1、第三节 化学反应的速率和限度 在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的在化学实验和日常生活中，我们经常观察到这样的 现象：有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。现象：有的化学反应进行得快，有的化学反应进行得慢。 你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与你了解下列化学变化过程进行的快慢吗？反应的快慢与 我们有什么关系？我们有什么关系？ 1.1.理解化学反应速率的定义和表示方法。理解化学反应速率的定义和表示方法。（重点）（重点） 2.2.初步认识化学反应速率和影响化学反应速率初步认识化学反应速率和影响化学反应速率 的因素。的因素。 3.3.知道化学反应有一定的限度，理解化学平衡状
2、态知道化学反应有一定的限度，理解化学平衡状态 的建立过程及化学平衡状态的特征。的建立过程及化学平衡状态的特征。 4.4.了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 你了解以下反应进行的快慢吗？你了解以下反应进行的快慢吗？ 炸药爆炸炸药爆炸 金属锈蚀金属锈蚀 食物腐败食物腐败 溶洞形成溶洞形成 快快 慢慢 慢慢 慢慢 化学反应的快慢是化学反应的快慢是相对的！相对的！ 【思考与交流】【思考与交流】 化学反应速率化学反应速率
3、 1.1.概念概念 化学反应速率通常用单位时间（如每秒，每分，每化学反应速率通常用单位时间（如每秒，每分，每 小时）内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加小时）内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加 量来表示。量来表示。 2.2.数学表达式：数学表达式： 3.3.单位：单位： 一、化学反应速率一、化学反应速率 mol Lmol L- -1 1minmin- -1 1或或 mol Lmol L- -1 1 ss- -1 1等。等。 注意注意： （1 1）描述化学）描述化学反应速率时要指明具体物质并取正值。反应速率时要指明具体物质并取正值。 （2 2）固体或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或）固体
4、或纯液体的浓度视为常数，不能用固体或 纯液体的浓度变化来计算化学反应速率。纯液体的浓度变化来计算化学反应速率。 （3 3）化学反应速率指一段时间内的平均反应速率，）化学反应速率指一段时间内的平均反应速率， 而不是指某一时刻的瞬时速率。而不是指某一时刻的瞬时速率。 化学反应速率化学反应速率 在在 反应中，从开始至反应中，从开始至 2 2秒，氨气的浓度由秒，氨气的浓度由0 0变为变为0.6 mol/L0.6 mol/L，则以氨气表示，则以氨气表示 的化学反应速率是多少？的化学反应速率是多少？ 【解析】【解析】 【例题分析】 N23H22NH3 高高温温 高高压压 催催化化剂剂 + 、 = = 0.
5、3 mol/(Ls)0.3 mol/(Ls) (0.6(0.6- -0)mol/L0)mol/L 2s2s (NH(NH3 3) )= = c(NHc(NH3 3) ) t t = = 化学反应速率化学反应速率 反应反应4NH4NH3 3+5O+5O2 2 4NO+6H4NO+6H2 2O O在体积为在体积为5 5升的密闭升的密闭 容器中进行，容器中进行，3030秒后，秒后，NONO的物质的量增加的物质的量增加0.3mol0.3mol， 此反应的平均反应速率此反应的平均反应速率: : (1)(1)用用NONO来表示此反应速率为多少？来表示此反应速率为多少？ (2)(2)若用若用O O2 2的浓
6、度变化来表示此反应速率是多少？的浓度变化来表示此反应速率是多少？ (3)(3)若用若用NHNH3 3来表示呢来表示呢? ? 【提示】【提示】（1 1）(NO)=(NO)=0.002molL0.002molL- -1 1ss- -1 1 （2 2）(O(O2 2)=0.0025mol)=0.0025molL L- -1 1s s- -1 1 （3 3） (NH(NH3 3)=0.002mol)=0.002molL L- -1 1s s- -1 1 【及时巩固】【及时巩固】 催化剂催化剂 = 化学反应速率化学反应速率 此反应用不同物质表示的此反应用不同物质表示的化学反应速率化学反应速率数值不同，数
