高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率阶段复习课配套课件 鲁科版选修4.ppt

第2章阶段复习课 一 化学反应进行的方向1 焓判据放热反应具有自发进行的倾向 但有些吸热反应也能自发进行 故用焓判据判断反应自发进行不全面 2 熵判据反应体系熵值增大的反应有自发进行的倾向 但有些熵减的反应也能自发进行 故用熵判据判断反应自发进行也不全面 3 复合判据自由能变化 g h t s 是最全面的判断依据 1 g h t s 0 不能自发进行 2 g h t s 0 能自发进行 3 g h t s 0 反应处于平衡状态 二 化学反应的限度1 化学平衡的特点 1 逆 研究对象是可逆反应 2 等 平衡的条件v 正 v 逆 3 动 反应并没有停止 是动态平衡状态 4 定 在平衡体系中各组分的含量不变 5 变 当外界条件变化时 原来的化学平衡也可能发生相应的变化 2 影响化学平衡的因素及勒 夏特列原理 1 反应条件对化学平衡的影响 浓度在其他条件不变时 增大反应物的浓度或减少生成物的浓度 都可使平衡向正反应方向移动 反之 平衡向逆反应方向移动 温度在其他条件不变时 升高温度 平衡向吸热方向移动 降低温度 平衡向放热方向移动 温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的 压强其他条件不变时 在有气体参加的可逆反应里 增大压强 平衡向气体总体积减小的方向移动 反之 平衡向气体总体积增大的方向移动 在这里 压强改变是通过反应器容积的改变来完成的 即压缩或扩大 催化剂使用催化剂能同等倍数地增大正 逆反应速率 平衡不移动 缩短了达到平衡所需的时间 但不会改变化学平衡常数 不会改变反应物的转化率 不会改变各组分的百分含量 2 勒 夏特列原理 如果改变影响化学平衡的一个条件 如浓度 温度 压强 平衡就向能够减弱这个改变的方向移动 对该原理中的 减弱 不能理解为消除 抵消 即平衡移动的变化总是小于外界条件变化对反应的改变 三 化学反应速率及其简单计算1 化学反应速率 1 表示 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 数学表达式 可表示为单位一般为mol l 1 min 1或mol l 1 s 1 2 用不同物质表示的化学反应速率的数值之间的关系对于一般反应aa bb cc dd来说有 v a v b v c v d c a c b c c c d n a n b n c n d a b c d 四 影响化学反应速率的因素1 内因 主要因素 反应物本身的性质 分子结构或原子结构 所决定的 2 外因 次要因素 1 浓度 当其他条件不变时 增大反应物的浓度 v 正 急剧增大 v 逆 也逐渐增大 减小反应物浓度 v 正 急剧减小 v 逆 逐渐减小 固体或纯液体的浓度可视为常数 故反应速率与其加入量多少无关 2 温度 当其他条件不变时 升温时 v 正 v 逆 都增大 吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数 降温时 v 正 v 逆 都减小 吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数 3 压强 其他条件不变时 对于有气体参加的反应 缩小反应容器 压强增大 浓度变大 v 正 v 逆 都增大 扩大反应容器 压强减小 浓度变小 v 正 v 逆 均减小 4 催化剂 使用催化剂 成百上千的同等倍数地增加了正 逆反应速率 5 其他 向反应体系中输入能量的因素 如光辐射 超声波等也有可能改变化学反应速率 五 化学平衡常数1 表达式对于一般的可逆反应 ma g nb g pc g qd g 其中m n p q分别表示化学方程式中反应物和生成物的化学计量数 当在一定温度下达到化学平衡时 这个反应的平衡常数公式可以表示为 1 各物质的浓度一定是平衡时的浓度 而不是其他时刻的 2 在进行k值的计算时 固体和纯液体的浓度可视为常数 1 例如 fe3o4 s 4h2 g 3fe s 4h2o g 