高中化学第二章-化学反应速率和化学平衡ppt课件.pptx

第二章 化学反应速率和化学平衡第二节 影响化学反应速率的因素 主要因素：参加反应的物质的性质外界条件：浓度、压强、温度、催化剂等光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质、原电池等。次要因素:化学反应速率的影响因素 一、浓度对反应速率的影响 1、结论：当其它条件不变时，增加 反应物的浓度，可增大反应速率。2、微观解释单位体积内活化分子数增多活化分子百分数不变（与温度、活化能有关）有效碰撞次数增多，反应速率加快3、适用范围适用范围：气体、溶液（固体或纯液体的浓度视为常数）二、压强对反应速率的影响 1、结论：当其它条件不变时，增加压强，可增大反应速率。2、微观解释单位体积内活化分子数增多活化分子百分数不变（与温度、活化能有关）有效碰撞次数增多，反应速率加快只适用于气体（必须引起反应或生成物气体浓度改变）3、适用范围三、温度对反应速率的影响 1、结论：当其它条件不变时，升高温度，化学反应速率一般要加快。2、微观解释活化分子百分数增加（主要）碰撞频率提高（次要）3、适用范围所有状态 所有反应温度每升高10，v增大到原来的 2 4 倍四、催化剂对反应速率的影响 1、结论：使用催化剂可加快化学反应速率2、微观解释降低反应所需的活化能使得活化分子百分数增加活化分子能量反应物平均能量生成物平均能量有催化剂3、适用范围催化剂具有专一性1、决定化学反应的主要因素是A、温度 B、压强 C、浓度 D、催化剂 E、反应物本身的性质 2、盐酸与碳酸钙固体反应时，能使反应的初速率明显加快的是A、增加碳酸钙固体的量B、盐酸的量增加一倍C、盐酸的用量减半，浓度加倍D、碳酸钙固体减半，盐酸浓度加倍3、足量铁粉与一定量盐酸反应，为了减慢反应速率，但不减少氢气的产量，可加入下列物质中的A、水 B、NaOH固体 C、Na2CO3固体 D、NaCl溶液 4、增加压强，下列反应速率不会变大的是A、碘蒸气和氢气化合成碘化氢B、稀硫酸和氢氧化钠溶液反应C、二氧化碳通入澄清石灰水中D、氨的催化氧化5、在一定温度下的密闭容器中发生的反应N22O22NO2，下列措施能加快反应速率的是A、缩小体积使压强增大 B、恒容，充入氮气 C、恒压，充入He D、恒容，充入He E、恒压，充入氮气 增大反应物的浓度使反应速率加快的主要原因（）对于气体参与体系增大压强使反应速率加快的主要原因是（）升高温度使反应速率加快的主要原因是（）使用催化剂使反应速率加快的主要原因是（）A、活化分子百分数不变，但提高单位体积内活化分子的总数B、增大分子的运动速率而使有效碰撞增加C、升高反应物分子的能量，使活化分子的百分数增加 D、降低反应所需的能量，使活化分子百分数增加AAC D1、将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中，若作如下改变的情况，其中能使最初的化学反应速率增大的是（）A、盐酸的浓度不变，而使盐酸的用量一倍B、盐酸的浓度增大一倍，而使盐酸的用量减少到原来的一半C、盐酸的浓度和用量都不变，增加碳酸钙的量D、盐酸和碳酸钙不变，增大压强一倍 E、加入CaCl2溶液 F、加入CaCl2固体G、将CaCO3用CaCO3粉末代替BG2、硫代硫酸钠（Na2S2O3）与稀硫酸发生如下反应：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S+H2O 下列四种情况中最早出现浑浊的是：（）（1）10 时0.1 mol/L Na2S2O3和0.1 mol/L H2SO4各 5 mL（2）10 时0.1 mol/L Na2S2O3和0.1 mol/L H2SO4 各5 mL，加水10mL（3）20 时0.1 mol/L Na2S2O3和0.1 mol/L H2SO4各 5 mL（4）20 时0.2mol/L Na2S2O3和0.1 mol/L H2SO4各5 mL，加水10 mLC第二章 化学反应速率和化学平衡第三节 化学平衡 一、可逆反应与不可逆反应 1、可逆过程固体溶质 溶液中的溶质溶解结晶现象：浓度不变或晶体质量不变本质：溶解速率=析出速率为什么饱和溶液不再溶解溶质？2、可逆反应在同一条件下，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特点：同一条件、同时进行、反应物生成物同时存在（反应不能进行到底）V=1L的密闭容器，800，1atm,CO+H2O CO2+H2催化剂高温根据浓度对反应速率的影响 试画出该反应的速率与时间的图象 Vt V正 V逆 V正V逆V正V逆二、化学平衡状态 1、化学平衡状态 指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。前提条件：一定条件（T、P、V）研究对象：密闭容器的可逆反应平衡本质：V 正=V 逆0平衡标志：各物质的浓度不变 V=1L的密闭容器，800，1atm,CO+H2O CO2+H2始 0.1 0.1 0 0（mol/L)0.5min 0.08 0.08 0.02 0.021min 0.06 0.06 0.04 0.042min 0.05 0.05 0.05 0.054min 0.05 0.05 0.05 0.05催化剂高温2、化学平衡的特征动：动态平衡等：V正=V逆0定：反应条件一定,反应混合物中各组分的浓度一定变：条件改变，平衡将被破坏。