高中化学第二章化学反应速率全部课件人教版选修四.ppt

化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第一节化学反应速率 一课时 化学反应进行的方向 推动力 本章学习内容化学反应的快慢 速率 化学反应的限度 反应物能否全部转变为产物 学习目标 掌握化学反应速率的概念2 化学反应速率的表示方法重点 难点 化学反应速率概念的理解和其表示方法 一 化学反应速率 1 定义 是描述化学反应进行快慢的物理量 是指单位时间 单位体积内反应物或生成物的物质的量 mol 的变化 2 表示方法 用单位时间内某一反应物的物质的量浓度的减少或生成物的物质的量浓度的增加来表示 v c t3 单位 mol l h mol l min mol l s如反应方程式 ma nb py qz则va c a t vb c b t vy c y t vz c z t 学与问 一个化学反应的速率用不同的反应物或生成物来表示 数值可能但含意 速率之比等于该反应方程式中对应之比 不同 是一致的 物质的系数 各物质速率与化学计量关系 一定条件下 用不同的物质来表示某反应的速率 其数值可能不同 但表示的意义相同 且它们的数值之比等于反应方程式中系数比 如n2 3h2 2nh3132 1 3 2 课堂练习 在一定条件下2升的反应容器中充入一定量的n2和h2发生下反应 n2 3h2 2nh3 5分钟后测的nh3的物质的量为0 5mol则nh3的反应速率为 h2的反应速率为 0 05mol l min 3 2 0 05mol l min 0 075mol l min 课堂练习 1 在一定条件下 密闭容器中合成3h2 n2 2nh3 开始时测得 h2 4mol l n2 1mol l 2s末 测得 n2 0 9mol l 求vh2为多大 2 向2l的密闭容器 内有催化剂 充入2mol的so2和1molo2 经2s 测得容器内有1mol的so3 则该反应的速率可怎样表示 0 15mol l s 4 在下列过程 需要加快化学反应速率的是a 钢铁腐蚀b 塑料老化c 食物腐烂d 工业炼钢 5 某温度时 图中曲线x y z是在2l容器中x y z三种物质的物质的量随时间的变化曲线 由图中数据分析 该反应的化学方程式为 反应从开始计时 2分钟内z的平均反应速率为 d 3x y 2z 二 化学反应的速率是通过实验测定的 测定方法有 直接观察某些性质 如释放出气体的体积和体系压强 科学仪器测定 如颜色的深浅 光的吸收和发射 导电能力等 溶液中 常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率 实验 一 实验分析 反应物 指气体和液体 不含纯液体和固体 的浓度越大 反应时间越短 反应速率越快 注意问题 1 化学反应速率是用来衡量化学反应的快慢的尺度 它与时间和浓度变化有关 2 在同一反应中用不同物质来表示时 其数值可以不同 但都表示同一个反应的速率 因此 表示化学反应的速率时 必须说明反应物中哪种物质做标准 不同物质的速率的比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比 3 一般来说 化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢 因此 某一段时间内的反应速率 是平均速率 而不是指瞬时速率 4 化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示 学生练习 1 把下列四种x溶液 分别加进四个盛有10ml浓度为2mol l 1的盐酸的烧杯中 并都加水稀释至50ml 此时 x和盐酸缓慢地进行反应 其中反应速率最大的是 a 10ml 2mol l 1 b 20ml 2mol l 1 c 10ml 4mol l 1 d 20ml 3mol l 1 答案 d 2 反应4nh3 5o2 4no 6h2o 在5l的密闭容器中进行半分钟后 no的物质的量增加了0 3mol 则此反应的平均速率 x 表示反应物的消耗速率或生成物的生成速率 为 a o2 0 01mol l 1 s 1 b no 0 008mol l 1 s 1 c h2o 0 003mol l 1 s 1 d nh3 0 002mol l 1 s 1 答案 cd 3 反应4a 气 5b 气 4c 气 6d 气 在5l的密闭容器中进行 半分钟后 c的物质的量增加了0 3mol 下列论述正确的是 a a的平均反应速率是0 010mol l 1 s 1 b 容器中含d的物质的量至少为0 45mol c 容器中a b c d的物质的量比一定是4 5 4 6 d 容器中a的物质的量一定增加了0 3mol 答案 b 4 在密闭容器中进行可逆反应 a与b反应生成c 其反应速率分别用 a b c mol l 1 s 1 表示 且 a b c 之间有如下所示的关系 b 3 a 3 c 2 b 则此反应可表示为 a 2a 3b 2c b a 3b 2c c 3a b 2c d a b 答案 b 课后作业 课本 页练习 一 题 预习 预习第二节影响化学反应速率的因素 1 化学反应速率与分子间的有效碰撞频率有关 想一想 我们以前学过的 用过的和日常生活中改变速率的方法有哪些 2 我们知道的改变反应速率的措施有 加热 搅拌 增大反应物的浓度 使用催化剂 汽车加大油门 炉膛安装鼓风机 把煤块粉碎后使用 用冰箱保存食物 糕点盒装小包除氧剂等等 谢谢 化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第二节影响化学反应速率的因素 第一课时 复习回忆 1 什么是有效碰撞 引起分子间的化学反应的碰撞 