高三化学第二轮专题复习：《化学反应速率和化学平衡》课件.ppt

高三化学专题复习,化学反应速率和化学平衡,知识提纲：,浓度,压强,温度,催化剂,其它,浓度,压强,温度,适宜条件选择,合成氨工艺流程,一、化学反应速率,1、化学反应速率,2、影响反应速率的条件,二、化学平衡,1、定义,2、影响平衡的条件,3、等效平衡,三、合成氨简介,化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率,1、概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，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。,m A（g）+n B（g） = p C（g）+q D（g）, C (A) = C (A) C (A), C (C) = C (C) C (C),C(A)、 C(C) 表示一定时间后的物质浓度,C (A) 、 C (C) 表示物质起始浓度,3、单位：mol/(LS)或 mol/(Lmin)或 mol/(Lh),4、特点： 化学反应速率是一段时间内的平均速率，且取正值 在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数 值可以是不同的。 不同物质的速率的比值一定等于化学反应方程式中 相应的化学计量数之比。,(A)：(B)：(C)：(D)= m ：n ： p ：q,二、影响化学反应速率的因素,1、内因： 参加反应的物质的性质和反应的历程，是决定化学反应速率的主要因素。,、化学键的强弱与反应速率的关系,、化学物质的性质与反应速率的关系,例：F2、Cl2、Br2、I2与H2的反应。,HF HCl HBr HI,例：Mg、Al、Cu与稀硫酸的作用。,Al与稀硫酸、浓硫酸的作用。,2、外因,外界条件对化学反应速率影响的规律,浓度、压强、温度、催化剂,是影响化学反应速率的四大因素,此外还有光、超声波、激光、放射性、电磁波、反应物的颗粒的大小、扩散速率、溶剂效应等也影响了反应速率。,外界条件对化学反应速率影响的原因,1 、试将外界条件对反应速率的影响结果 填入下表中：,课堂练习,2、反应A+3B=2C+2D在四种不同的情况下的 反应速率分别为： （A）=0.15mol/(LS) （B）= 0.6mol/(LS) （C）= 0.4mol/(LS) （D）= 0.45mol/(LS) 该反应在四种情况下的快慢顺序为_.,=,分析 ： 根据反应速率之比等于物质的计量数 之比来判断。 将不同物质表示的反应速率换算成同 一物质表示的反应速率来判断。,在同一个反应中，用不同的物质来表示反应速率 时，其数值可以是不同的，但表示这个反应速率的含义 是相同的。,3、把镁条投入到装有盐酸的敞口容器中，产生H2的速率可由下图表示，在下列因素中： 盐酸的浓度；镁条的表面积； 溶液的温度；Cl-的浓度。 影响反应速率的因素是（ ） (A) (B) (C) (D) ,C,4、在一定条件下，NO能跟H2发生如下反应： 2NO+2H2= N2+2H2O。经研究，上述反应是按 以下三步反应进行的总反应（括号中是该条件 下反应的相对速率）： 2NO+H2= N2O+H2O （慢） 2N2O = 2N2+O2 （快） 2H2+O2= 2H2O（更快） 以上总反应的速率主要取决于三步反应中 的（ ） (A) (B) (C) (D) ,A,5、现有反应：A (g) +B (g) =C (g)， 从正反应开始，在其他条件不变时，某一反应 物的浓度、反应时间、反应温度跟反应速率之 间的关系曲线如图所示，其中明显错误的是 （ ）,B,6、右图为反应 2A（g）= B（g）+ C（g） 的速率（A）变化的图像，其中纵坐标可 能是（ ） A. 温度 B. 压强 C. A的浓度 D. 反应时间,D,7、进行如下实验，在A瓶中放入10g黄豆大小的 碳酸钙，在B瓶中放入5g粉末状碳酸钙，分别加 入50mL1mol/L盐酸，下图中横轴X代表时间， 纵轴Y代表瓶中碳酸钙减小的质量，其中能正确 表示实验结果的图是 （ ）,C,8、在一定条件下2升的反应容器中充入一定量的N2和H2发生下反应N2+3H2=2NH3，5分钟后测的NH3的物质的量为0.5mol，则NH3的反应速率为_； H2的反应速率为_。