在一定温度下，反应X2(g)Y2(g)2XY(g)达到平衡的标志是 单位时间内同时生成 n mol X2 和n mol XY 单位时间内生成 2n molXY的同时生成n mol Y2 容器内总压强不随时间变化 单位时间内有 n mol XX键断裂，同时有n mol YY键断裂 单位时间内生成 n mol X2 同时生成n mol Y2 V正V逆0 在一定温度下，反应X2(g)Y2(g)2XY(g)达到平衡的标志是 X2、Y2或XY的浓度不再随时间的改变而改变 容器中X2、Y2、XY物质的量之比为 1 1 2 X2、Y2的物质的量浓度相等 容器中气体的总质量不随时间的改变而改变 若只有X2有颜色，容器中的颜色不随时间的改变而改变 3、化学平衡状态的判定浓度、温度、颜色、各种分数、转化率总压强、总体积、总物质的量、密度 平均分子量速率相等同一物质，正逆反应不同物质，正逆反应速率成比例三、化学平衡的影响因素 1、浓度因素增大反应物浓度，平衡向正向移动 Fe3+3SCN Fe(SCN)3Cr2O72+H2O 2CrO42+2H+黄 红 橙 黄 2、温度因素升高温度，平衡向吸热反应正向移动 2NO2(g)N2O4(g)H=-56.9kJ/mol红棕色 无色 3、压强因素同浓度增大压强，向气体系数和小的方向移动4、催化剂因素（不使平衡移动）5、勒夏(沙)特列原理如果改变影响平衡的条件之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动练习：判断平衡移动的方向P T加C通入O2通入O2加入CaCO3加入NH4Cl2、4NH3+5O2 4NO+6H2O(气)H 03、3NO2+H2O 2HNO3+NOH 01、CaO+3C CaC2+COH 04、N2+O2 2NOH 05、CaCO3 CaO+CO2H 06、2NH3 N2+3H2500600 H 0练习：1、2NO2 N2O4P正P逆2、2NH3 N2+3H2逆正3、3NO2+H2O 2HNO3+NO正 逆4、CO+H2O(g)CO2+H25、CH3COOH+C2H5OH CH3COOC2H5（液）+H2O 牙齿的损坏实际是牙釉质Ca5(PO4)3OH溶解的结果。在口腔中存在着如下平衡：Ca5(PO4)3OH 5Ca2+3PO43-+OH-当糖附着在牙齿上发酵时，会产生H+，试用化学平衡理论说明经常吃甜食对牙齿的影响。练习1:在新制的氯水中存在下列平衡：Cl2+H2O HCl+HClO，若向氯水中投入少量CaCO3粉末,则：A、平衡不移动 B、平衡向正反应方向移动，氯水颜色变浅C、平衡移动，且HClO浓度减小 D、平衡移动，且HClO浓度增大 B、D练习2:在某容器中，C+H2O(g)CO+H2反应达到平衡，在温度、体积不变的情况下，向容器中充入一定量H2，当建立新平衡时：A、CO、H2的浓度都比原平衡时的要小B、CO、H2的浓度都比原平衡时的要大C、H2、H2O(g)的浓度都比原平衡时的要大D、CO、H2O(g)的浓度都比原平衡时的要大C练习3:当化学反应PCl5 PCl3+Cl2处于平衡状态时，向其中加入一种37Cl含量较多的Cl2，平衡发生移动。在建立新平衡以前，PCl3中所含37Cl的质量分数比原平衡状态时（“增加”或“减少”），理由是 增加平衡左移，使PCl5中37Cl增加，PCl5分解生成的PCl3中37Cl也会增加。四、化学平衡图像 1、速率平衡图像像谁动，谁在上上下动，看速率 上图表示该反应的速率（v）随时间（t）变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是（）At2时加入了催化剂 Bt3时降低了温度Ct5时增大了压强 Dt5时增大了X浓度Att1v(正)v(逆)v(正)v(逆)vt2t3v(正)v(逆)t4t5t62、拐点图像先拐先平数值大，固定一个看其他T2T1mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);H=QkJ/mol C%时间0t1t2T1T2Q0判断:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);H=QkJ/mol P2P1A转化率时间0t1t2判断:P1 P2m+n p+q在相同压强不同温度下的反应：A(g)+B(g)C(g)；A的含量和温度的关系如右图所示，下列结论正确的是（）AT1T2，正反应吸热 BT1T2，正反应放热 DT1T2，正反应放热A%表示物质的百分含量CtA%T1T202、在密闭容器中进行下列反应：M（g）+N（g）R（g）+2L,在不同条件下R的百分含量R%的变化情况如下图，下列叙述正确的是（）A、正反应吸热，L是气体B、正反应吸热，L是固体C、正反应放热，L是气体D、正反应放热，L是固体或液体C判断：A转化率温度01.01 107Pa1.01 106Pa1.01 105PaTmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)；HkJ/mol m+n p+qQ 0等温线3、等温、等压图像竖直做垂线判断：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)；HkJ/mol 300 C转化率压强0P等压线200 C100 C m+n p+q0 五、等效平衡 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),由不同的起始加入达到相同的平衡效果,即平衡时各物质的百分含量分别相同。