《第二章 化学反应速率与化学平衡》复习课件

第二章

化学反应速率与化学平衡

单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。v(B)

=Δc

(B)Δt平均速率mol/(L·min)或mol/(L·s)mol·L-1·s-1mol·L-1·min-1单位：不用固体和纯液体表示：纯液体或固体的浓度一般视为常数化学反应速率单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。v(B)=Δc(B)ΔtΔc＝c(某时刻)－c(初始)浓度的变化量：

∴一般Δc(反应物)为负值，Δc(生成物)为正值。而

化学反应速率v是标量，只有正值

！化学反应速率对于一个化学反应，其v

可用任何一种物质的C随时间的变化来表示。反应速率之比＝

化学计量数

之比v

(A)mmA+nB=pC+qD=v

(B)nv

(C)p=v

(D)q=v(A):

v(B):

v(C):

v(D)

＝m:n:p:q＝

物质的浓度的变化量

之比化学反应速率“①看单位”看化学反应速率v的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。化学反应速率的计算和比较:mol/(L·min)

或

mol/(L·s)“②看物质”将不同物质的v转化成同一物质的v“③比较”比较数值大小：数值越大，v越大。N2

orH2v

(A)m=v

(B)n化学反应速率化学反应速率的比较方法1．定性比较通过观察实验现象，如反应的剧烈程度、产生气泡或沉淀的快慢、固体消失或气体充满所需时间的长短等来定性判断化学反应的快慢。如K与水反应比Na与水反应剧烈，则反应速率：K＞Na。2．定量比较同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化。（1）“化物质”：将不同物质的化学反应速率转化成同一

物质的化学反应速率，或分别除以相应物质的化学计

量数，所得数值大的速率大。（2）“化单位”：若化学反应速率的单位不一致，需转化

为同一单位。【实验探究1】1.浓度对ν的影响影响因素实验步骤实验现象比较结论浓度Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2

↑＋S↓＋H2O2mL0.1mol/LNa2S2O3溶液①+2mL

0.1mol/LH2SO4溶液②＋2mL

0.5mol/LH2SO4溶液[实验原理】较快较慢均变浑浊增大反应物浓度，加快

ν；

2mL0.1mol/LNa2S2O3+2mL

0.5mol/LH2SO42mL0.1mol/LNa2S2O3+2mL

0.1mol/LH2SO42mL0.1mol/LNa2S2O3+2mL

0.5mol/LH2SO42mL0.1mol/LNa2S2O3+2mL

0.1mol/LH2SO4影响化学反应速率的因素【实验探究1】2.温度对ν的影响影响因素实验步骤实验现象比较结论温度Na2S2O3＋H2SO4=Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O[实验原理】冷水热水2mL0.1mol/LNa2S2O3溶液+2mL

0.5mol/LH2SO4溶液①将试管放入冷水中②将试管放入热水中较快较慢均变浑浊升高温度，加快

ν；

影响化学反应速率的因素【实验探究1】3.催化剂对ν的影响影响因素实验步骤实验现象比较结论催化剂2H2O2=

2H2O＋O2↑2mL5%H2O2溶液①+

1mL的1mol/LFeCl3溶液②+

0mL

的1mol/LFeCl3溶液较多气泡产生几乎无气泡其他条件相同时，催化剂可改变化学反应速率[实验原理】影响化学反应速率的因素思考：压强对化学反应速率的影响？气体压强对反应速率的影响：对于有气体参加的反应，其他条件不变，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，反应速率加快。注意：压强只对于有气体参加的反应有影响，当反应物都是固体或液体时，压强对速率无影响。对于一定量的气体，增大压强指压缩容积，减小压强指增大容积.影响化学反应速率的因素恒容时，向反应2SO2+O22SO3充入N2气，化学反应速率如何变化？恒压时，向反应2SO2+O22SO3充入N2，化学反应速率如何变化？恒容时通入惰性气体，体系压强增大，但反应物和生成物的浓度不变，所以化学反应速率不变。恒压时通入惰性气体，系统体积增大，反应物和生成物的浓度减小，所以化学反应速率减小。思考与交流影响化学反应速率的因素他条件相同时，增大反应物浓度反应速率增大；减小减小。1.此规律只适用于有气体参加或在溶液中进行的反应，对于固体或纯液体反应物，一般情况下其浓度视为常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。2.气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系并不是一概如此，若随着浓度的改变，物质的本质发生了变化，那么反应速率的含义也不同了。结论他条件相同时，增大反应物浓度反应速率增大；减小减小。对于有气体参加的反应来说，增大压强，化学反应速率加快。

