化学反应速率和限度 (3).ppt

《化学反应速率和限度 (3).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应速率和限度 (3).ppt（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于化学反应速率和限度 (3)现在学习的是第1页，共36页 我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系反应物能否按相应的计量关系完全完全转化为生成物呢？转化为生成物呢？ 氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个是一个可逆反应可逆反应。现在学习的是第2页，共36页H2 + I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应什么叫做可逆反应？什么叫做可逆反应？ 在在同一条件同一条件下下, ,既向正反

2、应方向进行既向正反应方向进行, ,同时又向逆反应方向进行的反应同时又向逆反应方向进行的反应. .典型的可逆反应有典型的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温 SO2 +H2O H2SO3NH3 +H2O NH3 H2O现在学习的是第3页，共36页可逆反应的特征可逆反应的特征一是正反应和逆反应在同一条件下进行；否则，是非可逆反一是正反应和逆反应在同一条件下进行；否则，是非可逆反应。应。z x x k二是正、逆反应同时进行，即进行的时间、地点是相同二是正、逆反应同时进行，即进行的时间、地点是相同的，反应物和生成物共存。的，反应物和

3、生成物共存。三是无论一种物质的投入量有多大，另外与它反应的物质总三是无论一种物质的投入量有多大，另外与它反应的物质总也不能完全反应，总有剩余。也不能完全反应，总有剩余。z x x k现在学习的是第4页，共36页启示启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。现在学习的是第5页，共36页反应所能达到的限度：反应所能达到的限度： 当一个反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应物与生当一个反应进行到正反应速率与逆反应速率相等时，反应物与生成物浓度不在改变，达到表面上静止的一种成物浓度不在

4、改变，达到表面上静止的一种“平衡状态平衡状态”。现在学习的是第6页，共36页N2 + H2 NH3 在一固定容积的密闭容器里，加在一固定容积的密闭容器里，加1molN1molN2 2和和3mol 3mol ( (合适催化剂合适催化剂) )，能发生什么反应？能发生什么反应？（1）开始时）开始时c(N2) 、c(H2)大，大， c(NH3) =0开始阶段有什么特征？开始阶段有什么特征？只有正反应，只有正反应，v(逆逆)=0催化剂催化剂N2 + 3 H2 2NH3高温高温现在学习的是第7页，共36页N2 + H2 NH3（2）瞬间后）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小变小 , c(NH3)0瞬间过

5、后有什么特征？瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，正逆反应都进行，v(逆逆) 0，v(正正) v(逆逆) （3）c(N2) 、c(H2)逐渐变小，逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，逐渐增大， 三种物质的浓度达到一个三种物质的浓度达到一个特定值特定值。一定时间段内有什么特征？一定时间段内有什么特征？v(正正)= v(逆逆) 0N2 + H2 NH3现在学习的是第8页，共36页 由于由于v(正正)= v(逆逆) 0，虽然正、逆反应都在进，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化变化. 从外表上看，反应好象从外表上看，反应好象“停止停止”

6、。 可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的研究的化学平衡状态。化学平衡状态。现在学习的是第9页，共36页反应速率反应速率v(正正)v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1： v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压交流与讨论交流与讨论现在学习的是第10页，共36页1、定义、定义 在在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应中，当中，当正反应速率和正反应速率和逆反应速率相等逆反应速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度保持浓度保持不变不变的状态。的状态。前提

7、（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正正)= v(逆逆) 0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态现在学习的是第11页，共36页2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征( () )动：动态平衡动：动态平衡（v v( (正正)= )= v v( (逆逆) ) 00）(2)(2)等：等：v(v(正正)= v()= v(逆逆) ) ( () )定：反应混合物中各组分的浓度保持定：反应混合物中各组分的浓度保持定，各组分的含量保持不变。定，各组分的含量保持不变。( () )变：条件改变，原平

8、衡被破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。( () )逆逆现在学习的是第12页，共36页此条件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度?此时的反应是否此时的反应是否停止停止了？了？此时为何此时为何3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变? 某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂 时间时间 （min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.1

9、0.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9现在学习的是第13页，共36页化学平衡状态的判断依据和判断方化学平衡状态的判断依据和判断方法法1化学平衡的判断依据，即化学平衡的两个主要特化学平衡的判断依据，即化学平衡的两个主要特征：征：(1)本质特征：本质特征：v(正正)v(逆逆)；(2)现象特征：反应混合物中各组分含量保持不变。现象特征：反应混合物中各组分含量保持不变。2判断方法：判断方法：(1)直接判断法直接判断法正反应速率逆反应速率正反应速率逆反应速率0；同一物质的消耗速率与生成速率相等；同一物质的消耗速率与生成速率相等；各组分的浓度保持不变。各组分的浓度保持

