化学反应速率和平衡.ppt

高三化学专题复习高三化学专题复习 第七讲第七讲 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 考纲要求 (1)了解化学反应速率的概念及反应速率的表示方法。理解 外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的 影响。 (2)了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的含义及其与反 应速率之间的联系。 (3)理解勒夏特列原理的含义。理解浓度、温度、压强等条 件对化学平衡移动的影响。 (4)以合成氨工业生产为例，用化学反应速率和化学平衡的 观点理解工业生产的条件。 知识提纲：知识提纲： 浓度浓度 压强压强 温度温度 催化剂催化剂 其它其它 浓度浓度 压强压强 温度温度 适宜条件选择适宜条件选择 合成氨工艺流程合成氨工艺流程 一、化学反应速率一、化学反应速率 1 1、化学反应速率、化学反应速率 2 2、影响反应速率的条件、影响反应速率的条件 二、化学平衡二、化学平衡 1 1、定义、定义 2 2、影响平衡的条件、影响平衡的条件 3 3、等效平衡、等效平衡 三、合成氨简介三、合成氨简介 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 一、化学反应速率一、化学反应速率 1 1、概念：、概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快化学反应速率是用来衡量化学反应进行快 慢程度的，慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生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。成物浓度的增加来表示。 2 2、表示方法：、表示方法：(A)=(A)= C (A) C (A) t t （C C）= = C (C) C (C) t t m A m A（g g）+n B+n B（g g） = p C = p C（g g）+q D+q D（g g） C (A) = C (A) C (A) C (A) = C (A) C (A) C (C) = C (C) C (C) C (C) = C (C) C (C) C(A)C(A)、 C(C) C(C) 表示一定时间后的物质浓度表示一定时间后的物质浓度 C (A) C (A) 、 C (C) C (C) 表示物质起始浓度表示物质起始浓度 3 3、单位：、单位：mol/(LS)mol/(LS)或或 mol/(mol/(LminLmin) )或或 mol/(mol/(LhLh) ) 4 4、特点：、特点： 化学反应速率是一段时间内的平均速率，且取正值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在同一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。值可以是不同的。 不同物质的速率的比值一定等于化学反应方程式中不同物质的速率的比值一定等于化学反应方程式中 相应的化学计量数之比。相应的化学计量数之比。 (A)(A)：(B)(B)：(C)(C)：(D)(D)= = m m ：n n ： p p ：q q 5 5、有关计算：、有关计算：求经历的时间性求经历的时间性 t t C C = = 求物质的量的变化求物质的量的变化 求浓度的变化求浓度的变化 t t C C = = n n V V = = tt 二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素 1 1、内因：、内因： 参加反应的物质的性质和反应的历程，参加反应的物质的性质和反应的历程， 是决定化学反应速率的主要因素。是决定化学反应速率的主要因素。 、化学键的强弱与反应速率的关系、化学键的强弱与反应速率的关系 、化学物质的性质与反应速率的关系、化学物质的性质与反应速率的关系 例：例：F F 2 2 、ClCl 2 2 、BrBr 2 2 、I I 2 2 与与HH 2 2 的的反应。