第三节
化学反应的速率和限度
第三节 化学反应的速率和限度
第一课时化学反应的速率
目标：
掌握反应速率的概念及化学反应速率的计算
重点：化学反应速率
难点：有关化学反应速率的计算
作业：
《学法大视野》35-36页
化学反应有快有慢：
HCl＋NaOH＝NaCl＋H2O
千分之一秒即完成
H2＋Cl2＝2HCl
百分之一秒即完成
救心丹
几分钟见效
钢铁腐蚀
若干年
煤、石油等化石燃料的形成
几千万年以上
㈠定义： 化学反应速率用单位时间（如）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
1.理解:
⑴单位时间:指每秒(s)，每分(min)，每小时(h)等
⑵浓度:指物质的量浓度,单位:mol/L
⑶表达式
①△cx-表示某物质的浓度变化，单位，mol/L
②△t—表示时间变化单位：s 、min、h等
③ Vx-用某物质的浓度变化表示的反应速率，单位：mol/(L·s)或
mol/(L·min)等。
解：
△t=2S， △C氮气=1mol/L、 △C氢气=3mol/L 、 △C氨气=2mol/L
[问题1]这样得到的化学反应速率有何特点?
2.化学反应速率的特点
①均取正值，且是某一段时间内的平均速率。
②同一反应，可用不同物质在单位时间内浓度的变化来表示反应速率，但必须指明是用哪种反应物或哪种生成物来表示。
③用不同物质的浓度变化表示在同一时间内的化学反应速率,数值可能不同,但意义相同,即:
反应速率比等于方程式中的系数比.对于任意的化学反应:aA+bB cC+dD有“VA：VB ：VC ：VD=a：b：c：d”
④反应物质或生成物为固体或液体，不能用浓度的变化表示化学反应速率，
若用O2的浓度变化来表示此反应速率是多少？若用NH3 来表示呢?
[问题2]：用某物质的浓度变化表示化学反应速率的计算方法有哪些？
v(NO)=0.002mol/(L·s)
v(O2)=0.0025mol/(L·s)
v(NH3)=0.002mol/(L·s)
⑴用公式计算；⑵化学方程式系数计算
㈡运用
习题2.向一个容积为1L的密闭容器中放入2moLSO2和1moLO2,在一定条件下反应,2S末,测得容器内有0.8moLSO2,求2S内SO2,O2,SO3的反应速率和反应速率比.
习题3.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 。
VSO2=0.6mol/(L·s); VO2=0.3mol/(L·s); VSO3=0.6mol(/L·s)
VSO2: VO2: VSO3=2:1:2
2A+B=2C
则该反应速率的快慢顺序为:_____________________
习题4.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)
结论:比较反应的快慢,应取同一参照物
习题5.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：___________。
第二课时
教学目的：
1.了解影响化学反应速率的因素.
2.初步掌握控制化学反应速率的方法.
教学重点:
外界条件对化学反应速率的影响.
今天作业:
《世纪金榜》32-35页
[问题3]
⑴为什么在相同条件下,与氢的反应速率是
F2＞Cl2＞Br2＞I2?

⑵带火星的木条置于氧气中为什么可复燃?由些二问题你得出什么结论?
㈡、影响化学反应速率的因素
结论:化学反应速率是由反应物的性质决定的;受外界条件影响.
决定化学反应速率快慢的主要因素是物质本身的性质.
