人教版高中化学选修四第二章《化学反应速率与化学平衡复习》ppt课件.ppt

化学反应速率和化学平衡复习,化学反应速率主要内容,化学反应速率,概念及意义,数学表达式及单位,影响因素,内因物质的性质,外因,浓度,压强,温度,催化剂,其它因素,一、化学反应速率,1.定义：,2.表示方法：,3.数学表达式：,4. 单位：,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。,mol/(L s) 或 mol /(L min) -1或 molL-1 h-1,衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。, 1.反应速率是指某一时间间隔内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率；, 2.同一化学反应的反应速率用不同的物质来表示，可能有不同的速率值，但这些速率的数值之比等于化学方程式的计量系数之比,5.应注意的几个重要的问题：,对于反应：mA + nB = pC + qD,比例关系：V(A) ：V(B) ：V(C) ：V(D) = m ：n ：p ：q, 4.温度每升高10 ，反应速率增至原来的2-4倍。, 3.比较同一反应在不同条件下的反应速率时，应：,统一基准物质； 统一单位。,总结：比较化学反应速率的大小：,（1）利用化学反应速率比较反应进行的快慢，必须先转化为同一物质表示的反应速率，再进行比较。同时还注意化学反应速率单位的一致性. （2）利用化学反应中各物质的化学反应速率之比等于各物质的化学计量数之比。 （3）应用“三段式”来解决较为复杂的反应速率问题。,【例1】反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同情况下的反应速率分别为: v(A) = 0.15mol/(Ls); v(B) = 0.6mol/(Ls) v(C) = 24mol/(Lmin) ; v(D) = 0.45mol/(Ls) 则该反应进行的快慢顺序为 。, = ,【例2】在2L容器中，发生3A + B = 2C 的反应，若最初加入的A和B均为4mol，A的平均反应速率为0.12mol/(Ls)，则10s后容器内的B物质是 ( ) ) A. 2.8mol B. 1.6mol C. 3.2mol D.3.6mol,C,典型例题解析,【例3 】某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的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 _。,典型例题解析,Y,X,Z,0. 05mol/(Lmin),1、内因：参加化学反应的物质的性质（即反应物的本性） （内因是影响化学速率的主要因素） 2、外因 当其他条件不变时 （1）浓度的影响：增加反应物的浓度可以加快化学反应速率；降低反应物的浓度，可以减慢化学反应速率。,二、影响化学速率的因素,（2）压强的影响：（仅适用于有气体参加的反应）增加体系的压强，可以加快化学反应速率；降低体系的压强，可以减慢化学反应速率。 （3）温度的影响：升高体系的温度可以加快化学反应速率；降低体系的温度，可以减慢化学反应速率。 （4）催化剂的影响：使用正催化剂可以加快化学反应速率；使用负催化剂可以减慢化学反应速率。 （5）其他因素的影响：如：光、固体的表面积、溶剂等。,特别提醒,一、浓度问题,1、若增加一种物质的浓度（无论是反应物或是生成物），反应速率总是加快，反之则减慢。 2、固体（或纯液体）的浓度视为常数，增加或减少固体（或纯液体）的量，化学反应速率和化学平衡均不改变；故不能用它表示反应速率。 但固体的表面积越大，反应速率越快。,本质:压强的变化，引起容器体积的变化，最终导致浓度的变化！ 如：气体体系中每一种物质的浓度均增大一倍，即体系体积缩小一半，即相当于“加压”了。 （1）对于可逆反应，压强增大，正逆反应速率都增大，但压强对平衡体系中气体的系数大的一边影响的幅度大； （2）充入反应无关气体（惰气）： 恒容条件下，容器总压尽管增大了，但容器的体积不变，各自的浓度也不变，故反应速率不变； 恒压条件下，为维持容器压强不变，容器体积必增大，故体系中各气体浓度减小，故反应速率减小。,二、压强问题,压强对于有气体参与的反应才有意义！,反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在可变容积的密闭容器中进行下列的改变，对化学反应速率的影响如何？ A、增加碳的量 B、容器的体积缩小一半 C、保持体积不变，充入N2，使体系的压强增大一倍 D、保持压强不变充入N2。, 增加或减少固体的量对反应速率没影响； 总压变化时要考虑浓度是否变化，才去 判断对反应速率的影响。,无,大,无,小,1、升高温度，无论是放热反应或是吸热反应（正、逆反应），速率都加快，但温度对吸热方向影响的幅度大（即升温加快的幅度大，降温下降的幅度大）； 2、温度每升高10，反应速率就提高到原来的24倍。升温后，V现=ntV原（其中t为现温度与原温度的差与10之比值，n为速率提高的倍数）。,三、温度问题,四、催化剂问题,1、催化剂能同等程度的改变正、逆反应的反应速率，因而对化学平衡无影响，不能改变反应物的转化率和生成物的总产量。 