反应。 HF HHF HClCl HBr HI HBr HI 例：例：MgMg、AlAl、CuCu与稀与稀硫酸的作用。硫酸的作用。 AlAl与稀硫酸、浓硫酸的作用。与稀硫酸、浓硫酸的作用。 2 2、外因、外因 外界条件对化学反应速率影响的规律外界条件对化学反应速率影响的规律 条件条件影响影响规规规规律律说说说说明明 浓浓浓浓度度 C C ( (反反应应应应物物) ) 是有气体参加或在溶液中的反是有气体参加或在溶液中的反应应应应 可逆反可逆反应应应应中中正 正 、 、逆 逆 。 。 压压压压强强p p 可逆反可逆反应应应应中，若反中，若反应应应应物、生成物物、生成物 中均有气体，中均有气体，P P ，正 正 、 、逆 逆 温度温度T T 可逆反可逆反应应应应中，中，T T ， 正 正 、 、逆 逆 。 。 催化催化剂剂剂剂 使用正催化使用正催化 剂剂剂剂 可逆反可逆反应应应应中，可同等程度中，可同等程度 正 正 、 、 逆 逆 。 。 浓度、压强、温度、催化剂浓度、压强、温度、催化剂 是影响化学反应速率的是影响化学反应速率的四大因素四大因素 此外还有此外还有光、超声波、激光光、超声波、激光 、放射性、电磁波、反应物的、放射性、电磁波、反应物的 颗粒的大小、扩散速率、溶剂颗粒的大小、扩散速率、溶剂 效应效应等也影响了反应速率。等也影响了反应速率。 反反 应应应应 条条 件件影影 响响 原原 因因 结结结结 论论论论 增大反增大反应应应应 物物浓浓浓浓度度 单单单单位体位体积积积积内分子数增加内分子数增加 ( (活化分子百分数不活化分子百分数不变变变变) )， 活化分子数相活化分子数相应应应应增加增加 单单单单位体位体积积积积 内活化分内活化分 子数增加子数增加 有效碰撞有效碰撞 次数增多次数增多 反反应应应应速率速率 加快。加快。 增加气体增加气体 压压压压强强 升高升高 温度温度 反反应应应应物分子能量增加物分子能量增加， 活化分子百分数增加活化分子百分数增加 合适合适 催化催化剂剂剂剂 降低反降低反应应应应所需的能量，所需的能量， 使活化分子百分数增加使活化分子百分数增加 外界条件对化学反应速率影响的原因外界条件对化学反应速率影响的原因 单单单单位体位体积积积积内内 有效有效 碰撞碰撞 次数次数 化学反化学反应应应应 的速率的速率 分子分子 总总总总数数 活化分活化分 子数子数 活化分子活化分子 百分数百分数 增大反增大反应应应应物物 浓浓浓浓度度 增大增大压压压压强强 升高温度升高温度 使用正催化使用正催化剂剂剂剂 1 1 、试将外界条件对反应速率的影响结果、试将外界条件对反应速率的影响结果 填入下表中：填入下表中： 影响影响 结果结果 外界外界 条件改变条件改变 课堂练习课堂练习 2 2、反应、反应A+3B=2C+2DA+3B=2C+2D在四种不同的情况下的在四种不同的情况下的 反应速率分别为：反应速率分别为： （A A）=0.15mol/(LS)=0.15mol/(LS) （B B）= 0.6mol/(LS)= 0.6mol/(LS) （C C）= 0.4mol/(LS)= 0.4mol/(LS) （D D）= 0.45mol/(LS) = 0.45mol/(LS) 该该反应在四种情况下的快慢顺序为反应在四种情况下的快慢顺序为_._. = = 分析分析 ： 根据反应速率之比等于物质的计量数根据反应速率之比等于物质的计量数 之比来判断。之比来判断。 将不同物质表示的反应速率换算成同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。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。是相同的。 3 3、把、把镁条镁条投入到装有盐酸的敞口容器中，产生投入到装有盐酸的敞口容器中，产生 HH 2 2 的速率可由下图表示，在下列因素中：的速率可由下图表示，在下列因素中： 盐酸的浓度；盐酸的浓度；镁条的表面积；镁条的表面积； 溶液的温度；溶液的温度；ClCl - - 的的浓度。浓度。 