高二化学苏教版2019选择性必修第一册同步课件第二章化学反应速率与化学平衡

第二章

化学反应速率与化学平衡授课人：目录CONTENTS第一节

化学反应速率第二节化学反应的方向与限度第三节

化学平衡的移动第一节PartOne化学反应速率一、化学反应速率的概念与表示方法(1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。(2)表示方法：可用单位时间内

或者

(均取正值)来表示。反应物浓度的减少生成物浓度的增加mA＋nB===pY＋qZv(A)＝________，v(B)＝______，v(Y)＝_______，v(Z)＝________。一、化学反应速率的概念与表示方法用不同反应物表示化学反应速率时，化学反应速率之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。

＝∆c(A)：∆c(B)：∆c(C)：∆c(D)

＝∆n(A)：∆n(B)：∆n(C)：∆n(D)

mA(g)+nB(g)

⇌

pC(g)＋qD(g)

＝m∶n∶p∶q=v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)

mA(g)＋nB(g)

⇌

pC(g)＋qD(g)c始/mol·L－1

a

b

0

0c转/mol·L－1

mx

nx

px

qxct/mol·L－1

a－mx

b－nx

px

qx三段思维法①对反应物：c(转化)＝c(起始)－c(某时刻)=∆c(反应物)②对生成物：c(转化)＝c(某时刻)－c(起始)=∆c(生成物)一、化学反应速率的概念与表示方法∆c一、化学反应速率的概念与表示方法比较化学反应速率的大小方法（1）换算成同一物质同一单位表示（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值不同条件下：mA＋nB

pC＋qD

υ(B)n

υ(A)

m

＞若

则

υ(A)＞

υ(B)

实验室测定化学反应速率常用的方法01020304有气体生成可测定相同时间内收集气体的体积或收集等量气体所用的时间。有固体参加有酸碱参与有颜色变化可测定一段时间内消耗固体质量的多少可测定一段时间内溶液中氢离子或氢氧根离子浓度的变化。可测定溶液变色所需时间。05有沉淀生成可测定溶液变浑浊所需的时间。二、化学反应速率的测定三、影响反应速率的因素接触面积浓度内因催化剂温度影响化学反应速率的因素在相同条件下，反应速率首先是由反应物自身的性质决定的。即：内因是最主要因素碰撞理论能发生反应的碰撞称为有效碰撞。01发生碰撞的分子具有足够高的能量。02分子在一定的方向上发生碰撞。有效碰撞必须满足的条件：三、影响反应速率的因素化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差活化分子活化能

反应物分子平均能量能量活化分子E2反应过程

ΔHE1生成物反应物O反应的活化能三、影响反应速率的因素当增加反应物的浓度时，单位体积内反应物的活化分子数目增多，反应物发生有效碰撞的次数增多，反应速率增大。增加浓度活化分子普通分子三、影响反应速率的因素基元反应：通过碰撞一步直接转化为产物的反应。例如：NO2+CO

NO+

CO2反应过程中没有任何中间产物生成三、影响反应速率的因素更多的化学反应过程分为多步进行

2HIH2+I2

第一步：2HI→2I•+H2

第二步：2I•→I2

每个基元反应都有对应的活化能。基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。三、影响反应速率的因素反之，反应速率减慢。增大压强气体体积缩小反应物浓度增大单位体积内活化分子数目增多单位时间内有效碰撞几率增加反应速率加快是数目，非百分率三、影响反应速率的因素压强的改变必须引起浓度的改变，才能影响化学反应速率。恒容：充入惰性气体―→总压增大―→反应物浓度不变―→反应速率不变。三、影响反应速率的因素恒压：充入惰性气体―→体积增大―→反应物浓度减小―→反应速率减小。其他条件相同时，升高温度→单位体积内活化分子数目增多→单位体积内活化分子百分数增多→单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大。三、影响反应速率的因素一般温度每升高10K，其反应速率可增加2~4倍。过渡态理论：反应物分子并不只是通过简单的碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。三、影响反应速率的因素当其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程→活化能降低→活化分子百分数增多→单位体积、单位时间内有效碰撞次数增多→化学反应速率增大三、影响反应速率的因素条件变化活化能单位体积内活化分子百分数单位时间内有效碰撞的次数化学反应速率分子总数活化分子数浓度增大不变增多增多不变增多增大减小不变减少减少不变减少减小压强增大(减小容器容积)不变增多增多不变增多增大减小(增大容器容积)不变减少减少不变减少减小三、影响反应速率的因素条件变化活化能单位体积内活化分子百分数单位时间内有效碰撞的次数化学反应速率分子总数活化分子数温度升高不变不变增多增大增多增大降低不变不变减少减小减少减小使用催化剂减小不变增多增大增多增大三、影响反应速率的因素第二节Parttwo化学反应的方向与限度能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。特点：自发过程一、自发过程和自发反应自发反应在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。研究表明，一些自发进行的化学反应有趋于体系混乱度增大的倾向。影响因素：构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大，体系的混乱度越大，熵越大。定义：衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S。熵二、化学反应进行方向的判据熵变：反应前后体系熵的变化，符号：ΔS。如果发生变化后体系的混乱度增大，那么该过程的ΔS＞0；反之，ΔS＜0。ΔS=S(生成物)－S(反应物)ΔG=ΔH-TΔS＜0一定能自发进行=0达到平衡状态＞0一定不能自发进行二、化学反应进行方向的判据规律总结ΔHΔS反应的自发性＜0＞0ΔG=ΔH－TΔS＜0，一定能自发进行＞0＜0ΔG=ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行＜0＜0在较低温度下能自发进行＞0＞0在较高温度下能自发进行二、化学反应进行方向的判据三、化学平衡状态化学平衡状态定义：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当

