【DOC】 化学反应速率

第4页 03-9-26 化学反应速率 〖教学目标〗 1．了解化学反应速率的概念和表示方式，认识浓度、压强（理科）、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响,了解改变化学反应速率的意义。 2．能初步运用有效碰撞、活化分子等概念解释浓度、压强、温度等条件对化学反应速率的影响。（理科） 〖教学重点〗化学反应速率的概念及外界条件对化学反应速率的影响。 〖教学难点〗化学反应速率的表示方式。 〖课时安排〗2课时 〖教学过程〗 第一课 旧约精览一百步肺炎基本知识第八章运动和力知识点六上学与问第一课时开学第一课收心教育 时 [讲解]我们知道，化学反应往往需要在一定的条件下进行。例如，H2和N2化合生成NH3的反应，就需要高温、高压和催化剂存在的条件下进行。又如，从理论上讲，NO和CO可以反应生成CO2和N2，但是在没有催化剂存在时，这个反应的速率非常小，否则，汽车尾气中的这两种有毒气体在排放前就进行反应，可以大大改善汽车尾气对大气的造成的污染，但实际上，迪个美好的愿望目前还未能顺利实现。可见，研究化学反应的条件对日常生活、工农业生产和科学研究等具有重要的意义。为什么一个反应的进行，需要这样或那样的条件呢？这就要从以下两个方面来认识：一个是反应进行的快慢，即化学反应速率问题；一个是反应进行的程度，也就是化学平衡问题。这两个问题不仅是今后学习化学所必须的基础理论知识，也是选择化工生产适宜条件时所必须了解的化学变化的规律。 [过渡]在这一章里，我们将重点学习化学反应速率和化学平衡的有关知识，然后将运用化学反应速率和化学平衡等有关理论， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 一些简单的化工生产的实际问题。 [引言]讲述酸雨对北京故宫“云龙陛石”、太和殿周围的汉白玉护栏的蟠龙柱以及吐水龙头上的花纹；世界各地的古建筑等腰三角形的腐蚀。指出以前几百年的腐蚀很慢，这些年来的腐蚀变快了，就与化学反应速率有关。 [板书]一、化学反应速率 [讲解]不同的化学反应进行的快慢不一样，有的反应进行得很快，瞬间就能完成。例如氢气与氧气混合遇火发生瀑炸，酸碱的中和反应等；有的反应进行得很慢，例如，石油的形成要经过几百万年甚至更长的时间。 [演示实验2-1]引导学生观察：两支试管中都有气泡产生，但大理石与盐酸反应迅速，有大量气泡产生，而与醋酸反应较缓，只有少量气泡产生。 [指出]二者的反应快慢不一样，我们要用一个衡量化学反应进行快慢程度的量来表示，这就是化学反应速率。 [板书] 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加来表示。 单位：mol/L.min或mol/L.s。 [例题]某一化学反应：A+B==2C,在2min钟内，A的浓度由2mol/L减小到1mol/L,C浓度由0.5mol/L增加到2.5mol/L，则在这两分钟内，A的化学反应速率为0.5mol/L.min，C的化学反应速率为1mol/L.min。 [讲解]在同一段时间内，同一个化学反应中各物质的反应速率是成比例的： [讨论并板书]引导学生填空 在2升密闭容器中发生的可反应：A+2B 2C A的物质的量 B的物质的量 C的物质是量 t=0min 3mol 1mol 0 t=1min 2.8mol 0.6mol 0.4mol 反应速率 0.1mol/L.min 0.2mol/L.min 0.2mol/L.min VA:VB:VC=1:2:3（为方程式中的系数比） [引言]不同的化学反应，具有不同的反应速率，这说明，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的重要因素。但由于受其它条件的影响，同一化学反应在不同条件下可能会有不同的化学反应速率，因此，我们可以通过改变反应条件来改变化学反应的速率。 [讲解]改变化学反应速率在实践中有很重要的意义，例如，我们可以根据生产和生活的需要，采取适当的措施加快某些和产过程，如使炼钢、合成树脂或合成橡胶的反应加快等；也可以根据需要减慢某些反应速率，如使钢铁生锈、塑料和橡胶老化的反应速率减慢。下面我们来探讨浓度、压强（主要对有气体参加的反应）、温度、催化剂等条件对化学反应速率的影响。 [板书] 二、外界条件对化学反应速率的影响（影响化学平衡的条件——理科） [提问]我们曾做过硫与氧气反应的实验：硫在空气中燃烧时产生微弱的淡蓝色火焰；而在纯氧中燃烧时，则发出明亮的蓝紫色火焰。这说明硫在纯氧中与氧的反应要比空气中进行得更快，更剧烈。 1．