影响反应速率的因素是（影响反应速率的因素是（ ） (A)(A) (B) (B) (C) (C) (D) (D) C C 速速 率率 时间时间 4 4、在一定条件下，、在一定条件下，NONO能跟能跟HH 2 2 发生如下反应：发生如下反应： 2NO+2H2NO+2H 2 2 = N= N 2 2 +2H+2H 2 2 OO。经研究，上述反应是按经研究，上述反应是按 以下三步反应进行的总反应（括号中是该条件以下三步反应进行的总反应（括号中是该条件 下反应的相对速率）：下反应的相对速率）： 2NO+H2NO+H 2 2 = N= N 2 2 O+HO+H 2 2 OO （慢）慢） 2 2N N 2 2 O = 2NO = 2N 2 2 +O+O 2 2 （快）快） 2H2H 2 2 +O+O 2 2 = 2H= 2H 2 2 OO（更（更快）快） 以上总反应的速率主要取决于三步反应中以上总反应的速率主要取决于三步反应中 的（的（ ） (A)(A) (B) (B) (C) (C) (D) (D) A A 5 5、现有反应：、现有反应：A (g) +B (g) =CA (g) +B (g) =C (g)(g)， 从正反应开始，在其他条件不变时，某一反应从正反应开始，在其他条件不变时，某一反应 物的浓度、反应时间、反应温度跟反应速率之物的浓度、反应时间、反应温度跟反应速率之 间的关系曲线如图所示，其中明显错误的是间的关系曲线如图所示，其中明显错误的是 （ ） C (A)C (A) OO (A) (A) C (B)C (B) OO 时间时间 OO 温度温度 OO (B) (B) (C) (C) (D) (D) B B 6 6、右图为反应、右图为反应 2A2A（g g）= B= B（g g）+ C+ C（g g） 的速率的速率（A A）变化的图像，其中纵坐标可变化的图像，其中纵坐标可 能是（能是（ ） A. A. 温度温度 B. B. 压强压强 C. AC. A的的浓度浓度 D. D. 反应时间反应时间 0（A） D 7 7、进行如下实验，在、进行如下实验，在A A瓶中放入瓶中放入10g10g黄豆大小的黄豆大小的 碳酸钙，在碳酸钙，在B B瓶中放入瓶中放入5g5g粉末状碳酸钙，分别加粉末状碳酸钙，分别加 入入50mL1mol/L50mL1mol/L盐酸，下图中横轴盐酸，下图中横轴X X代表时间，代表时间， 纵轴纵轴Y Y代表瓶中碳酸钙减小的质量，其中能正确代表瓶中碳酸钙减小的质量，其中能正确 表示实验结果的图是表示实验结果的图是 （ ） (A) (A) (B) (B) (C) (C) (D) (D) B B A A B B A A B B A A B B A A Y Y X X Y Y Y Y Y Y X X X X X X C C 8 8、在一定条件下、在一定条件下2 2升的反应容器中充入一升的反应容器中充入一 定量的定量的N N 2 2 和和HH 2 2 发生下反应发生下反应N N 2 2 +3+3HH 2 2 =2=2NHNH 3 3 ， 5 5分钟后测的分钟后测的NHNH 3 3 的物质的量为的物质的量为0.50.5molmol，则则 NHNH 3 3 的反应速率为的反应速率为_； HH 2 2 的反应速率为的反应速率为 _。 0.050.05mol/(Lm)mol/(Lm) 0.050.05mol/(Lm)mol/(Lm)32 =0.075 32 =0.075 mol/(mol/(LmLm) ) 9 9、硫分别在空气中和氧气中燃烧的现象、硫分别在空气中和氧气中燃烧的现象 是是_、_。由此可得。由此可得 出的结论是出的结论是_。 1010、已知在一定条件下发生下列反应、已知在一定条件下发生下列反应 2X+W=Y+Z Y+N= W+Z2X+W=Y+Z Y+N= W+Z则总反应方程式则总反应方程式 为为_。其中。其中X X为为_ W_ W为为 _ Y_ Y为为_。 