化学反应速率、化学平衡移动原理及其ppt课件.ppt

化学反应速率,1908年，德国化学家哈伯，成功地建立了用H2与N2在1000、高压有催化剂的条件下每小时能产生85g氨的装置，开创了合成氨的历史。 1909年哈伯在波施的帮助下用500和更高压强(200600个大气压)，以Fe为催化剂，提高了合成氨工业的转化率，每小时能产生170g氨。,问题1：写出工业合成氨的化学反应;假设装置的体积为1L，计算两次实验中NH3的平均反应速率。 问题2：在这两次实验中，合成氨的反应速率增大的主要原因？,该反应在不同条件下反应速率分别为： VY=0.15mol /(L.S) VX=0.6mol /(L.S) VZ=4mol /(L.min) 则该反应进行的最快的是_,1、某温度时，在2L容器中，x、y、z三种物质随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式是：_，反应开始至2min，z的平均速率是_。,0.05mol/L.min,3x+y 2z,速率定义所求得的是平均速率，而图上的是瞬时速率,比较反应速率快慢，首先转化为同种物质表示的速率,注意单位的一致性,2、一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应 2HI H2+I2若C(HI) 由0.1mol/L降到0.07mol/L时，需要15秒，那么C(HI) 由0.07mol/L降到0.05mol/L时，需要反应的时间为（ ） A 5S B 10S C 大于10S D小于10S,化学反应速率是受到浓度条件影响,C,增大反应物 浓度,增大单位 体积内 活化分子数,使用 催化剂,升高反应 温度,增大气体 压强,增大 活化分子 百分数,增大 单位时间 单位体积 内有效碰撞 次数,增大化学 反应速率,3 、许多实验证明，在其他条件不变的情况下，增加反应物的浓度可以增大化学反应速率，只是因为（ ） A、增加反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多 B、增加反应物的浓度，降低了反应体系所需的能量 C、增加反应物的浓度，反应物分子间有效碰撞次数增加 D、增加反应物的浓度，增加了反应物分子的能量,A C,4、将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中，若作如下改变的情况，其中能使最初的化学反应速率增大的是 （ ） A、盐酸的浓度不变，而使盐酸的用量一倍 B、盐酸的浓度增大一倍，而使盐酸的用量减少到原来的一半 C、盐酸的浓度和用量都不变，增加碳酸钙的量 D、盐酸和碳酸钙不变，增大压强一倍 E、加入CaCl2溶液 F、加入CaCl2固体 G、将CaCO3固体用CaCO3粉末代替,BG,5、下列事实中，是什么因素影响了化学反应的速率？ 同浓度、同体积的盐酸中放入大小相同的锌片与镁条，产生气体有快有慢； (2)熔化的KC1O3放出气体很慢，撒入少量的二氧化锰后很快有气体产生；,反应物的性质,催化剂,(3)锌粉与碘混合后，无明显现象，当加入几滴水时，立即有紫红色蒸气产生 ； (4)无色的KI晶体与白色的HgC12粉末混合时，无明显现象，若将其加入水中，立即有红色的HgI2生成； (5)集气瓶中充满C12和H2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸 (6)铁片与稀硫酸制取氢气时，滴加少量CuSO4溶液，可加快产生H2的速率。,催化剂,溶剂,光和热,构成原电池,6、在一定条件下，可逆反应 N2+3H2 2NH3;H0达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误是 （ ） A.加催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等 B.加压，v正、v逆都增大，且v正增大倍数大于v逆增大倍数 C.降温，v正、v逆都减小，且v正减小倍数大于v逆减小倍数 D.充入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大倍数大于 v逆增大倍数,CD,7、在N2+3H2 2NH3中，当其他外界条件不变减小体系压强，该反应的速率怎么变？ 在反应中保持体系容积不变，充入N2 ，反应的速率？ 在反应中保持体系容积不变，充入He，反应的速率？ 在反应中保持体系压强不变，充入He，反应的速率？,压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体反应物的浓度来实现的，也就是说压强只对有气体参与的反应的速率才有影响。,8、 如下图所示，相同体积的a、b、c三密闭容器，其中c容器有一活塞，a、b两容器为定容容器，起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等，一定条件下发生2SO2+O2 2SO3的反应。问：, 如起始在a、c两容器中通入同量的N2，则此时三容器起始压强为Pa _Pb _Pc；, 起始a、c两容器的反应速率大小关系为Va _Vc；, 反应一段时间后a、c中速率大小关系为Va _Vc ；,=, =,= ,起始反应速率关系为Va _Vb _Vc,9、在2L容器中，放入0.4molA和0.6molB，在一定温度下，压强为P，放入催化剂（体积忽略）发生反应： 2A(g)+3B(g) xC(g)+2D(g),在amin后，容器中CA=0.1molL-1， 若温度与压强均未改变，则VB=_x=_；若温度不变压强变为9/10P，则Vc=_，x=_。,1、把除去氧化膜的 Mg 条，投入到盛有稀盐酸的试管中，发现 H2 的产生速率（v）与时间（t）的变化情况如右图所示， t1 t2 速率变化的主要原因是: _ ; t2 t3 速率变化的主要原因是:_。