反应进行到一定程度时，

与

相等，反应物的浓度与生成物的浓度都

，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。正反应速率逆反应速率不再改变标志反应混合物中各组分的浓度保持不变实质v正(B)=v逆(B)≠0适用可逆反应可逆三、化学平衡状态特征化学平衡状态的研究对象是可逆反应逆平衡时V正=V逆0等平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡动平衡时，反应混合物各组分的百分含量保持不变定外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生平衡的移动变29三、化学平衡状态公式ρ＝V/m在讨论混合气体密度时的应用。判断某反应是否达到平衡的“三看”“三注意”三看三注意反应是否为可逆反应物质的状态气体的化学计量数不同物质的平衡浓度之间无必然关系公式M＝n/m在讨论混合气体的平均相对分子质量时的应用30三、化学平衡状态以反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例v正＝v逆同一物质生成速率等于消耗速率不同物质化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即“一正一逆”)可变量达不变各物质的物理量各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变各物质的含量各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变31三、化学平衡状态以反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例可变量达不变气体的总物质的量m＋n≠p＋q时，气体的总物质的量一定恒容条件下的压强m＋n≠p＋q时，总压强一定恒压条件下气体的密度m＋n≠p＋q时，ρ＝一定混合气体的平均相对分子质量当m＋n≠p＋q时，Mr＝一定有颜色变化的反应气体的颜色不再变化四、化学平衡常数定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号K表示。K

＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)对于一般的可逆反应

m

A(g)+n

B(g)

p

C(g)+q

D(g)在一定温度下达到化学平衡时，各物质平衡时的浓度满足的数学关系式为：平衡常数的大小定量反映了化学反应进行的程度。意义：即：反应的限度四、化学平衡常数12Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipiscingelit.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。Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipiscingelit.一般地，K＞105时，认为该反应进行得就基本完全了。当K<10－5时，该正反应很难发生。影响因素：内因：反应中物质的性质外因：对于同一可逆反应，化学平衡常数只与温度有关若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。已知两反应的平衡常数分别为K1、K2化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。2、若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝K1/K2。1、若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。四、化学平衡常数4、若两反应的反应物和生成物相同，反应1的系数是反应2

的n倍，则K1＝K2n。 3、若两反应互为逆反应，则K1•K2＝1。四、化学平衡常数判断反应的方向1浓度商：用任意状态的浓度幂之积的比值，用Q表示Q

＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)m

A(g)+n

B(g)

p

C(g)+q

D(g)Q＜K：可逆反应向正反应方向进行。Q＞K：可逆反应向逆反应方向进行；Q＝K：可逆反应处于平衡状态；应用四、化学平衡常数

判断反应的热效应2应用利用平衡常数可计算物质的平衡浓度、物质的量分数和转化率等。若升高温度，K增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K减小，则正反应为放热反应。相关计算3五、平衡转化率

α

＝

×100%反应物的减少量反应物的起始量平衡转化率达到化学平衡时，反应达到该条件下物质转化的最大“限度”，即反应物的转化率最大。平衡转化率与平衡常数均能表示化学反应进行的程度，但平衡常数不直观，转化率能更直观地表示化学反应进行的程度。第三节Partthree化学平衡的移动一、化学平衡状态的移动v正＜v逆v正=v逆反应处于平衡状态v正＞v逆平衡向正反应方向移动平衡向逆反应方向移动改变条件后，①v正≠v逆，②各组分的百分含量发生改变。实质：化学平衡移动方向的判断：二、影响化学平衡移动的因素浓度浓度对化学平衡移动的影响规律当其他条件不变时：反应物

