《速率与平衡图象》PPT课件.ppt

化学平衡 图象 和 计算 1、化学反应速率图象分析 （ 1）看起点和终点 分清反应物和生成物， 浓度减小的是反应物，浓 度增大的是生成物， 生成物多数是以原点为起点。 看下图： 写反应方程式 0.5 1.5 1.0 2.0 物质的量 C A B 时间 A + B = C 2 1 3 反应速率之比 =反应方程式的系数之比 1、化学反应速率图象分析 (2). 看变化趋势 分清正反应和逆反应 ; 分清放热反应和吸热反应 ; 分清 “突变”和“渐变” V正 V逆 V正 V逆 V 时间 此图表示： 增大反应物 浓度 时 ， 正 反应、逆反 应的速率变 化情况 看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么 条件？化学平衡向什么方向移动？ V正 V逆 V正 V逆 V 时间 看图：说出反应起始时是从正反应； 还是从逆反应开始？然后是改变什么 条件？化学平衡向什么方向移动？ 突变 V正 V逆 V正 V逆 答：逆反应 开始。 降温或减 压。 平衡向正反 应方向移动。 时间 V 看图：说出反应起始时是从正反应； 还是从逆反应开始？然后是改变什么 条件？化学平衡向什么方向移动？ V正 V逆 V正 V逆 = 起始量不为 0 突变 答：正、逆 反应同时开 始。 加催化剂 或 。 平衡不移动。 时间 V 1、化学反应速率图象分析 V正 V逆 看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反 应开始？化学平衡向什么方向移动？ V 时间 答：逆反应 开始。 平衡向正 反应方向移 动。 V正 V逆 V 时间 此图合理吗？为什么？ 时间 V V正 V逆 看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反 应开始？化学平衡向什么方向移动？ 转 化 率 温度 0 1.01107Pa 1.01106Pa 1.01105Pa 二 .化学平衡图象的解法 转化率 压强 温度曲线 T mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+ H m+n p+q H 0 等温线 200C 300C 100C 转 化 率 压强 0 二 .化学平衡图象的解法 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+ H P m+n p+q H 0 看图技巧： 图象中 有 三个量时， “定一看 二”，再 看曲线的 变化趋势。 等压线 200C 300C 100C 二 .化学平衡图象的解法 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+ H P m+n p+q H 0 看图技 巧：图 象中 有 三个量 时， “定一 看二”， 再看曲 线的变 化趋势。 等压线 压强 0 A% 物质百分含量 压强 温度曲线 物质百分含量 时间曲线 500C 300C mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+ H C% 时间 0 t1 t2 看图技 巧： 先 拐先平 衡，先 平衡则 速率快 。 H 0 转化率 时间曲线 1.01107Pa 1.01106Pa mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+ H A转化率 时间 0 t1 t2 看图技 巧： 先 拐先平 衡，先 平衡则 速率快 。 m+n m+n p+q 0 物质产率 时间曲线 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+ H 时间 T1 T2 产 率 0 0 2A(g) + B(g) 2C(g) T2 P1 T1 P2 T1 P1 C% t P1 P2 正反应是 热反应 . 0 转化率 时间曲线 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)+ H 1.01107Pa 1.01106Pa A转化率 时间 m+n = p+p 0 浓度 平衡 时间曲线 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(s)+ H A或 B C 时间 浓 度 t1 t2 t3 此图在 t2时， 如果是加热，那 么 H值是大于 0，还是小于 0？ 如果是减压，那么 m+n与 p的关 系如何？ 0 练 习： 1、下图是在其它条件一定时，反应 2NO+O2 2NO2+ H （ H 0)中 NO 的最大转化率与温度 的关系曲线。图中坐标有 A、 B、 C、 D、 E 5点，其 中表示未达平衡状态且 V正 V逆 的点是 。 A B C E D C点 T NO 转 化 率 2、如图所示，图中 a曲线表示 X(g) +Y(g) 2Z(g)+ W(s)+ H的反应过程，若使 a曲线变为 b曲线，可采取的措施是（ ） 0 Z% t a b A. 加入催化剂 B. 增大 Y的浓度 C. 降低温度 D. 增大体系压强 A.D 二、化学反应的限度化学平衡 6.有关化学平衡的计算 （ 1） 浓度 ： 起始浓度、浓度的变化、平衡浓度 （ 2） 转化率 ： （ 3） 反应速率 ： （ 4） 反应速率之间的关系 ： 速率之比计量数之比 V nc 100% 起始量 转化量 tV n t cv 二、化学反应的限度化学平衡 6.有关化学平衡的计算 （ 5）平衡常数： （ 6）在一定温度、压强下 体积分数物质的量分数 起始状态和平衡状态的体积比 平衡后气体体积缩小的百分率 反应物平衡浓度幂之积 生成物平衡浓度幂之积K 2 1 2 1 n n V V )(R n R Tpv 为常数气态方程： 二、化学反应的限度化学平衡 6.有关化学平衡的计算 （ 7）在一定温度、容积时： 起始状态与平衡状态压强之比 达到平衡时压强改变了几分之几 （ 8）混合物的密度 对于反应物、生物物全部是气体的反应 在恒温、恒容条件下： 在恒温、恒压条件下： V m 气体 2 1 2 1 n n p p 1 2 2 1 n n 密度不变 二、化学反应的限度化学平衡 6.