项目二-化学反应速率和化学平衡PPT课件

项目二化学反应速率和化学平衡,1.了解化学反应速度理论；理解化学平衡的概念和意义；2.掌握化学反应速率的概念；能判断浓度、温度及催化剂对反应速度的影响；3.能正确进行有关化学平衡的计算；4.能判断浓度、压力和温度对化学平衡的影响，了解化学平衡的影响因素，掌握吕.查德里原理，并解决实际生产问题。,学习指南,项目二化学反应速率和化学平衡,2.1化学反应速率2.2化学平衡2.3化学平衡的移动,2.1化学反应速率,【能力目标】能计算化学反应速率；会判断浓度、温度及催化剂对反应速度的影响。【知识目标】了解化学反应速率的概念和化学反应速率的表示方式；了解碰撞理论和过渡状态理论；掌握质量作用定律及其应用；掌握浓度、温度、催化剂等因素对化学反应速率的影响。,2.1化学反应速率,2.1.1化学反应速率的定义2.1.2化学反应速率的表示方式2.1.3化学反应速率理论2.1.4影响化学反应速率的因素,2.1.1化学反应速率的定义,化学反应速率是指给定条件下反应物通过化学反应转化为产物的快慢，常用单位时间内反应物浓度的减少或者产物浓度的增加来表示。浓度常用mol/L，时间常用s、min、h、d、y。,2.1.2化学反应速率的表示方式,化学反应速率又分为平均反应速率和瞬时反应速率两种表示方法。平均反应速率是指某一段时间内反应的平均速率，可以表示为,2.1.3化学反应速率,2.1.3.1碰撞理论2.1.3.2过渡状态理论,2.1.3.1碰撞理论,碰撞理论要点：要使化学反应发生，反应物分子必须发生碰撞。碰撞可以是反应物分子互相碰撞，也可以是与容器碰撞；只有具有足够高能量的分子发生的碰撞是有效的；碰撞的几何方位也要适当。,图2-1气体分子的能量分布图,(1)具有较高能量和较低能量的分子都很少，大部分分子的能量在平均能量附近，曲线下面积为某一能量范围内分子占总分子的百分率。(2)活化分子的最低能量为E1，只有能量高于E1的分子才能发生有效碰撞。E1右侧面积为活化分子所占比例。百分率。(3)E1与E平均的差值为活化能。Ea=E1E平均。反应的活化能越高，则反应物分子中活化分子比例越小。,2.1.3.2过渡状态理论,过渡状态理论认为：从反应物到生成物之间会形成一种势能较高的活化配合物(或活化中间体)，活化配合物所处的状态称为过渡状态；活化配合物的势能Ec较高，不稳定，会很快分解为产物或反应物；活化配合物的最低势能与反应物的平均势量之差为反应的活化能。即Ea=EcE平均,2.1.4化学反应速率,2.1.4.1浓度对化学反应速率的影响2.1.4.2压力对化学反应速率的影响2.1.4.3温度对化学反应速率的影响2.1.4.4催化剂对化学反应速率的影响2.1.4.5其他因素对化学反应速率的影响,2.1.4.1浓度对化学反应速率的影响,(1)基元反应和非基元反应一步完成的化学反应称之为基元反应。由两个或两个以上基元反应组成的反应为非基元反应或复杂反应。如2NO2H2N22H2O是由三个基元反应组成的。2NON2O2(快)N2O2H2N2OH2O（慢）N2OH2N2H2O（快）,（2）质量作用定律质量作用定律：在一定温度下，对于基元化学反应，化学反应速率与各反应物浓度幂的乘积成正比，浓度的幂改为反应方程式中相应的化学计量数。数学表达式：aAbBC(基元反应)=kca(A)cb(B)2NOO22NO2=kc2(NO)c(O2)（3）浓度对化学反应速率的影响在一定温度下，反应物浓度越大，反应速率就越快，反之亦然。,2.1.4.2压力对化学反应速率的影响,在一定温度时，增大压力，气态反应物质的浓度增大，反应速率增大；相反，降低压力，气态反应物浓度减少，反应速率减小。没有气体参加的反应，由于压力对反应物的浓度影响很小，所以压力改变，其他条件不变时，对反应速率影响不大。,2.1.4.3温度对化学反应速率的影响,大多数化学反应随着温度的升高而加快，随着温度的降低而减慢。荷兰物理化学家范特霍夫归纳经验规律：一般化学反应，在一定的温度范围内，温度每升高10，反应速率增加到原来的24倍。,催化剂是一种能显著改变化学反应速率，而本身在反应前后的组成、质量和化学性质都保持不变的物质。能加快反应速率的催化剂，叫正催化剂；能减慢反应速率的催化剂，叫负催化剂。通常我们所说的催化剂是指正催化剂。催化剂的特点：催化剂可参与反应，改变反应历程和速率；不改变反应方向，不改变反应的热效应；催化剂具有选择性，可有选择的加速某一反应，从而控制副反应的发生，减少副产品（主反应达平衡时，副反应还未达平衡）。2.1.4.5其他因素对化学反应速率的影响超声波、紫外光、X射线和激光灯,2.1.4.4催化剂对化学反应速率的影响,2.2化学平衡,【能力目标】能根据化学平衡常数计算；会书写平衡常数表达式。【知识目标】了解可逆反应、化学平衡的概念；掌握化学平衡常数的意义、书写和应用。,2.2.1可逆反应与化学平衡,2.2.1.1可逆反应2.2.1.2化学平衡,2.2.1.1可逆反应,在一定条件下既可以向正向进行，又能向逆向进行的反应称为可逆反应。例如：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)几乎所有的化学反应都具有可逆性。即在密闭容器中，反应不能进行到底，反应物不能全部转化为产物。从左到右进行的反应称为正反应。从右向左进行的反应称为逆反应。