2017版高三化学一轮复习 第7单元 化学反应的方向、限度与速率 第2节 化学反应速率 工业合成氨课件 鲁科版

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化学反应速率计算、比较的方法 1.公式法:
(1)v(A)=
������(A) ������
=
Δ������(A) ������·Δ������
(2)同一反应速率,用不同的物质表示时,反应速率之比等于各物 质的化学计量数之比。 2.“三段式”法: (1)写出有关反应的化学方程式。 (2)找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 (3)根据已知条件列化学方程式计算。
,若
������(A ) ������
>
������(B ) ������
,则 A 表示的反应速率
比 B 的大。
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-1 -1 H O 10 mL 溶液中含有 H O 物质的量为 0.01 L×0.40 mol· L min 时,氧 关闭 2 2 例1(2014北京理综)在一定温度下,10 mL 0.40=0.004 mol· Lmol,6 溶液
第2 节
化学反应速率 合成氨
工业
-2-
考纲要求:1.了解化学反应速率的概念、化学反应速率的定量表示 方法。 2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响, 认识其一般规律。 4.了解化学反应速率的调控在生产、生活和科学研究领域中的重 要作用。
������ =
������
(3)由 求出的反应速率为一段时间内的平均反 应速率,而不是即时反应速率。若反应保持温度不变,随反应进 行,反应物的浓度逐渐减小,反应速率逐渐减慢。
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跟踪训练 1.已知反应 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),若反应速率 分别用 v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示,则下列正确的关系是 ( ) A.5v(NH3)=v(O2) C. v(NH3)=v(H2O)
气的物质的量为 =0.001 mol, 发生催化分解。不同时刻测得生成 O2的体积(已折算为标准状况) 22.4 L· mo l -1 根据三段法解题:
0.022 4 L
2
2
如下表。
2H2O2 2H2O+O2↑ t/min 0 20 4 6 8 10 初始物质的量(mol) 0.004 变化的物质的量(mol)V(O2)/mL 0.0 9.9 0.002 0.001 17.2 22.4 26.5 29.9 6 min 时物质的量(mol) 0.002 0.001 0.002mol -1 则 0~6 min 时间内,Δc(H2O2)=(溶液体积变化忽略不计 =0.2 mol· L ,所以 )( ) 下列叙述不正确的是 0.01 L
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自主巩固 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (1)化学反应速率一定随着时间的延长而减小 ( × ) (2)决定化学反应速率快慢的根本因素是温度、浓度和催化剂 ( × ) (3)表面积相同的镁片和铁片与0.1 mol· L-1的盐酸反应速率相同 (×) (4)大理石块与大理石粉分别与0.1 mol· L-1的盐酸反应的速率相同 (×) (5)升高温度,增大压强可以增加活化分子百分数,使反应速率加快 (×) (6)改变反应物的用量反应速率一定发生改变 ( × ) (7)温度越高工业合成氨反应的速率越快 ( × )
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分析外界条件改变对反应速率影响的4注意 1.对于固体和纯液体物质,可认为其浓度是一个常数,改变它们的 用量不会影响化学反应速率。 2.温度改变,化学反应速率一定改变。 3.压强对反应速率的影响是通过改变浓度来实现的,浓度不变,速 率不变。 (1)压强改变时,对固体、液体或溶液的体积影响很小,因而它们 的浓度变化也很小,因此可以认为改变压强对无气体参与的化学反 应的反应速率无影响。 (2)气体反应体系中充入稀有气体(不参与反应)时,在恒温条件下 对反应速率的影响: ①恒容:充入“稀有气体” 总压增大 物质浓度不变(活化 分子浓度不变) 反应速率不变。
mol· L · s , 相同时间段内平均速率减小 , 主要原因是随着反应进行 , 出的结论是 随反应进行,反应物浓度降低 ,反应速率减慢。 反应物浓度逐渐减小, 反应速率逐渐减小。
-1 -1
(240 -180 ) s
解析 解析
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影响反应速率的因素 工业合成氨 1.内因(主要因素) 反应物本身的性质。 2.外因(其他条件不变,只改变一个条件)
������������ ������������ ������ ������ ������������
1 -������ 0 )
mol· L · s 、 v(B)=������ (������
mol· L · s 、 v(C)=������ (������
-1
-1
������������
1 -������ 0 )
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3.从活化分子角度的理论解释 (1)有效碰撞、活化分子和活化能 ①有效碰撞:能发生反应的分子之间的碰撞。 ②活化分子:能够发生有效碰撞的分子。 ③活化能:
