5第五章化学反应速率.ppt

化学工业出版社化学工业出版社课件制作：湖南化工职业技术学院课件制作：湖南化工职业技术学院 胡莉蓉胡莉蓉第五章第五章 化学反应速率化学反应速率 化学平衡化学平衡学习目标：学习目标：1.1.了解化学反应速率和化学平衡概念；了解化学反应速率和化学平衡概念；2.2.正确书写平衡常数的表达式；正确书写平衡常数的表达式；3.3.掌握各种因素对反应速率和化学平衡的影响及在生产实践中的应用。掌握各种因素对反应速率和化学平衡的影响及在生产实践中的应用。学习内容学习内容第一节第一节 化学反应速率化学反应速率第二节第二节 化学平衡化学平衡第三节第三节 化学平衡的移动化学平衡的移动化学反应速率化学反应速率化学反应中常涉及到的两个问题化学反应中常涉及到的两个问题:(1)(1)化学反应进行的方向化学反应进行的方向、程度程度(2)(2)化学反应进行的快慢化学反应进行的快慢可能性可能性现实性现实性化学热力学化学热力学化学动力学化学动力学化学平衡化学平衡炸药爆炸、照相胶片的感光、酸碱中和反应炸药爆炸、照相胶片的感光、酸碱中和反应 快快塑料和橡胶的老化、煤和石油的形成塑料和橡胶的老化、煤和石油的形成 慢慢 化学反应速率的差别化学反应速率的差别一、一、化学反应速率的表示方法化学反应速率的表示方法表示方法：单位时间内反应物或生成物的浓度变化表示方法：单位时间内反应物或生成物的浓度变化 平均速率平均速率平均速率平均速率第一节第一节 化学反应速率化学反应速率单位：单位：mol/L.S或或mol/L.min或或mol/L.h 二、影响反应速率的因素二、影响反应速率的因素（一）浓度对反应速率的影响（一）浓度对反应速率的影响结论结论：增大反应物的浓度，会加快反应速率；而降低反应物的浓度，会：增大反应物的浓度，会加快反应速率；而降低反应物的浓度，会减慢反应速率。减慢反应速率。实验实验：余烬的火柴插入盛有纯氧气的试：余烬的火柴插入盛有纯氧气的试 管中，火柴复燃管中，火柴复燃（二）压力对反应速率的影响（二）压力对反应速率的影响结论结论：对于有气体物质参加的反应，增大压力，反应速率加快。降：对于有气体物质参加的反应，增大压力，反应速率加快。降低压力，低压力，反应速率减慢。反应速率减慢。（三）温度对反应速率的影响（三）温度对反应速率的影响结论结论：在其他条件不变的情况下，升高温度：在其他条件不变的情况下，升高温度 ，化学反应速率增大。温度每，化学反应速率增大。温度每升高升高1010，反应速率大约增加，反应速率大约增加2 24 4倍。倍。（四）催化剂对反应速率的影响（四）催化剂对反应速率的影响 催化剂催化剂:凡能改变反应速率而本身的组成和质量在反应前后保持不变凡能改变反应速率而本身的组成和质量在反应前后保持不变的物质。的物质。催化反应：催化反应：有催化剂参加的反应；有催化剂参加的反应；催化作用：催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用催化剂在化学反应中所起的作用 正催化剂：能加快反应速率的催化剂正催化剂：能加快反应速率的催化剂负催化剂：能减慢反应速率的催化剂叫负催化剂负催化剂：能减慢反应速率的催化剂叫负催化剂橡胶和塑料制品橡胶和塑料制品中的防老化剂中的防老化剂 注意注意:催化剂只能改变反应速率，但不能使不发生反应的物催化剂只能改变反应速率，但不能使不发生反应的物质之间发生反应，也不能提高反应收率。质之间发生反应，也不能提高反应收率。第二节第二节 化学平衡化学平衡一、可逆反应一、可逆反应不可逆反应不可逆反应：只能向一个方向进行只能向一个方向进行“到底到底”的反应的反应。