在一定温度下 化学平衡常数表示为 3 化学平衡常数是指某一具体化学反应的平衡常数 当化学反应方程式中各物质的化学计量数增倍或减倍时 化学平衡常数也会发生相应的变化 高温 2 影响因素化学平衡常数是描述可逆反应进行程度的重要参数 只与温度有关 与反应物 生成物的浓度无关 当然也不会随压强的变化而变化 即与压强无关 3 应用利用k值可判断某状态是否处于平衡状态 例如 在某温度下 可逆反应ma g nb g pc g qd g 平衡常数为k 若某时刻时 反应物和生成物的浓度关系如下 则有以下结论 q k v 正 v 逆 可逆反应处于化学平衡状态 q k v 正 v 逆 可逆反应向正反应方向进行 q k v 正 v 逆 可逆反应向逆反应方向进行 六 化学反应条件的优化 工业合成氨1 合成氨的化学平衡分析有利于提高转化率 降低温度增大压强 2 合成氨的速率有利于提高化学反应速率3 合成氨的适宜条件铁触媒 700k 加压至107pa 108pa 投料比n n2 n h2 1 2 8 提高反应温度使用催化剂适当提高氮氢比适当分离产物氨 化学反应速率 化学平衡的计算方法1 计算步骤 2 计算模式 三段式 ma g nb g pc g 起始浓度amol l 1bmol l 1cmol l 1转化浓度平衡浓度 a x mol l 1 3 计算公式 1 对反应物 平衡浓度 起始浓度 转化浓度对生成物 平衡浓度 起始浓度 转化浓度 2 化学反应速率 3 反应物转化率 4 平衡时的体积分数 5 平衡常数 典例1 2012 中山高二检测 在10l密闭容器中 1mola和3molb在一定条件下反应 a g xb g 2c g 2min后反应达到平衡 测得混合气体共3 4mol 生成0 4molc 则下列计算结果正确的是 a 平衡时 物质的量比a b c 2 11 4b x值等于3c a的转化率为20 d b的平均反应速率为0 4mol l 1 min 1 解析 选c 设转化的a的物质的量为a 则a g xb g 2c g 起始物质的量 mol 130转化物质的量 mol axa2a平衡物质的量 mol 1 a3 xa2a 2a 0 4mol a 0 2mol 平衡时混合气体的总物质的量为3 4mol 1 a 3 xa 2a 3 4mol x 4 b错 平衡时a b c的物质的量分别为0 8mol 2 2mol 0 4mol 所以比值为4 11 2 a错 a的转化率为0 2mol 1mol 100 20 c对 b的平均反应速率为0 8mol 10l 2min 0 04mol l 1 min 1 d错 典例2 2012 大同高二检测 高炉炼铁过程中发生的主要反应为1 3fe2o3 s co g 2 3fe s co2 g 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下 请回答下列问题 1 该反应的平衡常数表达式k h 0 填 或 2 在一个容积为10l的密闭容器中 1000 时加入fe fe2o3 co co2各1 0mol 反应经过10min后达到平衡 求该时间范围内反应的平均反应速率v co2 co的平衡转化率 3 欲提高 2 中co的平衡转化率 可采取的措施是 a 减少fe的量b 增加fe2o3的量c 移出部分co2d 提高反应温度e 减小容器的体积f 加入合适的催化剂 解析 1 反应1 3fe2o3 s co g 2 3fe s co2 g 的平衡常数表达式为因为平衡常数随着温度的升高而减小 所以该反应的正反应为放热反应 h 0 2 设10min内转化co的物质的量浓度为x 则根据反应1 3fe2o3 s co g 2 3fe s co2 g 起始浓度 mol l 1 0 10 1转化浓度 mol l 1 xx平衡浓度 mol l 1 0 1 x0 1 x因为在1000 时 平衡常数为4 0 所以 0 1 x 0 1 x 4 0解得x 0 06mol l 1 co2的平均反应速率为v co2 0 06mol l 1 10min 0 006mol l 1 min 1 co的转化率为0 06mol l 1 0 1mol l 1 100 60 