2、催化剂参加化学反应，改变了反应进行的途径，因而大大降低了反应的活化能，大大增大了活化分子百分数。,5、有效碰撞理论,（1）有效碰撞：,反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应，但不是每次碰撞都能发生反应，能发生反应的碰撞称为有效碰撞。,有效碰撞必须满足两个条件：,一是发生碰撞的分子具有较高的能量 ；,二是分子在一定的方向上发生碰撞。,（2）活化分子：,（3）活化分子百分数：,指活化分子在反应物分子中所占的百分数。,在化学反应中，能量较高，有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子。,（4）有效碰撞的碰撞角度：,（5）活化能：,是指活化分子的平均能量与普通反应物分子的平均能量的差值。,足够的能量和恰当的碰撞角度,注意：,a.活化分子的碰撞不一定都是有效碰撞；,b.活化分子数越多，有效碰撞次数就越多，反应速率就越快。,碰撞理论解释,浓度对反应速率的影响,浓度增大,单位体积内n总,单位体积内n活,有效碰撞,压强对反应速率的影响,压强增大,浓度增大,单位体积内n活,有效碰撞,碰撞理论解释,温度对反应速率的影响,碰撞理论解释,升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。,能量,反应过程,E1,E2,反应物,生成物,活化分子,活化能,活化分子变成生成物分子放出的能量,反应热,没加催化剂,加了催化剂,催化剂对反应速率的影响,例1：一定量的盐酸与过量铁粉反应时，为了减缓反应速率，且不影响生成氢气的总量，可向盐酸中加入适量的（ ） A.氢氧化钠固体 B.水 C.氯化铵固体 D.醋酸钠固体,BD,例2： 向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2、O2，开始反应时，按正反应速率由大到小的顺序排列正确的是 a 在500 ,10mol SO2与5mol O2反应 b在500 时,用V2O5作催化剂，10mol SO2与5mol O2反应 c在450 ,8mol SO2与5mol O2反应 d在500 ,8mol SO2与5mol O2反应 A.abcd B.bacd C.badc D.dcba,C,例3：Fe与稀硫酸反应制取氢气，下列措施能使氢气生成速率加快的是 A 增加铁的量 B 增大硫酸浓度 C 加热 D 增大压强,C,例4：已知反应：A(g)+2B(g) 2AB(g); H0,下列说法正确的是 A 升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小 B升高温度，有利于反应速率的增加，从而缩短达到平衡所需的时间 C 达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应的正向移动 D达到平衡后，升高温度或增大压强都不利于该反应的正向移动,B,小结：影响化学反应速率的因素,反应物性质等,（1）内因,（2）外因,二、化学反应进行的方向,1、自发反应,在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反应 。,(1) 一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮助可以是如通电光照等。,(2)自发反应在恰当条件下才能实现。,说明：,2.焓变与反应方向,化学反应方向的能量判据：,1)对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。,体系趋向于从高能状态转变为低能状态（H 0）。,说明：,(2)焓变（H）是决定反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。,二、化学反应进行的方向,3、熵变与反应方向,研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一因素体系的混乱度（熵S）。,熵：,衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。,对于同一物质：S(g)S(l)S(s),熵变：,反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变.用S表示。（S 生成物总熵反应物总熵）,说明：,S 0 说明反应的混乱度增大。反应的 S越大,越有利于反应自发进行，这个判据叫熵判据。,二、化学反应进行的方向,4、化学反应能否自发进行的判据,体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。所以要正确判断一个反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的焓变H即能量判据和熵变S 即熵判据。