河北省邯郸市高考化学二轮专题复习10 化学反应速率和化学平衡课件.ppt

化学反应速率和化学平衡 一 化学反应速率1 化学反应速率定义 化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量 表示方法 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 表达式 注意事项 同一反应 用不同物质浓度表示化学反应速率 数值不一定相同 但数值之比等于方程式中计量数之比 表示化学反应速率应指明是用那种物质的浓度变化表示的速率 通常情况下化学反应速率是指平均反应速率 比较反应速率的快慢 要转化为同一物质的速率来比较 2 反应速率的比较与计算 1 化学反应速率大小的比较 由于同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同 所以比较反应的快慢不能只看数值的大小 而要进行一定的转化 看单位是否统一 若不统一 换算成相同的单位 换算成同一物质表示的速率 再比较数值的大小 2 反应速率的计算计算公式 注意 同一反应 用不同物质浓度表示化学反应速率 数值不一定相同 但数值之比等于方程式中计量数之比 3 影响化学反应速率的因素 1 活化分子 活化能活化分子 能量较高 能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子 活化能 活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差叫该反应的活化能 用ea表示 其单位为kj mol 活化能越大 反应越难进行 有效碰撞理论 化学反应发生的先决条件是 反应物分子 或离子 间能够发生碰撞 有效碰撞概念 相互碰撞的分子具有足够高的能量 且有合适的取向时 使化学键断裂 发生化学反应 这样的碰撞叫做有效碰撞 单位体积内活化分子数 单位体积内分子总数 活化分子百分数 其它条件不变时 对某一反应而言 活化分子百分数是不变的 2 影响反应速率的因素i 内因 反应物质的本性ii 外因 浓度 温度 压强 催化剂 其他因素 浓度的影响 当其它条件不变时 增大反应物的浓度 虽然活化分子百分数不变 但是使单位体积内分子数增多 单位体积内活化分子总数增加 有效碰撞次数增加 可加快化学反应的速率 压强的影响 当其它条件不变时 加压 缩小体积 对有气体参加的反应 正逆反应速率均加快 气体体积缩小方向的反应速率增加的倍数大于气体体积增大方向增加的倍数 降压 增大体积 正逆反应速率均减小 气体体积缩小方向的反应速率减小的倍数大于气体体积增大方向减小的倍数 注意 改变压强对反应速率产生影响的根本原因是引起反应体系中各物质浓度的改变 加压时活化分子百分数不变 但是使单位体积内分子数增多 单位体积内活化分子总数增加 有效碰撞次数增加 可加快化学反应的速率 若容器恒温 恒容充入稀有气体或其它不反应气体 虽然改变了容器内气体压强 但由于没有改变反应物质的浓度 所以不影响化学反应速率 温度的影响 其它条件不变时 升高温度 反应物的能量增加 使原来一部分能量较低的分子变成活化分子 提高了活化分子的百分数 单位体积内活化分子总数增加 有效碰撞次数增加 所以可以加快反应的速率 通常情况下 温度每升高10度 化学反应的速率增大到原来的2至4倍 升高温度 对可逆反应 正逆反应速率均加快 但吸热反应增加的倍数大于放热反应增加的倍数 降低温度 正逆反应速率均减小 吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数 催化剂的影响 其他条件不变的时 使用催化剂能降低反应的活化能 使更多的反应物分子成为活化分子 提高了活化分子的百分数 单位体积内活化分子总数增加 有效碰撞次数增加 所以可以加快反应的速率 使用催化剂能同时同倍改变正逆反应的速率 其他因素 除了上述因素外 固体和液体表面积 压强 光波 电磁波 超声波 溶剂等因素对化学反的速率也有影响 3 从活化分子角度解释外界条件对化学反应速率的影响从活化分子角度解释外界条件对化学反应速率的影响 二 化学平衡1 化学反应的方向 1 熵 衡量一个体系混乱度的物理量 符号s 体系中微粒间的无规则程度越大 熵越大 2 化学反应方向的判断 h0 该反应一定自发进行 h 0 s0 s 0 该反应高温下可自发进行 2 