化学反应速率与化学平衡复习课件.ppt

化学反应速率和化学平衡,化学反应速率与化学平衡复习课件,知识提纲：,浓度,压强,温度,催化剂,其它,浓度,压强,温度,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、定义及判定,2、影响平衡的条件,3、等效平衡,化学反应速率和化学平衡,三、化学反应进行的方向,化学反应速率,一、通常，当体系为气态或溶液时，在容积不变的容器中，用单位时间内，_表示，即v = 注意：一般不用固体或纯液体表示速率值。,反应物浓度的减小或生成,物浓度的增加,1、在1L的密闭容器中，加入8mol N2和20mol H2，发生 N2 + 3H2 2NH3 ，在5min末时，测得容器中含有6mol的N2，求用不同物质表示的该反应的化学反应速率。,v(N2)= 0.4 mol/(Lmin),v(H2)= 1.2 mol/(Lmin),v(NH3)= 0.8 mol/(Lmin),速率关系和反应快慢比较,一、同一反应的同一方向上，各物质的速率比等于方程式的化学计量数之比，即对于反应 aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) v(A) : v(B) : v(C) : v(D) = a : b : c : d 或 二、速率大小比较：换算成同一物质的速率进行比较,2、已知4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)表示，正确的关系是 A v(NH3)=v(O2) B v(O2)= v(H2O) C v(NH3)= v(H2O) D v(O2)= v(NO) 3反应2A B 3C 4D在四中不同的情况下进行，表示该反应速率最快的是 A. v(A)0.5 mol11 Bv(B)0.3 mol11 Cv(C)0.8 mol11 Dv(D)1 mol11,2 3,D,B,影响速率的因素,对反应aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g),增多,增多,增多,不变,增大,增多,不变,增多,不变,增大,不变,增多,增多,增大,增大,不变,增多,增多,增大,增大,4一定条件下的可逆反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，改变下列条件，可以提高反应物中的活化分子百分数的是 A升高温度 B降低温度 C增大压强 D增大反应物浓度 5下列说法中，正确的是（ ） A具有较高能量的分子是活化分子 B活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 C不同化学反应需要的活化能有可能差别很大 D反应的活化能大小不会影响化学反应速率,6、某温度时，在2L的容器中，X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如下图所示，由图中数据分析，该反应的化学方程式和反应开始至2min时Z的平均速率分别为 A 3X+Y 2Z 0.05mol/（Lmin） B 2X+Y 2Z 0.1mol/（Lmin） C X+2Y Z 0.1mol/（Lmin） D X+3Y 2Z 0.05mol/（Lmin）,1.0,0.9,0.7,X,Y,Z,0.2,t/min,7、对于反应2L(g)+ 3 M(g) xQ(g)+3R(g)，在容积为1L的密闭容器中，将1mol气体L和1.5mol气体M混合，当反应经2min后达平衡时生成1.2mol气体R，并测得Q的浓度为0.4mol/L，则x的值为 ，L的转化率为 ，v (M)= 平衡常数K= _,1,80%,0.6mol/(l.min),640,化学平衡状态,一定条件下，可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。,注：此时的反应速率是指瞬时速率。,特征：逆、动、等、定、变,平衡标志的判断, V正=V逆,各组分的m、n、V、C不变（单一量）,各组分的百分含量不变,各物质的转化率不变,反应达平衡的本质判断是能够变化的量不再变化表示到达平衡状态；能变 不变,通过摩尔质量和密度，需具体分析两项的 变化,其它：如颜色等（实际上是浓度）,1、能够说明N2 + 3H2 2NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是 ：,容器内N2、H2、NH3三者共存 容器内N2、H2、NH3三者浓度相等 容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2 t min内，生成1molNH3同时消耗0.5molN2 t min内，生成1molN2同时消耗3mol H2 某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键 容器内质量不随时间的变化而变化 容器内压强不随时间的变化而变化 容器内密度不再发生变化 容器内的平均摩尔质量不再发生变化,二、影响化学平衡的条件,影响化学平衡的条件,其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡正向移动；减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，平衡逆向移动,1、浓度对化学平衡的影响,增反应物,正反应方向,减反应物,逆反应方向,增生成物,逆反应方向,减生成物,正反应方向,A,B,A,B,A,B,生产实际中，常常通过增大廉价原料的浓度使平衡向正反应方向移动，来提高另一种价格较高的原料的转化率。