10、不变。现在学习的是第14页，共36页(2)间接判断法间接判断法各组分的百分含量保持不变各组分的百分含量保持不变(各物质的物质的量分数一定、各各物质的物质的量分数一定、各物质的质量分数一定、各气体的体积分数一定物质的质量分数一定、各气体的体积分数一定)；各组分的物质的量不随时间的改变而改变；各组分的物质的量不随时间的改变而改变；各气体的体积不随时间的改变而改变。各气体的体积不随时间的改变而改变。(3)特例判断法特例判断法对反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说，混对反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说，混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量不随时合气体的总压强、总体

11、积、总物质的量、平均摩尔质量不随时间的改变而改变时，间的改变而改变时，现在学习的是第15页，共36页反应即达化学平衡状态；反应即达化学平衡状态；对反应前后气体物质的分子总数相等的可逆反应来说，混合气对反应前后气体物质的分子总数相等的可逆反应来说，混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量不随时间的改体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量不随时间的改变而改变时，不能判断该反应是否已达化学平衡状态；变而改变时，不能判断该反应是否已达化学平衡状态；反应体系内有色物质的颜色不再改变。反应体系内有色物质的颜色不再改变。无论用什么方法判断可逆反应是否达到平衡状态，都要以无论用什么方法判断可逆

12、反应是否达到平衡状态，都要以本质特征或现象特征为依据来展开分析和判断。也就是说，本质特征或现象特征为依据来展开分析和判断。也就是说，判断可逆反应是否达到平衡状态的根本标志是判断可逆反应是否达到平衡状态的根本标志是v(正正)v(逆逆)，其余的判断方法都是从这个方法的基础上衍生出来，其余的判断方法都是从这个方法的基础上衍生出来的。的。来源来源:Z*xx* k. Com现在学习的是第16页，共36页探究整合应用探究整合应用有关化学平衡的计算方法有关化学平衡的计算方法1计算模式计算模式设设a molL1、b molL1分别为分别为A、B两物质的起始浓两物质的起始浓度，度，mx molL1为反应物为反应

13、物A的转化浓度，的转化浓度，nx molL1为为B的转化浓度，则：的转化浓度，则：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)c始始(molL1) a b00c(molL1) mx nx px qxc平平(molL1) amx bnx px qx现在学习的是第17页，共36页2基本步骤基本步骤(1)确定反应物或生成物的起始加入量。确定反应物或生成物的起始加入量。(2)确定反应过程中各物质的变化量。确定反应过程中各物质的变化量。(3)确定平衡时各物质的平衡量。确定平衡时各物质的平衡量。(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。依据题干中的条件建立等式关系进行解答。3有关化学平衡的计算有关化学平衡

14、的计算(1)反应物的转化率反应物的转化率现在学习的是第18页，共36页现在学习的是第19页，共36页现在学习的是第20页，共36页(4)原混合气体中，原混合气体中，ab_。(5)达到平衡时，达到平衡时，N2和和H2的转化率之比，的转化率之比，(N2)(H2)_。【解析】【解析】(1)由反应的化学方程式得知，反应掉的由反应的化学方程式得知，反应掉的N2和生成和生成NH3的物质的量之比为的物质的量之比为12。设反应掉的设反应掉的N2的物质的量为的物质的量为x mol，则，则x612解之解之x3则则a13316。(2)平衡时平衡时NH3的物质的量为的物质的量为(716.8 L/22.4 Lmol1)

15、25%8 mol。(3)可利用差量法计算：假设气体总物质的量减少可利用差量法计算：假设气体总物质的量减少y，现在学习的是第21页，共36页练习练习可逆反应达到平衡的重要特征（）可逆反应达到平衡的重要特征（）A.A.反应停止了反应停止了B.B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D D对于可逆反应对于可逆反应M MN QN Q达到平衡状态时，达到平衡状态时，下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A. MA. M、N N、Q Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B. MB. M

16、、N N全部变成了全部变成了Q QC. MC. M、N N、Q Q的浓度都保持不变的浓度都保持不变D. D. 反应已经停止反应已经停止C现在学习的是第22页，共36页下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( )A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成A、C 随堂练习随堂练习现在学习的是第23页，共36页在一定温度下

17、在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（）达到平衡的标志是（）A.A的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生同时生3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2C14CO2 + C CO，达到化学平衡后，达到化学平衡后，平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒子有的粒子有 。14CO2、14C、14CO现在学习的是第24页，共36页对于可逆反应对于可逆反应m A(g) n B(g) + p C(g) 在一定在一定条件下达到平衡状态有以

