化学反应速率和化学平衡精

化学反应速率和化学平衡精第一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日主要内容化学反应速率概念及意义数学表达式及单位影响因素内因—物质的性质外因浓度压强温度催化剂其它因素第二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日一、化学反应速率1.定义：2.表示方法：3.数学表达式：4.单位：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。mol/(L·s)或mol(L·min)-1或mol·L-1·h-1衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。v=△

C△t———第三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日★1.反应速率是指某一时间间隔内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率；★2.同一化学反应的反应速率用不同的物质来表示，可能有不同的速率值，但这些速率的数值之比等于化学方程式的计量系数之比5.应注意的几个重要的问题：对于反应：mA+nB=pC+qD比例关系：V(A)：V(B)：V(C)：V(D)=m：n：p：q★4.温度每升高10℃，反应速率增至原来的2-4倍。★3.比较同一反应在不同条件下的反应速率时，应：①统一基准物质；②统一单位。第四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日总结：比较化学反应速率的大小：（1）利用化学反应速率比较反应进行的快慢，必须先转化为同一物质表示的反应速率，再进行比较。同时还注意化学反应速率单位的一致性.（2）利用化学反应中各物质的化学反应速率之比等于各物质的化学计量数之比。（3）应用“三段式”来解决较为复杂的反应速率问题。第五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【例1】反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为:①v(A)=0.15mol/(L·s);②v(B)=0.6mol/(L·s)③v(C)=24mol/(L·min);④v(D)=0.45mol/(L·s)则该反应进行的快慢顺序为

。④>③=②>①【例2】在2L容器中，发生3A+B=2C的反应，若最初加入的A和B均为4mol，A的平均反应速率为0.12mol/(L·s)，则10s后容器内的B物质是()A.2.8molB.1.6molC.3.2molD.3.6molC典型例题解析第六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【例3】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右图所示，由图中数据分析，该反应的化学方程式为：_______________反应开始至2min，Z的平均反应速率为__________。典型例题解析n/molt/min1230.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2YXZ3X+Y2Z0.05mol/(L·min)第七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日1、内因：参加化学反应的物质的性质（即反应物的本性）（内因是影响化学速率的主要因素）2、外因

当其他条件不变时（1）浓度的影响：增加反应物的浓度可以加快化学反应速率；降低反应物的浓度，可以减慢化学反应速率。二、影响化学速率的因素第八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日（2）压强的影响：（仅适用于有气体参加的反应）增加体系的压强，可以加快化学反应速率；降低体系的压强，可以减慢化学反应速率。（3）温度的影响：升高体系的温度可以加快化学反应速率；降低体系的温度，可以减慢化学反应速率。（4）催化剂的影响：使用正催化剂可以加快化学反应速率；使用负催化剂可以减慢化学反应速率。（5）其他因素的影响：如：光、固体的表面积、溶剂等。第九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日特别提醒一、浓度问题1、若增加一种物质的浓度（无论是反应物或是生成物），反应速率总是加快，反之则减慢。2、固体（或纯液体）的浓度视为常数，增加或减少固体（或纯液体）的量，化学反应速率和化学平衡均不改变；故不能用它表示反应速率。但固体的表面积越大，反应速率越快。第十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日

本质:压强的变化，引起容器体积的变化，最终导致浓度的变化！

如：气体体系中每一种物质的浓度均增大一倍，即体系体积缩小一半，即相当于“加压”了。（1）对于可逆反应，压强增大，正逆反应速率都增大，但压强对平衡体系中气体的系数大的一边影响的幅度大；（2）充入反应无关气体（惰气）：

恒容条件下，容器总压尽管增大了，但容器的体积不变，各自的浓度也不变，故反应速率不变；

恒压条件下，为维持容器压强不变，容器体积必增大，故体系中各气体浓度减小，故反应速率减小。二、压强问题压强对于有气体参与的反应才有意义！第十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在可变容积的密闭容器中进行下列的改变，对化学反应速率的影响如何？A、增加碳的量