2 什么是活化分子 具有较高能量 能够发生有效碰撞的分子 3 什么是活化能 活化分子高出反应物分子平均能量的部分 复习回忆 4 活化能和反应速率的关系 活化能越小则一般分子成为活化分子越容易 则活化分子越多 则单位时间内有效碰撞越多 则反应速率越快 5 催化剂作用 可以降低化学反应所需的活化能 也就等于提高了活化分子的百分数 从而提高了有效碰撞的频率 反应速率大幅提高 分子运动 相互碰撞 分子具有足够的能量 活化分子 有合适的取向 有效碰撞 发生化学反应 化学反应发生的条件 影响反应速率的条件 影响反应速率的条件有内因和外因 内因是反应自身的性质 外界条件对反应速率的影响 主要有 浓度 压强 温度 催化剂等 一 浓度对反应速率的影响 阅读课本实验2 2 总结出浓度对化学反应速率的影响 实验现象及结论 硫分别在空气中和氧气中燃烧的现象是 由此可得出的结论是 结论 增大某反应物的浓度可以加快反应速率 减小某反应物的浓度会减慢反应速率 为什么 原因 反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 反应速率加快 一 浓度对反应速率的影响 其它条件不变 增加反应物浓度加快化学反应速率 二 压强对反应速率的影响 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 通过如右图所示的有关2h2s so2 3s 2h2o的实验可知压强大的右边容器首先出现浅黄色固体 由此证明 结论 对于气体反应来说 增大压强相当于增大反应物的浓度 反应速率加快 讨论 恒容条件下 往合成氨的反应n2 3h2 2nh3中充入he气 体系的压强如何改变 反应速率是否改变 对于压强的改变 只有引起反应体系中物质浓度的变化 才对反应速率产生影响 讨论 如果反应物是固体 液体或溶液时 改变压强对它们又有什么影响 适用范围 仅适用于反应体系中有气体物质的反应 课堂练习 下列说法正确的是 a 一定条件下 增大反应物的量会加快化学反应速率 b 增大压强 肯定会加快化学反应速率 c 活化分子间所发生的碰撞为有效碰撞 d 能够发生有效碰撞的分子叫活化分子 d 在c 固 co2 气 2co 气 的反应中 现采取下列措施 1 增大压强 2 增加碳的量 3 通入co2 4 恒容下充入n2 5 恒压下充入n2哪些措施能够使反应速率增大 为什么 答案 1 3 课堂练习 原因 反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 反应速率加快 一 浓度对反应速率的影响 其它条件不变 增加反应物浓度加快化学反应速率 内容 复习回忆 二 压强对反应速率的影响 对于气体反应来说 增大压强相当于增大反应物的浓度 反应速率加快 内容 原因 反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 反应速率加快 增大压强 课堂练习 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 pbpc 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 三 温度对反应速率的影响 由na2s2o3 h2so4 na2so4 s so2 h2反应同浓度下高温首先出现混浊 说明升温可加速反应 一般每升高10 反应速率可增加2 4倍 阅读课本实验2 总结出温度对化学反应速率的影响 结论 在其它条件不变的情况下 升温反应速率增大 降温反应速率减小 为什么 原因 温度升高 分子获得更高的能量 活化分子百分数提高 有效碰撞次数提高 反应速率加快 课堂练习 右图表示mg与某稀盐酸反应的速率与时间的关系曲线 试解释出现上述曲线的原因 温度 浓度因素 四 催化剂等因素的影响 催化剂有加快反应速率的催化剂 也有减慢反应速率的催化剂 一般在没特殊指明的情况下都是指加快反应速率的催化剂 一般催化剂参加反应 但在反应前后其质量和化学性质保持不变 阅读课本实验2 总结出催化剂对化学反应速率的影响 2h2o2 2h2o o2 mno2 为什么催化剂加快反应速率 加入催化剂 反应活化能降低 活化分子百分数提高 有效碰撞次数提高 反应速率加快 原因 阅读p25科学探究 除上述四种因素外固体颗粒大小 各种光线 波 溶剂 搅拌等对化学反应速率都有影响 体会催化剂对化学反应速率的影响 总结论 向反应体系输入能量 都可以改变化学反应速率 原因 反应体系内活化分子数或活化分子百分数提高 有效碰撞次数增加 从而加快化学反应速率 已知在一定条件下发生下列反应2x w y zy n w z则总反应方程式为 其中x n为 w为 y为 2x n 2z 反应物 催化剂 中间产物 课堂练习 课堂练习 要使在容积恒定的密闭容器中进行的可逆反应2a 气 b 固 2c 气 q q 0 的正反应速率显著加快 可采用的措施是 不考虑固 气态间的接触面积 a 降温b 加入bc 增大体积使压强减小d 加入a d 课堂练习 容积固定的2l密闭容器中进行的某一可逆反应a 气 2b 气 2c 气 以b的物质的量浓度改变表示的反应速度 正 正 逆与时间的关系图如所示 已知反应速率 的单位为mol l 1 s 1 则图中阴影部分的面积可表示 a a的物质的量浓度的减少 b b的物质的量浓度的减少 c c的物质的量增加 d b的物质的量减少 b 化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第三节化学平衡 第一课时 一 什么是可逆反应 在同一条件下 既能向正反应方向进行 同时又能向逆反应方向进行的反应 叫做可逆反应 注意 可逆反应总是不能进行到底 得到的总是反应物与生成物的混合物 