7、值不同， 它们表示的意义是否相同？数值上有何规律？它们表示的意义是否相同？数值上有何规律？ 【思考与交流】【思考与交流】 【提示】【提示】同一化学反应，用不同的物质表示其化学同一化学反应，用不同的物质表示其化学 反应速率，数值可能不同，但意义相同，均表示这反应速率，数值可能不同，但意义相同，均表示这 段时间内该反应的化学反应速率。且化学反应速率段时间内该反应的化学反应速率。且化学反应速率 之比等于化学计量数之比！之比等于化学计量数之比！ 化学反应速率化学反应速率 则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为 反应反应 A + 3B =2C + 2D A + 3B =2C + 2D 在四种不
8、同条件下的反在四种不同条件下的反 应速率为应速率为 (1)(1) (A)=0.3 (A)=0.3 molmolL L- -1 1s s- -1 1 (2) (2) (B)=0.6 (B)=0.6 molmolL L- -1 1s s- -1 1 (3) (3) (C)=0.4 (C)=0.4 molmolL L- -1 1s s- -1 1 (4) (4) (D)=0.45 (D)=0.45 molmolL L- -1 1s s- -1 1 (1)(4)(2)=(3)(1)(4)(2)=(3) 反思反思: :比较反应速率的快慢比较反应速率的快慢, ,应取同一反应的同一应取同一反应的同一 参照物
9、。参照物。 【例题分析】 化学反应速率化学反应速率 第四组：第四组： 夏天米饭变质夏天米饭变质 冬天米饭变质冬天米饭变质 第一组：第一组： 镁片镁片 + + 盐酸盐酸 铝片铝片 + + 盐酸盐酸 第二组：第二组： 镁片镁片 + + 盐酸盐酸 镁片镁片 + + 醋酸醋酸 第三组：第三组： 硫在空气中燃烧硫在空气中燃烧 硫在氧气中燃烧硫在氧气中燃烧 讨论：影响化学反应速率的外部因素有哪些？讨论：影响化学反应速率的外部因素有哪些？ 比较下列每组化学反应的速率，并分析引起速率比较下列每组化学反应的速率，并分析引起速率 不同的可能原因：不同的可能原因： 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 4.
10、4.影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 化学反应速率化学反应速率 内因：反应物自身的性质内因：反应物自身的性质 外因：温度、浓度、压强、催化外因：温度、浓度、压强、催化 剂等剂等 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 现象现象 结论结论 热水中热水中 常温常温 冷水中冷水中 产生气泡速率增大，产生气泡速率增大， 带火星的火柴复燃带火星的火柴复燃 升高温度，升高温度， 反应速率增大反应速率增大 有气泡冒出有气泡冒出 产生气泡速率减小产生气泡速率减小 降低温度，降低温度， 反应速率减小
11、反应速率减小 2H2H2 2O O2 2 =2H =2H2 2O O +O+O2 2 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 （1 1）温度对化学反应速率的影响）温度对化学反应速率的影响 规律：规律： 当其他条件不变时，升高温度，化学反应速率增大。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。降低温度，化学反应速率减小。 注意：注意： 温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 催化剂对化学反应速率的影响催化剂对化学反应速率的影响 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的
12、因素 现象现象 结论结论 加入加入MnOMnO2 2 加入加入FeClFeCl3 3 不加其他不加其他 试剂试剂 有气泡冒出，有气泡冒出， 反应较慢反应较慢 MnOMnO2 2能加快化能加快化 学反应速率学反应速率 FeClFeCl3 3能加快化能加快化 学反应速率学反应速率 无催化剂，化无催化剂，化 学反应较慢学反应较慢 气泡冒出气泡冒出 速率增大速率增大 气泡冒出气泡冒出 速率增大速率增大 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 （2 2）催化剂对化学反应速率的影响）催化剂对化学反应速率的影响 规律：规律： 催化剂能改变化学反应的速率。催化剂能改变化学反应的速率。 影响化学反应速率的
