高中人教版 (2019)第二节 化学反应的速率与限度多媒体教学ppt课件
展开在日常生活中,我们经常观察到下面的这些现象:
这些反应的发生所经历的时间一样吗? 那如何定量描述一个化学反应的快慢? 今天,我们就一起来探讨。
美丽的焰火和瑰丽的溶洞都让我们惊艳,前者转瞬即逝,后者却经过了千百万年的沉积,其实,仔细观察发生在我们身边的化学变化,不难发现,有的反应很快,有的反应很慢,那我们是如何判断一个化学反应的快慢的呢?
一、化学反应速率及其表示方法
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,我们可以通过比较生成气泡的快慢、固体质量减少的快慢、溶液出现浑浊的快慢、温度变化的快慢等方法定性地描述反应的快慢。而在科学研究和实际应用中,往往需要定量地描述一个反应的快慢。如蜗牛爬行很慢只是定性描述,属于基本常识;而蜗牛的爬行速度仅为8.5米/小时则是定量描述,属于科学素养。
化学反应速率。 1.概念:用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。 2.表示方法: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(取正值)来表示。
4.常用单位:ml/(L·s)或 ml/(L·min)
2 s 内,N2、H2、NH3的物质的量浓度变化各为多少? 2 s 内用N2、H2、NH3表示的化学反应速率v(N2)、v(H2)、v(NH3)分别为多少?
2 s 内,Δc(N2)=(1.0−0.6) ml·L−1=0.4 ml·L−1
Δc(H2)=(3.0−1.8) ml·L−1=1.2 ml·L−1
Δc(NH3)=(0.8−0) ml·L−1=0.8 ml·L−1
[问题思考1]同一反应在相同时间内,用不同物质表示的反应速率,其数值是否相同?表示的反应快慢是否相同?
[问题思考2] 用不同物质表示同一反应的反应速率,其数值有什么规律?
同一反应在相同时间内,用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但都表示该反应的反应速率,意义相同。
用不同物质表示化学反应速率时,化学反应速率之比等于其化学计量数之比。
小试牛刀 1.正误判断。 (1)对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显。( ) (2)对有固体参加的化学反应,可用单位时间内固体浓度的改变量表示化学反应速率。( ) (3)化学反应速率的单位通常为 ml·s−1或 ml·min−1 。( ) (4)反应速率是指某反应在某时刻的瞬时速率。( )
1.对化学反应速率的理解
2.化学反应速率大小的比较方法 (1)归一法:若单位不统一,则要换算成相同的单位;若用不同物质表示的反应速率,则要换算成用同一物质来表示的反应速率,再比较数值的大小。
二、影响化学反应速率的因素
[问题思考]对于下列反应,我们希望它的反应速率是快还是慢呢?
我们可以根据生产和生活的需要,采取适当措施来改变化学反应速率,这对化学实验和化工生产有着重大的意义。那有哪些因素可能改变化学反应的速率呢?
1.不同的金属和冷水反应,剧烈程度不同,这意味着物质自身的性质是决定化学反应速率的主要因素。
2.食物直接暴露在常温空气中易变质,用冰箱保存延长其保质期,由此可知,影响食物变质的因素为温度。蜂窝煤比普通煤块燃烧效率更高,由此可知,影响其速率的因素为接触面积。使用酵母来加速面团的发酵,由此可知,影响其速率的因素为催化剂。腌制咸鸭蛋,泥中的盐分越高,咸鸭蛋成熟得越快,由此可知,影响其速率的因素为泥土中盐分的浓度对于一般的化学反应,影响其反应速率的因素有哪些呢?
[播放视频]“温度对化学反应速率的影响”。
观察、记录实验现象,分析得出实验结论。
温度对化学反应速率的影响:一般情况下,当其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大,降低温度,化学反应速率减小。
[播放视频]“浓度对对化学反应速率的影响”。
增大反应物盐酸的浓度,生成 CO2 的速率加快
浓度对反应速率的影响:一般条件下,当其他条件相同时,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。但是固体和纯液体物质的浓度为常量,改变固体和纯液体物质的用量对化学反应速率基本没有影响。
[播放视频]“二氧化锰对过氧化氢的催化”。
MnO2可以使H2O2 的分解速率加快
催化剂对化学反应速率的影响:催化剂可以改变化学反应速率。有的催化剂可以加快化学反应速率,但有的催化剂可以减慢化学反应速率。
[问题思考]在1 L密闭容器中充入一定量的 N2和 H2,在一定的温度和压强下反应生成 NH3。当使容器的体积缩小时,化学反应的速率会发生怎样的变化?