减小压强，化学反应速率减慢。对于气体有下列几种情况：⑴恒温时：增大压强→体积减小→C增大→反应速率增大⑵恒温时，恒容密闭容器中：⑶恒压时：充入“无关气体”（如He）→引起体积增大，→各反应物浓度减小→反应速率减慢。①充入气体反应物→反应物浓度增大→总压增大→反应速率增大；②充入“无关气体”（如He）→引起总压增大，但各反应物的分压不变，各物质的浓度不变→反应速率不变N2

+

3H2

2NH3结论其他条件相同时，增大反应物浓度反应速率增大；减小减小。其他条件相同时，对于有气体参加的反应来说，增大压强，化学反应速率加快。

减小压强，化学反应速率减慢。其他条件相同时，升高温度反应速率增大，降低温度反应速率减小。2.温度对反应速率的影响，无论固体、液体、气体都适用。一般，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2～4倍。1.温度对化学反应速率的影响对放热反应和吸热反应都适用。注意：v2v1＝（2～4)

t2－t110结论其他条件相同时，增大反应物浓度反应速率增大；减小减小。其他条件相同时，对于有气体参加的反应来说，增大压强，化学反应速率加快。

减小压强，化学反应速率减慢。其他条件相同时，升高温度反应速率增大，降低温度反应速率减小。

其他条件相同时，催化剂通常可以加快化学反应速率。结论1.定义：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差。活化能越小,普通分子就越容易变成活化分子。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该反应是吸热反应还是放热反应?反应热活化能与反应热有关吗?活化能化学反应的过程普通分子吸收能量活化分子有效碰撞发生反应活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差反应的活化能：取向合适活化能活化分子活化分子变成生成物分子放出的能量活化能1.如何用碰撞理论解释浓度对反应速率的影响？【交流与讨论】

影响外因

单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大浓度增加增加增加加快不变活化分子、有效碰撞与反应速率的关系2.用碰撞理论解释压强对反应速率的影响？【交流与讨论】

影响外因单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大压强增加增加增加加快不变原因：对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积的反应物的物质的量，即增加反应物的浓度，因而可以增大化学反应的速率。4.用碰撞理论解释催化剂对反应速率的影响？【交流与讨论】

影响外因分子总数活化分子数活化分子百分数有效碰撞次数化学反应速率升高温度不变增加增加加快增加能量反应过程E1E2ΔH无催化反应催化反应（1）使用适当的催化剂能减少过程中的能耗。（2）使用催化剂能改变反应速率，但反应热没变。影响化学反应速率的外因

影响外因

单位体积内有效碰撞次数化学反应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加催化剂增加增加不变增加加快增加增加不变增加加快不变增加增加增加加快不变增加增加增加加快在同一条件下，能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应.N2+3H22NH3催化剂高温高压1、特征：2、表示：方程式而用“”连接，而不用“=”三同一小1）相同条件下；2）正、逆反应同时进行3）反应物、生成物同时

存在

任一组分的转化率都小于100%。可逆反应1、NH3溶于水得到的氨水溶液中含有哪些微粒？2、14CO2+CCO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子_____________________。14CO2、14C、14CO【课堂练习】正逆相等，变量不变相等消耗生成n:p消耗m:n例:反应mA(g)+nB(g)=pC(g),达到平衡的标志为：①、A的消耗速率与A的生成速率