浓度对化学反应速率的影响 [演示实验2-2] 引导学生观察：大理石与1mol/L的盐酸反应迅速，有大量气泡产生，而与0.1mol/L的盐酸反应较缓，只有少量气泡产生。 [分析得出结论]浓度较大的盐酸与大理石反应的化学反应速率比浓度较小的盐酸与大理石反应的化学反应速率大。 [讲解并板书]许多实验证明，当其它条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率。 （理科）[引导学生阅读教材后分析讲解]能量高于分子平均能量的分子，属于活化分子；活化分子在具有合适的取向相互碰撞后，才能使旧键断裂，发生化学反应，这样的碰撞叫做有效碰撞。在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子在反应物中所占的百分数目是一定的，因此，单位体积内活化分子数目与单位体积内反应物分子的总数成正比，也就是和反应物的浓度成正比。增大反应物的浓度，单位体积内的分子数增多，活化分子数也相应增多，单位时间内的有效碰撞次数也相应增多。化学反应速率就增大。 [板书]2．压强对化学反应速率的影响 [讲解]对于气体来说，当温度一定时，一定量气体的体积与其所受的压强成反比。这就是说，如果气体的压强增大到原来的2倍，气体的体积就缩小到原来的1/2，单位体积内的分子数就增大到原来的2倍。所以，增大压强，就是增加单位体积内反应物和生成物的物质的量，即增大了浓度，因而可以增大化学反应速率。 相反，减小压强，气体的体积就扩大，浓度就减小，因而化学反应速率也减小。 如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时，由于改变压强对它们体积的影响很小，因而对它们浓度改变的影响也很小，可以认为改变压强对它们的反应速率无影响。 [板书]3．温度对化学反应速率的影响 ［讲解］通过〖实验2-2〗我们还看到，给加入０.1mol/L盐酸的试管加热后，反应速率明显加快了。这说明温度的变化也可以使反应的化学反应速率发生改变。 （理科）［讲解］在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增加了反应物分子中活化分子的百分数，使有效碰撞次数增多，因而使化学反应速率增大。当然，由于温度升高，会使分子的运动加快，这样单位时间里反应物分子间的碰撞次数增加，反应也会相应地加快，但不是反应加快的主要原因，而前者是反应加快的主要原因。 [讲解板书]经过多次实验测得，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2～4倍。 [讲解]有很多在常温或高温时进行得很快的化学反应，在低温下则进行得较慢。这就是人们使用电冰箱保存食物的原因。 [板书]４．催化剂对化学反应速率的影响 [演示实验2-3] 引导学生观察：在H2O2中加入MnO2粉末时，立即有大量气泡产生，而在没有加MnO2粉末的试管中只有小量气泡出现。可见催化剂MnO2使H2O2分解的反应加快了。 （理科）[讲解]催化剂能够增大化学反应速率的原因，是它能够降低反应所需的能量，这样就会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，从而成千成万倍地增大了化学反应速率。 [讲解]综上所述，许多实验成绩和事实证明，对于同一个化学反应来说，条件不同时，反应速率会发生变化。除了浓度（对于有气体参加的反应，改变压强相当于改变浓度）、压强、催化剂等能够改变化学反应速率外，反应物颗粒的大小、溶剂的性质等，也会对化学反应速率产生影响。在适当条件下，人们还可以利用光、超声波、甚至磁场来改变某个反应的速率。 （理科）［讨论］采用哪些方法可以增大Fe与盐酸反应的化学反应速率？在这些方法中，哪些是由于增加了活化分子在反应物中的百分数所造成的？ （ eq \o\ac(○,1)增加盐酸的浓度 eq \o\ac(○,2)升高温度 eq \o\ac(○,3)增大铁与盐酸反应的接触面积等） ［练习］（文科）课后习题二：１、２；习题三。（理科）课后习题二：１、２；习题三、四、五。 ［作业］（文科）课后习题一：１、２；（理科）课后习题一：１、２、３、４。 〖教学过程〗第二课时：做练习 《化学反应速率》练习题 一、选择题 （ ）1、反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10升密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的平均速率 (X)(反应物的消耗速率或生成物的生成速率)可表示为 A．v(NH3)=0.01mol/L B．v(NO)=0.001mol/L C．