苏教版 (2019)选择性必修1专题2 化学反应速率与化学平衡第一单元 化学反应速率教学课件ppt

这是一份苏教版 (2019)选择性必修1专题2 化学反应速率与化学平衡第一单元 化学反应速率教学课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了课前导入，浓度对反应速率的影响，压强对反应速率的影响，温度对反应速率的影响，酶的催化作用，全程速率时间图像等内容，欢迎下载使用。
同学们，在我们的日常生活中，大家有没有注意到一些有趣的现象呢？比如，把食物放在冰箱里可以保存更长的时间，而在炎热的夏天，食物却很容易变质。为什么会有这样的差别呢？还有，我们在加油站会看到 “严禁烟火” 的标志，这是因为汽油很容易燃烧，但是在常温下，汽油却能比较稳定地储存。这背后到底隐藏着怎样的化学奥秘呢？其实，这些现象都与化学反应速率有关。今天，我们就一起来探究影响化学反应速率的因素。
硫代硫酸钠溶液与稀硫酸发生下列反应：Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O向A、B、C三支试管中各加入2 mL不同浓度的硫代硫酸钠溶液，浓度依次为0.1 ml·L－1、0.05 ml·L－1、0.01 ml·L－1，再同时各加入2 mL 0.2 ml·L－1稀硫酸，观察并比较试管中出现浑浊现象的快慢。
一、实验现象A 试管：溶液很快出现浑浊现象，浑浊程度较为明显，产生的淡黄色沉淀（硫单质）迅速增多，同时有少量气泡（二氧化硫）产生。B 试管：出现浑浊现象的时间比 A 试管晚一些，浑浊程度相对较弱，沉淀生成的速度较为缓慢，气泡产生量也较少。C 试管：经过较长时间才出现浑浊现象，浑浊程度很弱，沉淀生成极为缓慢，几乎看不到明显的气泡产生。二、实验结论浓度对反应速率的影响：在相同条件下，反应物浓度越大，反应速率越快。在本实验中，硫代硫酸钠溶液的浓度不同，稀硫酸浓度相同。A 试管中硫代硫酸钠浓度最高，反应速率最快；C 试管中硫代硫酸钠浓度最低，反应速率最慢。
在化学反应中，若反应物分别以气体、液体或固体三种状态存在，改变反应体系的压强，反应物的浓度是否都发生变化呢？
对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持温度不变时，增大压强，气体体积减小，相当于增大反应物的浓度，反应速率增大；减小压强，气体体积增大，相当于减小反应物的浓度，反应速率减小。由此可见，压强改变对反应速率的影响可以归结为浓度改变对反应速率的影响。对于固体、液体之间或在溶液中进行的反应而言，改变压强对它们体积的影响很小，因此可以忽略压强改变对反应速率的影响。
酸性高锰酸钾溶液与草酸（H2C2O4）发生下列反应：2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4=K2SO4＋2MnSO4 ＋10CO2↑＋8H2O取3支试管，向试管中分别加入2 mL 0.01 ml·L－1酸性高锰酸钾溶液，再向试管中分别加入2 mL 0.1 ml·L－1草酸溶液。将第一支试管放入冰水中，第二支试管置于室温下，第三支试管放入约80 ℃的热水中。请预测：能观察到什么现象？三种情况下反应的实验现象会有什么差异？请用实验检验你的预测。
一、现象预测酸性高锰酸钾溶液呈紫红色，草酸具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，反应过程中会有气泡（二氧化碳）产生。温度会影响反应速率，一般来说，温度升高，反应速率加快；温度降低，反应速率减慢。对于放入冰水中的第一支试管，由于温度较低，反应速率最慢，所以褪色时间最长，产生气泡的速度最慢。置于室温下的第二支试管，反应速率适中，褪色时间和产生气泡的速度处于中等水平。放入约 80℃热水中的第三支试管，温度较高，反应速率最快，褪色时间最短，产生气泡的速度最快。
二、实验现象第一支试管（冰水中）：溶液颜色逐渐变浅，但褪色过程较为缓慢，需要较长时间才能完全褪色。产生气泡的速度缓慢，气泡较少。第二支试管（室温下）：溶液颜色较快地变浅，褪色时间比在冰水中明显缩短。产生气泡的速度适中，气泡量中等。第三支试管（约 80℃热水中）：溶液颜色迅速变浅，几乎在很短的时间内就完全褪色。产生气泡的速度非常快，气泡量大。三、实验结论温度对反应速率的影响：该实验表明，温度对化学反应速率有显著影响。升高温度可以加快反应速率，降低温度则会减慢反应速率。