13、因素影响化学反应速率的因素 浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响 已知硫代硫酸钠（已知硫代硫酸钠（NaNa2 2S S2 2O O3 3）在酸性环境中发生如下反应：）在酸性环境中发生如下反应： S S2 2O O3 3 + 2H + 2H+ + = S+ SO = S+ SO2 2+ H+ H2 2O O 2 2- - 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 （3 3）浓度对化学反应速率的影响）浓度对化学反应速率的影响 规律：规律： 当其他条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应当其他条件不变时，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。速率增大
14、。减小反应物的浓度，化学反应速率减小。 （4 4）压强对化学反应速率的影响）压强对化学反应速率的影响 规律：规律： 对于有气体参加的化学反应，增大压强一般可以减对于有气体参加的化学反应，增大压强一般可以减 小气体的体积，从而使反应物的浓度增大，因此，小气体的体积，从而使反应物的浓度增大，因此， 也可以增大反应速率。也可以增大反应速率。 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 （5 5）固体反应物的表面积对化学反应速率的影响）固体反应物的表面积对化学反应速率的影响 规律：规律： 当其他条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学当其他条件不变时，增大固体反应物的表面积，化学 反应速率增大。减小
15、固体反应物的表面积，化学反应反应速率增大。减小固体反应物的表面积，化学反应 速率减小。速率减小。 （6 6）其他条件对化学反应速率的影响）其他条件对化学反应速率的影响 其他条件如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、其他条件如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、 超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生 影响。影响。 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 一个化学反应在实际进行时，反应物能否完全转变一个化学反应在实际进行时，反应物能否完全转变 为生成物？为生成物？ 阅读：阅读：P50 P50 科学史话科学史话 从这一材料中，你得到什么启
16、示？从这一材料中，你得到什么启示？ 化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底， 有些反应是进行不彻底的，甚至是可逆的。有些反应是进行不彻底的，甚至是可逆的。 【思考与交流】【思考与交流】 化学反应的限度化学反应的限度 科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性， 即正向反应和逆向反应能即正向反应和逆向反应能同时同时进行。进行。 正反应：反应物正反应：反应物生成物生成物 逆反应：生成物逆反应：生成物反应物反应物 H2 + I2 2HI 正反应正反应 逆反应逆反应 可逆反应：在相同条件下能向正、可逆反应：在相同条件下能向正、
17、逆逆两个两个 方向同时进行的化学反应称为可逆反应。方向同时进行的化学反应称为可逆反应。 可逆反应和一般的反应有什么区别呢？可逆反应和一般的反应有什么区别呢？ 化学反应的限度化学反应的限度 二、化学反应的限度二、化学反应的限度 1.1.概念：概念： 当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速 率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变， 达到一种表面静止的状态，我们称为“化学平衡状达到一种表面静止的状态，我们称为“化学平衡状 态”，简称化学平衡。态”，简称化学平衡。 化学反应的限度化学反应的限度 化学平衡建
18、立的过程：化学平衡建立的过程： V 0 时间时间t t v v逆 逆 v v正 正 v v正 正 v v逆 逆 反应开始：反应开始：v v正 正 v v逆 逆 反应过程：反应过程： v v正 正减小 减小, ,v v逆 逆增大 增大 平衡状态：平衡状态：v v正 正 v v逆 逆0 0 V 化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在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限度，即给定条件下化学反应所能达到或完成的最大限度，即 该反应进行的限度。该反应进行的限度。 化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率。化学反应的限度决定了反应物在该条