B、容器的体积缩小一半C、保持体积不变，充入N2，使体系的压强增大一倍D、保持压强不变充入N2。★增加或减少固体的量对反应速率没影响；★总压变化时要考虑浓度是否变化，才去判断对反应速率的影响。无大无小第十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日1、升高温度，无论是放热反应或是吸热反应（正、逆反应），速率都加快，但温度对吸热方向影响的幅度大（即升温加快的幅度大，降温下降的幅度大）；2、温度每升高10℃，反应速率就提高到原来的2~4倍。升温后，V现=n△tV原（其中△t为现温度与原温度的差与10之比值，n为速率提高的倍数）。三、温度问题第十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日四、催化剂问题1、催化剂能同等程度的改变正、逆反应的反应速率，因而对化学平衡无影响，不能改变反应物的转化率和生成物的总产量。2、催化剂参加化学反应，改变了反应进行的途径，因而大大降低了反应的活化能，大大增大了活化分子百分数。第十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日5、有效碰撞理论（1）有效碰撞：反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应，但不是每次碰撞都能发生反应，能发生反应的碰撞称为有效碰撞。有效碰撞必须满足两个条件：一是发生碰撞的分子具有较高的能量；二是分子在一定的方向上发生碰撞。（2）活化分子：（3）活化分子百分数：在化学反应中，能量较高，有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子。指活化分子在反应物分子中所占的百分数。第十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日（4）有效碰撞的碰撞角度：（5）活化能：是指活化分子的平均能量与普通反应物分子的平均能量的差值。足够的能量和恰当的碰撞角度注意：a.活化分子的碰撞不一定都是有效碰撞；b.活化分子数越多，有效碰撞次数就越多，反应速率就越快。E反应物E生成物E活化分子第十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日碰撞理论解释浓度对反应速率的影响浓度增大→单位体积内n总↑→单位体积内n活↑→有效碰撞↑第十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日压强对反应速率的影响压强增大→浓度增大→单位体积内n活↑→有效碰撞↑碰撞理论解释第十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日温度对反应速率的影响碰撞理论解释升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。第十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日能量反应过程E1E2反应物生成物活化分子活化能活化分子变成生成物分子放出的能量反应热没加催化剂加了催化剂催化剂对反应速率的影响第二十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日练习1、下列措施中能增大活化分子百分数的是（）A.增大反应物浓度B.增大压強C.升高温度D.使用正催化剂CD第二十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日小结：影响化学反应速率的因素反应物性质等（1）内因（2）外因（详见Ｐ94页）单位体积内有效碰撞次数化学反应的速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增大压强升高温度使用正催化剂第二十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二、化学反应进行的方向1、自发反应在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反应。(1)一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮助可以是如通电光照等。(2)自发反应在恰当条件下才能实现。说明：2.焓变与反应方向化学反应方向的能量判据：(1)对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。(2)焓变（△H）是决定反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H＜0）。说明：第二十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二、化学反应进行的方向3、熵变与反应方向研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一因素——体系的混乱度（熵S）。熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。对于同一物质：S(g)﹥S(l)﹥S(s)熵变：反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变.用△S表示。（△S＝反应物总熵－生成物总熵）说明：△S>

0说明反应的混乱度增大。反应的△S越大,越有利于反应自发进行，这个判据叫熵判据。第二十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二、化学反应进行的方向4、化学反应能否自发进行的判据体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。所以要正确判断一个反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的焓变△H即能量判据和熵变△S

即熵判据。ΔHΔS一定能自发进行例：

Mg(s)+2HCl(aq)＝MgCl2(aq)+H2(g)一定不能自发进行例：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)＝CaCO3(s)+2HCl(l)高温下能自发进行低温下能自发进行例：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)例：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)第二十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二、化学反应进行的方向4、化学反应能否自发进行的判据△G=△H-T△S<0自发=0平衡>0不自发小结：反应自发性与焓变、熵变的关系△H△S自发性示例＜0＜0低温下自发氢气、氧气燃烧＜0＞0所有温度下都自发镁条与酸反应＞0＜0所有温度下都不自发CO分解成碳和氧气＞0＞0高温下自发CaCO3分解反应的自发性与反应条件的关系(1)自发反应也需要一定的条件;(2)放热反应也不一定自发;(3)吸热反应一定条件下也可以自发.第二十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日习题讨论1.下列过程是非自发的是（）A.水由高处向低处流B.天然气的燃烧C.铁在潮湿空气中生锈D.室温下水结成冰D2.下列说法正确的是（）A.放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变C.自发反应在恰当条件下才能实现D.自发反应在任何条件下都能实现C第二十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日习题讨论3.25℃和1.01×105Pa时，反应:2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ·mol-1，能自发进行的原因是（）A.是吸热反应B.是放热反应C.是熵减少的反应D.熵增大效应大于能量效应D第二十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日三、化学平衡的概念1.化学平衡状态的定义指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。注意对象条件状态结果可逆反应一定v正=v逆C(B)不变第二十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日化学平衡是动态平衡2.化学平衡状态的特征动动态平衡：v(正)≠0；v(逆)≠0等定变v(正)＝v(逆)≠0c(B)或n(B)或ω(B)一定条件改变→平衡改变逆化学平衡的研究对象是可逆反应第三十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日3.化学平衡状态的判断依据一、从V正=V逆进行判断（1）用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等（即“V正=V逆”）。。（2）用不同种物质来表示反应速率时速率不一定相等但必须符合两方面（i）表示两个不同的方向（即“正和逆”）。（ii）速率之比=化学计量数之比。关键：反应进行时变量不变第三十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日二．百分含量不变标志

