化学反应速率和化学平衡

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,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,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,化学反应速率和化学平衡,浓度,压强,温度,催化剂,其它,浓度,压强,温度,适宜条件选择,合成氨工艺流程,一、化学反应速率,1.,化学反应速率,2.,影响反应速率的条件,二、化学平衡,1.,化学平衡的建立,3.,影响平衡的条件,4.,等效平衡,三、合成氨简介,化学反应速率和化学平衡,2.,化学平衡的移动,四、有关化学平衡的计算,内因,外因,复,习,纲,要,一、化学反应速率,1,、概念：,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少或生成物浓度的增加来表示。,2,、表示方法：,(A)=,C(A),t,（,C,）,=,C(C),t,化学反应速率,m A,（,g,）,+n B,（,g,）,p C,（,g,）,+q D,（,g,）,3,、单位：,mol/(LS),或,mol/(Lmin),或,mol/(Lh),(A),：,(B),：,(C),：,(D),=,m,：,n,：,p,：,q,化学反应速率是一段时间内的平均速率，且取正值。,在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数,值可能不同的。,同一反应中不同物质的速率之比值等于化学方程式中,相应的化学计量数之比。,4,、特点：,化学反应速率是一段时间内的平均速率，且取正值。,例,1,反应,A+3B 2C+2D,在四种,不同的情况下的反应速率分别为：,（,A,）,=0.15mol/(LS),（,B,）,=0.6mol/(LS),（,C,）,=0.4mol/(LS),（,D,）,=0.45mol/(LS),该反应在四种情况下的快慢顺序为,.,=,分析,根据反应速率之比等于物质的计量数之比来 判断。,将不同物质表示的反应速率换算成同一物质表示的反应速率来判断。,在同一个反应中，用不同的物质来表示反应速率时，其数值可以是不同的，但表示这个反应速率的含义是相同的。,例题,例,2,将化合物,A,的蒸气,1mol,充入,0.5 L,容器中加热分解,:,2A(g)=B(g)+,n,C(g),。反应到,3min,时，容器内,A,的浓度为,0.8mol/L,，测得这段时间内，平均速率,v,(C),0.6 mol/(L,min,),，则化学方程式中的,n,值为,，,v,(B),。,分析,因为反应方程式中各物质化学计量数之比,等于它们的反应速率之比。欲求,n,值，应先求,v,(A),的值。,起始时：,1mol,3 min,末：,0.4mol,变化量：,0.6mol,所以,v,(A),0.4 mol/(L,min,),v,(A),v,(C),0.40.6,23=2,n,n,3,答案：,n,3,v,(B),0.2 mol/(L,min,),v,(B),v,(A),0.4 mol/(L,min,),0.2 mol/(L,min,),3,0.2 mol/(L,min,),2A,(g),B(g)+,n,C(g),例,3,一定温度下，向一个容积为,2L,的真空密闭容器中,(,事先装入催化剂,),，通入,1mol N,2,和,3 mol H,2,，,3min,后，测得容器内的压强是开始时的,0.9,倍，在此时间,v,(H,2,),为,(),A.0.2 mol/(L,min,)B.0.6 mol/(L,min,),C.0.1 mol/(L,min,)D.0.3 mol/(L,min,),解析,3min,末混合气体的物质的量为,(1mol+3mol),0.9,3.6 mol,设,3min,内消耗,N,2,x,mol,。,N,2,+3H,2,=,2NH,3,起始,1 mol 3 mol 0 mol,3 min,末,(1-,x,)mol (3-3,x,)mol 2,x,mol,(1,-,x,)+(3,-,3,x,)+2,x,3.6,x,0.2 mol,v,(H,2,),/3 min,0.1 mol/(L,min,),C,想一想,例,4,某温度时，在,2L,密闭容器中，,X,、,Y,、,Z,三种物质的物质的量随时间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,_,。,解析,从图分析，,2min,之内，,X,消耗了,0.3mol,，,Y,消耗了,0.1mol,而,Z,增加了,0.2mol,。,物质发生化学变化时，反应物减少的物质的量与生成物生成的物质的量之比等于化学反应方程式中各对应物质前计量数之比。,因,n,X,n,Y,n,Z,0.3mol,0.1mol,0.2mol,=3,1,2,Z,的平均反应速率为,0.05mol/,（,L,min,）,0.05mol/,（,L,min,）,3X,Y,2Z,所以化学方程式为：,3X,Y,2Z,此外还有,等也影响了反应速率。,浓度、压强、温度、催化剂,光、,超声波、,激光、,放射性、,电磁波、,反应物的颗粒的大小、,扩散速率、,溶剂的性质,是影响化学反应速率的,四大因素,2,、外因,二、影响化学反应速率的因素,反应物的性质是决定化学反应速率的主要因素。,1,、内因：,外界条件对化学反应速率影响的规律,条件,影响规律,说 明,浓度,C,(,反应物,),压强,p,温度,T,催化剂,使用正催化剂,固体或纯液体的浓度是常数，增加固体或纯液体的量，不影响反应速率。,可逆反应中,正,、,逆,。,可逆反应中，若反应物、生成物中均有气体，,P,，,正,、,逆,。,可逆反应中，,T,，,正,、,逆,。,可逆反应中，可同等程度增大,正,、,逆,。,反 应 条 件,影 响 原 因,结 论,增大反应,物浓度,增加气体,压强,升高 温度,合适,催化剂,外界条件对化学反应速率影响的原因,单位体积内分子数增加,(,活化分子百分数不变,),，活化分子数相应增加,反应物分子能量增加,，,活化分子百分数增加，活化分子数增加。