高中化学第二章 化学反应速率与化学平衡第一节 化学反应速率图文课件ppt

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1.知道化学反应速率的表示方法,能进行化学反应速率的简单计算。2.能说出测定化学反应速率的简单方法 。3.能通过实验探究,知道温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响 。
【自主思考1】 此处所指的化学反应速率是平均速率还是瞬时速率? 提示:此处所指的化学反应速率是一段时间内的平均速率。4.化学反应速率的测定。化学反应速率可以通过实验测定。可以用来测定的物理量除了物质的浓度之外,还可以是气体的体积、体系的压强、颜色的深浅、光的吸收、导电能力等。
二、影响化学反应速率的因素1.决定因素。化学反应速率由反应物的组成、结构和性质等因素决定。2.影响因素。浓度、压强、温度及催化剂等因素对化学反应速率有影响。在一般情况下,当其他条件相同时,(1)增大反应物的浓度,化学反应速率增大;降低反应物的浓度,化学反应速率减小。(2)升高温度,化学反应速率增大;降低温度,化学反应速率减小。大量实验证明,温度每升高10 ℃,化学反应速率通常增大为原来的2~4倍,可见温度对化学反应速率影响非常显著。(3)催化剂可以改变化学反应速率。
(4)对于有气体参加的化学反应,改变压强同样可以改变化学反应速率。(5)除上述因素外,改变化学反应速率的方法还有光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨等。只要向反应体系中输入能量,都有可能改变化学反应速率。【自主思考2】 实验中比较化学反应速率的大小,可采用什么方法?提示:可通过定性观察和定量测定的方法。
【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)化学反应的快慢可以定性描述,也可以定量表示。(　　)(2)化学反应速率通常用单位时间内某物质的浓度改变量表示,所以不能用固体物质表示。(　　)(3)在同一个化学反应里,在某时间段内,用不同物质表示的化学反应速率一定不相等。(　　)(4)在同一个化学反应里,在某时间段内,用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比。(　　)(5)也可以用单位时间内某气体的体积变化量来表示化学反应速率 。(　　)
(6)改变温度会显著改变化学反应速率,所以温度对化学反应速率起决定作用。(　　)(7)改变压强一定会改变化学反应速率。(　　)(8)影响化学反应速率的因素只有浓度、温度、压强和催化剂。(　　)
2.在一初始容积为2 L的密闭容器中充入1 ml H2和1 ml I2,压强为p(单位为Pa),并在一定温度下使其发生反应:H2(g)+I2(g)══2HI(g)　ΔH<0。(1)若在2 min后测得I2的浓度为0.4 ml·L-1,则用H2表示的化学反应速率为　　　　　　　　,用HI表示的化学反应速率为　 。 (2)若保持容器容积不变,向其中再加入1 ml H2,化学反应速率　　　　,理由是　  　。 (3)若保持容器容积不变,向其中再加入1 ml Ar,容器内压强　　　　,化学反应速率　　　　,理由是　 。 (4)若保持容器内气体压强不变,向其中再加入1 ml N2(N2不参加反应),化学反应速率　　　　,理由是　   　。 
(5)若保持容器内气体压强不变,向其中再加入1 ml H2(g)和1 ml I2(g),反应速率　 　　　　,理由是　 。 (6)若提高起始的反应温度,反应速率　　　　。 答案:(1)0.05 ml·L-1·min-1　0.1 ml·L-1·min-1　(2)增大　增大反应物H2的浓度,化学反应速率增大　(3)增大　不变　反应物的浓度不变,化学反应速率不变　(4)减小　保持压强不变,向其中充入N2,容器容积变大,反应物浓度减小,化学反应速率减小　(5)不变　保持压强不变,向其中充入1 ml H2和1 ml I2,反应物浓度不变,化学反应速率不变　(6)增大
不同的化学反应,有的快,有的慢,我们可以定性观察反应的快慢,例如:火药爆炸速度很快,而室温下食物的腐败则要慢得多。我们还可以定量测定化学反应速率。1.定量表示化学反应速率需要哪些物理量?提示:需要时间(时间单位要和速率大小相匹配)和能说明体系某种变化的可计量的性质——质量、体积、压强或浓度等 。