二 什么是饱和溶液 在一定温度下 在一定量的溶剂里 不能再溶解某种溶质的溶液 叫做这种溶质的饱和溶液 饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗 没有 以蔗糖溶解于水为例 蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率相等 即 溶解速率 结晶速率达到了溶解的平衡状态 一种动态平衡 那么 可逆反应的情况又怎样呢 开始时c co c h2o 最大 c co2 c h2 0 随着反应的进行 正反应速率逐渐减小 逆反应速率逐渐增大 c co2 c h2 逐渐增大 进行到一定程度 总有那么一刻 正反应速率和逆反应速率的大小不再变化 c co c h2o 逐渐减小 且正反应速率 逆反应速率 正反应速率 逆反应速率 相等 这时 co h2o的消耗量等于co2 h2反应生成的co h2o的量 反应仍在进行 但是四种物质的浓度均保持不变 达到动态平衡 这就是我们今天要重点研究的重要概念 化学平衡状态 三 化学平衡状态定义 化学平衡状态 就是指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 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 强调三点 前提条件 可逆反应 实质 正反应速率 逆反应速率 标志 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 四 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 可逆反应 以xa g yb g zc g 为例 分析化学反应达到平衡状态的标志 例 在一定温度下 可逆反应a 气 3b 气 2c 气 达到平衡的标志是 a c的生成速率与c分解的速率相等b 单位时间内生成nmola 同时生成3nmolbc a b c的浓度不再变化d a b c的分子数比为1 3 2 ac 判断可逆反应达到平衡状态 重要题型 例2 下列说法中可以充分说明反应 p 气 q 气 r 气 s 气 在恒温下已达平衡状态的是 反应容器内压强不随时间变化b p和s的生成速率相等c 反应容器内p q r s四者共存d 反应容器内总物质的量不随时间而变化 b 例3 下列说法可以证明反应n2 3h22nh3已达平衡状态的是 ac a 1个n n键断裂的同时 有3个h h键形成 b 1个n n键断裂的同时 有3个h h键断裂 c 1个n n键断裂的同时 有6个n h键断裂 d 1个n n键断裂的同时 有6个n h键形成 注意 1 对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应 如2so2 o22so3 来说 可利用混合气体的总压 总体积 总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡 2 对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应 如h2 i2 g 2hi 不能用此标志判断平衡是否到达 因为在此反应过程中 气体的总压 总体积 总物质的量都不随时间的改变而改变 3 对于不同类型的可逆反应 某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志 取决于该物理量在平衡到达前 反应过程中 是否发生变化 若是则可 否则 不行 化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第三节化学平衡 第二课时 平衡移动 复习回忆 化学平衡状态的特征 1 逆 可逆反应 2 动 动态平衡 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 变并定 看其在反应过程中变不变 如果是变化的 则当其一定就是达到平衡状态的标志 练习一 在一定温度下的恒容容器中 当下列物理量不再发生变化时 表明反应 a 固 3b 气 2c 气 d 气 已达平衡状态的是 a 混合气体的压强b 混合气体的密度c b的物质的量浓度d 气体的总物质的量 bc 练习二 在一定温度下 下列叙述不是可逆反应a 气 3b 气 2c 气 2d 固 达到平衡的标志的是 c的生成速率与c的分解速率相等 单位时间内生成amola 同时生成3amolb a b c的浓度不再变化 a b c的分压强不再变化 混合气体的总压强不再变化 混合气体的物质的量不再变化 单位时间内消耗amola 同时生成3amolb a b c d的分子数之比为1 3 2 2a b c d a 5 变 条件改变 原平衡被破坏 在新的条件下建立新的平衡 可见 化学平衡只有在一定的条件下才能保持 当外界条件改变 旧的化学平衡将被破坏 并建立起新的平衡状态 可逆反应中旧化学平衡的破坏 新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动 化学平衡移动的概念 研究对象 已建立平衡状态的体系 平衡移动的标志 1 反应混合物中各组分的浓度发生改变 2 v正 v逆 一 浓度对化学平衡的影响 增加fe3 或scn 的浓度 平衡向生成fe scn 3的方向移动 故红色加深 t2 v 正 v 逆 v 逆 v 正 t3 v正 v逆 v正 v逆 t1 v moll 1s 1 0 平衡状态 平衡状态 增大反应物浓度 速率 时间关系图 原因分析 增加反应物的浓度 v正 v逆 平衡向正反应方向移动 当减小反应物的浓度时 化学平衡将怎样移动 并画出速率 时间关系图 讨论 1 结论 