化学反应速率化学平衡移动原理及其精.ppt
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1、化学反应速率化学平衡移动原理及其第1页,本讲稿共56页 19081908年年,德德国国化化学学家家哈哈伯伯,成成功功地地建建立立了了用用H H2 2与与N N2 2在在10001000、高高压压有有催催化化剂剂的的条条件件下下每每小小时时能能产生产生85g85g氨的装置,开创了氨的装置,开创了合成氨合成氨的历史。的历史。19091909年年哈哈伯伯在在波波施施的的帮帮助助下下用用500500和和更更高高压压强强(200(200600600个个大大气气压压),以以FeFe为为催催化化剂剂,提提高高了了合成氨工业的转化率,每小时能产生合成氨工业的转化率,每小时能产生170g170g氨。氨。问题问题
2、1 1:写出工业合成氨的化学反应:写出工业合成氨的化学反应;假设装置的体假设装置的体积为积为1L1L,计算两次实验中,计算两次实验中NHNH3 3的平均反应速率。的平均反应速率。问题问题2 2:在这两次实验中,合成氨的反应速率增大:在这两次实验中,合成氨的反应速率增大的主要原因?的主要原因?第2页,本讲稿共56页 该反应在不同条件下反应速率分别为:该反应在不同条件下反应速率分别为:V VY Y=0.15mol/(L.S)=0.15mol/(L.S)V VX X=0.6mol/(L.S)=0.6mol/(L.S)V VZ Z=4mol/(L.min)=4mol/(L.min)则该反应进行的最快的
3、是则该反应进行的最快的是_ _ 1、某温度时,在2L容器中,x、y、z三种物质随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析,该反应的化学方程式是:_,反应开始至2min,z的平均速率是_。1 2 3 4 50.201.00.40.60.80.20.70.9yxz时间/min物物质质的的量量mol0.05mol/L.min3x+y 2z速率定义所求得的是速率定义所求得的是平均速率平均速率,而图上的是,而图上的是瞬时速率瞬时速率比较反应速率快慢,比较反应速率快慢,首先转化为同种物质首先转化为同种物质表示的速率表示的速率注意单位的一致性注意单位的一致性第3页,本讲稿共56页2、一定温度下,在固定体积的密
4、闭容器中发一定温度下,在固定体积的密闭容器中发生下列反应生下列反应 2HI 2HI H H2 2+I+I2 2若若C(HI)C(HI)由由0.1mol/L0.1mol/L降到降到0.07mol/L0.07mol/L时,需要时,需要1515秒,那么秒,那么C(HI)C(HI)由由0.07mol/L0.07mol/L降到降到0.05mol/L0.05mol/L时,需要反应的时时,需要反应的时间为(间为()A 5S B 10S C A 5S B 10S C 大于大于10S D10S D小于小于10S10S化学反应速率是受到浓度条件影响C C第4页,本讲稿共56页增大反应物增大反应物浓度浓度增大单位增
5、大单位体积内体积内活化分子数活化分子数使用使用催化剂催化剂升高反应升高反应温度温度增大气体增大气体压强压强增大增大活化分子活化分子百分数百分数增大增大单位时间单位时间单位体积单位体积内有效碰撞内有效碰撞次数次数增大化学反应速率第5页,本讲稿共56页3、许多实验证明,在其他条件不变的情况下,增加反应物的浓度可以增大化学反应速率,只是因为()A、增加反应物的浓度,单位体积内活化分子数增多B、增加反应物的浓度,降低了反应体系所需的能量C、增加反应物的浓度,反应物分子间有效碰撞次数增加D、增加反应物的浓度,增加了反应物分子的能量分子具有足够能量分子运动相互碰撞活化分子有合适的取向有效碰撞化学反应A C
6、第6页,本讲稿共56页4、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固体用CaCO3粉末代替BG第7页,本讲稿共56页5 5、下列事实中,是什么因素影响了化学反应的速率?、下列事实中,是什么因素影响了化学反应的速率?同浓度、同体积的盐酸中放入大小相同的锌片与镁条,产生气同浓度、同体积的盐酸中放入大小相同的锌片与镁条,产生