,0.05mol/(Lm),0.05mol/(Lm)32 =0.075 mol/(Lm),9、硫分别在空气中和氧气中燃烧的现象是_、_。由此可得出的结论是_。,10、已知在一定条件下发生下列反应2X+W=Y+Z Y+N= W+Z则总反应方程式为_。其中X为_ W为_ Y为_。,2X+N=2Z,反应物,催化剂,中间产物,淡蓝色火焰,蓝紫色火焰,反应物浓度大，速率快,11、如下图所示，相同体积的a、b、c三密闭容器，其中c容器有一活塞，a、b两容器为定容容器，起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等，一定条件下发生2SO2+O2=2SO3的反应。问：, 如起始在a、c两容器中通入同量的N2， 则此时三容器起始压强为Pa _Pb _Pc；, 起始a、c两容器的反应速率大小关系为Va _Vc；, 反应一段时间后a、c中速率大小关系为Va _Vc ；,=, =,= ,起始反应速率关系为 Va _Vb _Vc,三、化学平衡的建立,1、化学平衡的建立,从反应物开始,从生成物开始,2、化学平衡状态,在一定条件下的可逆反应里，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，称为化学平 衡状态。,概念的理解：,前提 是一定条件下的可逆反应,实质 是正=逆 0,标志 是反应混合物中各组分的浓度 保持不变,3、化学平衡的特征,(1) 逆 可逆反应,变 当浓度、压强、温度等条件改变 时，化学平衡即发生移动,(2) 等 正=逆 0,(3) 动 动态平衡,定 平衡状态时，反应混合物中各 组分的浓度保持不变,4、判断化学平衡状态的方法,平衡,平衡,平衡,不一定 平衡,4、判断化学平衡状态的方法,平衡,平衡,不一定 平衡,不一定 平衡,4、判断化学平衡状态的方法,平衡,不一定 平衡,平衡,不一定 平衡,4、判断化学平衡状态的方法,不一定 平衡,不一定 平衡,一定 平衡,课堂练习,1、下列方法中可以证明A(s) + 2B2(g) 2C2(g) +D2(g) 已经达到平衡状态的是_.,、一个B B键的断裂的同时有一个C C键的生成,、百分组成 B2% = C2% = D2%,、单位时间内生成了2molC的同时也生成了1molA,、反应速率(B2)=(C2)=1/2(D2),、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1,、温度、体积一定时，B2、C2、D2浓度不再变化,、温度、体积一定时，容器内的压强不再变化,、条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化,、温度、压强一定时，混合气体的密度不再变化,、,小结：化学平衡的标志, 正反应速率等于逆反应速率 各成分的百分含量保持不变 各物质的浓度不变 各物质的转化率不变 对于气体计量数和前后不相等的反应， 压强保持不变,2、在一定温度下，可逆反应： A2(气)+B2(气) 2AB(气)达到平衡的标志是 (A) A2、B2、AB的浓度不再变化 (B) 容器中的压强不再随时间变化 (C) 单位时间内生成n mol的A2同时生成2n mol的AB (D) A2、B2、AB的浓度之比为1:1:2,AC,四、化学平衡移动,对一个可逆反应，达到化学平衡状态 以后，反应条件(如温度、压强、浓度等) 发生改变，平衡混合物里各组分的浓度也 就随着改变而达到新的平衡状态，这个过 程叫做化学平衡移动。,化学平衡移动的根本原因：外界条件 改变，引起正、逆发生改变，且： 正逆0，造成化学平衡移动。,五、影响化学平衡移动的因素,1、浓度：在其他条件不变时，增大反应物 浓度或减小生成物浓度都可使化学平衡向正 反应方向移动；反之化学平衡向逆反应方向移动。,2、压强： 对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应， 在其他条件不变时，增大压强，化学平衡向气体体 积缩小的方向移动；反之，化学平衡向气体体积增 大的方向移动。,其他条件不变时，压强增大，正、逆都提高，但气体体积之和大的反应速率增大的幅度更大。,压强对平衡的影响， 只考虑对参加反应的气态物质的影响。