[探究]外界条件对化学反应速率的影响
实验2－5
产生气泡速率增大，
带火星火柴复燃
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
规律：当其它条件不变时，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。
（1）温度对化学反应速率的影响
实验2－6
气泡冒出速率增大
气泡冒出速率增大
有气泡冒出，较慢
MnO2能加快
反应速率
FeCl3能加快
反应速率
无催化剂
反应较慢
规律：催化剂能改变化学反应的速率。
有的催化剂能加快化学反应的速率，叫正催化剂；有的催化剂能减慢化学反应速率，叫负催化剂。在实践中，如没有特殊说明，凡说催化剂都是指正催化剂。
见教材49-50页总结催化剂的特点：
①能极大地加快反应速率；②在反应前后自身的组成、化学性质、质量不变；③具有高度的选择性（或专一性）；④具有活性温度；⑤催化剂中毒：催化剂的催化性能往往因接触少量的杂质而明显下降甚至遭破坏，这种现象叫催化剂中毒。
（2）催化剂对化学反应速率的影响
规律：当其它条件不变时，增大反应物的浓度，化学反应速率增大。减小反应物的浓度，化学反应速率减慢。
注意：
①固体、纯液体的浓度均可视为常数，因此，改变固体或纯液体的量对反应速率无影响
②固体物质参与反应只与接触面积有关。
当其它条件不变时，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，化学反应速率减慢。
（3）浓度对化学反应速率的影响
（4）压强对反应速率的影响
规律：在其他条件不变时，对于有气体参加的反应，增大气体反应体系的压强，化学反应速率加快，反之则减慢。
本质：压强对反应速率的影响实质上是浓度对反应速率的影响。
注意：
①无气体参加的化学反应，压强对反应速率没有影响。②恒温时，缩小反应容积，浓度增大，反应速率加快。③恒容时，充入反应气体，反应速率加快；充入惰性气体，反应速率不变。 ④恒压时，充入惰性气体，反应速率减慢。
（5）其他条件对化学反应速率的影响
溶剂、光、电磁波、激光、超声波等都会影响化学反应速率。
[小结]
在其他条件相同，反应物性质越活泼，化学反应速率越快；反之则越慢
在其他条件相同，升高温度，化学反应速率加快；反之则减慢
在其他条件相同，使用催化剂能极大地加快反应速率
在其他条件相同，增大反应物的浓度，反应速率加快；反之，反应速率减慢。
在其他条件相同，增大气态反应物的压强，反应速率加快；反之，反应速率减慢。
在其他条件相同，增大固体反应物表面积，反应速率加快；反之，则减慢。
溶剂、光、电磁波、激光、超声波等都会影响化学反应速率。
1.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 。 2.把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L-1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的关系可用如图曲线来表示，回答下列问题：
3.2mol
[练习题]
（1）曲线由O→a段不产生氢气的原因是_________
____________________________________；
有关反应的化学方程式为____________________；
（2）曲线a→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是_______________________________________；
（3）曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因
________________________________________。
（4）该反应若使用催化剂，可使H2产量增多吗？
【解析】（1）在空气中久置的铝片表面有氧化铝薄膜，硫酸首先和氧化铝反应，所以O→a段不产生H2；
（2）a→c段，虽然硫酸的浓度减小但该反应是放热反应，反应进行中温度逐渐升高，化学反应速率逐渐加快；
（3）曲线c以后，硫酸的浓度减小的太多，成为影响化学反应速率的主要因素，故反应速率逐渐下降。
（4）催化剂只改变反应速率，不会改变产物的量。
3.在下列事实中，什么因素影响了化学反应的速率？
⑴集气瓶中有H2和Cl2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸：_________________________________。
⑵KI晶体和HgCl2晶体混合后无明显现象，若一起投入水中，很快生成红色HgI2：____________________。
⑶熔化的KClO3放出气泡很慢，撒入少量MnO2很快产生气体：____________________________________。 ⑷同浓度、同体积的盐酸中放入同样大小的锌粒和镁块，产生气体有快有慢：______________________。
⑸同样大小的石灰石分别在0.1 mol·L-1的盐酸和
1 mol·L-1的盐酸中反应速率不同：______________。
⑹夏天的食品易变霉，冬天就不易发生该现象：_____
⑺葡萄糖在空气中燃烧时需要较高的温度，可是在人体内，在正常体温（37 ℃）时，就可以被氧化，这是因为：_________________________________________。
人体里生物酶起催化作用，可以降低葡萄糖氧化反应所需要的能量，所以在人体温度的范围内就可以发生反应
光
在溶液中，水做溶剂，增大了接触面积
催化剂
反应物本身的性质
反应物的浓度
反应温度
4.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？
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.