在其它条件不变的情况下 增加反应物的浓度 或减少生成物的浓度 平衡向正反应方向移动 反之 增加生成物的浓度 或减少反应物的浓度 平衡向逆反应方向移动 增大成本较低的反应物的浓度 提高成本较高的原料的转化率 一 浓度对化学平衡的影响 2 意义 思考 1 在二氧化硫转化为三氧化硫的过程中 应该怎样通过改变浓度的方法来提高该反应的程度 2 可逆反应h2o g c s co g h2 g 在一定条件下达平衡状态 改变下列条件 能否引起平衡移动 co浓度有何变化 增大水蒸气浓度 加入更多的碳 增加h2浓度 增加氧气的浓度 3 浓度对化学平衡移动的几个注意点 对平衡体系中的固态和纯液态物质 其浓度可看作一个常数 增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响v正 v逆的大小 所以化学平衡不移动 只要是增大浓度 不论增大的是反应物浓度 还是生成物浓度 新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态 减小浓度 新平衡状态下的速率一定小于原平衡状态 反应物有两种或两种以上 增加一种物质的浓度 该物质的平衡转化率降低 而其他物质的转化率提高 二 压强对化学平衡的影响 nh3 随着压强的增大而增大 即平衡向正反应的方向移动 实验数据 解释 说明 增大压强 正逆反应速率均增大 但增大倍数不一样 平衡向着体积缩小的方向移动 加压 体积缩小 浓度增大 正反应速率增大逆反应速率增大 v正 v逆 平衡向正反应方向移动 1 前提条件 2 结论 对于反应前后气体体积发生变化的化学反应 在其它条件不变的情况下 增大压强 会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动 减小压强 会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动 体积缩小 即气体分子数目减少体积增大 即气体分子数目增多 说明 v moll 1s 1 0 t2 v 正 v 逆 v 逆 v 正 增大压强 3 速率 时间关系图 速率 时间关系图 v 正 v 逆 增大压强 正逆反应速率均增大 但增大倍数一样 v 正 v 逆 平衡不移动 t2 练习 1 下列反应达到化学平衡时 增大压强 平衡是否移动 向哪个方向移动 移动的根本原因是什么 2no g o2 g 2no2 g caco3 s cao s co2 g h2o g c s co g h2 g h2o g co g co2 g h2 g h2s g h2 g s s 2 恒温下 反应ax g by g cz g 达到平衡后 把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时 x的物质的量浓度由0 1mol l增大到0 19mol l 下列判断正确的是 a a b cb a b cc a b cd a b c a 化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第三节化学平衡 第三课时 平衡移动 复习回忆 浓度对化学平衡的影响 压强对化学平衡的影响 三 温度对化学平衡的影响 在其它条件不变的情况下 升高温度 平衡向吸热反应方向移动 降低温度 平衡向放热反应方向移动 1 结论 2 原因分析 在其它条件不变的情况下 升高温度 不管是吸热反应还是放热反应 反应速率都增大 但吸热反应增大的倍数大于放热反应增大的倍数 故平衡向吸热反应的方向移动 t2 v 正 v 逆 v 逆 v 正 升高温度 正反应是放热反应 3 速率 时间关系图 2no2n2o4 四 催化剂对化学平衡的影响 同等程度改变化学反应速率 v 正 v 逆 只改变反应到达平衡所需要的时间 而不影响化学平衡的移动 v 正 v 逆 催化剂对可逆反应的影响 可见 要引起化学平衡的移动 必须是由于外界条件的改变而引起v正 v逆 平衡移动的本质 化学平衡为动态平衡 条件改变造成v正 v逆 平衡移动原理 勒沙特列原理 如果改变影响平衡的条件 如浓度 压强 或温度 等 平衡就向能减弱这种改变的方向移动 课堂练习 下列事实中不能用平衡移动原理解释的是 a 密闭 低温是存放氨水的必要条件 b 实验室用排饱和食盐水法收集氯气 c 硝酸工业生产中 使用过量空气以提高nh3的利用率 d 在feso4溶液中 加入铁粉以防止氧化 d 课堂练习 已建立化学平衡的某可逆反应 当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时 下列有关叙述正确的是 生成物的百分含量一定增加 生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的催化剂a b c d b 再见 等效平衡 浓度 mol l 1 时间 s 0 00 1 00 2 00 1 58 0 21 浓度 mol l 1 t2 hi h2或i2 0 00 1 00 2 00 1 58 0 21 t1 时间 s hi h2或i2 从正反应开始 从逆反应开始 1molh2 1moli2 2molhi 相当于 在425 时 在1l密闭容器中进行反应 h2 i22hi 达到平衡 分别说明下列各图所示的涵义 由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征 在一定条件下 可逆反应只要起始浓度相当 无论经过何种途径 但达到化学平衡时 只要同种物质的体积分数相同 这样的平衡称为等效平衡 一 等效平衡的概念 等效平衡建成条件探究一 在一定温度下 一个容积固定的密闭容器中发生反应 2a g b g 3c g d g 根据下表有关数据分析恒温 