实验表明，其他条件相同时，升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减小。随着温度的升高，反应物的活化分子数目增多，分子运动加快，活化分子有效碰撞的次数增多，反应速率增大。科学研究表明，对于许多反应而言，一般温度每升高10 K，其反应速率可增加2~4倍。在实验室或工业生产中，常采用加热的方法使化学反应在较高的温度下进行，以提高反应速率。
催化剂对反应速率的影响
向A、B、C 3支试管中分别加入等体积5%的H2O2溶液，再向试管中分别加入2~3滴洗涤剂。向试管A中加入2~3滴FeCl3溶液，向试管B中加入少量MnO2粉末，C试管留作比较用。观察、比较3支试管中发生的实验现象，并试着分析导致实验现象差异的原因。
实验现象试管 A：加入FeCl3溶液后，H2O2溶液中迅速产生少量气泡，气泡产生的速度相对较慢，溶液表面有轻微的泡沫。试管 B：加入MnO2粉末后，H2O2溶液中立即产生大量气泡，气泡产生的速度非常快，溶液表面泡沫丰富。试管 C（对照管）：没有添加任何催化剂，H2O2溶液中只有极少量的气泡缓慢产生，溶液表面泡沫很少。
二、原因分析催化剂的作用：FeCl3和MnO2在这个反应中都起到了催化剂的作用。催化剂能够改变反应的速率，而在反应前后自身的质量和化学性质不变。FeCl3中的Fe3+可以与H2O2发生反应，形成中间产物，降低了反应的活化能，从而加快了分解的速率。但FeCl3的催化效果相对较弱。MnO2对H2O2的分解具有很强的催化作用。与接触后，能够提供更多的活性位点，使H2O2分子更容易发生分解反应，生成水和氧气。实验现象差异的原因：试管 B 中H2O2加入MnO2后产生大量气泡，是因为的催化效率高，能够极大地加快的分解速度。试管 A 中H2O2加入FeCl3后产生的气泡相对较少，是因为FeCl3的催化效率低于MnO2。试管 C 中H2O2没有催化剂，H2O2的分解主要依靠自身的缓慢分解，所以产生的气泡最少。
催化剂在生产和生活中的应用
催化剂是改变化学反应速率最有效的手段之一。据统计，90%以上的化学工业涉及的化学反应都使用催化剂，使用催化剂可以带来巨大的经济效益。在环境保护领域，如汽车尾气的净化、废水的处理等，也需应用各种性能优异的催化剂。目前，各种高效、经济、选择性强的催化剂的研制是全世界化学科学工作者关心和研究的课题。
酶是一种特殊的、具有催化活性的生物催化剂，它存在于动物、植物和微生物中。与生命现象关系密切的化学反应大多是酶催化的。可以说，没有酶的催化作用，就不可能有生命现象。通常认为，酶的催化作用是酶与反应物先形成中间化合物，然后中间化合物分解成产物并释放酶
与一般非生物催化剂相比，酶的催化作用主要有以下特点：1. 高效的催化活性。酶的催化效率比非酶催化要高得多。如在人体正常体温时，食物中蛋白质的水解在胃蛋白酶的作用下短时间内就能完成，而在体外需要在浓的强酸或强碱的作用下煮沸相当长时间才能完成。2. 高度的选择性。一种酶只能催化一种或一类物质的反应。如淀粉酶只能催化淀粉的水解，而不能催化纤维素的水解；尿素酶只能催化尿素的水解，对尿素取代物的水解反应无催化作用。3. 特殊的温度效应。酶对温度非常敏感。酶催化反应通常在比较温和的条件或常温常压下进行，温度过高会引起酶蛋白变性，从而使酶失去活性。
其他因素对反应速率的影响
除了改变反应物的浓度、压强、温度和使用催化剂能改变化学反应速率外，许多方法也能改变反应速率。如增大反应物间的接触面积，反应速率会随之增大。例如，在硫酸工业中，硫铁矿在焚烧前要先用粉碎机粉碎，以增大矿石与氧气的接触面积，加快燃烧；在三氧化硫的吸收阶段，吸收塔里要装填瓷环，增大气液接触面积，使气体的吸收速率增大。此外，光、电磁波、超声波等因素也会对反应速率产生影响。
化学反应速率的辩证分析与合理应用
化学反应为何有快有慢？影响化学反应速率的主要因素有哪些？我们可以从事物变化的内因和外因两方面辩证地分析和研究。一是内因，即物质的本性。在通常情况下，有些物质混合后没有发生化学变化，但改变其中的某种反应物，化学反应随之发生，如银与稀盐酸不反应，而锌与稀盐酸混合立即产生氢气，这是由两种不同金属的本性决定的，即锌是较活泼金属，而银不活泼。在相同条件下，同类型的某些反应物能转化为同类型的产物，但反应速率差异很大，如镁在冷水中反应生成氢氧化镁，过程缓慢，而钠遇冷水剧烈反应生成氢氧化钠。二是外因。化学反应速率受制于许多外界条件的影响，我们可以根据反应物的性质和反应的特点（即内因）选择恰当的反应条件（外因）来调控反应速率。例如，镁与水的反应可以通过升高温度来增大反应速率，实验室用大理石与盐酸反应制CO2可以通过调节盐酸的浓度控制生成CO2的速率不至于过小或过大，H2O2分解制O2时可以加入少量MnO2增大反应速率。
