第三节 化学反应的速率和限度
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1.初步认识化学反应速率和影响化学反应速率的因素。
2.掌握和理解可逆反应的概念，形成化学平衡状态的概念。
3.了解控制反应条件的意义以及相应的措施。
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化学反应有快有慢：
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1.概念
化学反应速率用单位时间（如每秒，每分，每小时）内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。
一.化学反应速率
2.数学表达式
3.单位
mol/(L·min)或 mol/(L·s)等
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例题
在 反应中，自开始至2秒，
氨气的浓度由0变为0.6 mol/L，则以氨气表示的化学反应
速率是多少？
v(NH3)=
【解析】
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反应4NH3+5O2====4NO+6H2O在5升的密闭容器中进行，30秒后，NO的物质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应速率:(1)用NO来表示此反应速率为多少？
(2)若用O2的浓度变化来表示此反应速率是多少？
(3)若用NH3来表示呢?
v(NO)=0.002mol/(L·s）
v(O2)=0.0025mol/(L·s)
v(NH3)=0.002mol/(L·s)
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此反应的化学反应速率用不同物质表示为什么数值不同？数值上有何规律？
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化学反应速率的特点
1.对于同一反应，可用不同物质在单位时间内浓度的变化来表示化学反应速率，但必须指明是用哪种反应物或哪种生成物来表示。
2.用不同物质在单位时间内浓度变化来表示化学反应速率时，速率比等于方程式中的化学计量数比
3.均取正值，且是某一段时间内的平均速率。
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1、在一定条件下，mA+nB=pC的反应中，各物质的化学反应速率为V(A)=amol·L-1·s-1,
V(B)=a/2mol·L-1·s-1,
V(C)=amol·L-1·s-1,
则该反应的化学方程式是 。
2A+B=2C
则该反应速率的快慢顺序为:
2、反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为：
(1)ν(A)=0.3mol/(L·s )
(2) ν(B)=0.6mol/(L·s)
(3) ν(C)=0.4mol/(L·s)
(4) ν(D)=0.45mol/(L·s)
(1)>(4)>(2)=(3)
反思:比较反应的快慢,应取同一参照物
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3、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10s A 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 。
3.2mol
4、某温度时在2L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。由图中数据分析：
1、反应开始2min内的X、Y、Z的化学反应速率
2、该反应的化学方程式为：
。
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二、影响化学反应速率的因素
化学反应速率
内因：反应物的性质（决定因素）
外因：温度、浓度、催化剂等
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实验2-5
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↑
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（1）温度对化学反应速率的影响
规律：
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。
实验测得，温度每升高10度，化学反应速率通常增大为
原来的2～4倍。
注意：
温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制。
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实验2-6
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
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（2）催化剂对化学反应速率的影响
规律：
催化剂能改变化学反应的速率。
催化剂只有在一定的温度下才能最大限度的显示其催化作用，不同的催化剂对温度的要求不一样。
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（3）浓度对化学反应速率的影响
规律：
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。
（4）固体反应物的表面积对化学反应速率的影响
规律：
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。减小固体反应物的表面积，化学反应速率
减小。
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（5）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、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响。
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1、人们为什么使用电冰箱储存食物？
2、人们在实验室进行化学反应时，常常粉碎反应物。原因是什么？
3、实验室进行化学反应时，通常将固体反应物溶于水中，配成溶液进行反应，为什么？
4、实验室常用浓度为30%左右的硫酸与锌粒反应制取氢气，当反应进行一段时间后，气泡变的稀少（锌粒有剩余），如果添加一些适当浓度的硫酸溶液，气泡又重新增多起来。原因是什么？
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1、为了研究碳酸钙与稀盐酸反应的反应速率，一位同学通过实验测定反应中生成的CO2气体体积随反应时间变化的情况，绘制如图曲线。请分析讨论以下问题。
（1）在0～t1、t1～t2、t2～t3各相同的时间段里,反应速率最大的是__________时间段，收集到气体最多的是_________时间段。
（2）试分析三个时间段里，反应速率不同的可能原因(该反应是放热反应)。
（3）在t4后，为什么收集到的气体的体积不再增加？
⑵开始时C(H+)大,该反应的反应速率大; t1—t2由于反应放热温度升高,所以速率迅速增大;最后是因为C(H+)减小了，反应速率减慢.
练习
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2、在25℃时，向100mL含HCl 14.6g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
3、把镁条投入到盛有盐酸的敞口容中产生氢气的速率变化如图,分析其原因:
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一个化学反应在实际进行时，反应物能否按方程式中相应的物质的计量关系完全转变为生成物？如果能，是在什么条件下？如果不能，原因是什么？
不能，因为反应都存在一定的可逆性。
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氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。
氯水的成份：
分子：Cl2 、HClO 、H2O
离子：H+ 、 Cl- 、ClO- 等
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什么叫做可逆反应？
在同一条件下,既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行的反应.
