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文档简介
第六章化学反应与能量第一节
化学反应的速率与限度课时1化学反应的速率
学习目标1.可逆反应和化学平衡状态的概念。2.化学平衡状态的特征和判断方法。3.影响化学反应限度的因素。情景导入炼铁高炉尾气之谜高炉炼铁说明化学反应是有限度的有些反应能进行得较彻底,有些反应是有一定的限度的,不能进行彻底n(H2)/mol22222n(O2)/mol0.51510100反应结束后H2物质的量10000表1:反应O2+2H2===2H2O中点燃n(H2)/mol33333n(N2)/mol0.51510100反应结束后H2物质的量1.80.40.240.150.08【思考】从数据可以说明什么?表2:反应N2+3H22NH3中催化剂高温高压1.定义在同一条件下,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2.表示方法方程式用可逆号“
”连接,而不用“====”,3.特征(1)双向性在同一条件下,正逆方向反应同时进行(2)不完全性可逆反应不能完全进行,反应物不能完全被消耗,反应物转化率小于100%(3)共存性反应物和生成物同时存在一、可逆反应一、可逆反应【回顾】学过的可逆反应有哪些?2NO2⇌N2O4Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
===2PbSO4
(s)+2H2O(l)放电2PbSO4
(s)+2H2O(l)===Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充电【思考】这类反应是否为可逆反应?不是同一条件下进行,不属于可逆反应2.下列反应中,不属于可逆反应的是(
)
。
D课堂练习1.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),达到平衡后,再向反应容器中充入含18O的一氧化碳,经过一段时间后,18O存在于()A.CO B.H2OC.CO2
CO D.CO
H2O
CO2高温D【思考】对于可逆反应而言,正逆方向反应在同一条件下同时进行,那么反应是否持续进行?何时达到其限度?课堂练习在某固定密闭容器中发生反应:
,
各物质的浓度随反应的时间变化如下表所示:时间(min)
01020304050607080c(SO2)/mol·L-1106321.21111c(O2)/mol·L-1531.510.60.50.50.50.5c(SO3)/mol·L-104788.89999化学平衡状态反应开始时反应进行时反应50min后宏观物料角度c(反应物)____c(反应物)______c(反应物)______c(生成物)____0c(生成物)______c(生成物)______微观速率角度v正
____v正
______v正______v逆
____0v逆
______v逆
______最大=减小增大不变不变最大=减小增大不变不变化学平衡状态v(正)v(逆)反应速率时间(t)0开始阶段:反应物浓度最大,生成物浓度最小v(正)最大,v(逆)最小反应进行:反应物浓度减小,生成物浓度增大v(正)减小,v(逆)增大某一时刻:反应物浓度不变,生成物浓度不变v(正)=v(逆)v(正)=v(逆)≠01.平衡建立过程类比到所有的可逆反应tcc(生成物)c(反应物)vt0v(正)v(逆)一定时间后,c反、c生不再变化,v正
=v逆
≠0某个可逆反应开始进行时,c反最大,c生
=0,此时v正
>v逆
随着反应的进行,c反减小,c生增大,v正
减小,v逆
增大化学平衡状态1.定义
一定条件下可逆反应进行到一定程度,正反应速率和逆反应速率
相等,反应物和生成物浓度不再改变,达到一种表面静止的状态,
这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡2.实质化学平衡是可逆反应一定条件下能达到的最大程度,即该反应的限度。反应限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。=
×100%Δcc始
=
×100%Δnn始转化率
α
化学平衡状态3.特征逆定动等变化学平衡状态研究的对象是可逆反应达到化学平衡状态时,正反应和逆反应的速率相等,v正
=v逆
≠0化学平衡是一种表面静止状态,反应并未停止,是一种动态平衡达到化学平衡状态时,各组分浓度不再改变,含量保持一定外界条件改变时,原平衡将被打破,并在新的条件下建立新的平衡(前提)(实质)(标志)化学平衡状态【课本】P49在一定的条件下,某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间的变化曲线如下图所示。有关说法正确的是(
)A.t1时刻,反应逆向进行B.t2时刻,正反应速率大于逆反应速率C.t3时刻,达到反应的限度D.t4时刻,反应处于平衡状态课堂练习BD【课本】P495.下列关于化学平衡状态的叙述错误的是(