生成物平衡向正反应方向移动增大c(反应物)减小c(生成物)Q减小Q＜K减小c(反应物)增大c(生成物)平衡向逆反应方向移动Q增大Q＞K二、影响化学平衡移动的因素浓度固体或纯液体的浓度是常数，改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小，平衡不移动。“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中参加反应的离子的浓度。对于离子平衡体系，注意离子浓度的改变方式，排除不参与反应的离子的干扰。123注意二、影响化学平衡移动的因素压强②减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。压强对化学平衡移动的影响规律当其他条件不变时：①增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动。③对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强平衡不移动。二、影响化学平衡移动的因素压强对于反应前后气体体积相等的反应[如H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)]，当向平衡体系中充入“惰性”气体时，则无论任何情况下平衡都不发生移动。充入“惰性”气体对化学平衡的影响在恒容容器中，改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，应以浓度的影响进行分析，得出Qc与K的关系。二、影响化学平衡移动的因素温度②降低温度，平衡向放热反应方向移动。温度对化学平衡移动的影响规律当其他条件不变时：①升高温度，平衡向吸热反应方向移动。任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。二、影响化学平衡移动的因素催化剂当其他条件不变时，催化剂能够同等程度地改变正逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响，即不能改变平衡混合物的组成，但可缩短达到化学平衡所需的时间。如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。勒夏特列（1850—1936）勒夏特列原理：也称化学平衡移动原理三、勒夏特列原理平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。所有的动态平衡，用于定性判断平衡移动的方向，解释平衡移动造成的结果或现象等。适用范围：注意如：原平衡（100℃）→升温到200℃→减弱（降温）→向吸热方向移动→新平衡（温度介于100-200℃之间）三、勒夏特列原理判断改变的是哪种外界条件根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化若v′正或v′逆有一个发生了“突变”若两个都发生了“突变”且仍然相等123若两个都发生了“突变”则为改变的浓度则为改变的温度或压强则为加入催化剂或等体积反应改变压强四、化学平衡相关图像“渐变”类v-t图浓度对化学反应速率的影响有一条线是连续的，v′(正)突变，v′(逆)渐变，v′(正)>v′(逆)说明t1时刻增大了反应物的浓度，使v′(正)突变，平衡正向移动。有一条线是连续的，v′(逆)突变，v′(正)渐变，v′(正)>v′(逆)说明t1时刻减小了生成物的浓度，使v′(逆)突变，平衡正向移动。四、化学平衡相关图像“断点”类v-t图温度(或压强)对化学反应速率的影响v′(正)、v′(逆)都是突然增大的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v′(正)>v′(逆)，平衡正向移动。说明该反应的正反应是吸热反应(或气体分子数减小的反应)，改变的外界条件是升高温度(或增大压强)。四、化学平衡相关图像“断点”类v-t图温度(或压强)对化学反应速率的影响v′(正)、v′(逆)都是突然变小的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v′(正)>v′(逆)，平衡正向移动。说明该反应的正反应是放热反应(或气体分子数增大的反应)，改变的条件是降低温度(或减小压强)。四、化学平衡相关图像“平台”类v-t图催化剂(或压强)对化学反应速率的影响图像中v′(正)、v′(逆)都是突然增大，且增大的程度相同，t1时刻，图像中出现了“平台”，化学平衡不发生移动，改变的条件是使用了催化剂或反应前后气体分子数目不发生变化的反应增大了压强。四、化学平衡相关图像全程类v-t图Zn与足量盐酸的反应溶液中c(H＋)逐渐减小大于温度升高对速率的影响，v减小。AB段(v增大)，反应放热，BC段(v减小)溶液温度逐渐升高对速率的影响大于c(H＋)逐渐减小的影响，v增大。四、化学平衡相关图像Ⅰ.T2

T1，温度升高，平衡

移动，正反应是

反应。＞逆向放热拐点：先拐先平数值大四、化学平衡相关图像Ⅱ.p2

p1，压强增大，A(反应物)的转化率

，说明正反应是气体总体积

的反应。＞减小增大拐点：先拐先平数值大四、化学平衡相关图像＞Ⅲ.生成物C的百分含量