《化学反应速率与化学平衡》课件

《化学反应速率与化学平衡》1.了解化学反应速率的概念和定量表示方法，能正确计算化学反应的转化率(α)。2.了解反应活化能的概念，了解催化剂的重要作用。3.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。4.掌握化学平衡的特征，了解化学平衡常数K的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。再说核心知识ZAISHUOHEXINZHISHI

1.正确理解影响化学反应速率和化学平衡的外界因素(1)“惰性气体（与反应无关的气体）”对反应速率的影响①：充入“惰性气体”总压增大，但容器的容积不变―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→反应速率不变。对平衡的影响原平衡体系

容器容积体积不变，各反应气体的浓度不变―→没有引起速率的改变充入惰性气体平衡不移动恒容容器②恒压容器：充入“惰性气体”容器体积增大

参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)反应速率减小。对平衡的影响原平衡体系

容器容积增大―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)充入惰性气体引起了速率的改变(2)纯液体、固体对化学反应速率的影响在化学反应中，纯液体和固态物质的浓度视为常数，所以不能用固态物质的浓度变化来表示反应化学反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。(3)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响是一致的，但影响程度不一定相同。①当增大反应物浓度时，v正增大，v逆瞬间不变，随后也增大；平衡正向移动。特别注意反应中的固体和纯液体，还要特别关注实际参与反应的离子。同时不要改变反应的本质（稀硫酸-浓硫酸，稀硝酸-浓硝酸）②增大压强，v正和v逆都增大，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；平衡向气体分子数减小的方向移动。③对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率；平衡不移动。④升高温度，v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大；平衡向吸热反向移动。⑤使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。平衡不移动。2.“把握核心”全面突破化学平衡状态的判断依据(1)核心判据：v正＝v逆≠0（化学平衡状态的本质特征，v必须是同种物质

）。①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。②不同物质：必须标明是“异边同向，同边异向”的反应速率关系，同时要满足速率之比等于化学计量数之比。v(A)正＝v(A)逆bv(A)生成＝av(B)消耗bv(D)生成＝dv(B)生成如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)反应达到平衡状态(2)静态判据：各种“量”不变。①各物质的质量、物质的量或浓度不变（物质本身）。②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。③温度④压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)⑤颜色(某组分有颜色)不变。核心，若物理量由“变量”变成了“不变量”，则表明该可逆反应达到平衡状态；若物理量始终为“不变量”，则不能作为平衡判据。3.掌握判断化学平衡移动的方法原平衡状态（v正=v逆）外界条件改变引起速率改变v正′≠v逆′v正′=v逆′改变程度不同改变相同v正′>v逆′正向移动v正′<v逆′逆向移动平衡不移动达到新的平衡状态(1)依据勒夏特列（平衡移动）原理判断通过比较平衡破坏瞬时的正、逆反应速率的相对大小来判断平衡移动的方向。1.判断转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。2.压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当压强“改变”造成浓度改变时，平衡才有可能移动。反思归纳FANSIGUINA

反思归纳FANSIGUINA

(2)依据浓度商(Q)规则判断通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小来判断平衡移动的方向。①若Q＞K，平衡逆向移动；②若Q＝K，平衡不移动；③若Q＜K，平衡正向移动。规避两个易失分点(1)化学平衡状态判断“三关注”①关注反应容器，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。反思归纳FANSIGUINA

反思归纳FANSIGUINA

4.理解不能用勒夏特列原理解释的问题(1)若外界条件改变后，无论平衡向正反应方向移动或向逆反应方向移动都无法减弱外界条件的变化，则平衡不移动。

如对于H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，由于反应前后气体的分子总数不变，外界压强增大或减小时，平衡无论正向或逆向移动都不能减弱压强的改变。所以对于该反应，压强改变，平衡不发生移动。

例如：缩小容器的体积，增大压强，容器中气体的颜色变深，但这里并没有平衡移动，不能用勒夏特列原理解释。(2)催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，所以催化剂不会影响化学平衡。反思归纳FANSIGUINA