t1~ t2
t1~ t2
盐酸已反应完
5.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
第三课时
教学目的
教学重点
化学平衡状态
教学难点
化学平衡状态
今天作业：《学法大视野》37-39页
思考？
我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？（见教材50-51“科学史话”)。
典型的可逆反应还有:
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。
二.化学反应的限度
㈠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.
特点:
①同一条件下进行的，反应物转化为生成物,生成物也可转化为反应物;
②无论怎样反应物转化率不能为100%
③一切在密闭容中有气体参加或生成的化学反应是可逆反应.
④有些化学反应在同一条件下，可逆程度很小（逆反应倾向很小），通常不叫可逆反应。
N2 + H2 NH3
[问题] 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
开始阶段反应速率有什么特征？
只有正反应，V正最大，V逆=0
瞬间过后有什么特征？
N2 + 3 H2 2 NH3
（2）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3)增大
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 + 3H2 2 NH3
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。
(1)0~t1：v(正)>v(逆)
(2)t1： v(正)=v(逆)
平衡状态
交流与讨论
1.定义: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。
㈡.化学平衡状态
⑵.化学反应的限度概念:当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度。任何化学反应的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同而已。
2.化学平衡状态的特征
⑶动：动态平衡（v(正)= v(逆) ≠0）
⑵等：v(正)= v(逆)
⑷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。
⑸变：条件改变，原平衡被破坏，在新　　　　
　　　　的条件下建立新的平衡。
⑴逆
3.达到化学平衡的标志
⑴直接标志
①V正=V逆
②各组分的m、n（单一量）不变
③各组分的浓度或百分含量不变。
⑵间接标志
①总量：对△n≠0的反应，n总（或恒温恒压下的V总，恒温恒容下的P总）不变。
②平均量：混合气体的相对平均分子量、密度。
③其他：平衡体系的颜色。
例题与习题
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?
例1. 某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3
例2.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可作为其平衡的标志的有:
(1)A的生成速率和分解速率相等
(2)单位时间生成nmolB和pmolC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
⑴⑵⑶⑷⑸
[练习题]
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
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
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
4.14CO2 + C 2CO，达到化学平衡后，
平衡混合物中含14C的粒子有 。
14CO2、14C、14CO
㈢.有关化学平衡的计算
【解析】 N2 + 3H2 2NH3
起始量: 3.0 mol 6.0 mol 0 mol
转化量: 1.2 mol 3.6 mol 2.4 mol
平衡量: 1.8 mol 2.4 mol 2.4 mol
（1）H2的转化率= 。
（2）N2的体积分数=
答：（1）60% （2）27.3%

化学平衡计算的一般步骤: “三步曲”
1.写出有关平衡的化学方程式
2.找出各物质的 起始量 转化量 平衡量
3. 根据已知条件列式:
⑴各组分的分量
⑵名组分百分含量
⑶平衡混合物的平均量
⑷反应物的转化率及产物的产率等.
2.在合成氨工业中,由a mol氮气, b mol氢气混合反应达到平衡,有 c mol 氨气生成,则氨气在反应混合物中所占的体积分数为
c/(a+b-c)×100%
[练习题]
1.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?
nH2=0.6mol;n总=4mol
第四课时
教学目的
初步了解控制反应速率和反应限度的方法。
教学重点
控制反应速率及限度的方法
教学难点
如何控制反应限度
今天作业：《教材》53-57页，作于书上
三、化学反应条件的控制
㈠控制化学反应条件的意义及目的。
1.意义:通过化学反应条件的控制，改变化学反应速率和化学反应的限度，促进对人类有利的化学反应，抑制有害的化学反应。
2.目的:控制反应条件,促进有利的化学反应(提高反应物的转化率,加快反应速率等);抑制有害的化学反应(减缓反应速率,减小甚至消除有害物质的产生,控制副反应的发生等),使化学反应朝着有利于人类的方向发展.