,3、温度： 在其他条件不变的情况下，升高温度， 化学平衡向吸热反应方向移动，降低温度， 化学平衡向放热反应方向移动。,升高温度，吸热反应方向的速率增大的幅度更大。,降低温度，吸热反应方向的速率降低的幅度更大。,催化剂对化学平衡移动无影响，它的使用能 同等程度地改变正、逆反应速率（即反应速率改 变但仍然相等），可以改变化学反应达到平衡所 需要的时间。正催化剂可以加快反应速率，缩短 反应达到平衡所需要的时间。,勒夏特列原理： 化学平衡移动原理,若改变影响平衡的一个 条件(浓度、压强、温度)， 平衡就向能够减弱这种改变 的方向移动。,课堂练习： 1、反应 X(g) +Y(g) 2Z(g) (正反应放热)，从正 反应开始经t1时间达到平衡状态，在t2末由于条件 变化，平衡受到破坏，在t3时达到新的平衡，下图 表示上述反应过程中 物质的浓度与反应时 间的变化关系，试问 图中的曲线变化是由 哪种条件的改变引起 的？ （ ）,A、增大X或Y的浓度 B、增大压强 C、增大Z浓度 D、降低温度,D,2、下图表示可逆反应： A(g) + B(g) C(g)，当增大压强时， 平衡由a点移动到b点，正确的曲线是（ ）。,B,D,4、如图曲线是在其他条件一定时，反应： 2NO2 N2O4 ； H (逆)的点是（ ）,（A） A 或 E （B） C （C） B （D） D,B,5、可逆反应： mA(S) +nB(g) pC(g)；H0 在一定温度的密闭容器中进行，B的 体积分数(VB%)与压强关系如图所示。 下列叙述正确的是（ ）,（A） m + n p （C） n (逆),C D,6、对于反应：2A+B 2C在反应过程中C的 百分含量随温度变化如右图所示，则： T0对应的V正与V逆的关系是_. 正反应为_热反应. A、B两点正反应速率的大小关系 是_. 温度TT0时，C%逐渐增大的原因 是_.,T,六、等效平衡问题及解题思路,1、等效平衡的含义,在一定条件(定温、定容或定温、定压) 下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应 达到平衡后，任何相同组分的分数(体积、物 质的量)均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。,2、等效平衡的分类,、定温、定容条件下的等效平衡,I 类：对于一般可逆反应，在定T、V条件下， 改变起始加入情况，只要按可逆反应的化学 计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质 的量与原平衡起始量相同，则两平衡等效。,类：对于一般可逆反应，在定T、P条件下， 改变起始加入情况，只要按可逆反应的化学 计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质 的量比与原平衡相同，则两平衡等效。,、定温、定压条件下的等效平衡,类：对于一般可逆反应，在定T、V条件下， 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应， 只要反应物(或生成物)的物质的量的比与原 平衡相同，则两平衡等效。,定T、V,定T、P,m + np+q,m + n = p+q,极限相等法,极限成比例法,极限成比例法,m+np+qm+n = p+q,2、在容积固定的2L的密闭容器中，充入A和B各4mol，发生 可逆反应 A(g) + 2B(g) 2C(g)， 并达到平衡，以B的浓度改变表 示的反应速率V正、V逆与时间的 关系，如右图。则B的平衡浓度 的表示式正确的是（式中S指对 应区域的面积） （ ）,B,图中阴影部分面积表示（ ）,A、A的浓度的减少 B、B物质的量的减少 C、C的浓度的增加 D、A物质的量的减少,C,八、合成氨适宜条件的选择,在实际生产中，需要综合考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产品和设备等各方面的情况，还要兼顾实际条件和生产成本，以确定最佳生产条件。,合成氨的反应原理为： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) （正反应为放热反应），这是一个气体体积缩小的、放热的可逆反应。