化学反应速率和化学平衡课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第16讲,化学反应速率和化学平衡,1,第16讲1,一、化学反应速率,1,表示方法：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小或生成物浓度的增加来表示。单位是,mol/(Ls),或,mol/(Lmin),或,mol/(Lh),。可用下式表示：,2,一、化学反应速率2,2,化学反应速率的意义,(1),化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的。它与两个因素有关：一个是时间；另一个是反应物或生成物的浓度的变化。反应物的浓度随着反应的不断进行而减小，生成物的浓度则不断增加。,(2),比较同一反应，以不同物质和不同单位表示的化学反应速率的大小，要把它们换算成同一物质、同一单位后，再比较数值的大小。,3,2化学反应速率的意义3,(3),一般来说，化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢。因此，某一段时间内的反应速率，实际上是一段时间内的平均速率，而不是指瞬时速率。,4,(3)一般来说，化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢。因,3,化学反应速率与化学方程式中化学计量数的关系,对于反应：,m,A,n,B=,p,C,q,D,v,(A),v,(B),v,(C),v,(D),m,n,p,q,c,(A),c,(B),c,(C),c,(D),n,(A),n,(B),n,(C),n,(D),用上式可以确定化学方程式中的化学计量数和比较反应速率的大小。,5,3化学反应速率与化学方程式中化学计量数的关系5,二、影响化学反应速率的因素,1,内因：不同化学反应具有不同的反应速率，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。,2,外因：对于同一化学反应，改变外界条件可以改变化学反应速率。,(1),浓度：在其他条件不变时，增加反应物的浓度可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度可以降低化学反应速率。,6,二、影响化学反应速率的因素6,注意：改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响,(,因为在一定的条件下，固体或纯液体的密度是固定的，所以固体或纯液体的浓度并不改变,),。但改变固体表面积会影响化学反应速率，因为当固体或纯液体参加反应时，反应速率只和接触面积、扩散速率的大小有关，所以增大接触面积,(,将固体粉碎,),或加快扩散速率,(,对反应物进行搅拌,),均可提高反应速率。,7,注意：改变固体或纯液体的量对化学反应速率无影响(因为在,(2),压强：在其他条件不变时，增大压强会加快化学反应速率，减小压强会降低化学反应速率。压强对化学反应速率的影响是通过改变物质的浓度实现的。不改变浓度的压强变化对化学反应速率无影响。,对于气体反应体系，有以下几种影响：,8,(2)压强：在其他条件不变时，增大压强会加快化学反应速,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,9,大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点9,恒温时：增加压强,体积缩小,浓度增大,反应速率加快。,恒容时：,a,充入气体反应物,浓度增大,(,总压增大,),反应速率加快。,b,充入“惰气”,总压增大，但反应物分压不变，即反应物的浓度不变，反应速率不变。,10,恒温时：增加压强体积缩小浓度增大反应速率加快,恒压时：,充入“惰气”,体积增大,各反应物浓度减少,反应速率减慢。,注意：只适用于有气体参加的反应，对于有气体参加或有气体生成的化学反应，改变压强化学反应速率一般会受到影响，且增大压强，正反应速率和逆反应速率均增大，气体体积之和大的一侧增加倍数大于气体体积之和小的一侧增加倍数。,11,恒压时：11,(3),温度：升高温度，化学反应速率加快。一般来说，温度每升高,10,，化学反应速率增大到原来的,2,4,倍。,若某物质在温度,T,1,时的反应速率为,v,1,，该反应每升高,10,时化学反应速度增大,x,倍。当将此反应温度升高到,T,2,时，则,T,2,的化学反应速率,。,注意,：对于某一可逆反应来说，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率也增大，但增大的倍数不相同。如升温，吸热反应速率增大的倍数多，放热反应速率增大的倍数少。,12,(3)温度：升高温度，化学反应速率加快。一般来说，,(4),催化剂：同时、同等程度地改变正反应速率和逆反应速率。,(5),其他因素：光、电磁波、超声波、反应物颗粒大小、溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。,13,(4)催化剂：同时、同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,三、化学平衡状态及特征,1,化学平衡状态：在一定条件下，可逆反应进行的过程中，若开始时只有反应物而没有生成物，则,v,正,最大，,v,逆,为,0(,如图所示,),。随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，则,v,正,越来越小，,v,逆,越来越大。反应进行到某一时刻，,v,正,v,逆,，各组分的浓度不再发生变化，反应混合物中各组分的质量,(,或体积,),分数也不再发生变化，这时就达到了化学平衡。,14,三、化学平衡状态及特征 1化学平衡状态：在一定条件下，,(1),逆：化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应不能进行到底，即反应过程中反应物,(,生成物,),不能全部转化为生成物,(,反应物,),。,(2),动：达平衡时，,v,正,v,逆,0,，即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在继续进行。,(3),等：,v,正,v,逆,的具体含意有两个方面：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，即单位时间内生成与消耗某反应物,(,生成物,),的量相等；用不同物质来表示时，某一反应物的速率与某一生成物的速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比。,2.,化学平衡的六大特征,15,(1)逆：化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应不,(4),定：平衡混合物中各组分的浓度及体积,(,或质量,),分数不随时间变化。