恒容下等效平衡建成的条件 恒温恒容 1 恒温 恒容下对于气态物质反应前后分子数变化的可逆反应等效平衡的判断方法是 使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物 然后观察有关物质的物质的量是否对应相等 二 等效平衡的建成条件 判断方法及产生结果 归纳总结 产生结果 各组分百分量 n c均相同 练习1 在一个1l的密闭容器中 加入2mola和1molb 发生下述反应 达到平衡时 c的体积分数为a 维持容器的体积和温度不变 按下列配比作为起始物质 达到平衡后 c的体积分数为a 是a 3molc 1moldb 1mola 0 5molb 1 5molc 0 5moldc 1mola 0 5molb 1 5molcd 4mola 2molb a b 练习2 某温度下 向某密闭容器中加入1moln2和3molh2 使之反应合成nh3 平衡后测得nh3的体积分数为m 若t不变 只改变起始加入量 使之反应平衡后nh3的体积分数仍为m 若n2 h2 nh3的加入量用x y z表示应满足 1 恒定t v 1 若x 0 y 0 则z 2 若x 0 75 y z 3 x y z应满足的一般条件是 2mol 2 25mol 0 5mol x z 2 1 y 3z 2 3 在恒温恒容时下列能与下图达到等效平衡的是 a 2molhib 2molh2 2moli2c 1molh2 1moli2 2molhid 0 5molh2 0 5moli2 1molhi 110 220 220 110 abcd 极限转化 等效平衡建成条件的探究二 2 恒温 恒容下对于气态物质反应前后分子数不变化的可逆反应等效平衡的判断方法是 使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物 然后观察有关物质的物质的量比是否相等 归纳总结 产生结果 各组分百分量相同 n c同比例变化 二 等效平衡的建成条件 判断方法及产生结果 练习3 对于h2 i2 g 2hi 在恒温 恒容下 按下列不同量反应等效的有 1 2 3 4 5 练习4 在固定体积的密闭容器内 加入2mola 1molb 发生反应 a 气 b 气 2c 气 达到平衡时 c的质量分数为w 在相同 t v 条件下 按下列情况充入物质达到平衡时c的质量分数仍为w的是a 2molcb 3molcc 4mola 2molbd 1mola 2molc cd 练习5 在一个1l的密闭容器中 加入2mola和1molb 发生下述反应 达到平衡时 c的浓度为1 2mol l 维持容器的体积和温度不变 按下列配比作为起始物质 达到平衡后 c的浓度仍为1 2mol l的是a 0 3molc 0 1moldb 1 6mola 0 8molb 0 6molc 0 2moldc 3molc 1mold 1molbd 4mola 2molb b 在一定温度下 一个压强恒定的密闭容中发生反应2a g b g 3c g d g 根据下表有关数据分析恒温 恒压下等效平衡建成的条件 等效平衡建成条件的探究三 恒温恒压 平衡状态 与可逆反应气态物质的化学计量数无关 使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物 然后观察有关物质的物质的量比是否相等 3 恒温 恒压下等效平衡的判断方法是 归纳总结 产生结果 各组分百分量 c相同 n同比例变化 二 等效平衡的建成条件 判断方法及产生结果 练习6 在一个1l的密闭容器中 加2mola1molb 发生下述反应 达到平衡时 c的浓度为1 2mol l c的体积分数为a 维持容器的压强和温度不变 按下列配比作为起始物质 达到平衡后 c的浓度仍是1 2mol l 或c的体积分数仍是a 的是a 3molc 1moldb 1mola 0 5molb 1 5molc 0 5moldc 1mola 0 5molb 1 5molcd 4mola 2molb abd 练习7 在恒温 恒压的条件下 向可变容积的密闭容器中充入3la和2lb 发生如下反应 3a 气 2b 气 xc 气 yd 气 达到平衡时 c的体积分数为m 若维持温度压强不变 将0 6la 0 4lb 4lc 0 8ld作为起始物质充入密闭容器中 达到平衡时c的体积分数仍为m 则x y的值分别为 ax 3y 1bx 4y 1cx 5y 1dx 10y 2 cd 等效平衡小结 投料换算成相同物质表示时量相同 两次平衡时各组分百分量 n c均相同 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分量相同 n c同比例变化 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分量 c相同 n同比例变化 练习8 在一固定容积的密闭容器中充入2mola和1molb 发生反应 2a 气 b 气 xc 气 达到平衡后 c的体积分数为w 若维持容器体积和温度不变 按0 6mola 0 3molb和1 4molc为起始物质 达到平衡后 c的体积分数仍为w 则x值为 a 1b 2c 3d 4 bc 练习9恒温 恒压下 在一个可变容积的容器中发生如下发应 a 气 b 气 c 气 1 若开始时放入1mola和1molb 到达平衡后 生成amolc 这时a的物质的量为 2 若开始时放入3mola和3molb 到达平衡后 生成c物质的量为mol 3 若开始时放入xmola 2molb和1molc 到达平衡后 a和c的物质的量分别是ymol和3amol 则x mol y mol 3a 1 a mol 2 3 3a 练习10 某温度下 向某密闭容器中加入1moln2和3molh2 