正因为v正＝v逆≠0，所以同一瞬间同一物质的生成量等于消耗量，总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量、物质的量浓度、各成分的百分含量、转化率等不随时间变化而改变。第三十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。③若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。④反应物的转化率、产物的产率保持不变。第三十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日三．有气体参加的反应，根据混合气体的平均相对分子质量、密度、压强、温度、颜色是否不再改变来判断反应是否达到平衡。第三十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日化学平衡状态的一些“等价标志”（1）对于反应前后气体体积不等的反应，当恒温、恒容时，压强不变，气体的平均相对分子质量不变；或恒温、恒压时，体积不变，混合气体的密度不变，说明反应处于平衡状态。（2）对于有颜色物质参加的反应，体系颜色不变，说明反应处于平衡状态。（3）对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。第三十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日课堂练习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______________________.⑵、一个B—B键的断裂的同时有一个C—C键的生成⑼、百分组成B2%=C2%=D2%⑴、单位时间内生成了2molC的同时也生成了1molA⑶、反应速率ひ(B2)=ひ(C2)=1/2ひ(D2)⑷、C(B2):C(C2):C(D2)=2:2:1⑸、温度、体积一定时，[B2]、[C2]、[D2]浓度不再变化⑹、温度、体积一定时，容器内的压强不再变化⑺、条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑻、温度、压强一定时，混合气体的密度不再变化⑴、⑸、⑹第三十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日四、化学平衡常数使用化学平衡常数K应注意的问题：1、K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。2、反应物或生产物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可以看做是“常数”而不代入公式。3、K是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。第三十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日化学平衡常数K的应用1、化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，它的正向反应进行的程度越大，既该反应进行得越完全，反应物转化率越大。2、一般地，K>105时，该反应就进行得基本完全了。3、可以利用K值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。第三十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日Q<K，Q＝K，Q>K，（Q：浓度商）反应向正反应方向进行反应处于平衡状态反应向逆反应方向进行Q＝cp（C）·cq（D）cm（A）·cn（B）4、利用K值可判断反应的热效应若温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应；若温度升高，K值减小，则正反应为放热反应；第三十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日练习1：已知：某温度下,H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1；1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)的平衡常数为K2，则K1、K2的关系为A．K1=2K2B．K1=K22

C．K1=K2

D．不能确定B第四十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日平衡转化率×100%

=该反应物的起始浓度－该反应物的平衡浓度该反应物的起始浓度可逆反应在一定条件下达到平衡时，某一反应物的平衡转化率为：除了化学平衡常数外，还有没有其他方法能用来表示化学反应进行的限度呢？平衡转化率的意义：能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。第四十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日【例1】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800℃达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)K=1.00若反应开始时CO和H2O的浓度分别为0.200mol·L-1和1.00mol·L-1，求达到平衡时CO转化为CO2转化率是多少？平衡常数和转化率的计算第四十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日c(平)/mol·L-10.200－x1.00－xxx

解得:x=0.166解：设平衡时CO2和H2的浓度为xmol·L-1K=x2(0.200－x)(1.00－x)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)c(始)/mol·L-10.2001.0000c(变)/mol·L-1

xxxx=1.00c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=平衡常数和转化率的计算第四十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日答:平衡时CO转化为CO2转化率是83.0%。

=

×100%=83.0%

0.1660.200平衡常数和转化率的计算第四十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日四、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，引起ひ正、ひ逆发生改变，且：ひ正≠ひ逆≠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。第四十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日第四十六页，共六十一页，编辑于2023年，星期日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，ひ正、ひ逆都提高，但气体体积之和大的反应速率增大的幅度更大。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)第四十七页，共六十一页，编辑于2023年，星期日压强对平衡的影响，只考虑对参加反应的气态物质的影响。H2(g)+I2(g)2HI(g)第四十八页，共六十一页，编辑于2023年，星期日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。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；△H＜0第四十九页，共六十一页，编辑于2023年，星期日

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。t1t2t产物含量使用催化剂第五十页，共六十一页，编辑于2023年，星期日勒夏特列原理：——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。第五十一页，共六十一页，编辑于2023年，星期日课堂练习：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第五十二页，共六十一页，编辑于2023年，星期日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第五十三页，共六十一页，编辑于2023年，星期日D3、对于可逆反应：A(g)+2B(g)2C(g)；△H＞0，下列图像中下列的是（）。第五十四页，共六十一页，编辑于2023年，星期日4、如图曲线是在其他条件一定时，反应：2NO2N2O4；△H

<O中，NO2最大转化率与温度的关系曲线。图上标有A、B、C、D、E5点，其中表示未达到平衡状态且ひ(正)>ひ(逆)的点是（）（A）A或E（B）C（C）B（D）DB第五十五页，共六十一页，编辑于2023年，星期日六、等效平衡问题及解题思路1、等效平衡的含义