化学反应速率和限度 (3)

1、关于化学反应速率和限度 (3)现在学习的是第一页，共36页 我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化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应中，反应物能否按相应的计量关系完全完全转化为生转化为生成物呢？成物呢？ 氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个这是一个可逆反应可逆反应。现在学习的是第二页，共36页H2 + I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应什么叫做可逆反应？什么叫做可逆反应？ 在在同一条件同一条件下下, ,既向正反

2、应方向进行既向正反应方向进行, ,同时又向逆反应方向进行的反应同时又向逆反应方向进行的反应. .典型的可逆反应有典型的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温 SO2 +H2O H2SO3NH3 +H2O NH3 H2O现在学习的是第三页，共36页可逆反应的特征可逆反应的特征一是正反应和逆反应在同一条件下进行；否则，是非一是正反应和逆反应在同一条件下进行；否则，是非可逆反应。可逆反应。z x x k二是正、逆反应同时进行，即进行的时间、地点是二是正、逆反应同时进行，即进行的时间、地点是相同的，反应物和生成物共存。相同的，反应物和

3、生成物共存。三是无论一种物质的投入量有多大，另外与它反应的物质三是无论一种物质的投入量有多大，另外与它反应的物质总也不能完全反应，总有剩余。总也不能完全反应，总有剩余。z x x k现在学习的是第四页，共36页启示启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻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。底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。现在学习的是第五页，共36页反应所能达到的限度：反应所能达到的限度： 当一个反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应当一个反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应物与生成物浓度不在改变，达到表面上静止的一种物与生成物浓度不在

4、改变，达到表面上静止的一种“平衡状平衡状态态”。现在学习的是第六页，共36页N2 + H2 NH3 在一固定容积的密闭容器里，加在一固定容积的密闭容器里，加1molN1molN2 2和和3mol 3mol ( (合适催化剂合适催化剂) )，能发生什么反应？能发生什么反应？（1）开始时）开始时c(N2) 、c(H2)大，大， c(NH3) =0开始阶段有什么特征？开始阶段有什么特征？只有正反应，只有正反应，v(逆逆)=0催化剂催化剂N2 + 3 H2 2NH3高温高温现在学习的是第七页，共36页N2 + H2 NH3（2）瞬间后）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小变小 , c(NH3)0瞬间过

5、后有什么特征？瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，正逆反应都进行，v(逆逆) 0，v(正正) v(逆逆) （3）c(N2) 、c(H2)逐渐变小，逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，逐渐增大， 三种物质的浓度达到一个三种物质的浓度达到一个特定值特定值。一定时间段内有什么特征？一定时间段内有什么特征？v(正正)= v(逆逆) 0N2 + H2 NH3现在学习的是第八页，共36页 由于由于v(正正)= v(逆逆) 0，虽然正、逆反应都在进行，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，反应好象从外表上看，反应好象“停止停止”。

6、 可逆反应的这种特殊状态就是我们今天可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的要研究的化学平衡状态。化学平衡状态。现在学习的是第九页，共36页反应速率反应速率v(正正)v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1： v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压交流与讨论交流与讨论现在学习的是第十页，共36页1、定义、定义 在在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应中，当中，当正反应速率正反应速率和逆反应速率相等和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度浓度保持不变保持不变的状态。的状态。前提（适

7、用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正正)= v(逆逆) 0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态现在学习的是第十一页，共36页2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征( () )动：动态平衡动：动态平衡（v v( (正正)= )= v v( (逆逆) ) 00）(2)(2)等：等：v(v(正正)= v()= v(逆逆) ) ( () )定：反应混合物中各组分的浓度保持定：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。定，各组分的含量保持不变。( () )变：条件改变，原平衡被

8、破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。( () )逆逆现在学习的是第十二页，共36页此条件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度?此时的反应是否此时的反应是否停止停止了？了？此时为何此时为何3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变? 某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂 时间时间 （min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.