,规律：其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。,增压,气体缩小反应方向,减压,气体扩大反应方向,C,D,2、压强对化学平衡的影响,结论：其他条件不变的情况下，温度升高，平衡向吸热方向移动；温度降低，平衡向放热方向移动。,升温,吸热反应方向,降温,放热反应方向,3、温度对化学平衡的影响,4、催化剂对化学平衡无影响,化学平衡常数,对于反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 当在一定温度下达平衡时，总有：,这个常数就是该反应在该温度下的化学平衡常数 （简称平衡常数，用“K”表示）,平衡常数具有的特点,K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关； 2. K值越大，平衡体系中生成物所占比例越大，反应物转化率越大； 一般来说，K105，该反应基本进行完全，通常认为该反应不可逆； 一个反应的正向平衡常数为K，其逆向平衡常数为1/K； 平衡常数没有固定的单位，故一般不写单位。,正反应为吸热反应，升高温度，K会变大，降温，K变小 正反应为放热反应，升高温度，K会变小，降温，K变大,7. 若反应物或生成物中有固体或 纯液体 存在，它们的浓度不应写在平衡常数表达式中。,2、在温度为850K时，将0.050molSO2和0.030mol O2充入容积为1升的密闭容器中，反应达平衡时混合物中SO3的浓度为0.040mol/L，计算： 该条件下反应的平衡常数为_； SO2的转化率为_； 若升温，该反应平衡常数将_（填“增大”、“减小”或“不变”下同）SO2的转化率将_。,1600,80%,减小,减小,3、一定温度下，将4mol PCl3和2mol Cl2充入容积不变的密闭容器中，发生PCl3+Cl2 PCl5(物质均为气态)。达平衡后，测得PCl5为0.8mol。若此时把2mol PCl3和1mol Cl2移走，在相同温度下再次达平衡时，PCl5的物质的量为多少？,0.8mol,0.8mol,0.8mol,0.8mol,1.2mol,3.2mol,0.8-x,xmol,xmol,xmol,0.2+x,1.2+x,=,X=0.53,最终PCl5的物质的量为0.27mol。,平衡移动原理（勒夏特列原理）,如果改变影响平衡的一个条件（浓度、温度、压强等）， 平衡就向能够使这种改变减弱的方向移动。,具体分述如下：,催化剂对化学平衡移动没有影响，但能缩短达到平衡所需的时间。,正反应方向,逆反应方向,吸热反应方向,放热反应方向,气体体积缩小的方向,气体体积增大的方向,2 . 已知：CO(g) + NO2(g) CO2(g) + NO(g) 在一定条件下达到化学平衡后，降低温度，混合物的颜色变浅下列关于该反应的说法正确的是_ A. 该反应为放热反应 B. 降温后 CO 的浓度增大 C. 降温后 NO2的转化率增加 D. 降温后 NO 的体积分数增大 E. 增大压强混合气体的颜色不变 F. 恒容时，通入 He 气体，混合气体颜色不变 G. 恒压时，通入 He 气体，混合气体颜色不变,A,C,D,F,正逆反应速率图像,对于反应aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) H0，达平衡时： 画出增大B的浓度之后的图像 画出减少C浓度之后的图像 画出增大压强之后的图像 画出升高温度之后的图像 画出降低温度之后的图像 画出加入催化剂之后的图像,平衡图像题,1.下图为可逆反应A(g)2B(g) nC(g)(正反应放热)生成物C的浓度随压强变化并建立平衡的关系图，则n 值与压强p1、p2的关系正确的是 A. p2p1，n3 B. p2p1，n3 C. p1p2，n3 D. p1p2，n3,看图技巧： 看拐点，定时间； 判速率，定大小； 观变量，定数值。,p2 p1,压强增，C浓度小， 平衡逆向移。,根据右图判断反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)的正向是_热。,500C,300C,C%,时间,放,看图技巧： 看温度，定数值， 判方向。,根据右图判断反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)中m+n_p+q(填“”、“”或“=”)。,1107pa,1106pa,C%,时间,看图技巧： 看压强，定方向， 判大小。,1.01107Pa,1.01106Pa,C%,=,2. 对反应mA(g)+B(g) nC(g)有如图所示关系，问： （1）P1_P2, m+1_n; （2）T1_T2, H_0,T2 P1,T1 P1,T1 P2,C%,t,3. 如图所示，图中a曲线表示 X(g) + Y(g) 2Z(g) + W(s) H0 的反应过程。若使a曲线变为b曲线，可采取的措施是 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,Z%,t,a,b,4. 对反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 有如图所示关系。问： （1）m+n_p+q; （2）H_0,P1,等压线,等效平衡,一、对任何可逆反应来说，不管是从反应物方向加物质，还是从生成物方向加物质，只要按照方程式的化学计量数关系加入，则建立的平衡是相等的，即等效。 