7、气体有快有慢;体有快有慢;(2)(2)熔化的熔化的KC1OKC1O3 3放出气体很慢,撒入少量的二氧化锰后很快放出气体很慢,撒入少量的二氧化锰后很快有气体产生;有气体产生;反应物的性质反应物的性质催化剂催化剂(3)锌粉与碘混合后,无明显现象,当加入几滴水时,立即有紫红色蒸气产生;(4)无色的KI晶体与白色的HgC12粉末混合时,无明显现象,若将其加入水中,立即有红色的HgI2生成;(5)集气瓶中充满C12和H2的混合气体,在瓶外点燃镁条时发生爆炸(6)铁片与稀硫酸制取氢气时,滴加少量CuSO4溶液,可加快产生H2的速率。催化剂催化剂溶剂溶剂光和热光和热构成原电池构成原电池第8页,本讲稿共56页
8、6 6、在一定条件下,可逆反应、在一定条件下,可逆反应 N N2 2+3H+3H2 2 2NH2NH3 3;H0;H0达到平衡,当单独改变下列条件后,达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误是有关叙述错误是 ()A.A.加催化剂,加催化剂,v v正正、v v逆逆都发生变化,且变化的倍数都发生变化,且变化的倍数相等相等B.B.加压,加压,v v正、正、v v逆逆都增大,且都增大,且v v正正增大倍数大于增大倍数大于v v逆逆增增大倍数大倍数C.C.降温,降温,v v正、正、v v逆逆都减小,且都减小,且v v正正减小倍数大于减小倍数大于v v逆逆减减小倍数小倍数D.D.充入氩气,充入氩气,v
9、 v正正、v v逆逆都增大,且都增大,且v v正正增大倍数大于增大倍数大于v v逆逆增大倍数增大倍数CD第9页,本讲稿共56页7 7、在在N N2 2+3H+3H2 2 2NH2NH3 3中,当其他外界条件不变中,当其他外界条件不变 减小体系压减小体系压强,该反应的速率怎么变?强,该反应的速率怎么变?在反应中保持体系容积不变,充入在反应中保持体系容积不变,充入N N2 2 ,反应的速率?,反应的速率?在反应中保持体系容积不变,充入在反应中保持体系容积不变,充入HeHe,反应的速率?,反应的速率?在反应中保持体系压强不变,充入在反应中保持体系压强不变,充入HeHe,反应的速率?,反应的速率?第1
10、0页,本讲稿共56页压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体反应物的压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体反应物的浓浓浓浓度度度度来实现的,也就是说压强只对有气体参与的反应的速率来实现的,也就是说压强只对有气体参与的反应的速率才有影响。才有影响。8 8、如下图所示,相同体积的如下图所示,相同体积的a a、b b、c c三密闭容器,其中三密闭容器,其中c c容容器有一活塞,器有一活塞,a a、b b两容器为定容容器,起始向三容器中都加两容器为定容容器,起始向三容器中都加入相同量的入相同量的SOSO2 2和和OO2 2使三容器压强相等,一定条件下发生使三容器压强相等,一定条件下发生2SO
11、2SO2 2+O+O2 2 2SO2SO3 3的反应。问:的反应。问:如起始在如起始在a a、c c两容器中通入同量的两容器中通入同量的N N2 2,则则此时三容此时三容器起始压强为器起始压强为P Pa a _P_Pb b _P_Pc c;起始起始a a、c c两容器的反应速率大小关系为两容器的反应速率大小关系为V Va a _V_Vc c;反应一段时间后反应一段时间后a a、c c中速率大小关系为中速率大小关系为V Va a _V_Vc c;=起始反应速率关系为Va _Vb _Vc第11页,本讲稿共56页 9 9、在、在2L2L容器中,放入容器中,放入0.4molA0.4molA和和0.6m
12、olB0.6molB,在一定温度下,压强为在一定温度下,压强为P P,放入催化剂(体积忽,放入催化剂(体积忽略)发生反应:略)发生反应:2A(g)+3B(g)2A(g)+3B(g)xC(g)+2D(g),xC(g)+2D(g),在在aminamin后,容器后,容器中中C CA A=0.1molL=0.1molL-1-1,若温度与压强均未改变,则若温度与压强均未改变,则V VB B=_x=_=_x=_;若温度不变压强变为;若温度不变压强变为9/10P9/10P,则,则Vc=_Vc=_,x=_x=_。第12页,本讲稿共56页1、把除去氧化膜的 Mg 条,投入到盛有稀盐酸的试管中,发现 H2 的产生