使之反应合成nh3 平衡后测得nh3的体积分数为m 若t不变 只改变起始加入量 使之反应平衡后nh3的体积分数仍为m 若n2 h2 nh3的加入量用x y z表示应满足 2 恒定t p 1 若x 0 y 0 则z 2 若x 0 75 则y z 3 x y z应满足的一般条件是 0 2 25mol 0 y 3x z 0 练习11 某温度下 在一容积可变的容器中 反应2a g b g 2c g 达到平衡时 a b和c的物质的量分别为4mol 2mol和4mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整 可使平衡右移的是a 均减半b 均加倍c 均增加1mold 均减少1mol c 概念的理解 1 一定条件下 通常可以是 同t同v 同t同p 2 平衡状态 终态 只与始态有关 而与途径无关 如 无论反应从什么方向开始 投料是一次还是分成几次 只要起始浓度相当 就达到等效平衡状态 概念的理解 3 体积分数相同 即平衡混合物各组分的百分含量对应相同 但各组分的物质的量 浓度可能不同 概念的理解 恒温恒容 化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第三节化学平衡 第四课时 化学平衡常数 复习回忆 平衡移动原理 勒沙特列原理 如果改变影响平衡的条件 如浓度 压强 或温度 等 平衡就向能减弱这种改变的方向移动 课堂练习 在高温下 反应2hbr g h2 g br2 g 正反应吸热 达到平衡 要使混气颜色加深 可采取的方法是a 减压b 缩小体积c 升温d 增大h2浓度 b c 密闭容器中ma g nb g pc g 反应达到平衡 经测定增大压强p时 a的转化率随p而变化的曲线如下图 则 1 增大压强 a的转化率 平衡向移动 达到平衡后 混合物中c的浓度 2 上述化学方程式中的系数m n p的正确关系是 3 当降低温度时 c的浓度减小 正反应是 热反应 增大 m n p 增大 吸 a的转化率 p 正反应方向 阅读课本 31表格 你能得出什么结论 结论 一定温度下 对于已达平衡的反应体系中 生成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数 一 化学平衡常数定义 这个常数叫做该反应的化学平衡常数 浓度的单位为mol l 1 k的单位为 mol l 1 n 二 平衡常数的数学表达式及单位 对于一般的可逆反应ma nb pc qd 1 如果反应中有固体和纯液体参加 它们的浓度不应写在平衡关系式中 因为它们的浓度是固定不变的 化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度 如 caco3 s cao s co2 g k co2 co2 g h2 g co g h2o l k co co2 h2 三 书写平衡常数关系式的规则 例n2 g 3h2 g 2nh3 g k1 1 60 10 51 2n2 g 3 2h2 g nh3 g k2 3 87 10 2k1 k2 k1 k22 2 同一化学反应 可以用不同的化学反应式来表示 每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数 3 多重平衡规则若干方程式相加 减 则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积 商 例1 2no g o2 g 2no2k12no2 g n2o4k22no g o2 g n2o4 g k k1 k2 例2 c s co2 g 2co g kc s h2o g co g h2 g k1co g h2o g co2 g h2 g k2k k1 k2 平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度 估计反应的可能性 因为平衡状态是反应进行的最大限度 如 n2 g o2 g 2no g kc 1 10 30 298k 这意味着298k时 n2和o2基本上没有进行反应 反之no分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行 平衡时no实际上全部分解为n2和o2 四 平衡常数的意义 2 平衡常数数值的大小 只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度 并不能预示反应达到平衡所需要的时间 如 2so2 g o2 2so3 g 298k时k很大 但由于速度太慢 常温时 几乎不发生反应 3 平衡常数数值极小的反应 说明正反应在该条件下不可能进行 如 n2 o2 2nokc 10 30 298k 所以常温下用此反应固定氮气是不可能的 因此没有必要在该条件下进行实验 以免浪费人力物力 或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些 平衡常数的计算 例1 合成氨的反应n2 3h2 2nh3在某温度下各物质的浓度平衡是 n2 3mol l 1 h2 9mol l 1 nh3 4mol l 1求该反应的平衡常数和n2 h2的初始浓度 平衡常数的计算 解 求平衡常数kkc nh3 2 n2 h2 3 16 3 93 7 32 10 3 求n2 h2的初始浓度 n2 3h2 2nh3反应1摩尔n2同时需3molh2生成2molnh3n2 3h2 2nh3平衡3mol l 19mol l 14mol l 1初始 3 2 9 6 0即 5150答 k 7 32 10 3 初始 n2 h2 为5 15mol l 1 五 