19、件下的最大转化率。 化学平衡状态化学平衡状态 化学反应的限度化学反应的限度 2.2.特征：特征： 逆：逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。化学平衡研究的对象是可逆反应。 等：等： ( (正正) ) ( (逆逆) 0 ) 0 。 动：动：平衡时正逆反应均未停止。平衡时正逆反应均未停止。 定：定：平衡时，各组分的浓度保持恒定。平衡时，各组分的浓度保持恒定。 变：变：当外界条件发生改变时，平衡发生改变。当外界条件发生改变时，平衡发生改变。 化学反应的限度化学反应的限度 反应反应 举例举例 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 是否是否 平衡平衡
20、正、逆正、逆 反应速反应速 率的关率的关 系系 单位时间内消耗了单位时间内消耗了m molAm molA同时生同时生 成了成了m molAm molA。即。即V V正 正=V =V逆 逆 单位时间内消耗了单位时间内消耗了n molBn molB，同时，同时 生成了生成了p mol Cp mol C，均指，均指V V正 正 V VA A: :V VB B: :V VC C: :V VD D=m=m: :n n: :p p: :q q V V正 正不一定等于 不一定等于V V逆 逆 单位时间内生成了单位时间内生成了n mol Bn mol B，同时，同时 消耗了消耗了q mol Dq mol D。
21、均指。均指V V逆 逆 平衡平衡 不一定不一定 不一定不一定 不一定不一定 化学反应的限度化学反应的限度 反应反应 举例举例 mA(g)+nB(g) mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)pC(g)+qD(g) 是否是否 平衡平衡 气体的气体的 密度密度 若体系的体积不变，密度一定若体系的体积不变，密度一定 混合气体混合气体 的平均相的平均相 对分子质对分子质 量量 当当m+np+qm+np+q时，平均相对分子质时，平均相对分子质 量一定量一定 当当m+n=p+qm+n=p+q时，平均相对分子质时，平均相对分子质 量一定量一定 其它其它 如体系的颜色不再变化等如体系的颜色不再变化等 平
22、衡平衡 不一定不一定 平衡平衡 不一定不一定 化学反应的限度化学反应的限度 在一定温度下在一定温度下, ,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)A(g)+3B(g) 2C(g) 达到平衡的标志是（达到平衡的标志是（ ） A.A. A A的生成速率与的生成速率与C C分解的速率相等分解的速率相等 B.B. 单位时间内生成单位时间内生成 n molA,n molA,同时生同时生 3n molB3n molB C.C. A A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.D. A A、B B、C C的分子数比为的分子数比为1:3:21:3:2 【例题分析】 C C 化学反应的限度化学反
23、应的限度 高炉高度增加，为什么高炉高度增加，为什么 COCO浓度比例没发生变化？浓度比例没发生变化？ 【提示】【提示】高度的增加不能改高度的增加不能改 变化学反应的限度。变化学反应的限度。 【思考与交流】【思考与交流】 化学反应的限度化学反应的限度 如何提高煤的燃烧效率？如何提高煤的燃烧效率？ 1.1.煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分 燃烧有何关系？燃烧有何关系？ 2.2.空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？为什么？空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？为什么？ 3.3.应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是
24、什么？ 4.4.如何充分利用煤燃烧后烟道废气中的热量？如何充分利用煤燃烧后烟道废气中的热量？ 【学与用】 化学反应的限度化学反应的限度 【提示】【提示】尽可能使煤充分燃烧，提高能量的转尽可能使煤充分燃烧，提高能量的转 化率，关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接化率，关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接 触，且空气要适当过量。燃料与空气要有足够大的触，且空气要适当过量。燃料与空气要有足够大的 接触面积。接触面积。 尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出来的热能，尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出来的热能， 提高热能的利用率。提高热能的利用率。 实质是从多方面控制燃烧反应的条件，它的意实质是从多方面控