,数形结合类,2、 根据盐酸与大理石（足量）反应, V(CO2)-t关系图曲线，以下判断正确的是 ( ) A、若温度相同，反应的盐酸浓度大于反应，但H+物质的量相等。 B、反应时H+的物质的量浓度最大 C、与的反应速率相等 D、反应速率由大到小顺序为,斜率意义速率,AD,世纪金榜P114 典题例证3 P115 （9、10）,3、将A g块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示，在相同的条件下，将B g (AB)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是:,化学平衡移动原理及应用,在一定条件下可逆反应里，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应混合物中各成分的百分含量保持不变的状态。,一、化学平衡状态,1、化学平衡状态的本质标志:,同一物质的V正=V逆（单位时间内生成与消耗某反应物（生成物）的量相等） 各成分的百分含量（物质的量浓度或体积分数）保持不变,例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、体积一定时，混合气体的密度不再变化,例2. 在一定温度下，可逆反应： A2(气)+B2(气) 2AB(气)达到平衡的标志是( ) (1) A2、B2、AB的浓度不再变化 (2) 容器中的压强不再随时间变化 (3) 单位时间内生成n mol的A2同时生成2n mol的AB (4) A2、B2、AB的浓度之比为1:1:2 (5) 混合气体的密度不随时间变化 (6)气体的总物质的量不再变化,小结：化学平衡的标志, 正反应速率等于逆反应速率（正=逆）, 各成分的百分含量保持不变, 各物质的浓度不变, 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, 压强保持不变,对于有颜色物质参加或生成的可逆反应，颜色不变。,对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变。,对于同物质而言，断裂化学键的数目与生成化学的数目相等。,2、化学平衡状态的特征,(2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）,(3)等：正反应速率=逆反应速率,(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持 不变，各组分的含量一定。,(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新 的条件下建立新的平衡。,(1)逆：只有可逆反应才能建立化学平衡,二、平衡移动原理,（1）勒夏特列原理平衡移动原理,如果改变影响平衡的一个条件(浓度、压强、温度)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,条件改变,自发,浓度、温度、压强发生改变,“自发”的特点。,新平衡与旧平衡的改变。,1、浓度,增大A的浓度,（2）影响化学平衡移动的因素（温度、浓度、压强）,A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s),消耗 A,平衡向右移动,原平衡,C（A） = C 1,原平衡被破坏,新平衡,C（A） = C 2,C（A） = C 3,减弱,消除,C 1 C 3 C 2,就要减少A的浓度,当减小 C 的浓度时, 平衡将怎样移动?,讨论:,当增加D的量时, 平衡将会如何?,平衡不发生移动,A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s),A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s),下列4个图分别是描述浓度对化学平衡移动影响的图像，请大家分析 t 时刻时浓度的变化及平衡如何移动？,图 1,图 2,阅 图 训 练,图 3,图 4,c(反应物)正移;c(生成物)正移 实际生产：增大廉价物质的浓度及时将反应物从混合物中分离出去。目的：正移 2、压强：增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；高压比低压先达平衡 改变压强的几种形式：改变体积充入惰性气体（恒容不移动；恒压向气体增大方向移动）充入反应物（恒压最终和原平衡一样；恒容正移,1、浓度：,（2）影响化学平衡移动的因素（温度、浓度、压强）,练习1、温度一定时，在密闭容器中有平衡体系：N2O4(g) 2NO2,向容器中在加入等量的N2O4,再达平衡时c(NO2)与c(N2O4)的比值与原平衡相比 A、减小 B、增大 C、不变 D、不能确定 （1）容积不变 （2）压强不变,A,C,练习2、在一密闭容器中，反应aA(g) bB (g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时B的浓度是原来的60%，则（ ） A、平衡正移 B、A的转化率减小 C、B的质量分数增加 D、ab,A C,2019/11/15,29,可编辑,3、温度的影响,升温向吸热方向移动，高温比低温先达平衡,练习3、可逆反应3X(g) 3Y(?)+W(?)的正反应为吸热反应，当升高温度时气体的平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是（ ） A、Y和W一定都是气体 B、若W为固体，则Y一定是气体 C、Y和W可能都是固体 D、Y和W可能都是气体,B D,4、催化剂,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率（即反应速率改变但仍然相等），它只改变化学反应达到平衡所需要的时间，平衡不移动。