2X+N=2Z2X+N=2Z反应物反应物 催化剂催化剂中间产物中间产物 淡蓝色火焰淡蓝色火焰蓝紫色火焰蓝紫色火焰 反应物浓度大，速率快反应物浓度大，速率快 1111、如下图所示，相同体积的、如下图所示，相同体积的a a、b b、c c三密三密 闭容器，其中闭容器，其中c c容器有一活塞，容器有一活塞，a a、b b两容器两容器 为定容容器，起始向三容器中都加入相同为定容容器，起始向三容器中都加入相同 量的量的SOSO 2 2 和和O O 2 2 使三容器压强相等，一定条使三容器压强相等，一定条 件下发生件下发生2 2SOSO 2 2 + +O O 2 2 =2=2SOSO 3 3 的反应。问：的反应。问： 如起始在如起始在a a、c c两容器中通入同量的两容器中通入同量的N N 2 2 ， 则此时三容器起始压强为则此时三容器起始压强为P P a a _P P b b _P P c c ； 起始起始a a、c c两容器的反应速率大小关系两容器的反应速率大小关系 为为V V a a _V V c c ； 反应一段时间后反应一段时间后a a、c c中速率大小关系中速率大小关系 为为V V a a _V V c c ； = = = = = = 起始反应速率关系为起始反应速率关系为 V Va a _V V b b _V V c c 三、化学平衡的建立三、化学平衡的建立 1 1、化学平衡的建立、化学平衡的建立 从从反应物开始反应物开始从生成物开始从生成物开始 2 2、化学平衡状态、化学平衡状态 在一定条件下的可逆反应里，正反应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，称为化学平组分的浓度保持不变的状态，称为化学平 衡状态。衡状态。 概念的理解：概念的理解： 前提前提 是一定条件下的可逆反应是一定条件下的可逆反应 实质实质 是是正正= =逆逆 0 0 标志标志 是反应混合物中各组分的浓度是反应混合物中各组分的浓度 保持不变保持不变 3 3、化学平衡的特征、化学平衡的特征 (1) (1) 逆逆 可逆反应可逆反应 (5)(5) 变变 当浓度、压强、温度等条件改变当浓度、压强、温度等条件改变 时，化学平衡即发生移动时，化学平衡即发生移动 (2) (2) 等等 正正= =逆逆 0 0 (3) (3) 动动 动态平衡动态平衡 (4)(4) 定定 平衡状态时，反应混合物中各平衡状态时，反应混合物中各 组分的浓度保持不变组分的浓度保持不变 4 4、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法 项项项项目目 mA(gmA(g) + ) + nB(gnB(g) ) pC(gpC(g) +) +qD(gqD(g) ) 是否是否 平衡平衡 混合混合 体系体系 中各中各 组组组组分分 的的 含量含量 各各物物质质质质的物的物质质质质的量的量 或物或物质质质质的量的分数一定的量的分数一定 各物各物质质质质的的质质质质量或量或质质质质量分数一定量分数一定 各气体的体各气体的体积积积积或体或体积积积积分数一定分数一定 总总总总压压压压强强、总总总总体体积积积积、 总总总总物物质质质质的量一定的量一定 平衡平衡 平衡平衡 平衡平衡 不一定不一定 平衡平衡 项项项项目目 mA(g)+nB(gmA(g)+nB(g) ) pC(g)+qD(gpC(g)+qD(g) ) 是否平衡是否平衡 正逆正逆 反反 应应应应 速率速率 关系关系 在在单单单单位位时间时间时间时间 内消耗了内消耗了mmolAmmolA 的同的同时时时时生成了生成了mmolAmmolA 在在单单单单位位时间时间时间时间 内消耗了内消耗了nmolBnmolB 的同的同时时时时消耗了消耗了pmolCpmolC 在在单单单单位位时间时间时间时间 内生成了内生成了nmolBnmolB的的 同同时时时时消耗了消耗了qmolDqmolD( (均指均指逆 逆 ) ) (A) (A) (B) (B) (C) (C) (D)(D) =m =m n n p p q q 正 正不一定等于 不一定等于逆 逆 4 4、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法 平衡平衡 平衡平衡 不一定不一定 平衡平衡 不一定不一定 平衡平衡 项项项项目目 mA(gmA(g) + ) + nB(gnB(g) ) pC(gpC(g) ) + +qD(gqD(g) ) 是否是否 