可逆反应定义 在相同条件下同时向正 反两个方向进行的反应称可逆反应 可逆反应一般用 表示 可逆反应在同一体系中同时进行 不能进行到底 有一定限度 进行一段时间后一定会达到化学平衡状态 3 化学平衡定义 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时 正反应速率和逆反应速率相等 反应物和生成物的浓度不再发生变化 这种状态称为化学平衡状态 简称化学平衡 特点 动 化学平衡是一种动态平衡 达到平衡反应并没有停止 即v正 v逆 0 等 正 逆反应速率相等 定 反应混合物中各组成的浓度保持不变 变 当外界条件 c p t 改变时 平衡状态也会发生改变 4 化学平衡常数定义 在一定温度下 当一个可逆反应达到平衡状态时 生成物浓度以系数为指数的幂的乘积与反应物浓度以系数为指数的幂的乘积的比值是一个常数 这个常数就是该反应的化学平衡常数 简称平衡常数 表达式 对于一般的可逆反应 ma g nb g pc g qd g 当在一定温度下达到平衡时 k 平衡常数的意义 平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度 也叫反应的限度 k值越大 表示反应进行得越完全 反应物转化率越大 k值越小 表示反应进行得越不完全 反应物转化率越小 判断正在进行的可逆是否平衡及反应向何方向进行 对于可逆反应 ma g nb g pc g qd g 在一定的温度下的任意时刻 反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系 qc cp c cq d cm a cn b 叫该反应的浓度商 qc k 反应向正反应方向进行 qc k 反应处于平衡状态 qc k 反应向逆反应方向进行 利用 可判断反应的热效应若升高温度 值增大 则正反应为吸热反应 填 吸热 或 放热 若升高温度 值减小 则正反应为放热反应 填 吸热 或 放热 使用平衡常数应注意的几个问题 化学平衡常数只与温度有关 与反应物或生成物的浓度无关 在平衡常数表达式中 水 液态 的浓度 纯液体 固体物质的浓度不写 如 c s h2o g co g h2 g k c co c h2 c h2o fe s co g fe s co2 g k c co2 c co 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关 例如 n2 g 3h2 g 2nh3 g 的平衡常数为k1 1 2n2 g 3 2h2 g nh3 g 的平衡常数为k2 nh3 g 1 2n2 g 3 2h2 g 的平衡常数为k3 k1和k2的关系 k1 k22 k2和k3的关系 k2 k3 1 k1和k3的关系 k1 k32 1 5 平衡转化率定义 对于可逆反应aa bbcc dd 反应物a的平衡转化率可以表示为 a c0 a a c0 a 100 6 影响化学平衡的因素 1 改变外界条件 破坏原有的平衡状态 建立起新的平衡状态的过程称为化学平衡移动 其原因是外界条件的改变 使v正 v逆 移动方向由v正 v逆的相对大小决定 2 浓度 在其他条件不变的情况下 增大反应物的浓度或小生成物的浓度 平衡向正方向移动 减小反应物的浓度或增大生成物的浓度 平衡向逆方向移动 3 压强 增大压强 平衡向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 平衡向气体分子总数增大的方向移动 惰性气体 与反应中各气体物质无关的气体 的影响 若容器恒温恒容 充人惰性气体虽改变了容器内气体的总压强 但却没有改变气体的浓度 平衡不移动 转化率不变 若容器恒温恒压 充人惰性气体会使容器的容积增大 虽未减小容器内气体的总压强 但降低了各物质的浓度 从而使平衡向气体体积增大的方向移动 若正向移动 转化率增大 若逆向移动 转化率减小 4 温度 在其他条件不变的情况下 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 5 勒夏特列原理 在封闭体系中 如果只改变平衡体系中的一个条件时 平衡将向减弱这个条件改变的方向移动 小结 对可逆反应 ma g nb g pc g qd g 6 工业合成氨条件的选择 1 选择依据 从提高反应速率的角度分析 提高反应温度 使用催化剂 适当提高氮