这样的化学平衡互称为等效平衡。1、恒温恒容，将生成物按反应方程式完全转化至反应物，若反应物物质的量相同，即可达到同一平衡状态，也互为等效平衡。催化剂高温2SO2+O2 2SO3(气)（）（）（）.某.在一个恒温恒容的密闭容器中，加入mol A和 1mol B，发生反应：2 A（气）+B（气）C（气）下列配比作为起始物质，可达到同一平衡状态的是（）A、4mol A+2 mol BB、4mol C C、1.6 mol A+0.8mol B+0.mol C D、4mol A+2 mol B+3mol C 2、恒温恒容，将生成物按反应方程式完全转化至反应物，若反应物物质的量比相同，即互为等效平衡状态3、恒温恒压条件将生成物按反应方程式完全转化至反应物，若反应物物质的量相同，即可达到同一平衡状态，也互为等效平衡。在一个恒温恒容的密闭容器中，充入molA和molB，发生反应：A+B C 达平衡后，C的体积分数为，若维持容器体积不变，0.6molA、0.molB、.molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数不变，则值为可能为，也可能为只能为只能为无法确定恒温恒压下,以下列配比发生反应:N2+3 H2 2 NH3互为等效平衡状态的是 N2 H2 NH3A.1 mol 3 mol 0 mol B.0.5 mol 1.5 mol 0 mol C.2 mol 6 mol 0 mol D.0 mol 0 mol 2 mol 在一个体积恒定的密闭容器中，加入mol A和 1mol B，发生反应：2 A（气）+B（气）3C（气）+D（气），若达平衡时，C的浓度为W mol/L。在恒温恒容条件下，按下列配比作为起始物质，达平衡后，C的浓度仍为W mol/L的是:A、4mol A+2 mol BB、3mol C+1 mol DC、1 mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DD、4mol A+2 mol B+3mol C+1 mol DBC在一个体积恒定的密闭容器中,N2与H2反应合成氨的反应达到平衡后,容器中含 1molN2 3molH2 1molNH3,保持温度不变，向该容器中再加1molN2 3molH21molNH3，下列说法正确的是（）正逆反应速率同时增大，平衡不移动正逆反应速率同时增大，百分含量增大正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向逆反应移动正逆反应速率不变，平衡不移动 B 有两只密闭容器A 和B，有一个可移动的活塞，保持恒压，保持恒容开始时向中分别充入等量的体积比为：的和的混合气体，并使二者容积相等，试判断：）反应开始时及反应进行中与反应速率的大小关系）当两容器均达平衡后，转化率的大小关系）达平衡后，向中再分别充入等量的体积比为：的和的混合气体重新达到平衡后，中的质量分数（），中的质量分数（）增大，减小，不变综合练习2：增大不变六、化学平衡常数 1、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，这个常数叫做该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）。2、表达式及单位 K的单位为(molL-1)n cp(C)c q(D)cm(A)c n(B)K=mA+nB pC+qD 3、注意问题 K只受到温度影响，与浓度无关 纯固体、液体浓度，一般不出现在表达式中 同一反应，系数不同，K值不同 例 N2(g)+3 H2(g)2NH3(g)K1 1/2N2(g)+3/2 H2(g)NH3(g)K2K1 K2，K1=K22一般来说，K 105，认为正反应进行得较完全 K 10-5 认为 正反应很难进行（逆反应较完全）10-5 K 105 认为是可逆反应N2(g)+O2(g)2NO(g)K=110-30(298K)判断反应进行的程度4、化学平衡常数意义若正反应是吸热反应,升高温度,例：反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)H0,起始浓度相同，平衡常数与温度的关系如下：温度623K 698K 763K平衡常数66.9 54.4 45.9K 值增大;若正反应是放热反应,升高温度,K值减少。