如 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 始 2mol 1mol 0 0 0 2mol 转1.2mol 0.6mol 1.2mol 0.8mol 0.4mol 0.8mol 平0.8mol 0.4mol 1.2mol 0.8mol 0.4mol 1.2mol,二、对于反应前后分子数不等的反应： 1. 在恒温，固定容积的情况下，只有每次加入的物质换算后对应相等，则建立的平衡中各物质的浓度、百分含量相等，即等效。,1、在一个固定体积的密闭容器中，2molA和1mol B发生反应2A(g)+ B(g) 3C(g)+D(g)，达到平衡时，C的浓度为W mol/L。维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为W mol/L，该配比是 A3molC + 1molB B1molA + 0.5molB + 1.5molC + 0.5molD C4molA + 2molB D3molC + 1molD + 2molA + 1molB,2、在密闭容器中，对于反应N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)，N2和H2起始的量分别为20mol和60mol，达到平衡时H2的转化率30%。若从氨气开始进行反应，在相同条件下欲使平衡时各成分的含量与前者相同，则起始时NH3物质的量和NH3的转化率分别是 A. 30mol和70% B. 20mol和80% C. 20mol和70% D. 40mol和70%,2. 在恒温等压情况下，只要每次加入的物质对应成比例，则建立的平衡中各物质的浓度、百分含量相等，即等效。,1mol N2 3mol H2,2mol N2 6mol H2,平衡时，NH320%,平衡时，NH320%,有一个体积可变的密闭容器中，加入2molA和1mol B发生反应，2A(g) + B(g) 3C(g) + D(g)达到平衡时，C的浓度为Wmol/L，若保持温度不变，按下列五种方法改变起始物质，达平衡时C的浓度仍为Wmol/L的是 A4mol A + 2mol B B2mol A + 1mol B + 3mol C C3mol C + 1mol D +1mol B D3mol C + 1mol D E. 1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD,2mol I2 6mol H2,三、对于反应前后分子数相等的反应： 不管是恒容，还是恒压，只要每次加入的物质对应成比例，则建立的平衡中各组分的百分含量是相等的（但浓度不一定相等），即等效。,1mol I2 3mol H2,2mol I2 6mol H2,平衡时， HI 40%,1、在固定体积的密闭容器内，加入2mol A、1mol B，发生反应： A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时，C的质量分数为W%。在相同(T、V)条件下，按下列情况充入物质达到平衡时C的质量分数仍为W%的是 A. 2mol C B. 4mol A、2mol B C. 3mol C D.1mol A、2mol C,化学反应的方向判定,一、自发过程和自发反应 自发过程：在一定条件下不需要外界作用就能自发进行的过程。 自发反应：在给定条件下，能自发进行到显著的程度的反应。 自发过程的特点：能量趋于最低，或体系混乱度增大。,一、自发过程趋向于最低能量状态。 1. 放热反应使体系能量降低，因此大多数放热反应具有自发进行的倾向，即H0的反应。 （人们据此判断反应是否自发，称其为焓判据） 2. 有些吸热反应也是自发的，有些在室温下不能自发进行的反应在高温下能自发进行。 （因此焓判据单独使用有局限性）,二、自发过程趋向于更加混乱的倾向，即熵值增加，即S 0。 许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行，如产生气体的反应、气体量增多的反应等。 （这就是人们所说的熵增原理，即熵判据） 2. 有些熵增的反应在常温下不能自发进行，而在高温下能自发进行。 3. 有些熵减的反应在一定条件下也能自发进行。 （因此熵判据单独使用有局限性）,三、体系自由能的变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，即G= H - TS。 1. 当H0，即G0，S0的反应是非自发的； 3. H0，S0的反应是否自发进行与温度有关。G=0的反应是处于平衡状态的反应。 （这就是复合判据）,1、下列说法正确的是 A焓减小的反应通常是自发的，能够自发进行的反应都是焓减小的反应 B熵增加的反应通常是自发的，能够自发进行的反应都是熵增加的反应 C由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，更适合于过程自发性的判断 D焓减小的反应通常是自发的，因此不需要任何条件即可发生,2、某反应其H= -122 kJ/mol，S= 231 J/ (molK)，则此反应在下列哪种情况下可自发进行 A在任何温度下都能自发进行 B在任何温度下都不能自发进行 C仅在高温下自发进行 D仅在低温下自发进行,3、在250和1.01105Pa时，反应 2N2O5(g) = 4NO2(g) + O2(g) H= +56.76kJ/mol，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熵增大效应大于焓增大的效应,4、对于一定不能自发进行的反应来说，反应后体系的 A混乱度减少，能量增加 B混乱度增大，能量降低 C混乱度减少，能量降低 D混乱度增大，能量增加,