v(O2)=0.001mol/L D．vH2O)=0.045mol/L （ ）2、在密闭容器中进行可逆反应，A跟B反应生成C，反应速率v(A)、v(B)、v(C)之间存在以下关系：v(B)=3v(A)，v(C)=2v(A)，3v(C)=2v(B)，则该反应可以表示为 A．A+BC B．2A+2B3C C．3A+B2C D．A+3B2C （ ）3、在N2+3H22NH3合成氨反应中，分别采取以下措施，不能使反应速率加快的是 A．适当升高温度 B．增大氮气浓度 C．扩大容器体积 D．使用催化剂 （ ）4、0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL跟10mL水混合，反应速率为v1mol/(L.s); 0.2mol/LNa2S2O3溶液和0.2mol/LH2SO4溶液各5mL跟20mL水混合，反应速率为v2mol/(L.s),则在相同条件下，v1和v2的关系是 A．v1>v2 B．v1=v2 C．v1 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师认为，这是由于CO和铁矿石的接触时间不够长所造成的，于是在英国耗费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉，以增加CO和铁矿石的接触时间。可是后来发现，用这个高炉炼铁，所排出的高炉气中CO的含量并没有减少。试用化学平衡的理论来分析，为什么用增加高炉高度的办法不能减少炼铁高炉CO的含量？ （在一定条件下的可逆反应达到平衡后，反应混合物中各组分的浓度保持不变，因此，CO的浓度不会因高炉的增大增高而发生改变，高炉气中CO的含量当然不会减少。） （理科）[练习]课后习题一：1、2；习题二。 （理科）[作业]课后习题三。 〖教学过程〗第二课时 [引言]化学平衡只有在一定条件下才能保持，当一个可逆反应达到化学平衡状态后，如果改变浓度、压强、温度等反应条件，达到平衡的反应混合物各组分的浓度也会随着改变，从而达到新的平衡状态。 我们研究化学平衡的目的，并不是希望保持某一个平衡状态不变，而是要研究如何利用外界条件的改变，使旧的化学平衡破坏，并建立新的较理想的化学平衡。例如，使转化率不高的化学平衡破坏，而建立新的转化率高的化学平衡，从而提高产量。我们把可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡移动。下面，我们着重讨论浓度、压强和温度的改变对化学平衡的影响。 [板书]影响化学平衡的条件 一、浓度对化学平衡的影响 [演示实验2-4]引导学生观察：当加入FeCl3溶液和KSCN溶液后，试管中颜色都变深了。 [分析]反应的原理为：FeCl3+KSCNFe(SCN)3+3KCl 实验说明增大任何一种反应物的浓度都会促使化学平衡向正反应方向移动，生成更多的红色Fe(SCN)3。 [讲解]其它实验也证明，在达到平衡的反应里，减小任何一种生成物的浓度，平衡会向正反应方向移动；减小任何一种反应物的浓度，平衡会向逆反应方向移动。 [板书]在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使化学平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使化学平衡向逆反应方向移动。 [讨论]运用浓度对化学反应的影响以及化学平衡的建立等知识，解释浓度对化学平衡的影响。（增大反应物的浓度，则V正增大，而V逆增大得较慢，使平衡向正反应方向移动。如果减小生成物的浓度，这时V正虽未增大，但V逆减小了，同样也使V正大于V逆，使化学平衡向正反应方向移动） [讲解]在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。例如，在硫酸工业里，常用过量的空气使SO2充分氧化，以生成更多的SO3。 [引言]处于平衡状态的反应混合物里，不管是反应物还是生成物，只要有气态物质存在，那么改变压强也常常会使化学平衡移动。 [板书]二、压强对化学平衡的影响 [分析]我们可以合成氨反应为例来说明压强对化学平衡的影响： N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 在该反应中，1体积N2与3体积H2反应生成2体积NH3，即反应前后气态物质的总体积发生了变化，反应后气体总体积减少了。表2-1列入的是450℃时N2与H2反应生成NH3的实验数据。 