,速率、平衡理论在化工生产上的应用,进行化工生产条件选择时： 既要考虑反应速率的问题 反应速率要尽可能地快 又要考虑化学平衡的问题 平衡要尽可能地向右移动，即反应物的转化率要尽可能的高，原料的利用要尽可能的充分,1、合成氨工业条件的选择,反应式：N2+3H2 2NH3；H0,反应特征： 反应物、生成物都是气体 正反应是体积缩小、放热反应 速率：高温、高压、催化剂 平衡：低温、高压、及时分离出氨气 综合：适当温度、高压、使用催化剂、及时分离出氨气 实际：500、2050MPa、铁触媒、氨气液化,2、SO2接触氧化条件的选择,反应式：2SO2+O2 2SO3；H0,反应特征： 与合成氨相似 速率：高温、高压、催化剂 平衡：低温、高压、氧气过量 综合：适当温度、高压、使用催化剂、氧气过量 实际：高温、常压、催化剂、氧气过量,1、化学反应速率图象分析,（1）看起点和终点,分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数是以原点为起点。,(2). 看变化趋势,分清正反应和逆反应; 分清放热反应和吸热反应; 分清“突变”和“渐变”,时间,V,该反应从逆反应开始。 降温或减压。 平衡向正反应方向移动。,说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么条件？化学平衡向什么方向移动？,该反应从正反应开始。 增大反应物浓度。 平衡向正反应方向移动。,说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么条件？化学平衡向什么方向移动？,V正,V逆,V正,V逆,=,正、逆反应同时开始。加催化剂或加压（体积不变的反应）。 平衡不移动。,时间,V,（1）转化率压强(温度）温度曲线,T,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),等温线,正反应 热m+n p+q,放,正反应 热m+n p+q,吸,0,下图是在其它条件一定时，反应2NO+O2 2NO2，HV逆的点是 。,A,B,C,E,D,C点,T,NO转化率,（2）物质百分含量压强温度曲线,正反应 热m+n p+q,放,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),（3）转化率时间压强曲线,m+n p+q,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),t,m+n p+q,=,（4）物质百分含量时间温度曲线,正反应 热,放,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),T2 P1,T1P2,T1P1,m+n p+q,0,t,C%,正反应 热,放,此图在t2时，如果是加热，那么正反应是放热还是吸热？ 如果是减压，那么m+n与p+q的关系？,（5）浓度时间曲线,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),其它：,对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),吸热,吸热,放热,定义：在一定条件下(定温、定容或定温、定压)对同一可逆反应，无论反应从何处开始均可达到平衡且任何同一组分的含量相同，这样的平衡互称为等效平衡,等效平衡,1、恒温恒容条件下的等效平衡： 对反应前后气体分子数改变的反应，只要改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量系数换算成方程式左、右两边同一物质的物质的量与原来相同，则二等效平衡。 各对应物质的浓度、含量都相同,2,0.5,0.75,a+c=2 b+c/2=1,2、恒温恒容条件下的等效平衡： 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的比例与原平衡相同，则二平衡等效。含量相同，浓度不同。,2a,0 0.5,2(n-2m),(n-m)a,1、在等温、等容条件下，有下列气体反应：2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡： 、A和B的起始浓度均为2 mol/L； 、C和D的起始浓度分别为2 mol/L和6 mol/L。下列叙述正确的是 A、和两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同 B、和两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数不同 C、达平衡时， 、两途径的反应速率相等 D、达平衡时， 途径的混合气体密度等于途径混合气体密度的1/2,答案： （A、D）,2. 有一可逆反应:2A(g)+3B(g) xC(g)+4D(g), 若按下列两种配比在同温同体积的密闭容器中进行反应: 1)0.8molA,1.2molB,1.2molC,2.4molD 2)1.4molA,2.1molB,0.6molC,1.2molD 达到平衡后,C的质量分数相等,则方程式中X的值 ( ) A.1 B.2 C.3 D.4,B,V,2molSO2 1molO2,4molSO2 2molO2,达平衡后两个容器中各组分的_、_ 分别相等，但_不相等。,模型,浓度,百分含量,物质的量,2V,3、恒温恒压下的等效平衡： 改变起始加入情况，只要按化学计量系数换算成平衡方程式两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则二平衡等效。,6,6.5,(m+n/2)/(g+3n/2)=1/4,1、在一固定容器的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行以下反应： A(g)+2B(g) 3C(g)，已知加入1molA和3molB且达到平衡时，生成了amolC （1）达到平衡时，C在反应混合气体中物质的量分数为 （用字母a表示） （2）在相同实验条件下