2KClO3 2 KCl+O2MnO2H2 +I2 2HI2HI H2 +I2 2HIH2 +I2 表达：表达：可逆反应可逆反应：既能向一个方向又能向相反方向进行的反应既能向一个方向又能向相反方向进行的反应 正反应正反应 逆反应逆反应 二、二、化学平衡化学平衡对于可逆反应，当正逆反应速率相等时，系统所处的状态称对于可逆反应，当正逆反应速率相等时，系统所处的状态称化学平衡状态。化学平衡状态。动态平衡：动态平衡：v v正正=v=v逆逆0 0各物质浓度不随时间而改变各物质浓度不随时间而改变相对性，改变条件平衡可被打破相对性，改变条件平衡可被打破平衡可从正、逆两个方向建立平衡可从正、逆两个方向建立化学平衡的特点化学平衡的特点:Cp Dq 三、平衡常数三、平衡常数 mA+nBpC+qD 任何可逆反应任何可逆反应 达到化学平衡时，生成物浓度（以生成物化学式系数为指数）的乘达到化学平衡时，生成物浓度（以生成物化学式系数为指数）的乘积与反应物浓度（以反应物化学式系数为指数）的乘积之比值是一积与反应物浓度（以反应物化学式系数为指数）的乘积之比值是一个常数。这个常数叫做化学平衡常数，简称平衡常数。个常数。这个常数叫做化学平衡常数，简称平衡常数。Am Bn K=平衡常数表达式平衡常数表达式 浓度平衡常数浓度平衡常数 浓浓度度注意：注意：在平衡常数表达式中，不包括固体物质或纯液体，只包括气在平衡常数表达式中，不包括固体物质或纯液体，只包括气体和溶液的浓度。体和溶液的浓度。CaC03(s)CaO(s)+C02(g)例如：例如：K=CO2平衡常数的意义：平衡常数的意义：衡量反应进行程度大小，衡量反应进行程度大小，K K越大，表示反应进行程度越大，即反应进行得越大，表示反应进行程度越大，即反应进行得越完全：反之，越完全：反之，K K越小，反应进行得越不完全越小，反应进行得越不完全 平衡常数与温度有关平衡常数与温度有关第三节第三节 化学平衡的移动化学平衡的移动定义：定义：因为条件改变，旧的平衡被破坏，引反应系统中各物质的量随之因为条件改变，旧的平衡被破坏，引反应系统中各物质的量随之改变，从而达到新平衡状态的过程称为化学平衡的移动。改变，从而达到新平衡状态的过程称为化学平衡的移动。一、化学平衡移动原理一、化学平衡移动原理 （一）浓度对化学平衡的影响（一）浓度对化学平衡的影响 实验现象实验现象:滴加滴加H2SO4，溶液的橙红色加深；，溶液的橙红色加深；滴加滴加NaOH，溶液的黄色加深；，溶液的黄色加深；解释解释:结论：结论：其它条件不变时，增加反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡其它条件不变时，增加反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；增加生成物浓度或减小反应物浓度，化学平衡向逆向正反应方向移动；增加生成物浓度或减小反应物浓度，化学平衡向逆反应移动。反应移动。实验实验:向重铬酸钾溶液中滴加硫酸或氢氧化钠向重铬酸钾溶液中滴加硫酸或氢氧化钠（二）压力对化学平衡的影响（二）压力对化学平衡的影响2NO2(g)N204(g)实验实验:用注射器吸入用注射器吸入N02和和N2O4的混合气体后，用橡皮塞封闭针头。的混合气体后，用橡皮塞封闭针头。棕红色 无色实验现象实验现象:将针管活塞往外拉时，体积增大，压力减小，颜色变深；将针管活塞往外拉时，体积增大，压力减小，颜色变深；将针管活塞往里压时，体积减小，压力增大，颜色变浅。将针管活塞往里压时，体积减小，压力增大，颜色变浅。解释解释:结论：结论：对于有气体参加的应，其它条件不变，增大压力，平衡向气体分对于有气体参加的应，其它条件不变，增大压力，平衡向气体分子数减小的方向移动；降低压力，平衡向气体分子数增加的方向移动。子数减小的方向移动；降低压力，平衡向气体分子数增加的方向移动。