判断反应H 对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)QC k，未达平衡，逆向进行。QC=k,达平衡，平衡不移动。QC k,未达平衡，正向进行。判断反应方向 例题:高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);H,=).减小否例1：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（H2）=0.0080mol/L，求：(1)该反应的平衡常数(2)在上述温度下，若充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的浓度。例2:在密闭容器中充入 2.0mol CO和 10mol H2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800 时反应达平衡,若k=1.求：CO转化为CO2的 转化率。1、在某温度下，可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数为，下列说法正确的是（）.越大，达到平衡时，反应进行的程度越大.越小，达到平衡时，反应物的转化率越大.随反应物浓度改变而改变.随温度改变而改变 2、在一定体积密闭容器中，进行如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其平衡常数和温度t的关系如下：(1)k的表达式为：(2)该反应为反应（“吸热”或“放热”）t/C 700 800 830 1000 1200k 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6吸热(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（）.容器中压强不变.混合气体中浓度不变.v(H2)正=v(H2O)逆 D.c(CO2)=c(CO)(4)若c(CO2).c(H2)=c(CO).c(H2O),此时温度为.例1:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:N2=3molL-1,H2=9molL-1,NH3=4molL-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。K=7.3210-3初始N2、H2为5、15molL-1。练习3:在2L的容器中充入 1mol CO和 1mol H2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800 时反应达平衡,若k=1.求：（1）CO的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入 的是1mol CO和 2mol H2O(g)，CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上容器中充入 的是1mol CO和 4mol H2O(g)，CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。（4）若温度不变，要使CO的转化率达到90%，在题干的条件下还要充入 H2O(g)物质的量为多少。多重平衡规则 若干方程式相加(减)，则总反应的平衡 常数等于分步平衡常数之乘积(商)例1:2NO(g)+O2(g)2NO2 K1 2NO2(g)N2O4 K2 2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1 K2 例2:C(s)+CO2(g)2CO(g)K C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2 K=K1/K2 对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)QC k QC=kQC k 逆向进行平衡不移动正向进行K 105，认为正反应进行得较完全 K 10-5 认为 正反应很难进行（逆反应较完全）10-5 K 105 认为是可逆反应N2(g)+O2(g)2NO(g)K=110-30(298K)D.CO(g)C(s)1/2O2B.2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)MgO(s)CO2(s)常温下下列反应向那个方向进行？化学反应进行的快慢化学反应的限度化学反应进行的方向化学反应速率化学平衡?化学反应原理第二章 化学反应速率和化学平衡第四节 化学反应进行的方向 镁条燃烧；酸碱中和；铁器暴露在潮湿空气中会生锈；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧，锌遇CuSO4溶液自动反应生成Cu和ZnSO4等自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从高电势流向低电势；室温下冰块自动融化；墨水扩散；食盐溶解于水；火柴棒散落等。