表2-1 450℃时N2与H2反应生成NH3的实验数据 压强/MPa 1 5 10 30 60 100 NH3/℅ 2.0 9.2 16.4 35.5 53.5 69.4 从上述实验数据可以看出，对反应前后气体总体积发生变化的化学反应，在其它条件不变的情况下，[板书]增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。 在有些可逆反应里，反应前后气态物质的总体积没有变化，例如： 2HI（g)H2(g) + I2(g) (2体积） （1体积） （1体积） 在这种情况下，增大或减小压强都不能使化学平衡移动。 固态物质或液态物质的体积，受压强的影响很小，可以忽略不计。因此，如果平衡混合物都是固体或液体，改变压强不能使化学平衡移动。 [板书]三、温度对化学平衡的影响 [指出]在吸热或放热的可逆反应里，反应混合物达到平衡状态以后，改变温度也会化学平衡移动。 [演示实验2-5]引导学生观察：混合气体受热颜色变深，混合气体被冷却时颜色变浅。 [分析]在NO2生成N2O4的反应里，正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。 2NO2(g) N2O4(g) (正反应为放热反应） （红棕色） （无色） 从上面的实验可知，混合气体受热颜色变深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆反应方向移动。混合气体被冷却时颜色变浅，说明NO2的浓度减小，即平衡向正反应方向移动。 [板书]在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应方向移动。 [总结]浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理，也叫勒夏特列原理： [板书]如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 [讲解]由于催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率，因此，它对化学平衡的移动没有影响，也就是说，催化剂不能改变化学平衡状态的反应混合物的组成，但是使用催化剂，能够改变反应到达平衡所需要的时间。平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，如对今后将要学习的电离平衡也适用。但是，平衡移动原理也有局限性，如虽然能用它来判断化学平衡移动的方向，但不能用它来判断建立新平衡所需要的时间，以及在平衡建立过程中各物质间的数量关系等。这需要进一步学习其它理论，在中学阶段不再介绍。 〖讨论〗见课本。 [作业]1.阅读教材；2.思考课后习题。 第三课时：课后习题的讲解和检测。（略） 合成氨条件的选择（理科） 〖教学目标〗 1.运用化学反应速率的化学平衡的原理，选择合成氨的适宜条件。 2.了解合成氨工业的发展前景。 〖重点、难点〗合成氨的适宜条件的选择。 〖课时安排〗2课时 〖教学过程〗第一课时 [引言]合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要的意义，对我国实现农业现代化起着重要的作用。下面我们将学习化学反应速率和化学平衡原理的有关知识，共同来探讨合成氨条件的选择问题。 [板书]一、合成氨条件的选择 [分析]氮气与氢气反应生成氨的特点：正反应放热；气体体积减小的可逆反应。 [讨论]见教材。要使合成氨的化学反应速率增大，可采取的方法有：升高温度、增大压强及使用催化剂等。 [讲解]由于合成氨是可逆反应，在生产上，仅仅考虑使合成氨的化学反应速率增大还是不行的，还需要考虑如何最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。 [分析]教材表2-3 [讨论]见教材。要提高平衡混合物中NH3的含量，应采取的方法是：在温度一定时增大压强；在压强一定时降低温度。 [板书]1.压强 [分析讲解]理论上讲，在温度一定时增大压强，有利于提高平衡混合物中NH3的含量，并且压强越大，平衡混合物中NH3的含量越高。但在实际生产中，要考虑动力、材料设备等条件，尽可能降低生产投资，提高综合经济效益。 目前我国的合成氨厂一般采用的压强是20MPa～50Mpa [板书]2.温度 [分析讲解]合成氨是放热反应，升高温度虽可增大反应速率，但会降低平衡混合物中NH3的含量。温度过低，反应速率很小，需要很长时间才能达到化学平衡，这在工业上是很不经济的。所以综合考虑： 在实际生产上，合成氨反应一般选择在500℃左右的温度下进行。此时铁触媒的活性也最大。 [板书]3.催化剂 [分析讲解]N2分子结构稳定，即使在高温、高压下，合成氨的反应仍然进行得十分缓慢。