9、050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9现在学习的是第十三页，共36页化学平衡状态的判断依据和判断方化学平衡状态的判断依据和判断方法法1化学平衡的判断依据，即化学平衡的两个主要特征：化学平衡的判断依据，即化学平衡的两个主要特征：(1)本质特征：本质特征：v(正正)v(逆逆)；(2)现象特征：反应混合物中各组分含量保持不变。现象特征：反应混合物中各组分含量保持不变。2判断方法：判断方法：(1)直接判断法直接判断法正反应速率逆反应速率正反应速率逆反应速率0；同一物质的消耗速率与生成速率相等；同一物质的消耗速率与生成速率相等；各组分的浓度保持不变。各组分的浓度保持不变

10、。现在学习的是第十四页，共36页(2)间接判断法间接判断法各组分的百分含量保持不变各组分的百分含量保持不变(各物质的物质的量分数一定、各物质的物质的量分数一定、各物质的质量分数一定、各气体的体积分数一定各物质的质量分数一定、各气体的体积分数一定)；各组分的物质的量不随时间的改变而改变；各组分的物质的量不随时间的改变而改变；各气体的体积不随时间的改变而改变。各气体的体积不随时间的改变而改变。(3)特例判断法特例判断法对反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说，混对反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说，混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量不随时合气体的总压强、总体积、

11、总物质的量、平均摩尔质量不随时间的改变而改变时，间的改变而改变时，现在学习的是第十五页，共36页反应即达化学平衡状态；反应即达化学平衡状态；对反应前后气体物质的分子总数相等的可逆反应来说，对反应前后气体物质的分子总数相等的可逆反应来说，混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量不随时间的改变而改变时，不能判断该反应是否已达化学不随时间的改变而改变时，不能判断该反应是否已达化学平衡状态；平衡状态；反应体系内有色物质的颜色不再改变。反应体系内有色物质的颜色不再改变。无论用什么方法判断可逆反应是否达到平衡状态，都要以本质无论用什么方法判断可逆

12、反应是否达到平衡状态，都要以本质特征或现象特征为依据来展开分析和判断。也就是说，判断可特征或现象特征为依据来展开分析和判断。也就是说，判断可逆反应是否达到平衡状态的根本标志是逆反应是否达到平衡状态的根本标志是v(正正)v(逆逆)，其余的，其余的判断方法都是从这个方法的基础上衍生出来的。判断方法都是从这个方法的基础上衍生出来的。来源来源:Z*xx* k. Com现在学习的是第十六页，共36页探究整合应用探究整合应用有关化学平衡的计算方法有关化学平衡的计算方法1计算模式计算模式设设a molL1、b molL1分别为分别为A、B两物质的起始两物质的起始浓度，浓度，mx molL1为反应物为反应物A

13、的转化浓度，的转化浓度，nx molL1为为B的转化浓度，则：的转化浓度，则：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)c始始(molL1) a b00c(molL1) mx nx px qxc平平(molL1) amx bnx px qx现在学习的是第十七页，共36页2基本步骤基本步骤(1)确定反应物或生成物的起始加入量。确定反应物或生成物的起始加入量。(2)确定反应过程中各物质的变化量。确定反应过程中各物质的变化量。(3)确定平衡时各物质的平衡量。确定平衡时各物质的平衡量。(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。依据题干中的条件建立等式关系进行解答。3有关化学平衡的计算有关化学平衡的计

14、算(1)反应物的转化率反应物的转化率现在学习的是第十八页，共36页现在学习的是第十九页，共36页现在学习的是第二十页，共36页(4)原混合气体中，原混合气体中，ab_。(5)达到平衡时，达到平衡时，N2和和H2的转化率之比，的转化率之比，(N2)(H2)_。【解析】【解析】(1)由反应的化学方程式得知，反应掉的由反应的化学方程式得知，反应掉的N2和生成和生成NH3的物质的量之比为的物质的量之比为12。设反应掉的设反应掉的N2的物质的量为的物质的量为x mol，则，则x612解之解之x3则则a13316。(2)平衡时平衡时NH3的物质的量为的物质的量为(716.8 L/22.4 Lmol1)25

