江西省临川区第二中学2014-2015学年高中化学 第二章 归纳与整合化学反应速率和化学平衡阶段复习课件 新人教版选修4.ppt
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1、复习复习化学反应速率与平衡化学反应速率与平衡化学反应速率与平衡化学反应速率与平衡v一、化学反应的速率及其影响因素v二、化学平衡与影响化学平衡的因素v三、等效平衡v四、化学平衡常数v五、化学反应进行的方向v六、化学反应速率与化学平衡图像专题一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素v(一)化学反应速率v1、定义:通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。v2、表达式:v3、单位:mol/(Lmin)或mol/(Ls)v4、化学反应速率之比=化学计量数之比比较反应速率大小时,要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小来说明,需要用同一物质的速率来表示。v5、常见化学
2、反应速率的表示形式(1)列表式(2)图像法(c-t,n-t,斜率表示反应速率)注意:其他条件不变时,速率可能不变注意:其他条件不变时,速率可能不变注意观察速率随浓度的数量关系注意观察速率随浓度的数量关系注意事项注意事项(1)v 表示平均反应速率,不是瞬时速率且为正值;(2)同一反应的速率如果用不同物质表示,数值可能不同,但表示的意义是相同的,所以表示速率时应用下标注明是哪种物质的速率。(3)固体与纯液体的浓度视为常数。因此不用纯固体或纯液体来表示化学反应速率v(二)影响化学反应速率的因素v1、活化分子与有效碰撞v活化分子是有效碰撞的前提,活化分子不一定能发生有效碰撞;有效碰撞是发生化学反应的碰
3、撞(足够的能量和合适的取向)。v2、影响因素(内因、外因)v(1)内因:参加反应的物质的本身性质(由分子结构和原子结构决定)v规律:v(1)反应物的化学性质越活泼,化学反应速率越快;反之则越慢v(2)反应类型不同,原理不同,速率不同,如离子反应通常比有机反应要快得多。一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素v(2)外因(c、P、T、催化剂)v浓度:当其他条件不变时,增大任一反应物的浓度,化学反应速率加快;反之,减慢。v注意:va.对于固体和纯液体来说,浓度都是不变的,改变固体和纯液体的量对于化学反应速率几乎不产生影响。vb.反应若是可逆反应,增大任一反应物浓度,正、逆反应速
4、率都加快;反之,正、逆反应速率都减小。一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素活化能活化能活化能活化能增大增大浓浓度度v压强:对于有气体参加的反应,当其他条件不变时,当其他条件不变时,增大压强,浓度增大,化学反应速率增大;反之,减小。v注意:va.只适合于有气体参加的反应,如果反应物只有固体,液体、溶液时,改变压强对反应速率没有影响。vb.反应若是可逆反应,增大压强,浓度增大,正、逆反应速率都加快;反之,正、逆反应速率都减小。活化能活化能增大增大压压强强活化能活化能一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素v几种情况:v恒温时:体积减少增大压强反应物浓度增
5、大反应速率增大v恒容时:vA、充入气体反应物反应物浓度增大总压增大反应速率增大;vB、充入“与反应无关的气体”(如He、Ne等)引起总压增大(但各反应物的分压不变)各物质的浓度不变反应速率不变v恒压时:充入“无关气体”(如He等)引起体积增大 各反应物浓度减小反应速率减小。v实质:压强改变是否引起参加反应的物质的浓度发生改变;若改变改变体系的压强,若体系的压强,若不能不能改变改变 反应物的浓度反应物的浓度 ,则不能改变反应速率,则不能改变反应速率一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素v温度:其它条件不变时,升高温度,化学反应速率增大;反之,减小。一般温度每升高10,化学反
6、应速率通常增大原来的2-4倍。v注意:va.温度对反应速率的影响不受反应物状态的限制vb.反应若是可逆反应,升高温度,正、逆反应速率都加快;降低温度,正、逆反应速率都减小。一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素活化能活化能活化能活化能升高温度升高温度v催化剂:参加反应,但反应前后自身的组成、化学性质和质量不发生变化,具有高度的选择性(或专一性)。v其他条件不变时,催化剂能大幅改变化学反应的速率。v催化剂的活性受温度影响,有最适温度一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素反应进程反应物生成物能量E1E2活化分子正反应活化能逆反应活化能反应热没加催化剂加催