㈡控制化学反应条件的基本措施.
1.能过改变反应物的温度、浓度、气体压强（或浓度）、固体表面积及催化剂等，改变反应速率。
2.通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强等，改变可逆反应的限度。
阅读教材：51-53页并回答下列问题
⑴燃料燃烧应满足哪些条件？

⑵影响煤的燃烧效率的条件有哪些？
⑶提高燃料燃烧效率的措施有哪些？
①燃料与空气或氧气接触；②温度达到燃料的着火点
①煤的状态；②空气的用量；③炉（灶）膛材料的选择；
④燃烧后烟道废气中热量的利用
①尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是：燃料与空气或氧气尽可能充分接触，且空气或氧气要适当过量。②尽可能充分地利用燃料燃烧时气放出的热能，提高热能的利用率。
⑷试以“提高煤的燃烧效率”为例，分析燃料燃烧条件的选择。
①.煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2得接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。
②.空气充足，煤燃烧生成CO2越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成CO，CO排到空气中造成污染，且生成CO时，放出得热量大大减少。
③.应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需提供部分能量才能继续，因此利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的继续进行，选用保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失。
④.可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。
⑸.燃料不充分燃烧有何危害？
①产生热量少，浪费资源；
②产生污染物，危害人体健康。
[小结]提高燃料的燃烧效率的措施
①尽可能使燃料充分燃烧，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接触，且空气要适当过量。
②尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。
[练习]
1.结合日常生活列举家庭中是如何控制化学反应条件的?
⑴加热食物由生变熟; ⑵用冰箱防止食物变质; ⑶用化妆品防止皮肤被氧化.
2.讨论为什么政府要引导家庭耗能从煤到气再到电?
⑴燃料可用率更高; ⑵能理转化率更高; ⑶减少温室气体排放; ⑷家居环境更洁净.
3.天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为：CH4＋2O2→CO2＋2H2O，C3H8＋5O2→3CO2＋4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采用的正确措施是（ ）
A、减少空气进入量，增大石油气进入量
B、增大空气进入量，减少石油气进入量
C、减少空气进入量，减少石油气进入量
D、增大空气进入量，增大石油气进入量
B
一、选择题（本题包括6个小题，每小题4分，共24分）
1.下列不属于可逆反应的是（ ）
A.Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
B.N2+3H2 2NH3
C.Cl2+H2O HCl+HClO
D.2NO2 N2O4
【解析】选A。可逆反应是在相同条件下同时向两个方向进行的化学反应，A项中的反应不是同时向两个方向进行，且两个反应方向的条件不相同。
2.一定温度下，反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是（ ）
A.单位时间内生成n mol A2同时生成n mol AB
B.容器内的总压强不随时间的变化而变化
C.单位时间内生成2n mol AB同时生成n mol B2
D.单位时间内生成n mol A2同时生成n mol B2
【解析】选C。在一定条件下，判断一个反应已经达到平衡，主要看正逆反应速率是否相等，体系中各组分的浓度（或含量）是否保持不变。A选项生成A2是逆反应，生成AB是正反应。显然v（正）B选项压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中A2、B2和AB的浓度是否保持一定，v（正）是否等于
v（逆）。该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至反应达到平衡压强就一直保持不变，故压强不变不能说明反应已经达到平衡状态。C选项表明v（正）=v（逆），反应已达到平衡状态。D选项只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成A2和B2的物质的量之比始终为1∶1。
3.（2009·烟台模拟）对可逆反应4NH3（g）+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是（ ）
A.达到化学平衡时，4v正（O2）=5v逆（NO）
B.若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3,则反应达到

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