,降低反应所需的能量，使活化分子百分数增加，活化分了数增加。,单位体积内,活化分子数,增加，,有效碰撞,次数增多，,反应速率,加快。,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,1.,试将外界条件对反应速率的影响结果填入下表中：,影响,结果,外界,条件改变,思考与练习,2.,在相同的条件下，做,H,2,O,2,分解对比实验，其中,(1),加入,MnO,2,催化，,(2),不加,MnO,2,催化。下图是反应放出,O,2,的体积随时间的变化关系示意图，其中正确的是,(),O,2,O,t,O,2,O,t,O,2,O,t,O,2,O,t,(1),(2),(1),(2),(1),(2),(1),(2),解析,催化剂的加入能改变化学反应速率，但不能改变反应进行的程度。所以同样的,H,2,O,2,分解放出的氧气量不会因,MnO,2,的加入而改变，所以,B,、,C,错；,MnO,2,是,H,2,O,2,分解的正催化剂，可以加快分解，所以,D,不正确，只有,A,正确。,A,3.,把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量稀盐酸的试管中，发现氢气发生的速率变化情况,如图所示，其中,t,1,t,2,速率变化的主要,原因是,_,_,；,t,2,t,3,速率变化的主要原因是,_,_,。,反应是放热反应，温度升高使化学反应速率提高,HCl,物质的量浓度变小使化学反应速率降低,4.,对于反应,I,2,(g),H,2,(g)2HI(g),，在其他条件相同时，采取下列措施，压强如何变化，反应速率如何变化,?,(1),缩小体积；,(2),保持体积不变，通入惰性气体,He,；,(3),保持压强不变，通入惰性气体,He,；,(4),保持体积不变，通入少量,H,2,。,(1),缩小体积,浓度增大，压强增大,反应速率增大,(2),体积不变，通入,He,混合气体的总压增大，但反应物及产物浓度没有变化,反应速率不变,(3),压强不变，通入,He,体积增大，体系各物质浓度减少,反应速率减小,(4),通入,H,2,，因体积不变，压强增大,c,(H,2,),增大，,反应速率增大,5.,在一定条件下,2,升的反应容器中充入一定量的,N,2,和,H,2,发生下反应,N,2,+3,H,2,=2,NH,3,，,5,分钟后测的,NH,3,的物质的量为,0.5,mol,，,则,NH,3,的反应速率为,_,；,H,2,的反应速率为,_,。,0.05,mol/(Lmin),0.05,mol/(Lm),32=0.075,mol/(Lmin),6.,硫分别在空气中和氧气中燃烧的现象是,_,、,_,。由此可得出的结论是,_,_,。,淡蓝色火焰,蓝紫色火焰,速率快,7,已知在一定条件下发生下列反应,X+W=Y+Z Y+N=W+Z,，则总反应方程式为,_,。其中,X,为,_ W,为,_ Y,为,_,。,2X+N=2Z,反应物,催化剂,中间产物,反应物浓度大，,1.,化学平衡的建立,从反应物开始,从生成物开始,化 学 平 衡,一、化学平衡的建立,2.,化学平衡状态,概念：,在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态。,概念的理解：,前提,是一定条件下的可逆反应,实质,是,正,=,逆,0,标志,是反应混合物中各组分的浓度保持,不变,3.,化学平衡的特征,(1),逆,可逆反应,变,当浓度、压强、温度等条件改变时，,化学平衡即发生移动,(2),等,正,=,逆,0,(3),动,动态平衡,(,平衡时,正、逆反应仍在进行,),定,平衡状态时，反应混合物中各组分的,浓度保持不变,勤思善解,4.,化学平衡状态的标志,用速率判断：,同一物质的消耗速率等于生成速率即,V,（正）,=V,（逆）,不同物质用正逆反应表示的速率之比等于化学方程式中的系数比,（,2,）,用各组分的含量判断,:,各组分的质量分数（或质量）不变,各组分气体的体积分数（或体积）不变,各组分的物质的量分数（或物质的量或分子数）不变,各组分的物质的量浓度不变,（,3,）,特殊方法,:,反应前后都是气体且体积不等的可逆反应，总物质的量或平均摩尔质量或恒温恒容下的总压或恒温恒压下的密度不变。,（,4,）,用转化率或产率判断：,反应物的转化率、产物的产率不变。,（,5,）,用颜色判断：,对于有颜色物质参加或生成的可逆反应，颜色不变。,（,3,）,特殊方法,:,反应前后都是气体且体积不等的可逆反应，总物质的量或平均摩尔质量或恒温恒容下的总压或恒温恒压下的密度不变。,1.,下列方法中可以证明,A(s)+2B,2,(g)2C,2,(g)+D,2,(g),已经达到平衡状态的是,_.,、一个,B B,键的断裂的同时有一个,C C,键的生成,、百分组成,B,2,%=C,2,%=D,2,%,、单位时间内生成了,2molC,的同时也生成了,1molA,、反应速率,(B,2,)=,(C,2,)=1/2,(D,2,),、,C(B,2,):C(C,2,):C(D,2,)=2:2:1,、温度、体积一定时，,B,2,、,C,2,、,D,2,浓度不再变化,、温度、体积一定时，容器内的压强不再变化,、条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化,、温度、体积一定时，混合气体的密度不再变化,、,、,、,(8),思考与练习,2.,在一定温度下，可逆反应：,A,2,(,气,)+,B,2,(,气,)2,AB,(,气,),达到平衡的标志是,(),(A)A,2,、,B,2,、,AB,的浓度不再变化,(B),容器中的压强不再随时间变化,C),单位时间内生成,n,mol,的,A,2,同时生成,2,n,mol,的,AB,(D),A,2,、,B,2,、,AB,的浓度之比为,1:1:2,AC,二、化学平衡移动,1.,概念：,可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立过程叫做,化学平衡移动,。,