,（1）催化剂：催化剂虽不能改变化学平衡，但可加快反应速率，提高单位时间内的产量。,（2）温度：升高温度可加快反应速率，但从平衡移动考虑，此反应温度不宜太高。选择温度的另一个重要因素是要使催化剂的活性最大。（即催化剂的活性温度）,3、压强：无论是反应速率，还是化学平衡，都要求压强 要大，但生产设备又不能承受太大的压强，而且压力越大， 消耗的动力越大、能源越多。,4、浓度：在实际生产过程中，不断补充N2和H2，及时分离出NH3，不但可以加快反应速率，还能使平衡右移，提高NH3的产量。,二、合成氨的适宜条件,浓度：nN2 ：nH2 1：3，以提高H2的利用率。,压强：20MPa50MPa,温度：5000C左右（此时催化剂的活性最大）,催化剂：铁触媒,反应原理为：,三、合成氨工业的简要流程,四、原料气的制取,N2：方法：液化空气（ N2先逸出）,方法：消耗空气中的O2（例：C+O2=CO2，除去 CO2可得N2）,H2：水煤气法,五、有关化学平衡的计算,1、可逆反应达到平衡过程中物质浓度的变化关系,（2）生成物的平衡量 = 起始量 + 转化量,（3）各物质转化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量 数之比,（4）化学平衡前后，同种元素原子的物质的量相等,2、反应的转化率,（体积变化也可以）,3、产率,m A （g） +n B （g） p C （g） +q D （g）,反应达到平衡后，C A ，B的转化率可提高，但A的转化率一般降低； C B ，A的转化率可提高，但B 的转化率一般降低。,4、反应物转化率与浓度的关系,（1）对于多种物质参加的反应（气、液态）,同时增加A、B的浓度， A、B的转化率都增大。,m +n p +q,m +n p +q,同时增加A、B的浓度， A、B的转化率都减小。,m +n= p +q,同时增加A、B的浓度， A、B的转化率都不变。,（2）对于分解反应，要视反应前后物质的化学计量数而定。,例：2HI （g） H2 （g） + I2（g）,例：2NH3（g） N2 （g）+ 3H2（g）,不论如何改变反应物的浓度， 反应物的转化率都不变。,增加反应物的浓度时， 反应物的转化率减小。,m A（g） n B（g） + p C（g）,m = n + p,m n +p,m n+ p,六、反应物转化率的计算及判断：,m A（g）+n B（g） p C（g）+q D（g）,以上反应达到平衡后，增大反应物A的浓度，B的转化率可提高，但A的转化率反而降低；增大反应物B的浓度，A的转化率可提高，但B的转化率反而降低。,在一定容密闭容器中，加入m mol A,n mol B发生下列反应：mA(气) +nB(气) pC(气)，平衡时C的浓度为w molL-1，若维持容器体积和温度不变，起始加入a molA,b molB,c molC,要使平衡后C的浓度仍为w molL-1,则a,b,c必须满足的关系是 ( ) (A) a:b:c=m:n:p ( B) a:b=m:n; ap/m+c=p (C) mc/p+a=m；nc/p+b=n (D) a=m/3；b=n/3; c=p/3,B C,在某定容密闭容器中建立下列平衡， 3A（g)+B(g) 2C(g)+D(g) 当起始时向容器中加入3molA、2molB时，达到平衡时测的D的体积分数为 m%。 当起始时向容器中加入2molB、2molC、1molD时达到平衡时测的D的体积分数为 n%。则m_n(、=）。, 或 =,在上述反应中如果加入B的量颜色加深，则有颜色的物质可能为_.,B、C 或D,在一个固定体积的密闭的容器中，放入3升X(气)和2升Y(气)，在一定条件下发生下列反应： 4X(气)+3Y(气) 2Q(气)+nR(气)。达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，X的浓度减小1/3，则该反应方程式中的n值是 ( ) (A) 3 (B) 4 (C) 5 (D) 6,在密闭容器中进行反应N2+3H22NH3+Q, 一定温度下达到平衡，若将平衡体系中各物质浓度都增加到原来的2倍，则产生结果是 ( ) 平衡不移动 平衡向正反应方向移动 NH3的百分含量增加 H2的转化率增大 达到新平衡后容器的压强等于原平衡的压强的2倍