,H,S,一定能自发进行,例： Mg(s) + 2HCl(aq) MgCl2(aq) + H2(g),一定不能自发进行,例：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l) CaCO3(s)+2HCl(l),高温下能自发进行,低温下能自发进行,例：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),例：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s),二、化学反应进行的方向,4、化学反应能否自发进行的判据,G= H-TS,0 不自发,小结：,反应自发性与焓变、熵变的关系,反应的自发性与反应条件的关系,(1)自发反应也需要一定的条件;(2)放热反应也不一定自发;(3)吸热反应一定条件下也可以自发.,习题讨论,1. 下列过程是非自发的是 （ ） A. 水由高处向低处流 B. 天然气的燃烧 C. 铁在潮湿空气中生锈 D. 室温下水结成冰,D,2.下列说法正确的是（ ） A. 放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B. 自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变 C. 自发反应在恰当条件下才能实现 D. 自发反应在任何条件下都能实现,C,三、化学平衡的概念,1.化学平衡状态的定义,指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度和百分含量保持不变的状态。,注意,对象,条件,状态,结果,可逆反应,一定,v正= v逆,C (B) 不变,化学平衡是动态平衡,2.化学平衡状态的特征,动,动态平衡： v(正) 0； v(逆) 0,等,定,变,v(正) v(逆) 0,c(B) 或 n(B) 或 (B) 一定,条件改变平衡改变,逆,化学平衡的研究对象是可逆反应,3.化学平衡状态的判断依据,一、从 V正= V逆进行判断,（1）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“V正=V逆”）。 。,（2）用不同种物质来表示反应速率时速率不一定相等但必须符合两方面,（i）表示两个不同的方向（即“正和逆”）。,（ii）速率之比=化学计量数之比。,二百分含量不变标志 正因为v正v逆0，所以同一瞬间同一物质的生成量等于消耗量，总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量、物质的量浓度、各成分的百分含量、转化率等不随时间变化而改变。, 各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。 若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。 反应物的转化率、产物的产率保持不变。,三有气体参加的反应，根据混合气体的平均相对分子质量、密度、压强、温度、颜色是否不再改变来判断反应是否达到平衡。,化学平衡状态的一些 “等价标志”,（1）对于反应前后气体体积不等的反应，当恒温、恒容时，压强不变，气体的平均相对分子质量不变；或恒温、恒压时，体积不变，混合气体的密度不变，说明反应处于平衡状态。 （2）对于有颜色物质参加的反应，体系颜色不 变，说明反应处于平衡状态。 （3）对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。,课堂练习,1、下列方法中可以证明A(s) + 2B2(g) 2C2(g) +D2(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 B2% = C2% = D2%,、单位时间内生成了2molC的同时也生成了1molA,、反应速率(B2)=(C2)=1/2(D2),、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1,、温度、体积一定时，B2、C2、D2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、压强一定时，混合气体的密度不再变化,、,例1： H2(g)+ I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志 。 c(H2)=c(I2)=c(HI)时 c(H2):c(I2):c(HI)=1:1:2时 c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变 单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI 单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2 反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI) 一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂 温度和体积一定时，容器内压强不再变化 温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化 温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化 条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化,变式 若反应为：2NO2（g） 2N2O4（g）呢？