平衡转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比 如 co h2o h2 co2此反应在773k时平衡常数k 9 如反应开始时c h2o c co 0 020mol l 1求co的转化率 co h2o h2 co2初始0 020 0200平衡时0 02 x0 02 xxxk x 0 02 x 2 9x 0 02 x 3 x 0 015mol l 1转化率 0 015 0 020 100 75 练习 1 2000天津高考 在某温度下 可逆反应 ma g nb g pc g qd g 的平衡常数为 下列说法正确的是 越大 达到平衡时 反应进行的程度越大 越小 达到平衡时 反应物的转化率越大 随反应物浓度改变而改变 随温度改变而改变 2 2002上海高考 在一定体积密闭容器中 进行如下反应 co2 g h2 g co g h2o g 其平衡常数 和温度t的关系如下 1 k的表达式为 2 该反应为反应 吸热 或 放热 吸热 练习 3 能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据 容器中压强不变 混合气体中 浓度不变 v h2 正 v h2o 逆d c co2 c co 4 若c co2 c h2 c co c h2o 此时温度为 bc 830 c 化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第三节化学平衡 第六课时 化学平衡图像 复习等效平衡 投料换算成相同物质表示时量相同 两次平衡时各组分百分量 n c均相同 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分量相同 n c同比例变化 投料换算成相同物质表示时等比例 两次平衡时各组分百分量 c相同 n同比例变化 练习 在一固定容积的密闭容器中充入2mola和1molb 发生反应 2a 气 b 气 xc 气 达到平衡后 c的体积分数为w 若维持容器体积和温度不变 按0 6mola 0 3molb和1 4molc为起始物质 达到平衡后 c的体积分数仍为w 则x值为 a 1b 2c 3d 4 bc 练习2恒温 恒压下 在一个可变容积的容器中发生如下发应 a 气 b 气 c 气 1 若开始时放入1mola和1molb 到达平衡后 生成amolc 这时a的物质的量为 2 若开始时放入3mola和3molb 到达平衡后 生成c物质的量为mol 3 若开始时放入xmola 2molb和1molc 到达平衡后 a和c的物质的量分别是ymol和3amol 则x mol y mol 3a 1 a mol 2 3 3a 练习3 某温度下 向某密闭容器中加入1moln2和3molh2 使之反应合成nh3 平衡后测得nh3的体积分数为m 若t不变 只改变起始加入量 使之反应平衡后nh3的体积分数仍为m 若n2 h2 nh3的加入量用x y z表示应满足 2 恒定t p 1 若x 0 y 0 则z 2 若x 0 75 则y z 3 x y z应满足的一般条件是 0 2 25mol 0 y 3x z 0 练习4 某温度下 在一容积可变的容器中 反应2a g b g 2c g 达到平衡时 a b和c的物质的量分别为4mol 2mol和4mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整 可使平衡右移的是a 均减半b 均加倍c 均增加1mold 均减少1mol c 化学平衡图象分析的一般方法 一看面 看清图象中横坐标和纵坐标的含义 二看线 弄清图象中线的斜率或线走势的意义三看点 明确曲线的起点 终点 交点及拐点等四看是否需要辅助线 一 速率 时间图象 v t图象 例1 判断下列图象中时间t2时可能发生了哪一种变化 分析平衡移动情况 a b c 例2 下图表示某可逆反应达到平衡过程中某一反应物的v t图象 我们知道v c t 反之 c v t 请问下列v t图象中的阴影面积表示的意义是 c a 从反应开始到平衡时 该反应物的消耗浓度b 从反应开始到平衡时 该反应物的生成浓度c 从反应开始到平衡时 该反应物实际减小的浓度 a 达到平衡后 若使用催化剂 c的质量分数增大 b 平衡后 若升高温度 则平衡向逆反应方向移动 c 平衡后 增大a的量 有利于平衡正向移动 d 化学方程式中一定有n p q 例3 可逆反应ma s nb g pc g qd g 反应中 当其它条件不变时 c的质量分数与温度 t 和压强 p 的关系如上图 根据图中曲线分析 判断下列叙述中正确的是 b 二 转化率 或产率 百分含量等 时间图象 可采取的措施是 a 加入催化剂b 增大y的浓度c 降低温度d 增大体系压强 a 练习1 图中a曲线表示一定条件下的可逆反应 x g y g 2z g w g h qkj mol的反应过程 若使a曲线变为b曲线 练习2 在密闭容器中进行下列反应 m g n g r g 2l 在不同条件下r的百分含量r 的变化情况如下图 下列叙述正确的是 a 正反应吸热 l是气体b 正反应吸热 l是固体c 正反应放热 l是气体d 正反应放热 l是固体或液体 c 化学平衡图象分析的一般方法 一看面 看清图象中横坐标和纵坐标的含义 二看线 弄清图象中线的斜率或线走势的意义三看点 明确曲线的起点 终点 交点及拐点等四看是否需要辅助线 例4 在可逆反应ma g nb g pc g hp 分析下列各图 在平衡体系中a的质量分数与温度t 压强p关系正确的是 三 百分含量 转化率或产率 压强 或温度 图象 b 练习3 如图所示 反应 x 气 3y 气 2z 气 hp2 下达到平衡时 混合气体中z的百分含量随温度变化的曲线应为 c 练习4 ma s nb g qc