15、%8 mol。(3)可利用差量法计算：假设气体总物质的量减少可利用差量法计算：假设气体总物质的量减少y，现在学习的是第二十一页，共36页练习练习可逆反应达到平衡的重要特征（）可逆反应达到平衡的重要特征（）A.A.反应停止了反应停止了B.B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D D对于可逆反应对于可逆反应M MN QN Q达到平衡状态时，达到平衡状态时，下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A. MA. M、N N、Q Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B. MB. M、

16、N N全部变成了全部变成了Q QC. MC. M、N N、Q Q的浓度都保持不变的浓度都保持不变D. D. 反应已经停止反应已经停止C现在学习的是第二十二页，共36页下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( )A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成A、C 随堂练习随堂练习现在学习的是第二十三页，共36页在一定温度

17、下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（）达到平衡的标志是（）A.A的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生同时生3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2C14CO2 + C CO，达到化学平衡后，达到化学平衡后，平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒子有的粒子有 。14CO2、14C、14CO现在学习的是第二十四页，共36页对于可逆反应对于可逆反应m A(g) n B(g) + p C(g) 在一定在一定条件下达到平衡状态

18、有以下几个标志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的生成速率和分解速率相等(2)单位时间生成单位时间生成n mol B和和p mol C的同时，生成的同时，生成m mol A（3）A、B、C的物质的量不再改变的物质的量不再改变（4）A、B、C的浓度不再改变的浓度不再改变（5）A、B、C的百分含量不再改变的百分含量不再改变现在学习的是第二十五页，共36页练习练习:在密闭容器中充入在密闭容器中充入4mol HI,在一定温度下在一定温度下,反应反应 2HI (g) H2 (g)+I2 (g)达到平衡时达到平衡时,有有30%的的HI分解分解,则则平衡时混合气体中氢气的物质的

19、量为多少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混合气体总物质的量为多少?现在学习的是第二十六页，共36页 化学平衡计算的一般步骤化学平衡计算的一般步骤: “三步曲三步曲”1.写出有关平衡的化学方程式写出有关平衡的化学方程式2.找出各物质的找出各物质的 起始量起始量 转化量转化量 平衡量平衡量3 根据已知条件列式根据已知条件列式反应物的转化率反应物的转化率现在学习的是第二十七页，共36页在合成氨工业中在合成氨工业中,由由a mol氮气氮气, b mol氢气混合氢气混合反应达到平衡反应达到平衡,有有 c mol 氨气生成氨气生成,则氨气在反则氨气在反应混合物中所占的应混合

20、物中所占的体积分数体积分数为为 c / (a+b-c) 100%现在学习的是第二十八页，共36页三、化学反应条件的控制三、化学反应条件的控制n促进有利的反应、抑制有害的反应促进有利的反应、抑制有害的反应现在学习的是第二十九页，共36页定义：定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。建立过程叫做化学平衡的移动。V正正V逆逆V正正=V逆逆0条件改变条件改变 平衡平衡1 1 不平衡不平衡 平衡平衡2 2建立新平衡建立新平衡破坏旧平衡破坏旧平衡V正正=V逆逆0一定时间一定时间 影响化学平衡的条件影响化学平衡的条件一、化学平衡的移动

21、一、化学平衡的移动V正正 V逆逆 平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动V正正 = V逆逆 平衡不移动平衡不移动V正正 V逆逆 平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动现在学习的是第三十页，共36页n探究实验探究实验1 FeCl3 + 3 KSCN Fe(SCN)3 + 3KCl （黄色） （无色） （红色） （无色）现象:向第一支试管里加入几滴向第一支试管里加入几滴 FeCl3 溶液，颜色加深。溶液，颜色加深。向第二支试管里加入几滴向第二支试管里加入几滴 KSCN 溶液，颜色加深。溶液，颜色加深。 1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响现在学习的是第三十一页，共36页V正V正V逆V逆反反 应应 速速 率率时时 间间 1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响分析分析t1t2t3应用应用 增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动；平衡向逆反应方向移动；结论结论 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在生产上，往往采用增大容易