对于气体来说,在相同温度下,压强越大,一定质量气体的体积越小,单位体积内气体的分子数越多。故一般条件下,当其他条件相同时,增大压强(减小容器的容积)相当于增大反应物的浓度,化学反应速率增大;减小压强(增大容器的容积)相当于减小反应物的浓度,化学反应速率减小。
【归纳总结】影响化学反应速率的因素:
1.内因:反应物本身的性质(主要因素)。 2.外因:
固体反应物的表面积、光波、电磁波、溶剂等
其他条件相同时,增大反应物的浓度,化学反应速率增大,反之减小
对于有气体参加的反应,其他条件相同时,增大压强,化学反应速率增大,反之减小
其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大,反之减小
使用催化剂能改变化学反应速率
讨论以下几个问题: 下列调控反应速率的措施或实验中,分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素? (1)向炉膛内鼓风,用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。 鼓风:_______________________;用煤粉代替煤块:________________________。 (2)把食品存放到冰箱内,在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期。 冰箱:_______ ;除氧剂: __________________。
下列调控反应速率的措施或实验中,分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素? (3)做化学实验时,为加速反应的进行,通常将块状或颗粒状的固体试剂研细并混匀。 固体试剂研细并混匀:_______________________。 (4)铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。纯氧中反应剧烈:______________________。 (5)利用 H2O2分解制氧气时加入固体 MnO2。 固体 MnO2:________。
小试牛刀 1.判断正误。 (1)无论是吸热反应还是放热反应,温度升高,反应速率一定增大。 ( ) (2)对一定条件下发生的反应:C(s)+O2(g) CO2(g),增加C的量,化学反应速率加快。 ( ) (3)改变压强,化学反应速率一定改变。 ( ) (4)铁和硫酸反应时,硫酸浓度越大,产生 H2的速率越大。 ( ) (5)增加水的量,能使Mg与H2O的反应速率大于Na与H2O的反应速率。( ) (6)Fe与盐酸反应时,加入NaCl固体,由于c(Cl− )增大而使反应速率加快。 ( )
纯固体的浓度视为常数,改变其用量不影响化学反应速率
增大反应物水蒸气的浓度加快化学反应速率
[问题思考1]镁条与铝条和相同浓度的稀盐酸反应的现象有什么不同?怎么比较两个反应的快慢程度?
可通过冒气泡的快慢、温度变化的快慢、固体量减少的快慢等定性比较镁条、铝条与同浓度稀盐酸反应的快慢。
通过观察相关的实验现象,可以定性地描述一个化学反应的快慢,但如何更准确地定义一个化学反应的快慢呢?
化学反应速率。 1.定义:化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增大(取正值)来表示。
3.单位:ml/(L·s)或 ml/(L·min)
[问题思考2]在2 L的容器中发生反应N2+3H2 2NH3,5min内生成0.1 ml NH3。试求 v(NH3)是多少?
[问题思考3]对于上述反应的同一段进程,若以N2 和 H2 表示化学反应速率是否与用NH3 表示的化学反应速率的数值相同呢?
[问题思考4]化学反应速率是瞬时速率还是平均速率?
化学反应速率是平均速率。
[问题思考5]对于同一反应,用不同物质表示化学反应速率时,其数值是否相等?表示的意义是否相同?
同一反应在相同时间内,用不同物质表示的反应速率,其数值可能不同,但都表示该反应的反应速率,意义相同;用不同的物质来表示化学反应速率,其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
[问题思考6]能否用固体或纯液体来表示化学反应速率的快慢?为什么?
在一定温度下,对于固体和纯液体物质来说,其单位体积里的物质的量不会改变,即它们的物质的量浓度为常数,故一般不用固体或纯液体物质来表示化学反应速率。
在实际生产、生活中,我们不仅要学会怎样准确地描述一个化学反应的快慢,更重要的是我们要学会怎样去控制一个化学反应的快慢,那我们就必须了解影响化学反应快慢的因素有哪些。
[问题思考1]回顾碱金属单质与水反应的剧烈程度,以及卤素单质与氢气化合的难易程度的递变规律,思考产生这种规律性变化的原因是什么?影响化学反应速率快慢的主要因素是什么?
内因:物质本身的化学性质是决定性因素。
[问题思考2]物质本身的化学性质我们难以改变,我们所能控制的往往是一些外部因素,那影响化学反应速率的外部因素又有哪些呢?
我们的猜想是否正确,还需要用实验来验证。
利用提供的实验用品,分别设计下列实验,探究影响化学反应速率的因素。实验仪器:试管、试管夹、烧杯、量筒、胶头滴管等。实验药品:0.1 ml/L 盐酸、1 ml/L 盐酸、5% H2O2溶液、1 ml/L FeCl3溶液、大理石碎块、MnO2、热水、冷水等。
1.探究温度对反应速率的影响。
2.探究浓度对反应速率的影响。
1.温度对化学反应速率的影响:一般条件下,当其他条件相同时,升高温度,化学反应速率增大,降低温度,化学反应速率减小。 2.浓度对化学反应速率的影响:一般条件下,当其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率增大,降低反应物浓度,化学反应速率减小。
根据上述实验的设计理念,各小组根据所提供的药品尝试设计实验方案,探究催化剂对化学反应速率的影响。
【归纳总结】温度、催化剂、反应物的浓度、固体的表面积、气体反应物的压强、形成原电池等都可以影响化学反应速率。人们可以通过这些因素的改变来调控化学反应速率。
1.下列说法中正确的是 ( ) A.对于任何化学反应来说,温度越高,反应速率越大,反应现象就越明显 B.在其他条件不变时,升高温度一定会加快化学反应的反应速率 C.升高温度,放热反应的化学反应速率加快,吸热反应的反应速率变慢 D.降低温度,可能对某些化学反应的速率无影响
2.下列关于化学反应速率的说法正确的是( ) A.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进 行的快慢 B.1 ml/(L·s)的反应速率一定比 0.5 ml/(L·s) 的反应速率大 C.化学反应速率为0.8 ml/(L·s)是指1 s时某 物质的浓度为0.8 ml/L D.当化学反应速率的单位是 ml/(L·s)时,任何反应物或生成物均可以表示化学反应速率
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