速率相等）“动”-----化学平衡是动态平衡，化学反应仍在进行，并未停止。“定”-----平衡时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持一定（即不再发生改变）。“变”-----化学平衡是一定条件下的平衡，当反应条件改变时，反应速率和各组分百分含量会发生改变而使平衡被破坏。1、在一定温度下，可逆反应A（g）+3B（g）2C（g）达到平衡的标志是（）A、C的生成速率与C分解的速率相等B、单位时间生成nmolA，同时生成3nmolBC、A、B、C的浓度不再变化D、A、B、C的分子数比为1∶3∶2AC2、在一定温度下，反应A2（g）+B2（g）2AB（g）达到平衡的标志是（）A．单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的ABB．容器内的总压不随时间变化C．单位时间生成2nmol的AB同时生成nmol的B2D．单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的B2C3、下列各图中M时刻不处于化学平衡状态的是（）0vtv逆v正M0vtMv正v逆0vtv正v逆M0ntMABCDB讨论：化学平衡状态的判断标准1、本质：v正=v逆2、现象：浓度保持不变1、vA耗=vA生vB耗=vB生vC生=vC耗vD生=vD耗2、vA耗﹕vB生=m﹕n……1、A、B、C、D的浓度不再改变。2、A、B、C、D的分子数（或物质的量）不再改变。3、A、B、C、D的百分含量不再改变。4、A、B、C、D的转化率或生成率不再改变。5、体系温度不再改变。6、若某物质有色，体系的颜色不再改变。本质特征表现mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)对m+n≠p+q的反应（即反应前后