,2.2.1.2化学平衡,当正反应速率和逆反应速率相等时，体系中反应物和生成物的浓度不再随时间改变而改变，体系所处的状态称为化学平衡。宏观上处于静止状态，产物不再增加，反应物不再减少，实际上，正、逆反应仍在进行，只不过它们的速率相等，方向相反。,化学平衡具有如下特点：,（1）化学平衡是一动态平衡，此时正=逆0。外界条件不变，体系中各物质的量不随时间变化。（2）平衡是有条件的，条件改变时，原平衡被破坏。在新的条件下，建立新的平衡。（3）反应是可逆的，化学平衡既可以有反应物开始达到平衡，也可以由产物开始达到平衡。,2.2.2平衡常数,2.2.2.1实验平衡常数2.2.2.2标准平衡常数2.2.2.3平衡常数的书写2.2.2.4平衡常数的意义2.2.2.5平衡常数的应用,对于任意的化学反应aAbBdDgG在一定温度下达到平衡时，实验平衡常数用各生成物平衡浓度幂的乘积与各反应物平衡浓度幂的乘积之比表示，即Kc称为浓度平衡常数,2.2.2.1实验平衡常数,对于气相中的可逆反应：aA（g）bB（g）dD（g）gG（g）在一定温度下达到平衡时，实验平衡常数用各生成物平衡分压幂的乘积与各反应物平衡分压幂的乘积之比表示，即Kp称为压力平衡常数。,对于气相中的可逆反应：aA（g）bB（g）dD（g）gG（g）在一定温度下达到平衡时，则有,2.2.2.2标准平衡常数,2.2.2.3平衡常数的书写,（1）对于有纯固体、纯液体和水参加反应的平衡体系，其中纯固体、纯液体和水无浓度可言，不要写入表达式中。例如CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K=p(CO2),（2）平衡常数的表达式及数值随化学反应方程式的写法不同而不同，但其实际含义相同。例如N2O4(g)2NO2(g)N2O4(g)NO2(g)以上两种平衡常数表达式都描述同一平衡体系，但K1K2。所以使用时，平衡表达式必须与反应方程式相对应。,（3）多重平衡规则如有两个反应相加可得到第三个反应式，则其平衡常数为前两个化学反应的平衡常数之积（或商）。当反应式乘以系数时，则该系数作为平衡常数的指数。例如，某温度下，已知反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K12NO2(g)N2O4(g)K2若两个反应相加得2NO(g)+O2(g)N2O4(g)则K=K1K2,2.2.2.4平衡常数的意义,平衡常数是可逆反应的特征常数，它的大小表明了在一定条件下反应进行的程度，对于同一类型反应，K越大，表明正反应进行的程度越大；平衡常数与反应系统的浓度无关，它只是温度的函数。因此，使用时必须注明对应的温度。,(1)由平衡浓度计算平衡常数例题4-2合成氨反应N2+3H22NH3在某温度下达到平衡时，N2、H2、NH3的浓度分别是3mol/L、9mol/L、4mol/L，求该温度下的平衡常数。解已知平衡浓度，代入平衡常数表达式，得,2.2.2.5平衡常数的应用,（2）已知平衡常数和起始浓度计算平衡组成和平衡转化率,平衡转化率简称为转化率，它指反应达到平衡时，某反应物转化为生成物的百分率，常用来表示：若反应前后体积不变，反应物质的量可用浓度表示：,2.3化学平衡的移动,【能力目标】能根据浓度、压力和温度的变化判断化学平衡移动的方向。【知识目标】了解化学平衡移动的概念；掌握影响化学平衡移动的因素；理解吕.查德里原理，以及综合运用化学平衡知识解决化工生产实际问题。,2.3化学平衡的移动,2.3.1化学平衡移动的概念2.3.2影响化学平衡移动的因素2.3.3化学平衡移动原理2.3.4化学平衡移动的应用,2.3.1化学平衡移动的概念,化学平衡是一种动态平衡，在外界条件改变时，会使反应的平衡条件遭到破坏，从而会向某一个方向进行，这种由于外界条件的改变，使反应从一种平衡状态向另一种平衡状态转变的过程叫做化学平衡的移动。,对于任意可逆反应aAbBdDgG,2.3.2.1浓度对化学平衡的影响,QK平衡向左移动Q=K平衡浓度对化学平衡的影响可以归纳为：其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向右移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向左移动。,2.3.2.2压力对化学平衡的影响,对液相和固相中发生的反应，改变压力，对平衡几乎没有什么影响。但对于有气体参加的反应，压力的影响必须考虑。其他条件不变时，增加总压时，平衡向气体分子减小的方向移动，减小总压，平衡向气体分子数增大的方向移动，n=0时，改变总压平衡不移动。,对于正向放热（qK,平衡向左移动，即向吸热方向移动。对于正向吸热的反应，温度升高，平衡常数增大，此时，QK，平衡向右移动。其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热方向移动，降低温度，化学平衡向放热方向移动。,2.3.2.3温度对化学平衡的影响,2.3.2.4催化剂对化学平衡的影响,催化剂同等程度的增加正逆反应速率，加入催化剂后，体系的始态和终态并未改变，K也不变，Q也不变，此平衡不移动,2.3.3化学平衡移动原理,1884年法国科学家吕.查德里概括出一条规律：如果改变平衡系统的条件之一（如浓度、压