如图所示,E1表示活化能;使用催化剂时的活化能为E3,E2表示活 化分子变成生成物分子放出的能量;反应热为E1-E2。
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(2)活化分子、有效碰撞与反应速率的关系:
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4.工业合成氨 (1)反应特点: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0 ΔS<0 (2)合成氨适宜条件的选择: ①降低温度,有利于合成氨反应正向移动,但温度越低,反应速率 越慢,且催化剂的活性有一个适宜的温度。工业合成氨选用温度以 700 K左右为宜; ②增大压强,有利于合成氨反应正向移动,但压强越大,对设备的 要求越高,成本越大。工业合成氨的压强大致可分为低压(1×107 Pa)、中压(2×107~3×107 Pa)和高压(8.5×107~1×108 Pa)三种类型; ③使用催化剂,能大幅度提高反应速率,工业合成氨用铁做催化 剂; ④按N2与H2的物质的量之比为1∶2.8投料并及时分离出NH3。
������
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自主巩固 判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。 (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 (×) Δ������ v= (2)由 Δ������ 计算平均速率,用反应物表示为正值,用生成物表示为 负值 ( × ) (3)同一化学反应,相同条件下用不同物质表示的反应速率,数值 越大,表示化学反应速率越快 ( × ) (4)工业合成氨中,压强越大,温度越高,产物中氨的质量分数越高 (×)
mol· L-1· s-1。 3.比较方法: (1)看单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。 (2)换算成用同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小。 (3)比较化学反应速率与化学计量数的比值,即对于一般反应
aA+bB cC+dD,比较
������ (A ) ������
与
������(B ) ������
3 2 4
B.6v(O2)=v(H2O) D. v(O2)=v(NO)
5 4
关闭
5
根ห้องสมุดไป่ตู้速率之比等于化学计量数之比,将给出的关系式整理可知D项正确。
关闭
D
解析 答案
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2.(2014 海南化学)硝基苯甲酸乙酯在 OH-存在下发生水解反 应:O2NC6H4COOC2H5+OHO2NC6H4COO-+C2H5OH 两种反应物 的初始浓度均为 0.050 mol· L-1,15 ℃时测得 O2NC6H4COOC2H5 的转 化率 α 随时间变化的数据如表所示。回答下列问题: t/s 0 120 180 240 330 530 600 700 800 关闭 α/% 0 33.0 41.8 48.8 58.0 69.0 70.4 71.0 71.0 120 s 转化率为 33.0%,180 s 转化率为 41.8%,240 s 转化率为 列式计算该反应在 120~180 s 与 0 180~240 s 区间的平均反应速 . 050mol · L - 1 × (41 . 8 %-33 . 0 %) -5 1 48.8%, 则 120~180 s 反应速率 v = =7.3× 10 0.050mol ·L × (41 .8%-33 .0%) -5 180 s-120 -1 s-1 率:v= =7.3× 10 mol· L · s 、 (180 -120 ) s 1 0 . 050mol · L × (48 . 8 %-41 . 8%) -1 -1 ·L -1 × (48 .8%-41 .8%) -5 0.050mol mol· L · s , 则 180~240 s 反应速率 v = =5.8× 10 -5 -1 -1 v= =5.8× 10 mol· L 240 · s s;-比较两者大小可得 180 s
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②恒压:充入“稀有气体” 容器体积增大 (活化分子浓度减小) 反应速率减慢。
物质浓度减小
4.催化剂是通过改变反应历程,降低反应的活化能而加快反应速 率,催化剂能等程度加快正逆反应速率,对化学平衡常数和反应热 无影响。 催化剂的活性往往因接触少量杂质而明显下降,甚至遭到破坏, 这种现象称为催化剂中毒。为防止催化剂中毒,工业上需要把原料 净化除杂,催化剂的活性还受温度影响,使用时应选择适宜的温度, 催化剂具有专一性,应根据具体反应选择合适的催化剂。
解析
答案
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技巧点拨: (1)由于固体、纯液体的浓度视为常数,所以一般不计 算它们的化学反应速率,某些情况下可以用它们的物质的量或质量 的变化来表示。 (2)对于mA(g)+nB(g) pC(g),单位相同时,不同物质的反应速率数 值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比,同时它们 的物质的量浓度变化量、物质的量的变化量之比也等于这些物质 在化学方程式中的化学计量数之比。即 v(A)∶v(B)∶v(C)=Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)=Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)=m ∶n∶p。 Δ������