例1按要求填空(1)形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁_____(填“大于”“小于”或“等于”)铝。(2)对于Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”“减小”或“不变”)①升高温度：_____；②增大盐酸浓度：______；③增大铁的质量：______；④增加盐酸体积：_____；⑤把铁片改成铁粉：______；⑥滴入几滴CuSO4溶液：_____；⑦加入NaCl固体：______；⑧加入CH3COONa固体：______；⑨加入一定体积的Na2SO4溶液：______。(3)若把(2)中的稀盐酸改成“稀硝酸”或“浓硫酸”是否还产生H2，为什么？

不会产生H2，Fe和稀硝酸反应生成NO；常温下，Fe在浓硫酸中钝化。小于增大增大不变不变增大增大不变减小减小例2一定温度下，反应N2(g)＋O2(g)

2NO(g)在密闭容器中进行，回答下列措施对化学反应速率的影响。(填“增大”“减小”或“不变”)(1)恒容充入N2：______；(2)恒容充入He：_____；(3)恒压充入He：______。增大不变减小例3

一定温度下，对可逆反应A(g)＋2B(g)3C(g)的下列叙述中，能说明反应已达到平衡的是A．单位时间内消耗amolA，同时生成3amolCB．容器内B的浓度不再变化C．混合气体的物质的量不再变化D．A的消耗速率等于C的生成速率的3倍√例4在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)达到平衡状态的是__________(2)能说明I2(g)＋H2(g)

2HI(g)达到平衡状态的是_________(3)能说明2NO2(g)

N2O4(g)达到平衡状态的是________________(4)能说明C(s)＋CO2(g)

2CO(g)达到平衡状态的是____________(5)能说明5CO(g)＋I2O5(s)

5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是___________(6)能说明NH2COONH4(s)

2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是_________①③④⑦⑤⑦①③④⑤⑦①②③④⑦①②③②④⑦NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)起始量/mol

n

0

0转化量/mol

αn

2αn

αn某时刻/mol

n-αn

2αn

αn混合气体的平均摩尔质量

气体的总质量气体的总物质的量

2αnⅹ17+αnⅹ44

2αn+αn783=26===设NH2COONH4(s)起始物质的量为n，转化率为α若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)达到平衡状态的是(2)能说明I2(g)＋H2(g)

2HI(g)达到平衡状态的是(3)能说明2NO2(g)

N2O4(g)达到平衡状态的是(4)能说明C(s)＋CO2(g)

2CO(g)达到平衡状态的是②③④⑦⑤⑦②③④⑤⑦②③④⑦化学平衡标志的判断还要注意“一个角度”，即从微观角度会分析判断。如：反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各项能说明该反应达到平衡状态的是_________(填序号)。①断裂1molN≡N键的同时生成1molN≡N键；②断裂1molN≡N键的同时生成3molH—H键；③断裂1molN≡N键的同时断裂6molN—H键；④生成1molN≡N键的同时生成6molN—H键。①②③④例5(2018·杭州市西湖高级中学高三月考)在容积不变的密闭容器中存在反应：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

ΔH<0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是A.图Ⅰ研究的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响B.图Ⅱ研究的是t1时刻加入催化剂对反应速率的影响C.图Ⅲ研究的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高D.图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较低解析

增大氧气浓度的瞬间，逆反应速率不变，A不正确；催化剂能同等程度改变正逆反应速率，但平衡不移动，B正确，C不正确；图像Ⅲ中乙首先到达平衡状态，所以乙的温度高于甲中的温度，D不正确。√例6密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)2C(g)

ΔH＜0。根据下面速率—时间图像，回答下列问题。(1)下列时刻所改变的外界条件：t1_________；t3___________；t4_________。升高温度加入催化剂减小压强(2)反应速率最快的时间段是________。(3)C的物质的量最大的时间段是________。t3～t4段t0～t1段解析t1时，v逆增大程度比v正增大程度大，说明改变的条件是升高温度。t3时，v正、v逆同等程度地增大，说明加入了催化剂。t4时，v正、v逆都减小且v正减小的程度大，平衡向逆反应方向移动，说明改变的条件是减小压强。由于在t3时刻加入的是催化剂，所以t3～t4段反应速率最快。从t1