有关化学平衡的计算 （ 9）平均相对分子质量： 对于反应物、生成物全部是气体的反应 （ 10）产率 气体 气体 n mM 1 2 2 1 n n M M 100% 理论产量 实际产量产率 三、化学平衡的计算 （一） 常用的思想方法 1极值思想 例 1： 在一定条件下，将物质的量相同的 NO和 O2混合，发生如下反应： 2NO+O2 2NO2， 2NO2 N2O4， 所得混合气体中 NO2的体积分数为 40，则 气体的平均分子量是 A 49.6 B 41.3 C 62 D 31 A 2代换思维 例 2：在一真空的一定体积的密闭容器中盛 有 1molPCl5，加热到 200 时发生如下反应： PCl5（ g） PCl3（ g） +Cl2（ g）， 反应 达平衡时， PCl5所占体积分数为 M。若在 同一温度和容器中，最初投入的 PCl5是 2 mol，反应达平衡时， PCl5所占体积分数为 N，则 M和 N的正确关系是 A M N B M N C M=N D无法比较 B 思维方法 ： 转换为平衡移动问题； 3差量方法 例 3：在一定条件下， 合成氨 反应达到平衡， 混合气中 NH3的体积分数为 25，若反应条 件不变，则反应后缩小的气体体积与原反 应物体积的比值是 A 1/5 B 1/4 C 1/3 D 1/2 A 分析： 3H2 + N2 2NH3 V 变化 3L 1L 2L 2L （二）、三步计算模式： 始、变、平 例 4：五氧化二氮是一种白色固体，熔点 30 ， 升温时易液化和气化，并发生分解反应： N2O5（ g） N2O3（ g） O2（ g） N2O3（ g） N2O（ g） O2（ g）， 在 0.5升的密闭容器中，将 2.5摩尔 N2O5加热气化，并 按上式分解，当在某温度下达到化学平衡时，氧气的 平衡浓度为 4.4mol/L， N2O3的平衡浓度为 1.6mol/L， 计算： （ 1） N2O5的分解率是多少 ? （ 2） N2O的平衡浓度是多少 ? 答案、 （ 1） 60% （ 2） 1.4mol/L 三、化学反应的限度化学平衡 3.化学反应速率、化学平衡在工业上的应用 （ 1）合成氨工业 思考：合成氨的反应有何特点？ 可逆反应 气体体积缩小的反应 正反应是放热反应 氮气的键能很大 氨气易液化 N2 3H2 2NH3 H 92.4kJ/mol 思考：如何选择合适的生产条件？ 催化剂：铁触媒 加快反应，提高单位时间氨的产量。 温度： 500 速率：温度越高，反应越快 转化率：温度越低，转化率越高 催化剂：在 500 时，催化剂活性最大 压强： 2 107 5 107Pa 压强越大，反应越快，转化率越高，但对设备 要求也越高。 浓度： 增大反应物浓度，降低生成物浓度。 N2 3H2 2NH3 H 92.4kJ/mol 高温高压 催化剂 三、 合成氨工业的简要流程 原料 气体 净化 液氨 分离 合成 压缩 N2、 H2 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 C+H2O（气） CO+H2 CO+H2O（气） CO2+H2 催化剂 1、定义： 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡 时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之 积的比值是一个常数。这个常数就是该反 应的化学平衡常数（简称平衡常数） 2、表达式： 四、化学平衡常数 Kc = = = 7.32 10-3 NH3 2 N2H23 42 3 93 由平衡定律 求平衡常数 根据物料 平衡求初 时浓度 答 :该温度时合成氨反应的化学平衡常数是 7.32 10- 3 ,N2和 H2的初时浓度分别为 5 molL-1和 15 molL-1 解： N2+3H2 2NH3 例 1.(P51)合成氨反应 N2+3H2 2NH3 在某温 度下达平衡时，各物质的浓度是 ： N2=3molL- 1， H2=9 molL-1， NH3=4 molL-1。求该温 度时的平衡常数和 N2、 H2的初时浓度 C N2+1/2NH3 3+2 5 molL-1 N2 C H2+3/2NH3 9+6 15 molL-1 H2 K = Ee Dd Aa Bb （ 1） K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物 转化率也越大。 3、化学平衡常数的意义： 定量的衡量化学反应进行的程度 （ 2）一般当 K 105时，该反应进行得基本完全。 4、判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行 对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，反应物的 浓度和生成物的浓度有如下关系： 叫该反应的浓度商 （ 1） QC K ，反应向正方向进行 （ 2） QC K ，反应处于平衡状态 （ 3） QC K ，反应向逆方向进行 5、利用可判断反应的热效应 （）若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应 （）若升高温度，值减小，则正反应为放热反应 例如： 不同温度时，反应 :H2(g)+I2(g) 2HI(g), 的浓度 平衡常数与温度 的关系如下： 温度 623K 698K 763K 浓度平衡常数 66 .9 54.4 45.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判 断上面可逆反应的 正方向是放热反应 . 5、使用平衡常数应注意的几个问题： (2)在平衡常数表达式中：水 (l)的浓度、固体物质的 浓度不写 (3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关 例如： N2+3H2 2NH3的 K1值 与 1/2N2+3/2H2 NH3的 K2值不一样 (1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物 的浓度无关。 CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l) K=c(CO2) K=c(CO)/c(CO2) c(H2) K1 = K22 例题 :高炉炼铁中发生的反应有 : FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g); H ,