nn=0=0的反应及溶液中的反应，平衡不随压力的变化而移动的反应及溶液中的反应，平衡不随压力的变化而移动 注意：注意：（三）温度对化学平衡的影响（三）温度对化学平衡的影响实验现象：实验现象：升温，红棕色加深；升温，红棕色加深；降温，红棕色变浅降温，红棕色变浅.结论：结论：其它条件不变时，升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，其它条件不变时，升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。平衡向放热方向移动。解释解释:实验实验:将将N02平衡仪的两端分别置于盛有冷水和热水的烧杯内。平衡仪的两端分别置于盛有冷水和热水的烧杯内。注意注意：催化剂对化学平衡的移动没有影响。但是，能大大缩短反应达：催化剂对化学平衡的移动没有影响。但是，能大大缩短反应达到平衡所需要的时间到平衡所需要的时间 18871887年，法国科学家年，法国科学家Le Le ChatelierChatelier提出：提出：假如改变平衡系统的条件之一，平衡就向假如改变平衡系统的条件之一，平衡就向减弱减弱这个这个改变改变的方向移动。的方向移动。勒夏特列原理勒夏特列原理 练习练习：根据：根据Le Le ChatelierChatelier原理，讨论：原理，讨论：达到平衡时，操作条件改变对各物理量的平衡数值有何影响达到平衡时，操作条件改变对各物理量的平衡数值有何影响增大容器体增大容器体积积n（H2O，g）加加O2n（H2O，g）n（HCl，g）减小容器体减小容器体积积n（Cl2，g）pCl2K升高温度升高温度KpHCl加氮气（加氮气（总压总压不不变变）n（HCl，g）加催化加催化剂剂n（HCl，g）吸热反应吸热反应 例例 H H2 2SOSO4 4生产中生产中SOSO2 2(g)(g)氧化为氧化为SOSO3 3(g)(g)的反应的反应 SOSO2 2(g)+1/2O(g)+1/2O2 2(g)(g)SOSO3 3(g)(g)分析：分析：这是一个气体分子数减少这是一个气体分子数减少(nn0)0)的放热反应的放热反应根据平衡移动原理根据平衡移动原理:增大压力、升高温度愈低愈有利于平衡转化率的提高。增大压力、升高温度愈低愈有利于平衡转化率的提高。二、化学反应速率和化学平衡移动原理二、化学反应速率和化学平衡移动原理在化工生产中的应用在化工生产中的应用SOSO2 2平衡转化率与温度、压力的关系平衡转化率与温度、压力的关系T/K673 723 773 823 873(SO2)/%99.297.5 93.5 85.6 73.7 P/kPa 101.3506.5 1013 2533 5065(SO2)/%97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 讨讨论论：增增加加压压力力既既能能提提高高平平衡衡转转化化率率，又又增增加加了了气气体体浓浓度度，对对加加快快反反应应速速率率也也有有利利。但但由由于于常常压压平平衡衡转转化化率率已已很很高高，而而增增加加压压力力要要消消耗耗能能源源并并相相应应增增加加对对设设备备材材料料的的要要求求，所所以以实实际际生生产产采采用用常常压压过过程程。同同时时，由由于于SO2成本较高，成本较高，O2 可从空气中任意获取，为尽量利用可从空气中任意获取，为尽量利用SO2使用过量的使用过量的O2。综合综合化学平衡和反应速率两方面的因素，化学平衡和反应速率两方面的因素，SO2的转化反应条件为：的转化反应条件为：压力：压力：常压常压(101.3kPa)催化剂：催化剂：V2O5(主主)、K2O(助助)，SiO2载体载体 温度：温度：673K 773 K；原料气组成：原料气组成：SO27%9%；O211%；N282%。Thanks for your attention!