所以要加入催化剂，以降低反应所需的能量，使反应在较低的温度时能进行得较快。目前，催化剂产要使用铁触媒。铁触媒在500℃左右时的活性最大。 [分析]即使在500℃和30Mpa时，合成氨平衡混合物中NH3的体积分数也只有26.3%，即转化率不够大。在实际生产中，还需要考虑浓度对化学平衡的影响等。例如，采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成氨的方向移动。此外，如果让N2和H2混合气体只一次通过合成塔起反应也是不经济的，应将NH3分离后的原料气循环使用，以利于合成氨反应。 [引导学生分析]教材图2-12 [总结板书]因此，合成氨的适宜条件为：在500℃、20MPa～50Mpa条件下，使用铁触媒做催化剂合成氨。同时不断将氨分离出来，并将原料气循环使用。 [板书]二、合成氨工业的发展前景 [讲解] 1．德国化学家哈伯于1913年实现了合成氨的工业化生产。 2．合成氨的条件将随科技进步、动力、材料、设备等条件的改善而改变。 3．研究新型催化剂，在较低的温度下合成氨。 4．研究模拟生物固氮技术，进一步提高合成氨的生产能力。 [引导学生阅读]化学模拟生物固氮。 [练习]课后习题一：1、2；习题二、五 [作业]课后习题三、四。 〖教学过程〗第二课时：做练习 《合成氨条件的选择》练习题 一、选择题 （ ）1、在平衡体系CO(g)+2H2CH3OH(g)（正反应为放热反应）中，为了增加CH3OH（甲醇）的产量，工厂应选择反应条件是 A．高温、高压 B．适宜温度、高压、催化剂 C．低温、低压 D．低温、高压、催化剂 （ ）2、在合成氨工业中，下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是 A．向循环气体中不断补充N2和H2并将生成的NH3及时地从混合气中分离出来，这样做有利于合成氨的反应 B．高压有利于合成氨的反应 C．加入催化剂有利于合成氨的反应 D．温度过高不利于合成氨的反应 （ ）3、下面是合成氨的简要 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 示意图 沿X线路回去的是 A．N2和H2 B．催化剂 C．N2 D．H2 （ ）4、工业上常用煅烧石灰石的方法来制取生石灰。当生石灰在密闭容器中发生分解时，建立了下列平衡：CaCO3(s)CaO(g)+CO2(g)，若保持温度不变，使反应进行较完全，应该采取的措施是 A．增大体系的压强 B．继续加入石灰石 C．加入催化剂 D．降低体系压强，不断导出CO2 （ ）5、将V1LH2和V1LN2在一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V3L（气体体积在相同条件下测定），则生成的NH3的体积是 A．（V1+V2+V3)L B．（V3-V1-V2)L C．（V1+V2-V3)L D．（V1+V2-2V3)L 二、填空题 6、将一定量N2与H2（体积比为1:3）的混合气体通入全盛塔，反应达平衡后，NH3的体积分数为16%，则平衡混合气体中N2的体积分数为 ，H2的转化率为 。 7、在一定温度下，把1molN2和3moolH2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：N2+3H22NH3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的物质的量（mol）。3种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白： （1）若a=0，b=0，则c= mol。 （2）若a=0.75mol，则b= mol， c= mol。 （3）a、b、必须满足的一般条件（请用两个代数式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）： 。 三、计算题 8、反应N2+3H22NH3在密闭容器中进行并达到平衡。如果起始浓度c(N2)=4mol/L，c(H2)=8mol/L，平衡时N2的转化率为10%。试求： （1）达到平衡时，N2、H2和NH3的浓度各为多少？ （2）平衡时压强为起始压强的多少倍（反应前后温度不变）？ 在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率 随时间变化的示意图 反应速率 时间 正、逆反应速率相等 逆反应速率 正反应速率 N2与H2按1:3体积比混合 压缩机 热交换 有催化剂的合成塔 冷凝器 液氨 X _1120115501.unknown