自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度，就称为自发反应。镁条燃烧；酸碱中和；甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧自然界中水总是从高处往低处流；电流总是从高电势流向低电势；1、反应方向的焓判据（能量判据）体系趋向于从高能状态转变为低能状态H0的放热反应有利于反应自发进行这时体系会对外做功或者释放热量“放热反应可以自发进行，吸热反应不能自发进行”，你同意这种观点吗？NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)H=37.3KJ/mol(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)H=37.3KJ/mol室温下冰块自动融化；室温下水变水蒸气硝酸铵溶解于水；墨水扩散；火柴棒散落等。2、反应方向的熵判据（混乱度判据）状态函数，符号为“S”.单位：Jmol-1K-1 熵混乱度越高，熵值就越大。热力学上用来表示混乱度S=S生成物总熵S反应物总熵S（s）S（l）S（g）熵判据大多数自发进行的反应趋向于使体系的混乱度增大（即熵变S0）的倾向，化学反应的越大，越有利于反应自发进行在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理 判断下列过程的熵变大于零还是小于零1、H2O(s)H2O(l)H2O(g)2、CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)3、NaOH（s）=Na+(aq)+OH-(aq)4、N2(g)+3H2(g)2NH3(g)S0S0S0S0少数熵减小的反应，在一定条件下也可以自发地进行焓变 熵变 反应能否自发进行自发进行不自发进行不能定性判断不能定性判断H0H0H0S0S0S0S0CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)H0反应在常温常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行反应能否自发进行，还与什么因素有关？3、自由能判据（复合判据）G=HT SG：自由能，状态函数G：自由能变化量（自由能变）G0的反应不可自发进行练习3碳铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。B、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。A信息：体系自由能变化（G）综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响：G=H-T S（为热力学温度）。在恒温、恒压下，用G判断化学反应自发进行的方向显得更为科学（当G 0时可自发进行）吉布斯自由能。反应在该状况下能否自发进行 自发进行 不自发进行低温时,高温时低温时,高温时低温不自发,高温自发低温自发,高温不自发H 练习:下列说法不正确的是A.焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数的能自发进行的反应是放热反应。B.在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大。C.一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热D.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关C 下列说法正确的是（）A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变；C、自发反应在恰当条件下才能实现；D、自发反应在任何条件下都能实现。自发进行的反应一定是（）A、吸热反应；B、放热反应；C、熵增加反应；D、熵增加或者放热反应。CD 250C和1.01105Pa时，反应 2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；H=56.76kJ/mol，自发进行的原因是（）A、是吸热反应；B、是放热反应；C、是熵减少的反应；D、熵增大效应大于能量效应。D 某化学反应其H=122 kJmol-1，S=231 Jmol-1K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行()A在任何温度下都能自发进行 B在任何温度下都不能自发进行 C仅在高温下自发进行 D仅在低温下自发进行A2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)H=-78.03 kJmol-1S=494.4 Jmol-1K-1CO(g)=C(s,石墨)+1/2O2(g)H=110.5 kJmol-1S=-89.36 Jmol-1K-1