7、化剂一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素v固体va.固体表面积影响化学反应速率vb.固体的量对化学反应速率和化学平衡的移动没有影响,但必须“管够”v其他:v溶剂的性质,光,超声波,磁场等影响v各条件对速率的影响相对大小是:催化剂 温度浓度=压强(实质为改变浓度)。v注意v(1)这些条件同时共同对化学反应速率产生影响,讨论时应针对具体反应综合各种因素具体分析。v(2)实验分析控制变量法一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素活化能活化能活化能活化能正催化正催化剂剂一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素
8、一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素一、化学反应的速率及其影响因素v1、化学平衡v(1)定义:在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度(或百分含量)保持不变的状态。v对象:可逆反应v实质:正反应速率=逆反应速率0vV正、V逆含义:(以N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为例)a.对于特定的一个可逆反应,V正表示左右的反应速率;V逆表示右左的反应速率,同时存在。b.对于反应中的某些物质:V(N2)正表示消耗N2的速率,V(N2)逆表示生成N2的速率二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素v(2)化学平衡特点v
9、逆:可逆反应,也可从逆向建立v等:V正=V逆0,同时存在va.对同种物质:V(N2)正=V(N2)逆vb.对不同种物质:3V(N2)正=V(NH3)逆v定:平衡时,各组分含量保持恒定v动:平衡时正逆反应均未停止,只是速率相等,达到动态平衡v变:条件改变,V正V逆,平衡移动二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素V正V逆V正=V逆0时间速率tv(3)平衡状态的判断v本质:V正=V逆0或各组分浓度(物质的量)不变va.同一物质:VA正=VA逆vb.不同种物质:VA正:VB逆=a:b二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素注意注意:V正正与与V逆逆同同
10、时时出出现现v由某些可变物理量:v 如:含量、比例、压强、温度、平均摩尔质量、密度、颜色等v表述方式:文字描述,图像描述v绝热恒容条件下,如CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)。含量,压强、温度、平衡常数可作为平衡标志。二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素变变不不变变NO2时间cN2O4t1t2v浓度:增大反应物浓度或减小生成物浓度,V正 V逆,平衡正向移动;反之,平衡向逆反应方向移动。v注意:(1)此规律只适用于气态、溶液中的平衡状态的移动(对于固体、纯液体,它们的浓度是常数,改变它们的量,平衡不移动)(2)增大体系中任意物质的浓度,V正,V逆均增大
11、,只是增大的程度不同(突变和渐变)。(3)平衡移动与单独的V正 和V逆速率大小没有必然的关系,与正、逆反应速率的相对大小有关。(4)对于离子反应,只能改变实际参加反应的离子的浓度才能改变平衡。如FeCl3+KSCN(5)对于一般的可逆反应(有多种反应物),增大一种反应物的浓度,会提高另一种反应物的转化率,而本身的转化率降低。二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素v浓度图像二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素已知:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g),H0
12、。在恒容密闭容器中按体积比为1:2充入CO和H2,一定条件下反应达到平衡,当改变反应的某一个条件后,下列能说明平衡一定向正反应方向移动的是()A.逆反应速率先增大后减小B.正反应速率先增大后减小C.反应物的体积分数含量减小D.化学平衡常数K值增大BDv压强:浓度的变化va.反应前后气体分子数发生变化:增大压强,化学平衡向气体分子数减小的方向移动;反之,平衡向气体分子数增大的方向移动。vb.反应前后气体分子数不发生变化 改变压强,平衡不移动二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素v几种情况v恒温、恒容,充入与反应无关的气体,虽改变了容器内气体的总压强,但各反应气体的浓度和