平衡平衡 压压压压强强 当当 m m + + n n p p + + q q 时时时时，总压总压总压总压 力一力一 定定 ( (其它条件一定其它条件一定) ) 当当 m m + + n n = = p p + + q q 时时时时，总压总压总压总压 力一定力一定( ( 其它条件一定其它条件一定) ) 混合气混合气 体的平体的平 均相均相对对对对 分子分子质质质质 量量(M)(M) 当当 m m + + n n p p + + q q 时时时时，MM一定一定 当当 m m + + n n = = p p + + q q 时时时时，MM一定一定 4 4、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法 平衡平衡 不一定不一定 平衡平衡 平衡平衡 不一定不一定 平衡平衡 项项项项 目目 注意化学反注意化学反应应应应的特点的特点是否平衡是否平衡 密度密度 ()() C(s)+COC(s)+CO 2 2 (g) 2CO(g) (g) 2CO(g) (一定一定) ) N N2 2 (g)+3H(g)+3H 2 2 (g) 2NH(g) 2NH 3 3 (g) (g) (一定一定) ) H H2 2 (g)+I(g)+I 2 2 (g) 2HI(g)(g) 2HI(g) (一定一定) ) 4 4、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法 不一定不一定 平衡平衡 不一定不一定 平衡平衡 一定一定 平衡平衡 课堂练习课堂练习 1 1、下列方法中可以证明、下列方法中可以证明A(sA(s) + 2B) + 2B 2 2 (g) (g) 2C 2C 2 2 (g) +D(g) +D 2 2 (g) (g) 已经达到平衡状态的是已经达到平衡状态的是_._. 、一个、一个B BB B键的断裂的同时有一个键的断裂的同时有一个C CC C键的生成键的生成 、百分组成、百分组成 B B 2 2 % = C% = C 2 2 % = D% = D 2 2% % 、单位时间内生成了、单位时间内生成了2molC2molC的同时也生成了的同时也生成了1molA1molA 、反应速率、反应速率(B(B 2 2 )=)=(C(C 2 2 )=1/2)=1/2(D(D 2 2) ) 、C(BC(B 2 2 ):C(C):C(C 2 2 ):C(D):C(D 2 2 ) = 2:2:1) = 2:2:1 、温度、体积一定时，、温度、体积一定时，BB 2 2 、CC 2 2 、DD 2 2 浓度浓度不再变化不再变化 、温度、体积一定时，容器内的压强不再变化、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、条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化不再变化 、温度、压强一定时，混合气体的密度不再变化、温度、压强一定时，混合气体的密度不再变化 、 小结：化学平衡的标志小结：化学平衡的标志 正反应速率等于逆反应速率正反应速率等于逆反应速率 各成分的百分含量保持不变各成分的百分含量保持不变 各物质的浓度不变各物质的浓度不变 各物质的转化率不变各物质的转化率不变 对于气体计量数和前后不相等的反应，对于气体计量数和前后不相等的反应， 压强保持不变压强保持不变 2 2、在一定温度下，可逆反应：、在一定温度下，可逆反应： A A2 2 ( (气气)+)+B B 2 2 ( (气气) 2) 2ABAB( (气气) )达到平衡的标志是达到平衡的标志是 (A) A(A) A 2 2 、B B 2 2 、ABAB的浓度不再变化的浓度不再变化 (B) (B) 容器中的压强不再随时间变化容器中的压强不再随时间变化 (C) (C) 单位时间内生成单位时间内生成n n molmol的的A A 2 2 同时生成同时生成2 2n n molmol的的ABAB (D) (D) A A 2 2 、B B 2 2 、ABAB的浓度之比为的浓度之比为1:1:2 1:1:2 ACAC 四、化学平衡移动四、化学平衡移动 对一个可逆反应，达到化学平衡状态对一个可逆反应，达到化学平衡状态 以后，反应条件以后，反应条件( (如温度、压强、浓度等如温度、压强、浓度等) ) 发生改变，平衡混合物里各组分的浓度也发生改变，平衡混合物里各组分的浓度也 就随着改变而达到新的平衡状态，这个过就随着改变而达到新的平衡状态，这个过 程叫做程叫做化学平衡移动化学平衡移动。 