g hqc x点时的状态 v正 v逆d x点比y点混和物的正反应速率慢 b c 练习 可逆反应 ax s by g cz g dw g 达到平衡 混合物中y的体积分数随压强 p 与温度t t2 t1 的变化关系如图示 1 当压强不变时 升高温度 y的体积分数变 平衡向方向移动 则正反应是热反应 2 当温度不变时 增大压强 y的体积分数变 平衡向 方向移动 则化学方程式中左右两边的系数大小关系是 小 正反应 吸 大 逆反应 b c d 练习 图中的曲线是表示其他条件一定时 反应中no的转化率与温度的关系曲线 图中标有a b c d四点 其中表示未达到平衡状态 且v 正 v 逆 的是 a a点b b点c c点d d点 c 2no o22no2 h 0 练习 化学反应 2 2 2 h 0 达到平衡状态时 图2 12中各曲线符合平衡移动原理的是 a c 如图所示 当关闭k时 向a中充入2molx 7moly 向b中充入4molx 14moly 起始时v a v b a升 在相同温度和有催化剂存在的条件下 两容器各自发生下列反应 2x g 2y g z g 2w g h 0达到平衡 时v b 0 9a升 试回答 1 b中x的转化率 x b为 2 a中w和b中z的物质的量的比较 n w an z b 填 或 3 打开k 过一段时间重新达平衡 时 b的体积为升 用含a的代数式表示 连通管中气体体积不计 4 要使b容器恢复原来反应前的体积 可采取的措施是 90 0 35a 升高温度 7 已知 t pkpa时 容积为v的密闭容器中充有1mola和2molb 保持恒温恒压使反应达平衡 a g b g c g 平衡时c的体积分数为40 欲保持温度 压强在上述条件下不变 在密闭容器中充入2mola和4molb 则平衡时体系容积为 c的体积分数为 另选一容积固定不变的密闭容器 仍控制温度为t 加入1molb和1molc 要使平衡时c的体积分数仍为40 则该密闭容器体积为 10v 7 40 5v 7 化学反应原理 新课标人教版选修四 第二章化学反应速率和化学平衡 第四节化学反应进行的方向一课时 一 化学反应原理的重要组成部分 反应的快慢程度化学反应原理化学反应的限度反应进行的方向如何判断反应能否发生 化学反应进行的方向是一个复杂问题 如果反应已经发生了 方向其实也已确定 但如果反应还没有发生 我们则要通过互相关联的能量 h 判据 力图使自身能量趋于最低 和熵判据 由有序变为无序的现象 自发过程 在一定条件下 不借助外部力量就能自动进行的过程 高山流水 自由落体 能量趋于最低 酸碱中和 二 反应焓变与反应方向 日常生活中长期积累的经验而总结得到一条经验规律 能量判据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 这时体系会对外做功或者释放热量 h 0 多数能自发进行的化学反应是放热反应 如常温 常压下 氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的 反应放热 4fe oh 2 s 2h2o l o2 g 4fe oh 3 s h 444 3kj mol 但是 有不少吸热反应也能自发进行 如 nh4hco3 s ch3cooh aq co2 g ch3coonh4 aq h2o l h 298k 37 3kj mol还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 如在室温下吸热反应的碳酸钙分解反应不能自发进行 但同样是这个吸热反应在较高温度 1200k 下则能自发进行 放热反应过程中体系能量降低 因此具有自发进行的倾向 焓 h 判据 由此可见 运用焓判据主要依据反应焓变 而焓变 h 的确是一个与反应能否自发进行的因素 但不是决定反应能否自发进行的唯一因素 火柴棒散落 墨水扩散 由有序变为无序 同一种物质 其气态时会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物 硝酸铵溶于水要吸热 但它能自发向水中扩散 三 反应熵变与反应方向 为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性 提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素 1 在密闭条件下 体系由有序自发地转变为无序的倾向 称为熵 由大量粒子组成的体系中 用熵来描述体系的混乱度 2 符号用s表示 3 熵值越大 体系混乱度越大 同一物质 s g s l s s 4 熵变和熵增原理 1 熵变 s 化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化 因此存在着熵变 s s反应产物 s反应物产生气体的反应 气体物质的物质的量增大的反应 熵变通常都是正值 s 0 为熵增加反应 许多熵增反应在常温常压下能自发进行 有些在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 2 在与外界隔离的体系中 自发过程将导致体系的熵增大 这个原理叫做熵增原理 该原理是用来判断过程的方向的又一个因素 又称为熵判据 10 的液态水能自动结冰成为固态铝热反应是熵减反应 它在一定条件下也可自发进行 因此熵判据判断过程的方向也是不全面的 讨论 课本p37学与问 四 焓变与熵变对反应方向的共同影响 复合判据 自由能 在一定条件下 一个化学反应能否自发进行 既可能与反应焓变 h 有关 又可能与反应熵变 s 有关 在温度 压强一定的条件下 我们要判别化学反应的方向要考虑 h s共同影响的结果 反应焓变 能量判据 反应方向反应熵变 熵判据 h t