)A.化学平衡是所有可逆反应都存在的一种状态B.在给定的条件下,达到平衡时可逆反应完成程度达到最大C.达到平衡时,正、逆反应速率均为零D.达到平衡时,反应和生成物的浓度不再发生变化C课堂练习化学平衡判断依据mA(g)+nB(g)
⇌pC(g)+qD(g)1.混合物体系中各组分的含量各物质的物质的量/物质的量分数,不再发生变化一定平衡各物质的质量/质量分数,不再发生变化一定平衡各物质的体积/体积分数,不再发生变化一定平衡例:一定条件下的密闭容器中,发生可逆反应CH4(g)+CO2(g)⇌
2CO(g)+2H2(g)。下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是(
)A.H2的质量保持不变B.CH4的含量保持不变C.各组分正反应和逆反应的速率相等D.V(CH4):V(CO2)
=1∶1D化学平衡判断依据mA(g)+nB(g)
⇌pC(g)+qD(g)2.正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA,同时生成
mmolA在单位时间内消耗了nmolB,同时生成
pmolC一定平衡,即V正(A)=V逆(A)不一定平衡在单位时间内消耗了nmolB,同时生成
mmolA一定平衡直接标志——正逆反应速率
有正有逆
符合比例标志一:v正=v逆≠0①同一物质:生成速率=消耗速率,即v正(A)=v逆(A)。②不同物质:速率之比=化学计量数之比,但必须是不同方向的速率,v
(A)正:v
(B)逆=m:n方法指导利用“变量”与“不变量”来判断化学平衡状态化学平衡判断依据mA(g)+nB(g)
⇌pC(g)+qD(g)间接标志:“变量”不变
即为平衡3.混合气体压强(恒温、恒容)PV=nRT当m+n=p+q时,体系总压强不变当m+n≠p+q时,体系总压强不变不一定平衡一定平衡2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g),当体系总压强不变时,_______是化学平衡状态H2(g)+I2(g)
⇌2HI(g)当体系总压强不变时,_______是化学平衡状态C
(s)+O2(g)⇌CO2(g)当体系总压强不变时,_______是化学平衡状态CO2(g)+C(s)⇌2CO(g)当体系总压强不变时,_______是化学平衡状态恒容、恒温条件下气体密度ρρ=m总(气体)V容器(2)若有非气体参与,恒压或是恒容(1)若各物质均为气体mA(g)+nB(g)
⇌pC(g)+qD(g)化学平衡判断依据mA(g)+nB(s)
⇌pC(g)+qD(g)当恒温、恒容时,气体ρ不变不一定平衡当恒温、恒压时,气体ρ不变若m+n=p+q若m+n≠p+q不一定平衡一定平衡当恒温、恒容时,气体ρ不变当恒温、恒压时,气体ρ不变一定平衡mA(g)+nB(g)
⇌pC(s)+qD(g)或一定平衡
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),恒容条件下,当气体密度不变时,________是化学平衡状态
恒压条件下,当气体密度不变时,________是化学平衡状态
H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容条件下,当气体密度不变时,________是化学平衡状态恒压条件下,当气体密度不变时,________是化学平衡状态不一定一定不一定不一定CO2(g)+C(s)2CO(g)恒容条件下,当气体密度不变时,________是化学平衡状态恒压条件下,当气体密度不变时,________是化学平衡状态一定一定化学平衡判断依据气体的平均相对分子质量
若m+n≠p+q若m+n=p+qm总为定值n总为变量Mr为变量平衡状态n总为定值Mr为定值不一定为平衡状态(1)若各物质均为气体mA(g)+nB(g)
⇌pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g)
⇌pC(s)+qD(g)(2)若有非气体参与m总为变量Mr为变量平衡状态2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),当气体平均相对分子质量不变时,_______是化学平衡状态
H2(g)+I2(g)2HI(g)
当气体平均相对分子质量不变时,_______是化学平衡状态1、一定不一定2、C(s)+O2(g)CO2(g)当气体平均相对分子质量不变时,_______是化学平衡状态
CO2(g)+C(s)2CO(g)当气体平均相对分子质量不变时,_______是化学平衡状态一定一定体系的颜色和温度不变一定为平衡状态H2+I22HI△2NO2
N2O4红棕色绝热容器中,当体系温度不变,则达平衡。(若为恒温容器,则不可作为平衡判据)(2)体系温度不变:(1)体系颜色不变:化学平衡判断依据化学反应条件的控制1.控制化学反应条件的目的促进有利反应:
提高反应物的转化率即原料的利用率,加快反应速率等抑制有害反应:
减缓反应速率,减少甚至消除有害物质的产生,控制副反应的发生等2.控制化学反应条件的方法
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