,(5),变：改变影响化学平衡的条件，使正、逆反应速率不再相等，平衡就会发生移动，直至建立新的平衡。,(6),同：化学平衡状态可以从正、逆反应两个方向达到。如果外界条件不变时，不论采取何种途径，即反应是由反应物开始或由生成物开始，是一次投料或是分步投料，最后所处的化学平衡状态是相同的。即化学平衡状态只与条件有关而与反应途径无关。,16,(4)定：平衡混合物中各组分的浓度及体积(或质量)分数,四、化学平衡状态的判断,1,根据平衡特征直接判断,17,四、化学平衡状态的判断17,续表,18,续表18,2.,根据外界条件或性质间接判断,19,2.根据外界条件或性质间接判断19,20,20,五、化学反应进行的方向,1,(1),自发过程：在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。,(2),熵：指在密闭条件下，推动体系由有序自发地转变为无序,(,即体系混乱度增加,),的因素。符号用,S,表示。同一物质，在气态时熵最大，液态时次之，固态时最小。,21,五、化学反应进行的方向21,2,(1),焓判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态，即,H,0,，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据。,22,2(1)焓判据：自发过程的体系取向于从高能状态转,3,在焓判据中，自发过程取向于最低能量状态的倾向；在熵判据中，自发过程取向于最大混乱度的倾向。在很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应该兼顾两个判据。由焓判据和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的过程,(,若,H,T,S,0,，则逆反应自发进行,),。,23,3在焓判据中，自发过程取向于最低能量状态的倾向,4,(1),过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。,(2),在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。,24,4(1)过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定,(3),放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变。,吸热的自发过程应为熵增加的过程，如冰的融化、硝酸铵溶于水等。,无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想气体的混合等。,25,(3)放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢,26,26,下列说法正确的是,(,),A,化学反应速率是对可逆反应而言的，非可逆反应不谈反应速率,B,在可逆反应里，正反应速率是正值，逆反应速率是负值,C,在同一化学反应里，其化学反应速率可以用反应物浓度的改变来表示，也可以用生成物浓度的改变来表示，其数值可能相同，也可能不同,D,化学反应速率的单位可以是,mol/(Ls),，也可以是,mol/(Lmin),，甚至可以是,mol/(Lh),CD,化学反应速率的概念,27,下列说法正确的是()A化学反应速率是对可逆,本题考查对化学反应速率概念的认识。化学反应速率指单位时间里反应物或生成物的浓度变化，根据概念可判断，化学反应速率适合所有的化学反应，并非专指可逆反应，故,A,不正确。反应物或生成物的浓度变化,c,(B),是正值，单位时间,t,也是正值，所以化学反应速率,v,c,(B)/,t,必为正值，故,B,不正确。根据化学反应速率的概念及其与化学计量化学计量数的关系可知,CD,正确。,CD,28,本题考查对化学反应速率概念的认识,下列关于化学反应速率的说法正确的是,(),A,化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加,B,化学反应速率为,0.8 mol/(Ls),是指,1 s,时某物质的浓度为,0.8 mol/L,C,根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢,D,对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象越明显,C,有的化学反应没有明显的现象。,29,下列关于化学反应速率的说法正确的是()C,反应,A(g),3B(g),2C(g),2D(g),在不同情况下测得反应速率，其中反应速率最快的是,(,),A,v,(D),0.4 mol/(Ls),B,v,(C),0.5 mol/(Ls),C,v,(B),0.6 mol/(Ls),D,v,(A),9.0 mol/(Lmin),B,化学反应速率的计算与比较,30,比较同一化学反应在不同情况下反应速率的快慢，应选用同一物质和同一单位作标准。根据化学反应速率之比等于化学方程式种各物质的化学计量数之比，并选用同一单位，求出不同情况下，用标准物质表示的化学反应速率，再进行比较。若选用反应物,A,和单位,mol/(Ls),作标准，则,A,项,v,(A),v,(D),0.2 mol/(Ls),；,B,项,v,(A),v,(C),0.25mol/(Ls),；,C,项,v,(A),v,(B),0.2 mol/(Ls),；,D,项,v,(A),0.15mol/(Ls),。比较四个选项的,v,(A),值，可得答案为,B,。,B,31,比较同一化学反应在不同情况下反应速,1.,反应,N,2,(g),3H,2,(g),2NH,3,(g),在密闭容器中进行，分别用,N,2,、,H,2,、,NH,3,三种物质在单位时间内浓度的变化表示该反应的速率,v,(N,2,),、,v,(H,2,),、,v,(NH,3,),，则三者之间的关系正确的是,(),A,v,(N,2,),v,(NH,3,)B,3,v,(H,2,),2,v,(NH,3,),C,3,v,(NH,3,),2,v,(H,2,)D,v,(H,2,),3,v,(N,2,),CD,各物质的速率之比等于化学计量数之比。,32,1.反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)在密,2.,氨分解反应在容积为,2 L,的密闭容器内进行。已知起始时氨气的物质的量为,4 mol,5,秒末为,2.4 mol,，则用氮气表示该反应的速率为,(),A,0.32 mol L,1,s,1,B,0.16 mol L,1,s,1,C,1.6 mol L,1,s,1,D,0.08 mol L,1,s,1,D,33,2.氨分解反应在容积为2 L