3 提高 2 中co的转化率 改变fe和fe2o3固体的量对平衡没有影响 co的转化率不变 a b错 移出部分co2使平衡向正反应方向移动 co的转化率增大 c对 提高反应温度 因为正反应为放热反应 平衡向逆反应方向移动 co的转化率减小 d错 因为反应前后气体的体积不变 所以减小容器的体积 也就是增大压强 平衡不发生移动 co的转化率不变 e错 催化剂对化学平衡没有影响 co的转化率不变 f错 正确的选项为c 答案 1 2 0 006mol l 1 min 160 3 c 外界条件对化学平衡和化学反应速率的影响及有关图像分析1 外界条件对化学平衡和化学反应速率的影响当外界条件改变引起化学反应速率改变 且正反应速率不再等于逆反应速率时 化学平衡发生移动 化学反应速率改变 平衡不一定发生移动 但只要化学平衡发生移动 则化学反应速率一定发生了改变 1 温度 在分析温度对化学反应速率的影响时要注意 如对于反应3a g b s c g h 0 当升高温度时 正 逆反应速率均增大 但逆反应速率增加得多 即v 逆 v 正 平衡左移 在分析时不要把此知识点与化学平衡的移动相混淆 对于反应3a g b s c g h 0 如果在t1时升高温度 在t2时降低温度 其v t图像如图所示 2 浓度 改变与平衡有关的物质的浓度最终会使正 逆反应速率都发生变化 在改变反应物浓度的瞬间 正反应速率发生变化 而逆反应速率不变 如对于反应3a g b s c g 如果在t1时增加a的浓度 在t2时减小a的浓度 其v t图像如图所示 3 压强 如对于气体体积增大的反应a g 2b s 3c g 如果在t1时增大压强 在t2时减小压强 其v t图像如图所示 4 催化剂 使用催化剂 正 逆反应速率增加或减小的倍数相同 故化学平衡不移动 如图所示是在t时加入催化剂的v t图像 2 化学反应速率与化学平衡图像分析化学反应速率与平衡图像题目一般都会体现反应速率变化与平衡移动两个方面 分析题目时一般可先根据反应达到平衡的时间等条件判断反应速率快慢 进一步分析反应条件的区别 再结合平衡移动的有关知识加以分析 1 解答步骤 看图像 一看面 即纵坐标与横坐标的意义 二看线 即线的走向和变化趋势 三看点 即起点 折点 交点 终点 四看辅助线 如等温线 等压线 平衡线等 五看量的变化 如浓度变化 温度变化等 想规律 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律 作判断 根据图像中表现的关系与所学规律相对比 作出符合题目要求的判断 2 解答原则 以可逆反应aa g bb g cc g 为例说明 定一议二 原则在化学平衡图像中 包括纵坐标 横坐标和曲线所表示的意义三个量 确定横坐标所表示的量后 讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量后 讨论横坐标与曲线的关系 先拐先平 数值大 原则在化学平衡图像中 先出现拐点的反应则先达到平衡 先出现拐点的曲线表示的温度较高 如图a 或表示的压强较大 如图b 图a表示t2 t1 正反应是放热反应 图b表示p1 p2 a是反应物 正反应为气体总体积缩小的反应 即a b c 典例3 2012 广东高考改编 碘在科研与生活中有重要应用 某兴趣小组用0 50mol l 1ki 0 2 淀粉溶液 0 20mol l 1k2s2o8 0 10mol l 1na2s2o3等试剂 探究反应条件对化学反应速率的影响 已知 s2o82 2i 2so42 i2 慢 i2 2s2o32 2i s4o62 快 1 为探究反应物浓度对化学反应速率的影响 设计的实验方案如下表 表中vx ml 理由是 2 已知某条件下 c s2o82 反应时间t的变化曲线如图所示 若保持其他条件不变 请画出加入催化剂时c s2o82 t的变化曲线示意图 进行相应的标注 解析 1 中由表格数据观察分析得知其他条件不变 只要改变k2s2o8的浓度就可以达到探究反应物浓度对化学反应速率的影响 2 催化剂可以加快反应的反应速率 可以根据图中标准线画出曲线 但要注意的有两点 第一是曲线的拐点 第二是曲线的终点 答