13、分压没有改变,平衡不移动。v 恒温、恒压,充入与反应无关的气体使容器的容积增大,虽未改变容器内的气体的总压强,但各物质的浓度和分压减小,从而化学平衡向气体体积增大的方向移动v等比例扩大各物质的浓度,看成是压强对化学平衡的影响v改变容器内的压强,能否使平衡发生移动,取决于是否改变了气体反应物的浓度。二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素v温度:升高温度,平衡向吸热反应的方向移动;反之,平衡向放热反应的方向移动。二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素v催化剂:对化学平衡移动无影响,但能缩短达到平衡所需要的时间。二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、
14、化学平衡与影响化学平衡的因素条件变化反应特征化学反应速率正与逆的关系平衡移动方向正 逆增大c(A)可逆反应增大c(C)减小c(A)可逆反应减小c(C)增大压强m+np+qm+n=p+qm+np+q加快加快加快加快正反应方向加快加快加快加快加快加快减慢减慢减慢减慢逆反应方向逆反应方向平衡不移动正反应方向正反应方向逆反应方向正 逆正 逆正 逆正 逆正 逆正=逆正 逆m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)H二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素外界条件对特定的化学反应的影响(1)对速率的影响;(2)对平衡移动的影响及结果条件变化反应特征化学反应速率正与逆的关系
15、平衡移动方向正 逆减小压强m+np+qm+n=p+qm+np+q升高温度H0H 0降低温度H 0H 0催化剂正催化剂负催化剂减慢减慢减慢减慢逆反应方向加快加快减慢减慢减慢减慢减慢加快减慢加快平衡不移动正反应方向正反应方向正反应方向逆反应方向逆反应方向正 逆正=逆正 逆正 逆正 逆正 逆正 逆加快加快平衡不移动正=逆减慢减慢二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素v说明v(1)多个条件改变时,可以用平衡常数K判断v(2)多个平衡相互影响A v(4)影响化学平衡移动的因素v勒夏特列原理:对于已达平衡的可逆反应,
16、如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动v影响因素:c、P、T二、化学平衡与影响化学平衡的因素二、化学平衡与影响化学平衡的因素p/Mpac点反应速率:v正v逆SO2浓度:cacb;a a b b c c2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)颜色:abNO2浓度:ca4 C.若x=2,则体系起始物质的量应满足3n(B)n(A)+3mol D.若体系起始物质的量满足3n(C)+8n(A)=12n(B),则可判断x=4D三、等效平衡三、等效平衡v3.在1.0L密闭容器中放入0.1molA(g),在一定温度下进行如下反应:A(g)2B(g)+C(g)+D(s)H=+85.1kJ
17、/mol,平衡时A的转化率为70%,在相同条件下,若该反应从逆向开始,建立与上述相同的化学平衡,则D的取值范围为_。n(D)0.03molv4.温度为T时,向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5,反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表:下列说法正确的是()Ct/s 0 50 150250 350n(PCl3)/mol00.16 0.190.20 0.20A 反应在前50 s 的平均速率v(PCl3)=0.0032 molL-1s-1B 保持其他条件不变,升高温度,平衡时c(PCl3)=0.11 molL-1,则反应的
18、 Hv(逆)D 相同温度下,起始时向容器中充入2.0 mol PCl3 和2.0 mol Cl2,达到平衡时,PCl3 的转化率小于80%三、等效平衡三、等效平衡v5.(13江苏)一定条件下存在反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),其正反应放热。现有三个相同的2L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器I、II、III,在I中充入1 mol CO和1 mol H2O,在II中充入1 mol CO2 和1 mol H2,在III中充入2 mol CO 和2 mol H2O,700条件下开始反应。达到平衡时,下列说法正确的是()vA容器I、II中正反应速率相同vB容器I、III中反
19、应的平衡常数相同vC容器I中CO 的物质的量比容器II中的多vD容器I中CO 的转化率与容器II中CO2 的转化率之和小于1CD三、等效平衡三、等效平衡v6.A是由导热材料制成的密闭容器,容积为2L;B是一耐化学腐蚀且易于传热的透明气球。关闭K2,将等量且少量的NO2通过K1、K3分别充人A、B中,反应起始时,A、B的体积相同。(已知:2NO2 N2O4;H p+q vm+n n+p增加反应物的浓度时,反应物的转化率减小。vm”“”或“=”);=vCaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)三、等效平衡三、等效平衡四、化学平衡常数四、化学平衡常数v1、定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学