2.用任意一种反应物和生成物都能表示同一反应的反应速率吗? 表示化学反应速率时为什么要注明具体的物质?提示:不是。化学反应速率不能用固体或纯液体物质表示,因其“浓度”可看作常数。用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比,化学计量数不同,化学反应速率不同。3.对反应Zn+H2SO4══ZnSO4+H2↑,你可以用哪些方法测定该反应的化学反应速率?提示:①测定收集一定体积的H2所用的时间;②测定一段时间内溶液中H+浓度的变化;③测定一段时间内锌粒质量的变化;等等。
对化学反应速率的正确理解(1)化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。固体或纯液体的浓度通常视为常数,所以通常情况下不用固体或纯液体表示化学反应速率。(2)化学反应速率通常是指一段时间内的平均反应速率,而不是瞬时速率。不论反应物还是生成物,其化学反应速率均取正值。(3)在描述或计算某物质的化学反应速率大小时,必须注明其单位,否则无意义。在同一化学反应里,用不同的物质表示的化学反应速率,数值可能不同,但其意义相同。(4)用不同的物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比,因此在描述化学反应的速率时必须指明具体的物质。
【例题1】 将1 ml化合物A的蒸气充入0.5 L容器中加热分解:2A(g) B(g)+nC(g)。反应到3 min时,容器内A的浓度为0.8 ml·L-1,测得这段时间内,平均反应速率v(C)=0.6 ml·L-1·min-1,则化学方程式中的n值为　　　　　　　,v(B)=　　　　　　　　　　　。  答案:3　0.2 ml·L-1·min-1
【变式训练1】 (双选)在2 L密闭容器中发生反应4A(s)+3B(g)══ 2C(g)+D(g),经2 min后,B的浓度减小0.6 ml·L-1。下列反应速率的表示正确的是(　　)。A.用A表示的反应速率是0.4 ml·L-1·min-1B.用B表示的反应速率是0.3 ml·L-1·min-1C.用B表示2 min末时的反应速率是0.3 ml·L-1·min-1D.2 min内用B表示的反应速率是用C表示的反应速率的1.5倍
答案:BD解析:2 min内B的浓度减小0.6 ml·L-1,则v(B)= =0.3 ml·L-1·min-1, B项正确;A为固体,不可用其浓度变化来表示反应速率,A项错误;化学反应速率是平均速率,而不是瞬时速率,C项错误;在同一时间段内,用不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比,即v(B)∶v(C)=3∶2,D项正确。易错点拨 此类题往往在以下几方面出错:(1)忽视体积因素,用一定时间内某物质的物质的量的变化除以时间计算。(2)用一段时间后某物质的物质的量浓度除以时间进行计算。(3)忽视了只能用溶液中溶质或气体浓度变化来表示反应速率,而用固体或纯液体物质来表示(其单位体积里物质的量保持不变,即物质的量浓度为常数)。
相同条件下,不同的化学反应会有不同的反应速率。即使反应物相同,如果反应物的浓度或反应温度等因素不同,反应速率也会不同。1.通常情况下,为什么硫黄粉在空气中燃烧只能产生微弱的淡蓝色火焰,而在纯氧气中燃烧更旺,产生明亮的蓝紫色火焰?提示:纯氧气中,氧气的浓度大,化学反应速率大,相同时间内产生的热量多。2.实验室用过氧化氢溶液制取氧气时,为什么要加入少量MnO2?提示:加入MnO2,可增大过氧化氢的分解速率,增大氧气的产生速率。
3.比较Mg、Al的金属性时,可将同样大小的Mg、Al两块金属片分别与同体积、同浓度的盐酸反应,通过观察反应的剧烈程度来比较Mg、Al的金属性。实验中依据的原理是什么?采用了什么方法?提示:Mg比Al的金属性强,与盐酸反应时产生氢气的速率大(反应剧烈)。采用的是定性观察法。
1.决定因素决定化学反应速率的因素是反应物本身的组成、结构和性质。例如,金属钠与冷水剧烈反应,而金属钠与乙醇反应要缓和得多。