因此，我们可以通过内因、外因两方面的分析，合理地调控化学反应速率，在科学研究和生产、生活中发挥更大的作用。例如，不少国家曾用铜做硬币材料，20世纪80年代因铜太昂贵需要寻找替代金属。锌与铜的硬度、密度接近，且锌比铜便宜，锌便成为首选金属。但锌比铜更活泼，锌制的硬币在空气中被腐蚀的速度较快，很快锌也被放弃而改用铜锌合金。又如，对气体反应合成氨而言，工业上通常是在较高温度（500 ℃左右）、较大压强（1.3×107~3×107 Pa）和含铁化合物的催化剂条件下进行，以保证有较大的反应速率。目前环境问题的解决也依赖于催化剂的使用，如在汽车尾气排气口装上催化处理器，能将有毒气体转化为无毒气体；生物降解催化剂能促进一些工业废品或生活垃圾中的部分残留物显著降解，而不对环境造成污染，甚至可以将工业和生活废物较快地转化为可利用资源等。
1.如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况
原因解释：AB段(v渐大)，因为该反应为放热反应，随着反应的进行，温度逐渐升高，导致反应速率逐渐增大；BC段(v渐小)，则主要原因是随着反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐减小，导致反应速率逐渐减小。要抓住各阶段的主要矛盾，全面分析。
物质的量(或浓度)—时间图像
分清反应物和生成物，浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物，分清消耗浓度和增加浓度，反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比，等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。举例分析如下：
甲：如图表示一定温度下，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，试回答：①该反应的化学方程式为2A=B＋3C。②反应物的转化率是40%。③10 s内v(C)＝0.12ml·L－1·s－1。
乙：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①由图像得出如下信息A．反应物是_X、Y_，生成物是__Z__；B．__t3__时反应达到平衡，X、Y没有全部反应。
【方法技巧】解答速率图像题的基本思路（1）看面：搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理相联系。（2）看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平所表示的含义。（3）看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如起点、终点、交点、折点、最高点、最低点。例如在浓度—时间图上，一定要看清反应至终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。（4）看变化趋势：在速率—时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。
1.把0.1 ml MnO2粉末加入50 mL过氧化氢的溶液里(ρ＝1.1 g·L－1)，在标准状况下，放出气体的体积y和时间t的关系曲线如图所示。(1)实验时放出气体总体积是________。(2)放出一半气体所需的时间约为________。(3)A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序是________。 (4)过氧化氢溶液的初始物质的量浓度为________。
2.下列各组实验中溶液最先浑浊的是(　　)
3.把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有5000.5硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图的坐标曲线来表示，下列说法不正确的是A．c点时，体系产生氢气的体积达到最大值B．0→a段，不产生氢气是因为表面的氧化物隔离了铝和硫酸溶液C．b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高D．c→d段，产生氢气的速率降低主要是因为溶液中降低