, 方法提示判断是否达到平衡状态式可抓住以下标 直接标志 各组分的m、n不变（单一量） 通过浓度（或百分含量）：各组分的浓度（或百分含量）不变 通过总量：对n(g) 等于 0的反应，n总(或恒温恒压下的V总，恒温恒容下的P总)不变； 间接标志 通过复合量：()、()，需具体分析关系式中上下两项的变化。 其它：如平衡体系颜色等（实际上是有色物质浓度）,四、化学平衡常数,使用化学平衡常数K应注意的问题： 1、K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。 2、反应物或生产物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可以看做是“常数”而不代入公式。 3、K是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。,化学平衡常数K的应用 1、化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，它的正向反应进行的程度越大，既该反应进行得越完全，反应物转化率越大。 2、一般地，K105时，该反应就进行得基本完全了。 3、可以利用K值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。,（Q：浓度商）,反应向正反应方向进行 反应处于平衡状态 反应向逆反应方向进行,4、利用K值可判断反应的热效应 若温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应； 若温度升高，K值减小，则正反应为放热反应；,练习1：已知：某温度下,H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数为K1 ；1/2H2(g)+ 1/2I2(g) HI(g)的平衡常数为K2，则K1、K2的关系为 AK1= 2K2 BK1= K22 CK1 = K2 D不能确定,B,平衡转化率,100%, =,可逆反应在一定条件下达到平衡时，某一反应物的平衡转化率为：,除了化学平衡常数外，还有没有其他方法能用来表示化学反应进行的限度呢？,平衡转化率的意义：能表示在一定温度和一定 起始浓度下反应进行的限度。,【例1】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800达到下列平衡： CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00 若反应开始时CO和H2O的浓度分别为0.200 molL-1 和1.00molL-1，求达到平衡时CO转化为CO2转化率是多少？,平衡常数和转化率的计算,c(平)/molL-1 0.200x 1.00x x x,解得: x = 0.166,解：设平衡时CO2和H2的浓度为x molL-1,K =,x2,(0.200x)(1.00x),CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g),c(始) /molL-1 0.200 1.00 0 0,c(变)/molL-1 x x x x,= 1.00,c(CO2) c(H2),c(CO) c(H2O),=,平衡常数和转化率的计算,答:平衡时CO转化为CO2转化率是83.0% 。,平衡常数和转化率的计算,四、化学平衡移动,对一个可逆反应，达到化学平衡状态以后，反应条件(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就随着改变而达到新的平衡状态，这个过程叫做化学平衡移动。,化学平衡移动的根本原因：外界条件改变，引起正、逆发生改变，且：正逆0，造成化学平衡移动。,五、影响化学平衡移动的因素,1、浓度：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反应方向 移动；反之化学平衡向逆反应方向移动。,增大任何一种反应物的浓度，都可以使化学平衡向正反应方向移动。 增大任何一种生成物的浓度，都可以使化学平衡向逆反应方向移动。 减小任何一种反应物的浓度，都可以使化学平衡向逆反应方向移动。 减小任何一种生成物的浓度，都可以使化学平衡向正反应方向移动。,特别注意： X(g) +Y(g) 2Z2Z(g) 当增大反应物X或Y时，反应速率增大，但反应物的转化率并不是都增大 当通过增大X的浓度来提高反应速率时，X的浓度增大，促进反应向正反应方向移动，Y的转化率增大 同理，当通过增大Y的浓度来提高反应速率时，Y的浓度增大，促进反应向正反应方向移动，X的转化率增大 即，当通过增大某一反应物浓度来提高正反应速率时，被增大浓度的那个反应物的自身转化率下降而另一反应物的转化率增大,2、压强： 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 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。,其他条件不变时，压强增大，正、逆都提高，但气体体积之和大的反应速率增大的幅度更大。,压强对平衡的影响，只考虑对参加反应的气态物质的影响。,3、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。,降低温度，吸热反应方向的速率降低的幅度更大。,催化剂对化学平衡移动无影响，它