2.影响因素影响化学反应速率的因素很多,通常有浓度、温度、压强、催化剂等。(1)浓度对化学反应速率的影响。当其他条件不变时,增大反应物浓度,反应速率增大;减小反应物浓度,反应速率减小。对于可逆反应,增大反应物浓度,正反应速率瞬间增大;在增大反应物浓度的瞬间生成物浓度不变,逆反应速率不变。但随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,生成物的浓度逐渐增大,故v(正)逐渐减小,而v(逆)逐渐增大,直到两者相等。此时v(正)、v(逆)都比原来大。如果增大浓度改变了物质的性质,浓度对反应速率的影响规律不再适用。对于铁与稀硫酸的反应,适当增大稀硫酸的浓度,生成氢气的速率增大;但使用浓硫酸与铁反应,将不再生成氢气,且铁发生钝化现象。
(2)压强对化学反应速率的影响。对于有气体参加的化学反应,通过改变反应容器的容积而导致压强变化,同时改变了反应物的浓度(如图所示),反应速率改变。当其他条件不变时,增大压强(缩小反应器的容积),反应速率增大;减小压强(增大反应器的容积),反应速率减小。改变压强,对化学反应速率的影响的根本原因是引起浓度改变。所以在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因。压强对化学反应速率影响的几种情况:
①对于没有气体参与的化学反应,由于改变压强后,反应物浓度变化很小,可忽略不计,因此一般认为对化学反应速率无影响。②对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况:
方法技巧 分析压强改变对化学反应速率的影响时,关键看气体反应物浓度是否有变化:若气体反应物浓度有变化,化学反应速率一定改变;若气体反应物浓度无变化,化学反应速率不改变。同时要注意通常所说的增大压强是指压缩容积。
(4)催化剂对化学反应速率的影响。当其他条件不变时,使用催化剂,可以改变化学反应速率。对于有催化剂的反应,反应温度要考虑催化剂的活性。对于生物酶催化反应,如果温度过高,酶失去活性,反应速率会减小。能增大化学反应速率的催化剂叫做正催化剂,能够减小化学反应速率的催化剂叫做负催化剂。一般情况下所说的催化剂指正催化剂。催化剂有选择性,不同的反应有不同的催化剂。催化剂具有一定的活化温度,催化剂不同,活化温度不同。对于可逆反应,催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率。催化剂不能改变反应物的转化率,也不能使本来不会发生的反应变为可能。
(5)其他因素对化学反应速率的影响。如有固体参加的反应,将固体反应物粉碎以增大其表面积,从而增大反应物之间的接触面积,化学反应速率增大。思考改变反应物的用量对化学反应速率一定有影响吗?提示:不一定。对于固体或纯液体,一般情况下其浓度视为常数,因此改变固体(表面积变化不大时)或纯液体的用量对化学反应速率无影响。
【例题2】 在反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)中,可使反应速率增大的措施有(　　)。①缩小容器的容积　②增加碳的量　③恒容时通入CO2　④恒压下充入N2　⑤恒容下充入N2A.①③⑤　　B.②④C.①③ D.③⑤答案:C解析:①缩小容器的容积,体系压强增大,反应物的浓度增大,反应速率增大;②碳是固体,浓度为常数,增加碳的量对反应速率无影响;③恒容时通入CO2使反应物的浓度增大,反应速率增大;④恒压下充入N2,容器的容积增大,反应物的浓度减小,反应速率减小;⑤恒容下充入N2,不影响反应物的浓度,对反应速率无影响。
方法技巧 分析外界条件对速率影响的注意事项(1)对于固体反应物来说,若表面积不变,只改变用量不影响反应速率,若改变固体反应物表面积,会影响反应速率。(2)压强是否影响化学反应速率,取决于是否改变了反应物的浓度。如恒容下充入“惰性气体”,气体压强增大但反应物的浓度不变,故反应速率不变。
【变式训练2】 对反应A+B══AB来说,常温下按以下情况进行反应:①20 mL溶液中含A、B各0.01 ml;②50 mL溶液中含A、B各0.05 ml;③0.1 ml·L-1的A、B溶液各10 mL混合;④0.3 ml·L-1的A、B溶液各50 mL混合。四者反应速率大小关系是(　　)。A.②>①>④>③B.④>③>②>①C.①>②>④>③D.①>②>③>④答案:A解析:其他条件不变时,反应物浓度越大,反应速率越大。①中A、B的浓度均为0.5 ml·L-1,②中A、B的浓度均为1 ml·L-1,③中混合后A、B的浓度均为0.05 ml·L-1,④中混合后A、B的浓度均为0.15 ml·L-1。反应速率大小顺序是②>①>④>③。
易错点拨 比较化学反应速率的大小,要通过比较混合后溶液中各物质的浓度,而不是比较混合前物质的浓度或者物质的量。