典型的可逆反应有:
启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。
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在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3mol H2 (合适催化剂)，能发生什么反应？
（1）开始时c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) =0
开始阶段有什么特征？
只有正反应，v(逆)=0
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N2 + H2 NH3
（2）瞬间后c(N2)、c(H2 )变小,c(NH3)≠0
瞬间过后有什么特征？
正逆反应都进行，v(逆) ≠0，v(正)> v(逆)
（3）c(N2) 、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。
一定时间段内有什么特征？
v(正)= v(逆) ≠0
N2 + H2 NH3
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由于v(正)= v(逆) ≠0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化.
从外表上看，反应好象“停止”。
可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。
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二、化学反应的限度
1.化学平衡
在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，叫做化学平衡状态。
化学平衡状态是可逆反应的一种特殊状态，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。
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2、化学平衡状态的特征
（3）动：动态平衡（v(正)= v(逆) ≠0）
（2）等：v(正)= v(逆)
（4）定：反应混合物中各组分的浓度保持定，各组分的含量保持不变。
（5）变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。
（1）逆
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此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度?
此时的反应是否停止了？
此时为何3种物质的浓度保持不变?
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练习
1、可逆反应达到平衡的重要特征（　　　）
A.反应停止了
B.正、逆反应速率都为零
C.反应物和生成物的浓度相等
D.正、逆反应的速率相等
D
2、对于可逆反应M＋N Q达到平衡状态时，
下列说法正确的是（ ）
A. M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B. M、N全部变成了Q
C. M、N、Q的浓度都保持不变
D. 反应已经停止
C
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3、下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3
已达平衡状态的是 ( )
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂
C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成
A、C
4、14CO2 + C CO，达到化学平衡后，
平衡混合物中含14C的粒子有 。
14CO2、14C、14CO
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5、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.　A的生成速率与C分解的速率相等
B.　单位时间内生成nmolA,同时生3nmolB
C.　A、B、C的浓度不再变化
D.　A、B、C的分子数比为1:3:2
C
6、在密闭容器中充入4mol HI,在一定温度下,反应
2HI (g) H2 (g)+I2 (g)
达到平衡时,有30%的HI分解,则平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少,混合气体总物质的量为多少?
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3、化学平衡状态的判定
对于可逆反应m A(g) n B(g) + p C(g) 在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志
(1)A的生成速率和分解速率相等
(2)单位时间生成n mol B和p mol C的同时，生成m mol A
（3）A、B、C的物质的量不再改变
（4）A、B、C的浓度不再改变
（5）A、B、C的百分含量不再改变
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高炉高度增加，为什么CO浓度比例没发生变化？
高度的增加不能改变化学反应的限度。
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定向爆破显神威！
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从前面的定向爆破录像中，你可以得到什么启示？
回忆你在实验室进行的或观察过的化学实验，及在生活中见过的涉及化学变化的现象或事例，要使反应符合或接近人们的期望，你认为应如何控制反应的条件？
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如何提高煤的燃烧效率？
1.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？
2.空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？为什么？
3.应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？
4.如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？
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尽可能的使煤充分燃烧，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触，且空气要适当过量。燃料与空气要有足够大的接触面积。
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。
实质是从多方面控制燃烧反应的条件，它的意义在于节约能源，节省资源，减少污染等。
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提高燃料的燃烧效率的措施：
1.尽可能的使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。
2.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。
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化学反应速率
影响化学反应速率的因素
化学反应限度和化学平衡状态
化学反应条件的控制
概念
概念
特征
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1、反应A(g)+3B(g)====2C(g)+2D(g)在不同情况下测得化学反应速率，其中最快的是( )
A.v(D)=0.4 mol/(L·s) B.v(B)=0.6 mol/(L·s)
C.v(C)=0.5 mol/(L·s) D.v(A)=0.15 mol/(L·s)
C
2、在mA+nB pC的反应中，m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟增加a mol/L，B每分钟减少1.5a mol/L，A每分钟减少0.5a mol/L，则m：n：p为( )
A.2：3：2 B.2：3：3
C.1：3：2 D.3：1：2
C
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3、决定化学反应速率的主要因素是( ) A.反应物的浓度 B.反应温度
C.使用催化剂 D.反应物的性质
D
C
4、在反应：C+CO2 2CO中，可使反应速率增大的措施
是( )
①增大压强 ②升高温度 ③通入CO2 ④增加碳的量
⑤降低压强
A.①②③④ B.②③④⑤ C.①②③ D.②③④
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5、在2 L的密闭容器中，充人2 molN2和3 molH2，在一定条件下发生反应，3 s后测得N2为1.9 mol，则以H2的浓度变化表示的反应速率为 。
0.05 mol/(L·s)