化学平衡移动的根本原因：外界条件化学平衡移动的根本原因：外界条件 改变，引起改变，引起正 正、 、逆 逆发生改变，且： 发生改变，且： 正 正 逆 逆 0 0，造成化学平衡移动。，造成化学平衡移动。 五、影响化学平衡移动的因素五、影响化学平衡移动的因素 1 1、浓度：、浓度：在其他条件不变时，增大反应物在其他条件不变时，增大反应物 浓度或减小生成物浓度都可使化学平衡向正浓度或减小生成物浓度都可使化学平衡向正 反应方向移动；反之化学平衡向逆反应方向移动。反应方向移动；反之化学平衡向逆反应方向移动。 2 2、压强：、压强： 对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应，对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应， 在其他条件不变时，增大压强，化学平衡向气体体在其他条件不变时，增大压强，化学平衡向气体体 积缩小的方向移动；反之，化学平衡向气体体积增积缩小的方向移动；反之，化学平衡向气体体积增 大的方向移动。大的方向移动。 其他条件不变时，压强增大，其他条件不变时，压强增大，正正、逆都逆都 提高，但气体体积之和大的反应速率增大的幅提高，但气体体积之和大的反应速率增大的幅 度更大。度更大。 N N2 2 (g)+3H(g)+3H 2 2 (g) 2NH(g) 2NH 3 3 (g)(g) 压强对平衡的影响，压强对平衡的影响， 只考虑对参加反应的只考虑对参加反应的气态物质气态物质的影响。的影响。 HH 2 2 (g)+I(g)+I 2 2 (g)(g) 2HI(g)2HI(g) 3 3、温度：、温度： 在其他条件不变的情况下，升高温度，在其他条件不变的情况下，升高温度， 化学平衡向吸热反应方向移动，降低温度，化学平衡向吸热反应方向移动，降低温度， 化学平衡向放热反应方向移动。化学平衡向放热反应方向移动。 升高温度，吸热反应方向的速率增大的幅度更大。升高温度，吸热反应方向的速率增大的幅度更大。 降低温度，吸热反应方向的速率降低的幅度更大。降低温度，吸热反应方向的速率降低的幅度更大。 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)；H0 催化剂催化剂对化学平衡移动无影响，它的使用能对化学平衡移动无影响，它的使用能 同等程度地改变正、逆反应速率（即反应速率改同等程度地改变正、逆反应速率（即反应速率改 变但仍然相等），可以改变化学反应达到平衡所变但仍然相等），可以改变化学反应达到平衡所 需要的时间。正催化剂可以加快反应速率，缩短需要的时间。正催化剂可以加快反应速率，缩短 反应达到平衡所需要的时间。反应达到平衡所需要的时间。 t1t2t 产物含量 使用催化剂使用催化剂 勒勒夏夏特列原理：特列原理： 化学平衡移动原理化学平衡移动原理 若改变影响平衡的一个若改变影响平衡的一个 条件条件( (浓度、压强、温度浓度、压强、温度) )， 平衡就向能够平衡就向能够减弱这种改变减弱这种改变 的方向移动。的方向移动。 课堂练习：课堂练习： 1 1、反应、反应 X(g) +Y(g) 2Z(g) (X(g) +Y(g) 2Z(g) (正反应放热正反应放热) )，从正，从正 反应开始经反应开始经t t 1 1 时间达到平衡状态，在时间达到平衡状态，在t t 2 2 末由于条件末由于条件 变化，平衡受到破坏，在变化，平衡受到破坏，在t t 3 3 时达到新的平衡，下图时达到新的平衡，下图 表示上述反应过程中表示上述反应过程中 物质的浓度与反应时物质的浓度与反应时 间的变化关系，试问间的变化关系，试问 图中的曲线变化是由图中的曲线变化是由 哪种条件的改变引起哪种条件的改变引起 的？的？ （ ） A A、增大增大X X或或Y Y的浓度的浓度 B B、增大压强增大压强 C C、增大增大Z Z浓度浓度 D D、降低温度降低温度 D D 2010年江苏卷 在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保 持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下（已知 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)； H=-924kJmol-1） 容器甲乙丙 反应物投入量1molN2 、 3molH2 2molNH34molNH3 氨气浓度（molL-1） C1C2C3 反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ 体系压强p1p2p3 反应物转化率a1a2a3 下列说法正确的是（ ） A、2C1C3 B、a+b=92.4 C、p2 p3 D、a1 a3 向2L密闭容器中通入a mol 气体A和b mol气体B，在一定条件下发生反应 ： xA（g）+ yB（g） p C（g） + q D（g） 已知：平均反应速率vC=1/2vA;反应2min时，A的浓度减少了1/3，B的物 质的量减少了a/2mol,有a mol D 生成。回答下列问题： （1）反应2 min内，VA=_，VB=_; （2）化学方程式中，x=_、y=_、p=_，q=_； （3）反应平衡时，D为2a mol ，则B的转化率为_ _； （4）如果只升高反应温度，其他反应条件不变，平衡时D为15 amol ， 则该反应的H_0;（填“”、“ ( (逆 逆) )的点是（ 的点是（ ） （A A） A A 或或 E E （B B） C C （C C） B B （D D） D D B B 5 5、可逆反应：、可逆反应： mAmA(S(S) ) + +nBnB(g(g) ) pCpC(g(g) )；HH0 0 在一定温度的密闭容器中进行，在一定温度的密闭容器中进行，B B的的 体积分数体积分数(V(V B B %)%)与压强关系如图所示。与压强关系如图所示。 下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ） （A A） m + n pn p （C C） n ( (逆逆) ) C DC D 六、等效平衡问题及解题思路六、等效平衡问题及解题思路 1 1、等效平衡的含义、等效平衡的含义 在一定条件在一定条件( (定温、定容定温、定容或或定温、定压定温、定压) ) 下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应 达到平衡后，任何相同组分的分数达到平衡后，任何相同组分的分数( (体积、物体积、物 质的量质的量) )均相同，这样的化学平衡均相同，这样的化学平衡互称等效平衡互称等效平衡。 2 2、等效平衡的分类、等效平衡的分类 、定温、定容条件下的等效平衡、定温、定容条件下的等效平衡 I I 类类：对于一般可逆反应，在定对于一般可逆反应，在定T T、V V条件下，条件下， 改变起始加入情况，只要按可逆反应的化学改变起始加入情况，只要按可逆反应的化学 计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质 的量与原平衡起始量相同，则两平衡等效。的量与原平衡起始量相同，则两平衡等效。 类：类：对于一般可逆反应，在定对于一般可逆反应，在定T T、P P条件下，条件下， 改变起始加入情况，只要按可逆反应的化学改变起始加入情况，只要按可逆反应的化学 计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质 的量比与原平衡相同，则两平衡等效。的量比与原平衡相同，则两平衡等效。 、定温、定压条件下的等效平衡、定温、定压条件下的等效平衡 类：类：对于一般可逆反应，在定对于一般可逆反应，在定T T、V V条件下，条件下， 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应， 只要反应物只要反应物( (或生成物或生成物) )的物质的量的比与原的物质的量的比与原 平衡相同，则两平衡等效。