②、A的消耗速率与C的速率之比等于③、B的生成速率与C的速率之比等于④、A的生成速率与B的速率之比等于m:p(1)正逆相等化学平衡状态的判定第一类：mB、nB、CB、质量分数WB、转化率αB、颜色、绝热容器内的温度等不再变化时，可以证明反应达到了平衡状态。第二类：某种气体的体积分数（即物质的量分数）不再变化时，要具体分析：（2）变量不变其中的B指的是反应体系中的某一种物质，不是整体量绝大多数情况下，体积分数不变，可以作为判断平衡的依据，个别情况例外化学平衡状态的判定这些都不是某一种物质的数据，而是所有气体的整体量。对于这三个量，若反应前后气体系数不相等，则可以作为判断依据第三类:气体的总物质的量n、体积V、压强P,要具体分析：A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)气体的总物质的量恒温恒容时的压强P减少不变不变减少不变减少恒温恒压时的体积V恒容时，凡是有固体参与的反应，其气体密度都会变第四类：恒温恒容时，气体的密度ρ不再变化时，要具体分析ρ=m总v找固体不会变气体质量增加对于反应：A(s)+B(g)

C(g)mA+mB=mC

(质量守恒）找固体，若方程式中有固体，则气体总质量会变化化学平衡状态的判定找固体看气体系数第五类：混合气体的平均摩尔质量M,不再变化时，要具体分析M=m总n总A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)A(S)+B(g)C(g)m总n总M不变不变不变不变变变变变不变化学平衡状态的判定写出下列反应的平衡常数的表达式1.①2NO(g)+O2(g)

⇌2NO2

K1②2NO2(g)

⇌N2O4

K2③2NO(g)+O2(g)⇌N2O4(g)K3K3=K1K2ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为:K1、K2、K3三者关系为:ΔH3=ΔH1+ΔH2结论1：方程式相加(减)，则K相乘(除)3.平衡常数与方程式的关系K2=1/K1

ΔH1、ΔH2二者关系为:K1、K2二者关系为:ΔH2=-ΔH1结论2：正、逆反应，K互为倒数2.①2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)K1②2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)K23.①1/2N2(g)＋3/2H2(g)⇌NH3(g)

K1②N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)

K2K2=K12

ΔH1、ΔH2二者关系为:K1、K2二者关系为:ΔH2=2ΔH1结论3：化学计量数变为原来n倍，K变为Kn内因：反应中物质的性质外因：对于同一可逆反应，化学平衡常数只与温度有关1.影响化学平衡常数的因素结合平衡常数的表达式思考，K的大小表示什么含义？K

＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)对于同类型的反应，K越大，反应进行的程度越大化学平衡常数的应用表2:25℃时，生成卤化氢反应的平衡常数化学方程式平衡常数

(K)F2(g)+H2(g)2HF(g)6.5×1095Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)2.57×1033Br2(g)+H2(g)2HBr(g)1.91×1019I2(g)

+H2(g)2HI(g)8.67×1022.根据平衡常数的大小，判断反应进行的程度对于同类型的化学反应，K越大，反应进行的程度越大，一般：K≥105，正反应进行得基本完全化学平衡常数的应用

将0.1molCO与0.1molH2O气体混合充入10L密闭容器中，加热到800℃，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005mol·L-1。（3）在上述温度下，CO的量不变，将气态H2O的投料改为0.375mol，反应一段时间后测得体系中CO的浓度为0.0025

mol·L-1，此时反应是否达到平衡状态？化学平衡常数的应用三、基本计算关系2.反应物的转化率

=×100%变化量起始量1.化学反应速率之比=Δn之比=Δc之比=化学计量数之比注意：(1)转化率是对反应物而言的；(2)一定温度下，K值越大，转化率就越高；3.生成物的产率=实际产量理论产量×100%化学平衡1Q＝K不平衡Q≠K一段时间化学平衡2如何改变化学平衡状态呢？由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程，叫做化学平衡的移动。改变反应条件探讨影响化学平衡的因素改变哪些反应条件可使Q≠K，从而改变化学平衡状态？改变浓度，使Q发生改变改变温度，使K发生改变浓度商只与浓度有关，平衡常数只与温度有关。利用浓度商与平衡常数比较判断化学平衡移动的方向Q＝K任意时刻的浓度商Q＝cp(C)•cq(D)

cm(A)•cn(B)