25、制燃烧反应的条件，它的意 义在于节约能源、节省资源、减少污染等。义在于节约能源、节省资源、减少污染等。 化学反应的限度化学反应的限度 提高燃料燃烧效率的措施：提高燃料燃烧效率的措施： 1.1.尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。 2.2.尽可能充分地利用燃料燃烧所释放的热能，提尽可能充分地利用燃料燃烧所释放的热能，提 高热能的利用率。高热能的利用率。 化学反应的限度化学反应的限度 化学反应速率化学反应速率 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 化学反应限度和化学平衡状态化学反应限度和化学平衡状态 化学反应条件的控制化学反应条件的控制 概念概念
26、 概念概念 特征特征 1.1.在密闭容器中充入在密闭容器中充入PClPCl5 5，发生化学反应：，发生化学反应：PClPCl5 5（g g） PClPCl3 3（g g）+ Cl+ Cl2 2（g g），反应一段时间后又向其），反应一段时间后又向其 中加入中加入37 37Cl Cl2 2，在重新达到化学平衡状态后，在重新达到化学平衡状态后，37 37Cl Cl原子原子 存在于存在于 A APClPCl5 5中中 B BPClPCl3 3中中 C CClCl2 2 D D三种物质中都有三种物质中都有 2.(20172.(2017江苏高考江苏高考)H)H2 2O O2 2分解速率受多种因素影响。实
27、分解速率受多种因素影响。实 验测得验测得7070时不同条件下时不同条件下H H2 2O O2 2浓度随时间的变化如图所浓度随时间的变化如图所 示。下列说法正确的是示。下列说法正确的是 A.A.图甲表明图甲表明, ,其他条件相同时其他条件相同时, ,H H2 2O O2 2浓度越小浓度越小, ,其分解速其分解速 率越快率越快 B.B.图乙表明图乙表明, ,其他条件相同时其他条件相同时, ,溶液溶液pHpH越小越小, ,H H2 2O O2 2分解速分解速 率越快率越快 C.C.图丙表明图丙表明, ,少量少量MnMn2+ 2+存在时 存在时, ,溶液碱性越强溶液碱性越强, ,H H2 2O O2
28、2分解速分解速 率越快率越快 D.D.图丙和图丁表明图丙和图丁表明, ,碱性溶液中碱性溶液中,Mn,Mn2+ 2+对 对H H2 2O O2 2分解速率的分解速率的 影响大影响大 3.3.对于可逆反应对于可逆反应M MN QN Q达到平衡状态时，达到平衡状态时， 下列说法正确的是下列说法正确的是 A.MA.M、N N、Q Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等 B.MB.M、N N全部变成了全部变成了Q Q C.MC.M、N N、Q Q的浓度都保持不变的浓度都保持不变 D.D.反应已经停止反应已经停止 达到平衡状达到平衡状 态的标志态的标志 4.4.在一定温度下在一定温度下, ,可逆反
29、应可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)A(g)+3B(g) 2C(g) 达到平衡的标志是达到平衡的标志是 A.AA.A的生成速率与的生成速率与C C的分解速率相等的分解速率相等 B.B.单位时间内生成单位时间内生成n n molA,molA,同时生成同时生成3n3n molBmolB C.AC.A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.AD.A、B B、C C的浓度比为的浓度比为1:3:21:3:2 化学反应速率的化学反应速率的 方向需相反方向需相反 5.5.将将4 mol A4 mol A气体和气体和2 mol B2 mol B气体在气体在2L2L密闭容器中混合密闭容器中混合
30、并在一定条件下发生反应：并在一定条件下发生反应：2A(g)+B(g) 2C(g)2A(g)+B(g) 2C(g)。 若经过若经过2s2s后测得后测得C C的浓度为的浓度为0.6 molL0.6 molL- -1 1，则：，则： (1)(1)用物质用物质A A表示的反应速率为表示的反应速率为 _ _。 0.3molL0.3molL- -1 1ss- -1 1 (2)2s(2)2s时物质时物质A A的转化率为的转化率为 。 30%30% 提示：提示： 物质物质A A的转化率的转化率= 消耗消耗A A的物质的量的物质的量 A A的起始物质的量的起始物质的量 100%100% 不能因为第一次飞翔遇到了乌云风 暴，从此就怀疑没有蓝天彩霞。