平衡相同，则两平衡等效。 mA(gmA(g) + ) + nB(gnB(g) ) pC(gpC(g) +) +qD(gqD(g) ) 定定T T、V V 定定T T、P P m + m + np+qnp+q m + n = m + n = p+qp+q 极限相等法极限相等法 极限成比例法极限成比例法极限成比例法极限成比例法 m+np+qmm+np+qm +n+n = = p+qp+q 2、在容积固定的2L的密闭容器中，充入A和B各4mol，发生 可逆反应 A(g) + 2B(g) 2C(g)， 并达到平衡，以B的浓度改变表 示的反应速率V正、V逆与时间的 关系，如右图。则B的平衡浓度 的表示式正确的是（式中S指对 应区域的面积） （ ） A、4 Saob B、2 Saob C、4 Sabdo D、2 Sbod B 图中阴影部分面积表示（ ） A、A的浓度的减少 B、B物质的量的减少 C、C的浓度的增加 D、A物质的量的减少 C 八、合成氨适宜条件的选择 在实际生产中，需要综合考虑反应速率、化学平衡、 原料选择、产品和设备等各方面的情况，还要兼顾实际条 件和生产成本，以确定最佳生产条件。 合成氨的反应原理为： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) （正反应为放热反应），这是一个气体体积缩小的、放热 的可逆反应。 （1）催化剂：催化剂虽不能改变化学平衡，但可加快 反应速率，提高单位时间内的产量。 （2）温度：升高温度可加快反应速率，但从平衡移动考虑 ，此反应温度不宜太高。选择温度的另一个重要因素是要 使催化剂的活性最大。（即催化剂的活性温度） 3、压强：无论是反应速率，还是化学平衡，都要求压强 要大，但生产设备又不能承受太大的压强，而且压力越大， 消耗的动力越大、能源越多。 4、浓度：在实际生产过程中，不断补充N2和H2，及时分 离出NH3，不但可以加快反应速率，还能使平衡右移，提 高NH3的产量。 二、合成氨的适宜条件 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 20MPa50MPa 5000C 铁触媒 浓度：nN2 ：nH2 1：3，以提高H2的利用率。 压强：20MPa50MPa 温度：5000C左右（此时催化剂的活性最大） 催化剂：铁触媒 反应原理为： 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 五、有关化学平衡的计算 1、可逆反应达到平衡过程中物质浓度的变化关系 （1）反应物的平衡量 = 起始量 转化量 （2）生成物的平衡量 = 起始量 + 转化量 （3）各物质转化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量 数之比 （4）化学平衡前后，同种元素原子的物质的量相等 2、反应的转化率 C反应物起始浓度 C反应物平衡浓度 C反应物起始浓度 100% n反应物起始时物质的量 n反应物平衡时物质的量 n反应物起始时物质的量 100% （体积变化也可以） 3、产率 产率 = 100% 实际生成产物的物质的量（或体积、质量） 理论上可得到产物的物质的量（或体积、质量） m A （g） +n B （g） p C （g） +q D （g） 反应达到平衡后，C A ，B的转化率可提高，但A的转 化率一般降低； C B ，A的转化率可提高，但B 的转化率 一般降低。 4、反应物转化率与浓度的关系 （1）对于多种物质参加的反应（气、液态） 同时增加A、B的浓度， A、B的转化率都增大。 m +n p +q m +n n+ p 六、反应物转化率的计算及判断： C反应物起始浓度 C反应物平衡浓度 C反应物起始浓度 100% n反应物起始时物质的量 n反应物平衡时物质的量 n反应物起始时物质的量 100% m A（g）+n B（g） p C（g）+q D（g） 以上反应达到平衡后，增大反应物A的浓度，B的转 化率可提高，但A的转化率反而降低；增大反应