平衡状态Q＜K向正反应方向移动向逆反应方向移动Q＞K探讨影响化学平衡的因素反应物浓度增大，Q减小，使得Q＜K，反应不再平衡，向正反应方向移动。若其他条件不变，仅增加反应物的浓度，化学平衡如何移动？任意时刻的浓度商Q＝cp(C)•cq(D)

cm(A)•cn(B)

m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)若其他条件不变，仅减小反应物的浓度，化学平衡如何移动？反应物浓度减小，Q变大，使得Q＞K，反应不再平衡，向逆反应方向移动。探讨影响化学平衡的因素b加入少量铁粉实验现象:a对照组红色加深红色变浅将5mL0.015mol·L-1KSCN溶液和5mL0.005mol·L-1FeCl3溶液混合,平衡后均分在a、b、c三支试管中c滴入4滴1mol·L-1KSCN溶液C(Fe3+)↓⇒红色变浅⇒平衡向逆向移动C(SCN-)↑⇒红色变深⇒平衡向正向移动浓度的变化对化学平衡的影响在一定温度下，其它条件不变时改变条件K变化Q变化Q与K比较平衡移动方向增加反应物浓度不变变小Q<K正向移动减小反应物浓度不变变大Q>K逆向移动增大生成物浓度不变变大Q>K逆向移动减小生成物浓度不变变小Q<K正向移动浓度的改变导致浓度商的改变,但K不变,使Q≠K,从而导致平衡移动。注意：浓度的改变不一定会使化学平衡发生移动。

增大反应物浓度

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆C反↑⇒瞬v正↑、v逆未变⇒v正＞v逆⇒正移图像分析:增大生成物浓度

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆C生↑⇒v逆瞬↑、v正未变⇒v正＜v逆⇒逆移图像分析:减小反应物浓度

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆C反↓⇒v正瞬↓、v逆未变⇒v正＜v逆⇒逆移图像分析:减小生成物浓度

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆C生↓⇒v逆瞬↓、v正未变⇒v正＞v逆⇒正移图像分析:2.浓度对平衡影响的规律适用范围：（1）适用于其他条件不变,只改变平衡体系的某一物质的浓度。（2）适用于气体或溶液中的可逆反应平衡体系（因固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量不能改变其浓度，所以反应速率不变，平衡不移动）（3）在溶液中进行的反应，如果稀释溶液，反应物、生成物的浓度都减小，所以V(正)、V(逆)也都减小，但减小的程度不同，总结果是平衡向方程式中计量系数之和较大的方向移动。反之，若浓度增大平衡向方程式中计量系数之和较小的方向移动。(1)概念理解：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫作化学平衡的移动。化学平衡的移动2NO2(g)N2O4(g)红棕色无色

【实验原理】【实验现象】（1）压强增大：气体颜色先变深，后变浅，最终比原来深（2）压强减少：气体颜色先变浅，后变深，最终比原来浅49压强对化学平衡的影响容积减小颜色变深②颜色又变浅③原平衡气①向正反应方向移动物质浓度瞬间增大加压前实验现象与分析2NO2(g)N2O4(g)红棕色无色加压NO2浓度比②中的减小,但比①中的增大压强对化学平衡的影响容积增大颜色变浅②颜色又变深③原平衡气①向逆反应方向移动物质浓度瞬间减小减压前实验现象与分析2NO2(g)N2O4(g)红棕色无色减压NO2浓度比②中的增大,但比①中的减小压强对化学平衡的影响

v(逆)

v(正)v'正＝v'逆增大压强

v(逆)

v(正)v'正＝v'逆减小压强2NH3(g)N2(g)+3H2(g)m+n<p+q52

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆增大压强

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆减小压强2NO2(g)N2O4(g)m+n>p+q53v'正＝v'逆增大压强v'正＝v'逆减小压强H2(g)+I2(g)2HI(g)m+n=p+q54对于放热反应来说，升高温度使K减小，Q>K，平衡向吸热方向

(逆反应方向)移动。对于吸热反应来说，升高温度使K增大，Q<K，平衡向吸热方向(正反应方向)移动。Q不变T移动方向K变化△H温度323K398K463K浓度平衡常数56.944.635.7在不同温度下的平衡常数如下:理论分析:已知2NO2(g)⇋N2O4(g)△H=－56.9KJ/mol红棕色无色温度对化学平衡的影响正反应是吸热反应

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆正反应是放热反应升高温度图像分析

正反应是吸热反应

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆正反应是放热反应降低温度图像分析

催化剂降低了反应的活化能，正反应的活化能降低，逆反应的活化能也降低，正逆反应的活化分子百分数增加倍数相同，正逆反应速率增加的倍数也相等。不能改变达到平衡状态的反应混合物的组成，只改变到达平衡的时间。

