第二章化学反应速率与化学平衡单元提升课件-高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章

化学反应速率与化学平衡CONTENTS目录01

化学反应速率02

化学平衡03

化学反应的方向04

化学反应的调控化学反应速率01化学反应速率1.表示方法（1）化学反应速率可以用单位时间、单位体积内反应物或生成物的物质的量变化来表示。如果反应体系的体积是恒定的，则化学反应速率通常用单位时间内的反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。（2）计算公式：常用单位为

mol·L-1·s-1、mol·L-1·min-12.意义：用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。化学反应速率3.特点（1）同一反应选用不同物质表示反应速率，数值可能不同，但表示的意义相同。（2）同一反应中，各物质表示的反应速率之比等于该化学方程式中的各物质的化学计量数之比。4.化学反应速率的计算方法（1）

定义式法：利用公式

计算化学反应速率。（2）比例关系法：根据用不同物质表示的化学反应速率之比等于其化学计量数之比进行计算，如反应：mA(g)+nB(g)=pC(g),其反应速率之比为v(A):v(B):v(C)=m:n:p化学反应速率（3）“三段式”法：

运用“三段式”法进行计算的步骤：

第一步：写出有关反应的化学方程式；

第二步：设未知数，列出各物质的起始量、转化量、某时刻量；

第三步：根据已知条件列方程式计算，得出各物质的转化浓度(Δc)；

第四步：根据

计算反应速率。化学反应速率起始浓度（mol/L）

abc

转化浓度（mol/L）

x

t时刻浓度（mol/L）

a-x

mA(g)＋nB(g)

pC(g)反应“三段式”计算模板②

计算中注意以下量的关系a.对反应物：c(起始)-c(转化)=c(某时刻)；b.对生成物：c(起始)+c(转化)=c(某时刻)c.反应物转化率=化学反应速率的测定（2）利用化学反应中任意一种与物质浓度相关的可观测的变量间接测定，测量反应速率时，任何一种与化学物质的浓度或质量相关的性质均可利用，如_________、________、颜色深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，人们常利用__________和_______________的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。气体体积体系压强颜色深浅显色物质浓度间1.测定方法（1）直接测定化学反应中某物质的浓度的变化。化学反应速率的测定2.常用的测定方法（1）对于有气体生成的反应：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；或恒容容器中测定一段时间内的气体压强变化。（2）对于有固体参加的反应，可测定一段时间内消耗固体质量的多少。（3）对于有酸碱参与的反应，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。（4）对于有颜色变化的反应，可测定溶液变色所需时间，或仪器测定透光率、颜色深浅等。（5）对于有沉淀生成的反应，可测定溶液变浑浊所需的时间。影响化学反应速率的因素化学原理：

Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+H2O+S↓影响因素实验步骤实验现象实验结论浓度

均出现浑浊，但后者出现浑浊更快增大反应物浓度，化学反应速率增大温度

混合后均出现浑浊，但70℃热水一组首先出现浑浊升高温度，化学反应速率增大催化剂

前者无明显现象，后者出现大量气泡催化剂能加快化学反应速率2H2O2=2H2O+O2↑影响化学反应速率的因素定量研究影响化学反应速率的因素1.实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、导管、50mL注射器、铁架台（带铁夹）、秒表、锌粒、1mol·L-1的H2SO4溶液、4mol·L-1的H2SO4溶液。2.实验步骤：按如图所示安装两套装置A、B，在锥形瓶内各盛大小相同的2g锌粒，通过分液漏斗分别加入40mL1mol·L－1和40mL4mol·L－1的硫酸溶液。化学反应速率3.实验现象：锌跟硫酸反应产生气泡，收集10mL气体，4mol·L-1H2SO4溶液与锌反应比1mol·L-1H2SO4溶液与锌反应的用时短。4.实验结果加入试剂反应时间(填“长”或“短”)反应速率(填“快”或“慢”)结论1mol·L－1H2SO4溶液长慢增大反应物浓度，化学反应速率增大4mol·L－1H2SO4溶液短快5.实验结论：4mol·L-1H2SO4溶液与锌反应比1mol·L-1H2SO4溶液与锌反应的速率快。有效碰撞与活化能1.基元反应从微观上看，反应物分子一般是经过若干个简单的反应步骤才最终转化为产物分子的。每一个简单的反应都称为基元反应。如反应2HI=H2+I2，经过2HI→H2+2I·、2I·→I2两个基元反应完成。2.反应历程：反应历程是化学中用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。反应历程又称反应机理。有效碰撞与活化能3.有效碰撞理论旧化学键的断裂和新化学键的形成都是通过反应物分子(或离子)的相互碰撞来实现的，如果反应物的分子(或离子)相互不接触、不碰撞，就不可能发生化学反应。因此，反应物分子(或离子)间的碰撞是反应发生的先决条件。但是，并不是所有的反应物分子的每次碰撞都能发生化学反应。我们把能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。有效碰撞与活化能4.活化分子与活化能（1）活化分子：实验证明，只有发生碰撞的分子的能量等于或超过一定的能量E(可称为临界能)时，才可能发生有效碰撞。发生有效碰撞的分子必须具有足够的能量，这种分子称为活化分子。（2）活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。E1表示反应的活化能，E2表示活化分子变成生成物分子放出的能量，E1-E2是反应热。有效碰撞与活化能5.活化分子的碰撞取向与化学反应分子间的自由碰撞必然会有不同的碰撞取向。发生有效碰撞的条件：①发生碰撞的分子具有较高的能量；②碰撞时有合适的取向。也就是说，只有活化分子以合适的取向发生碰撞以后，才能使分子内的化学键断裂，从而发生化学反应。上述几者间的关系可表示为：普通分子活化分子有效碰撞新物质能量合适取向外界条件对化学反应速率的影响在相同条件下，不同的化学反应会有不同的反应速率，这表明反应速率首先是由反应物本身的性质决定的。1.浓度对化学反应速率的影响（1）一般情况下，其他条件相同时，增大反应物的浓度可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度可以减小化学反应速率。（2）增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的数目，但活化分子的百分数没有增大。（3）增大反应物的浓度，必须是增大实际参加反应的反应物浓度，这样才能增大化学反应速率。外界条件对化学反应速率的影响2.温度对化学反应速率的影响（1）一般情况下，当其他条件相同时，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。（2）大量实验证明，温度每升高10℃，化学反应速率增加到原来的2~4倍。利用此经验规律可以对一些反应的化学反应速率做粗略估计。（3）所有化学反应的反应速率都与温度有关。3.压强对化学反应速率的影响（1）一般情况下，有气体参与的化学反应，当其他条件相同时，增大压强，化学反应速率增大；减小压强，化学反应速率减小。外界条件对化学反应速率的影响3.压强对化学反应速率的影响改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是压强改变时引起气体反应物浓度改变。对于没有气体参与的化学反应，改变压强时，反应物浓度变化可以忽略不计，所以对化学反应速率无影响。（2）对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：①

恒温时增大压强浓度增大引起反应速率增大引起外界条件对化学反应速率的影响②

恒温恒容时充入反应气体该物质浓度增大引起反应速率增大引起充入无关气体体积不变，该物质物质的量不变引起反应速率不变引起③

恒温恒压时充入无关气体体积增大，该物质物质的量不变，浓度变小引起反应速率变小引起外界条件对化学反应速率的影响4.催化剂对化学反应速率的影响（1）概念：在化学反应中能够改变化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有改变的物质叫做催化剂。使用合适的催化剂，可增大化学反应速率。（2）催化剂的催化原理催化剂是通过参与反应改变反应历程，降低反应的活化能来提高化学反应速率的。催化剂的催化原理可表示为使用催化剂→改变反应历程→降低反应的活化能→使更多的反应物分子成为活化分子→增加单位体积内的活化分子百分数→加快化学反应速率。外界条件对化学反应速率的影响由图像可知，催化剂的存在并不改变反应物和生成物的相对能量，即不改变反应热（3）催化剂的特性①

催化剂具有选择性，不同反应有不同的催化剂。②

可逆反应中催化剂对正、逆反应的速率改变程度相同。③

催化剂有一定的活化温度(即催化剂在一定的温度下催化效果最佳)，不同催化剂的活化温度不同。化学平衡02化学平衡状态1.可逆反应（1）概念：在相同条件下，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。（2）特征采用“”连接，把从左向右的反应称作正反应，从右向左的反应称作逆反应。（3）表示方法①

双向：指可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应。②

双同：指正逆反应是在同一个条件下，同时进行。③

共存：指反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存。化学平衡状态2.化学平衡状态（1）含义：在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。（2）化学平衡状态的特征逆：可逆反应（或可逆过程）；等：

v正=v逆

(不等于零)；动：正逆反应均未停止，只是速率相等,是动态平衡；定：平衡时，各组分的浓度或含量保持不变；变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡，平衡发生移动。化学平衡状态（3）化学平衡状态的判断①

看速率（看正逆，除系数）a.同一物质：v正=v逆≠0（断键=成键）b.不同物质：速率之比=系数之比（一正一逆）v正表述：反应物消耗速率、生成物生成速率、反应物断键、生成物成键v逆表述：反应物生成速率、生成物消耗速率、反应物成键、生成物断键化学平衡状态②