开始平衡移动的方向都是逆向移动，所以t0～t1段C的物质的量最大N2+3H22NH3（ΔH<0）例7合成氨原理：1.反应特点是：①可逆反应；②气体总体积缩小的反应；③正反应为放热反应.根据上述反应特点，从理论上分析：(1)使氨生成得快的措施(从反应速率考虑)：①增大反应物的浓度；②升高温度；③增大压强；④使用催化剂.(2)使氨生成得多的措施(从平衡移动考虑)：①增大反应物的浓度同时减小生成物的浓度；②降低温度；③增大压强.2.合成氨条件的选择在实际生产中，既要考虑氨的产量，又要考虑生产效率和经济效益，综合以上两方面的措施，得出合成氨的适宜条件的选择：浓度：一般采用N2和H2的体积比1∶3，同时增大浓度，不加大某种反应物的浓度，这是因为合成氨生产的原料气要循环使用.按1∶3循环的气体体积比，仍会保持1∶3.温度：合成氨是放热反应，降低温度虽有利于平衡向正反应方向移动，但温度过低，反应速率过慢，所以温度不宜太低，在500℃左右为宜，而且此温度也是催化剂的活性温度范围.压强：合成氨是体积缩小的可逆反应，所以压强增大，有利于氨的合成，但压强过高时，对设备的要求也就很高，制造设备的成本就高，而且所需的动力也越大，应选择适当的压强，一般采用2×107Pa～5×107Pa.催化剂：用铁触媒作催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡时间.3.可将合成氨的适宜条件归纳为：①增大氮气、氢气的浓度，及时将生成的氨分离出来；②温度为500℃左右；③压强为2×107Pa～5×107Pa；④铁触媒作催化剂.利用速率和平衡的知识，选择合成氨适宜条件例8对于反应2SiHCl3(g)

SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。则343K时反应的平衡转化率α＝______%。平衡常数K343K＝_____(保留2位小数)。220.02例9三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：例10在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ·mol－1]，下列说法正确的是容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的浓度/mol·L－1c1c2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率α1α2α3A.2c1＞c3

B.a＋b＞92.4

C.2p2＜p3

D.α1＋α3＜1解析甲容器投入1molN2、3molH2，乙容器投入2molNH3，恒温恒容条件下，甲容器与乙容器是等效平衡，各组分的物质的量、含量等完全相等；而甲容器投入1molN2、3molH2，丙容器加入4molNH3，采用极限转化法，丙相当于加入2molN2、6molH2，丙中加入量是甲中的二倍，如果恒温且丙容器容积是甲容器二倍，则甲容器与丙容器为等效平衡，所以丙所到达的平衡可以看作在恒温且容积是甲容器二倍条件下到达平衡后，再压缩体积至与甲容器体积相等所达到的平衡，由于该反应是体积减小的反应，缩小容器体积，增大了压强，平衡正向移动。丙中氮气和氢气的平衡浓度要大于甲中氮气和氢气的平衡浓度的2倍。例10在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ·mol－1]，下列说法正确的是容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的浓度/mol·L－1c1c2c3反应的能量变化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率α1α2α3A.2c1＞c3

B.a＋b＞92.4

C.2p2＜p3

D.α1＋α3＜1A项，丙容器反应物投入4molNH3，采用极限转化法转化为反应物为2molN2、6molH2，是甲中的二倍，若平衡不移动，c3＝2c1，丙相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中氨气的浓度大于甲中氨气浓度的二倍，即c3＞2c1，错误；B项，甲投入1molN2、3molH2，乙中投入2molNH3，则甲与乙是完全等效的，根据盖斯定律可知，甲与乙的反应的能量变化之和为92.4kJ，故a＋b＝92.4，错误；C项，丙容器反应物投入4molNH3，是乙的二倍，若平衡不移动，丙中压强为乙的二倍，由于丙中相当于增大压强，平衡正向移动，所以丙中压强减小，小于乙的2倍，即2p2＞p3，错误；D项，丙容器反应物投入4molNH3，是乙的二倍，乙和甲是等效平衡的关系，若平衡不移动，转化率α1＋α3＝1，由于丙中相当于增大压强，平衡向着正向移动，氨气的转化率减小，所以转化率α1＋α3＜1，正确。√例11在一定温度下，将一定质量的混合气体在密闭容器中发生反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)，达到平衡时测得B气体的浓度为0.6mol·L－1

，恒温下将密闭容器的容积扩大1倍，重新达到平衡时，测得B气体的浓度为0.4mol·L－1

，下列叙述中正确的是A.a+b>c+dB.平衡向右移动C.重新达平衡时