催化剂能同等程度地改变正反应速率和逆反应速率，因此，对化学平衡的移动没有影响v'正＝v'逆催化剂对化学平衡的影响图像分析催化剂对化学平衡的影响（1）使用正催化剂，正、逆反应速率同时增大，且增大的倍数相同，化学平衡不移动。（2）当其他条件不变时：催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。

v(正)=v(逆)

含量tt1t259外界条件的改变化学平衡的移动浓度增大反应物浓度/减小生成物浓度向正反应方向移动减小反应物浓度/增大生成物浓度向逆反应方向移动温度升高温度向吸热反应方向移动降低温度向放热反应方向移动压强反应前后气体分子总数改变增大压强向气体分子总数减小的方向移动减小压强向气体分子总数增大的方向移动反应前后气体分子总数不变改变压强平衡不移动催化剂使用催化剂平衡不移动小结：影响化学平衡的因素如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理。怎样理解勒夏特列原理中的“减弱这种改变”？反应的移动方向总是想对抗外界条件的改变减弱减弱不是消除这种改变：外界条件的改变增加某物质浓度，升温，加压减小某物质浓度，降温，减压老子：天之道，损有余而补不足这种改变新平衡c.b.旧平衡a.这种改变新平衡c.b.旧平衡a.勒夏特列原理化学平衡状态化学平衡移动勒夏特列原理温度压强Q与K比较（定量分析）（定性分析）化学平衡的建立定量研究：化学平衡常数浓度改变

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆v'正＝v'逆增大压强v'正＝v'逆

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆减小压强2NO2(g)

N2O4(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)压强对化学平衡的影响----v-t图像分析

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆升高温度①

若正反应是吸热反应降低温度

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆②

若正反应是放热反应

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆

v

(逆)

v

(正)v'正＝v'逆温度对化学平衡的影响----v-t图像分析mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)研究下列图像，分析对应可逆反应焓变特点、计量数m+n和p+q的大小关系t1.01107Pa1.01106Pam+n=p+q0转化率t2t1转化率0m+n<p+qtt1t2P1P2“先拐先平数值大”转化率—时间图像mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)研究下列图像，分析对应可逆反应焓变特点、计量数m+n和p+q的大小关系tm+n>p+q0A%t2t10m+n<p+qtt1t2P1P2“先拐先平数值大”C%P1P2转化率—时间图像PA%500℃200℃对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)TA的转化率1.01×107Pa1.01×106Pa1.01×105Pam+n__p+q△H_______0<>m+n__p+q△H_______0<<恒压线恒温线正反应放热正反应放热【课堂练习】TC%1.01×106Pa1.01×105Pa1.01×104Pa对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)PA%300℃200℃m+n__p+q△H_______0>>m+n__p+q△H_______0>=正反应吸热正反应吸热【课堂练习】Tvv正v逆•正反应吸热温度升高，v正>v逆，平衡右移，正反应吸热平衡点对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)特殊图像TC%450℃•正反应放热平衡点温度升高，C%减小，平衡左移，逆反应吸热对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)特殊图像PA%P1•m+n<p+q平衡点压强增加，A%增加，平衡左移，逆反应缩体对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)特殊图像在给定的条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。如：钢铁生锈。如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？【思考】自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？注意定义里的“给定条件”。如氢气和氧气反应需要点燃，但也是自发反应。自发反应：Cu和AgNO3反应NaOH和HCl反应Na投入H2O中Cu(s)+2AgNO3(aq)=Cu(NO3)2(aq)+2Ag(s)△H=-181.75kJ·mol-1NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.3kJ·mol-12Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)△H=-636.1kJ·mol-1共同点——放热反应△H＜0能量判据（焓判据）∶

自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H<0）。

即△H＜0的反应有自发进行的倾向。多数能自发进行的化学反应是放热反应反应物的总能量高生成物的总能量低放热反应△H＜0焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。化学反应进行方向的焓判据（1）焓判据只能用于判断过程的方向，能否实现要看具体条件；（2）焓判据只判断一定条件化学反应能否自发进行，与化学反应速率无关；