13、速率(v)与时间(t)的变化情况如右图所示,t1 t2 速率变化的主要原因是:_;t2 t3 速率变化的主要原因是:_。vt1 t2 t3 t 数形结合类第13页,本讲稿共56页2 2、根据根据盐酸与大理石盐酸与大理石(足量)反应(足量)反应,V(COV(CO2 2)-t)-t关系图曲线,以下判断正确的是关系图曲线,以下判断正确的是 ()()A A、若温度相同,、若温度相同,反应的盐酸浓度大于反应的盐酸浓度大于反应,但反应,但HH+物质的量相等。物质的量相等。B B、反应时反应时HH+的物质的量浓度最大的物质的量浓度最大C C、与与的反应速率相等的反应速率相等DD、反应速率由大到小顺序为、反应
14、速率由大到小顺序为斜率意义斜率意义速率速率AD世纪金榜P114 典题例证3P115(9、10)第14页,本讲稿共56页3、将A g块状碳酸钙跟足量盐酸反应,反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示,在相同的条件下,将B g(AB)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应,则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是:第15页,本讲稿共56页化学平衡移动原理及应用 第16页,本讲稿共56页在一定条件下可逆反应里,当正反应速率与逆反应速率相等时,反应混合物中各成分的百分含量保持不变的状态。一、化学平衡状态 1 1、化学平衡状态的本质标志、化学平衡状态的本质标志:同一物质的同一物质的V V正正=V=V逆逆(单位
15、时间内生成与消耗某反应物单位时间内生成与消耗某反应物(生成物)的量相等)(生成物)的量相等)各成分的百分含量(物质的量浓度或体积分数)保持不各成分的百分含量(物质的量浓度或体积分数)保持不变变第17页,本讲稿共56页 例1.下列方法中可以证明A(s)+2B2(g)2C2(g)+D2(g)已经达到平衡状态的是_、一个、一个B BB B键的断裂的同时有一个键的断裂的同时有一个C CC C键的生成键的生成、百分组成、百分组成 B B2 2%=C%=C2 2%=D%=D2 2%、单位时间内生成了、单位时间内生成了2molC2molC的同时也生成了的同时也生成了1molA1molA、反应速率、反应速率(
16、B(B2 2)=)=(C(C2 2)=1/2)=1/2(D(D2 2)、C(BC(B2 2):C(C):C(C2 2):C(D):C(D2 2)=2:2:1)=2:2:1、温度、体积一定时,、温度、体积一定时,BB2 2、CC2 2、DD2 2 浓度不再变化浓度不再变化、温度、体积一定时,容器内的压强不再变化、温度、体积一定时,容器内的压强不再变化、条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化、条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化、温度、体积一定时,混合气体的密度不再变化、温度、体积一定时,混合气体的密度不再变化第18页,本讲稿共56页例2.在一定温度下,可逆反应:A2(气)+B2
17、(气)2AB(气)达到平衡的标志是()(1)A2、B2、AB的浓度不再变化 (2)容器中的压强不再随时间变化 (3)单位时间内生成n mol的A2同时生成2n mol的AB (4)A2、B2、AB的浓度之比为1:1:2 (5)混合气体的密度不随时间变化(6)气体的总物质的量不再变化 第19页,本讲稿共56页 小结:化学平衡的标志 正反应速率等于逆反应速率(正反应速率等于逆反应速率(正正=逆逆)各成分的百分含量保持不变各成分的百分含量保持不变 各物质的浓度不变各物质的浓度不变 各物质的转化率不变各物质的转化率不变 对于气体计量数和前后不相等的反应对于气体计量数和前后不相等的反应,压强保持压强保持
18、不变不变对于有颜色物质参加或生成的可逆反应,颜色不变。对于有颜色物质参加或生成的可逆反应,颜色不变。对于吸热或放热反应,绝热体系的温度不变。对于吸热或放热反应,绝热体系的温度不变。对于同物质而言,断裂化学键的数目与生成化学的数目相等。对于同物质而言,断裂化学键的数目与生成化学的数目相等。本质标志特征标志第20页,本讲稿共56页2、化学平衡状态的特征(2)(2)动:动态平衡(正逆反应仍在进行)动:动态平衡(正逆反应仍在进行)(3)(3)等:正反应速率等:正反应速率=逆反应速率逆反应速率(4)(4)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 不变,各组分的含量一定。不变,各组
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