18、下几个标志条件下达到平衡状态有以下几个标志(1)A的生成速率和分解速率相等的生成速率和分解速率相等(2)单位时间生成单位时间生成n mol B和和p mol C的同时，生成的同时，生成m mol A（3）A、B、C的物质的量不再改变的物质的量不再改变（4）A、B、C的浓度不再改变的浓度不再改变（5）A、B、C的百分含量不再改变的百分含量不再改变现在学习的是第25页，共36页练习练习:在密闭容器中充入在密闭容器中充入4mol HI,在一定温度下在一定温度下,反应反应 2HI (g) H2 (g)+I2 (g)达到平衡时达到平衡时,有有30%的的HI分解分解,则则平衡时混合气体中氢气的物质的量为多

19、少平衡时混合气体中氢气的物质的量为多少, 混合气体总物质的量为多少混合气体总物质的量为多少?现在学习的是第26页，共36页 化学平衡计算的一般步骤化学平衡计算的一般步骤: “三步曲三步曲”1.写出有关平衡的化学方程式写出有关平衡的化学方程式2.找出各物质的找出各物质的 起始量起始量 转化量转化量 平衡量平衡量3 根据已知条件列式根据已知条件列式反应物的转化率反应物的转化率现在学习的是第27页，共36页在合成氨工业中在合成氨工业中,由由a mol氮气氮气, b mol氢气混合氢气混合反应达到平衡反应达到平衡,有有 c mol 氨气生成氨气生成,则氨气在反则氨气在反应混合物中所占的应混合物中所占的

20、体积分数体积分数为为 c / (a+b-c) 100%现在学习的是第28页，共36页三、化学反应条件的控制三、化学反应条件的控制n促进有利的反应、抑制有害的反应促进有利的反应、抑制有害的反应现在学习的是第29页，共36页定义：定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。建立过程叫做化学平衡的移动。V正正V逆逆V正正=V逆逆0条件改变条件改变 平衡平衡1 1 不平衡不平衡 平衡平衡2 2建立新平衡建立新平衡破坏旧平衡破坏旧平衡V正正=V逆逆0一定时间一定时间 影响化学平衡的条件影响化学平衡的条件一、化学平衡的移动一、化学平衡的

21、移动V正正 V逆逆 平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动V正正 = V逆逆 平衡不移动平衡不移动V正正 V逆逆 平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动现在学习的是第30页，共36页n探究实验探究实验1 FeCl3 + 3 KSCN Fe(SCN)3 + 3KCl （黄色） （无色） （红色） （无色）现象:向第一支试管里加入几滴向第一支试管里加入几滴 FeCl3 溶液，颜色加深。溶液，颜色加深。向第二支试管里加入几滴向第二支试管里加入几滴 KSCN 溶液，颜色加深。溶液，颜色加深。 1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响现在学习的是第31页，共36页V正V正V逆V逆反反 应应 速

22、速 率率时时 间间 1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响分析分析t1t2t3应用应用 增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动；反应方向移动；结论结论 在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。2SO2 + O2 2SO3增大反应物的浓度对化学增大反应物的浓度对化学平衡的影响平衡的影响现

23、在学习的是第32页，共36页【思考练习】 1、 Fe(NO3)2溶液呈浅绿色，其中存在着下列平溶液呈浅绿色，其中存在着下列平衡：衡：Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+ 往该溶液往该溶液中滴加盐酸，发生的变化（中滴加盐酸，发生的变化（ ） (A) 平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动 (B) 平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动 (C) 溶液由浅绿色变成黄色溶液由浅绿色变成黄色 (D) Fe2+物质的量增大物质的量增大 A D 现在学习的是第33页，共36页2、温度对化学平衡的影响、温度对化学平衡的影响热热水水冰冰水水常常温温例如：例如：2NO2 N2O4 +Q 为放热反应为放热反

24、应 红棕色红棕色无色无色结论结论：其它条：其它条件不变的情况件不变的情况下，温度下，温度升高升高，平衡向平衡向吸热吸热反反应方向移动；应方向移动；温度温度降低降低，平，平衡向衡向放热放热反应反应方向移动。方向移动。现在学习的是第34页，共36页催化剂对化学平衡无影响催化剂对化学平衡无影响v催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率(V正正=V逆逆)；对化学平衡无影响。对化学平衡无影响。t时间时间（b）V速速率率V正正V逆逆0V逆逆V正正v催化剂能缩短平衡到达的时间催化剂能缩短平衡到达的时间现在学习的是第35页，共36页感谢大家观看8/23/2022现在学习的是第36页，共36页