20、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,这个常数称为该反应的化学平衡常数,符号K。v2、数学表达式:对于一般的可逆反应,v mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)v当在一定温度下达到平衡时,v3、意义:反映了化学反应在一定温度下达到平衡时该反应进行的程度(即反应限度)。v4、注意v(1)必须指明温度,反应必须达到平衡状态v 对于吸热反应,升高温度,K值增大;v 对于放热反应,升高温度,K值减小。v(2)K值大小表示反应进行的程度,不表示反应的快慢。v(3)在进行K值的计算时,固体(沉淀等)、水溶液中H2O不作考虑,表达式中不需表达。v(4)平衡常数的表达式与方程式的书
21、写方式有关温度升高,K值不一定升高,与该正反应的热效应有关Fe3O4(s)+4H2(g)高温高温3Fe(s)+4H2O(g)Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+CH3COOHCH3COO-+H+四、化学平衡常数四、化学平衡常数v5、应用v(1)判断某状态是否处于平衡状态v(2)判断条件改变后平衡移动的方向Qc K,V正正V逆逆,反,反应应向正方向向正方向进进行行Q cK,V正正V逆逆,反,反应处应处于平衡状于平衡状态态Qc K,V正正V逆逆,反,反应应向逆方向向逆方向进进行行浓浓度商度商四、化学平衡常数四、化学平衡常数v(3)利用K值理解平衡移动原理v浓度:温度不变,K值不变;增大反
22、应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动v压强:温度不变,K值不变;增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动v温度:升高温度,平衡向吸热反应方向移动v对于吸热反应,温度升高,K值增大;v对于放热反应,温度升高,K值减小。v催化剂:温度不变,K值不变;对化学平衡无影响四、化学平衡常数四、化学平衡常数v、能量判据(焓判据):判据之一v、熵判据:能量最低原理焓减小有利于反应自发熵增原理判据之一v、复合判据:焓判据结合熵判据G=HTSv当G0时,反应不自发进行;v当G=0时,可逆反应到达平衡状态五、化学反五、化学反应进应进行的方向行的方向五、化学反五、化学反应进应进行的方向行的方向v、反应的自发
23、性只能用于判断反应的方向,与化学反应速率无关。v、反应的自发性受外界条件的影响。如:金刚石有向石墨转化的倾向,但是能否发生,什么时候发生,多快才能完成,就不是能量判据和熵判据能解决的问题了。涂有漆的铁和未涂漆的铁发生腐蚀过程的自发性是相同的,但是只有后者能实现。如:常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的,但在1273K时,这一反应就是自发的反应。v4、注意思考:只要条件合适,非自发反应一定能转变为自发反应?不对,例如二氧化碳和水转变为甲烷和氧气,石墨转化为金刚石等,其H0,S0在任何条件下其G0,不可能发生。五、化学反五、化学反应进应进行的方向行的方向共共同同影影响响定量描述:化学反
24、应速率影响因素:c、T、催化剂 定量描述:化学平衡常数 平衡转化率影响因素:T、c、P 影响因素:反应焓变(H)反应熵变(S)判据:H TS限限度度方方向向化化学学反反应应条条件件的的优优化化工工业业合合成成氨氨化化学学动动力力学学化化学学热热力力学学速速率率认认识识化化学学反反应应五、化学反五、化学反应进应进行的方向行的方向v(2014安庆三模)N2O5是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)H0;T1温度时,向密闭容器中通入N2O5,部分实验数据见下表:下列说法中不正确的是()AT1温度下的平衡常数为K1,T2温度下的平衡常数为K2,若T1T
25、2,则K1K2B500s内N2O5分解速率为2.9610-3molL-1s-1CT1温度下的平衡常数为K1=125,平衡时N2O5的转化率为50%D达平衡后其他条件不变,将容器的体积压缩到原来的1/2,则c(N2O5)5.00molL-1时间/s050010001500c(N2O5)/molL-15.003.522.502.50A巩固练习巩固练习v(2014仁寿县模拟)在3种不同条件下,分别向容积为2L的恒容密闭容器中充入2mol A和1mol B,发生反应如下:2A(g)+B(g)2D(g)H=-QKJmol-1相关条件和数据见如表,下列说法正确的是()A可用压强或密度是否发生变化判断上述反
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