看变量（变量不变则平衡）a.对同一组分，c、n、w(质量分数)、X％(物质的量分数)等，保持不变则平衡。特例：NH4Cl(S)=NH3(g)+HCl(g)w、X％一定时，不能判定平衡b.温度保持不变则达到平衡（绝热体系）常见有色气体：红棕色：Br2(g)NO2(g)、黄绿色：Cl2(g)、紫色：I2(g)c.对于有色物质参与反应，颜色不变则达到平衡化学平衡状态d.压强不变则平衡（恒温恒容）压强不变若m+n≠p+q一定若m+n=p+q不一定平均摩尔质量不变若m+n≠p+q若m+n=p+q一定不一定密度不变若m+n≠p+q不一定以恒温恒容条件下mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例若m+n=p+q不一定化学平衡常数与平衡转化率1.化学平衡常数（1）定义：在一定温度下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度化学计量数次幂之积与反应物浓度化学计量数次幂之积的比值是一个常数，称为化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。（2）表达式：对于一般的可逆反应

在一定温度下达到平衡常数时，mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)平衡常数

K=化学平衡常数与平衡转化率（3）化学平衡常数的意义化学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）。①

K值越大，表示反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大。一般来说，K＞105时可认为该反应进行得基本完全了。②

K值越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有性质的定量体现。（3）影响化学平衡常数的因素通常情况下，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。升高温度，吸热反应的平衡常数增大，放热反应的平衡常数减小；降低温度，吸热反应的平衡常数减小，放热反应的平衡常数增大。化学平衡常数与平衡转化率（5）化学平衡常数K的应用:①

化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越高。反之，则相反。②

可以利用K值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。（Q：浓度积）a.Q＜K：反应向正反应方向进行；b.Q=K：反应处于平衡状态

；c.Q＞K：反应向逆反应方向进行。③

利用K值可判断反应的热效应：若温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应；若温度升高，K值减小，则正反应为放热反应。（2）表达式：化学平衡常数与平衡转化率1.平衡转化率（1）含义：平衡转化率是指平衡时已被转化了的某反应物的量与起始时该反应物的量之比。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡时已转化的某反应物A的量与转化前（初始时）该反应物的量之比，为A的平衡转化率（该条件最大转化率），可表示为：化学反应的方向03自发过程与自发反应1.自发过程（1）含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。如水由高处流向低处。一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。（2）特征：高能状态低能状态对外做功或放热有序状态无序状态2.自发反应：在一定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应，就称为自发反应。3.非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应称为非自发反应。焓判据、熵判据1.焓判据（1）能自发进行的化学反应多数是放热反应，∆H＜0。（2）有些吸热反应在室温下能自发进行，还有一些吸热反应在较高温度下能自发进行。（3）反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素2.熵判据（1）概念：熵是衡量体系混乱度的物理量，符号为

S，单位通常为J/(mol·K)。熵值越大，体系的混乱度越大。焓判据、熵判据（2）影响因素：①

物质的种类：同一条件下，不同物质的熵值不同。②

物质的状态：同一物质的物质的量相同时，熵值大小为S(g)＞S(l)＞S(s)。③

物质的量：同种气态物质，物质的量越多，原子数或分子数越多，熵值越大。④

易溶于水的固体，溶解前后熵值不同。如氯化钠晶体溶于水，S(溶解前)＜S(溶解后)2.反应熵变焓判据、熵判据△S=S(产物）-S(反应物）∆S>0,熵增反应∆S<0,熵减反应（1）计算公式：（2）熵变规律：对于有气体（可以是反应物也可以是生成物）参与且气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增(∆S>0)的反应；反之，气态物质的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵减(∆S＜0)的反应。（3）熵变与反应方向：①熵增加有利于反应的自发进行。②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。③熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。复合判据在等温、等压条件下封闭体系中，自由能的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：（G

：自由能T：绝对温度)

化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡ΔG=ΔH-TΔS

当ΔG＜0时，

反应能自发进行当ΔG

＞0时，反应不能自发进行当ΔG＝0时，反应达到平衡状态注意：（1）ΔH为负，ΔS为正时，任何温度反应都能自发进行。

（2）ΔH为正，ΔS为负时，任何温度反应都不能自发进行化学反应的调控041.反应原理2.反应特点（1）合成氨反应为可逆反应；（2）正反应为放热反应，∆H＜0；（3）反应物、生成物均为气体，且正反应为气体体积减小的反应，∆S＜0。合成氨反应条件与原理分析N2(g)

+3H2(g)

⇌2NH3(g)ΔH=-92.4kJ/mol3.有利于氨生成的措施（1）降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动。（2）实验表明，在一定的温度和压强下，当起始时N2与H2的物质的量之比为1:2.8时更能促