第七讲化学反应速率和平衡精选PPT.ppt
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1、第七讲化学反应速率和平衡第1页,本讲稿共59页考纲要求考纲要求(1)(1)了解化学反应速率的概念及反应速率的表示方法。理解外界了解化学反应速率的概念及反应速率的表示方法。理解外界条件条件(浓度、温度、压强、催化剂等浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。对反应速率的影响。(2)(2)了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的含义及其与反应速了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的含义及其与反应速率之间的联系。率之间的联系。(3)(3)理解勒夏特列原理的含义。理解浓度、温度、压强等条件对化学平理解勒夏特列原理的含义。理解浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。衡移动的影响。(4)(4)以合成氨工
2、业生产为例,用化学反应速率和化学平衡的观点理解工以合成氨工业生产为例,用化学反应速率和化学平衡的观点理解工业生产的条件。业生产的条件。第2页,本讲稿共59页 知识提纲:知识提纲:浓度浓度压强压强温度温度温度温度催化剂催化剂催化剂催化剂其它其它浓度浓度压强压强温度温度适宜条件选择适宜条件选择合成氨工艺流程合成氨工艺流程一、化学反应速率一、化学反应速率一、化学反应速率一、化学反应速率1、化学反应速率、化学反应速率2、影响反应速率的条件、影响反应速率的条件二、化学平衡二、化学平衡二、化学平衡二、化学平衡1、定义、定义2、影响平衡的条件、影响平衡的条件3、等效平衡、等效平衡三、合成氨简介三、合成氨简介
3、三、合成氨简介三、合成氨简介化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡第3页,本讲稿共59页一、化学反应速率一、化学反应速率1 1、概念:、概念:、概念:、概念:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,的,的,的,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。来表示。来表示。来表示。2 2、表示方法:、
4、表示方法:、表示方法:、表示方法:(A)=(A)=C(A)C(A)t t(C C)=C(C)C(C)t t m A m A(g g)+n B+n B(g g)=p C=p C(g g)+q D+q D(g g)C(A)=C(A)C(A)C(A)=C(A)C(A)C(C)=C(C)C(C)C(C)=C(C)C(C)C(A)C(A)、C(C)C(C)表示一定时间后的物质浓度表示一定时间后的物质浓度表示一定时间后的物质浓度表示一定时间后的物质浓度C(A)C(A)、C(C)C(C)表示物质起始浓度表示物质起始浓度表示物质起始浓度表示物质起始浓度第4页,本讲稿共59页3 3、单位:、单位:、单位:、单位
5、:mol/(LS)mol/(LS)或或或或 mol/(Lmin)mol/(Lmin)或或或或 mol/(Lh)mol/(Lh)4 4、特点:、特点:、特点:、特点:化学反应速率是一段时间内的平均速率,且取正值化学反应速率是一段时间内的平均速率,且取正值化学反应速率是一段时间内的平均速率,且取正值化学反应速率是一段时间内的平均速率,且取正值在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数 值可以是不同的。值可以是不同的。值可以是不同的。值可以是不同的。不同物质的速率的比
6、值一定等于化学反应方程式中不同物质的速率的比值一定等于化学反应方程式中不同物质的速率的比值一定等于化学反应方程式中不同物质的速率的比值一定等于化学反应方程式中 相应的化学计量数之比。相应的化学计量数之比。相应的化学计量数之比。相应的化学计量数之比。(A)(A):(B)(B):(C)(C):(D)(D)=m m:n n:p p:q q5 5、有关计算:、有关计算:、有关计算:、有关计算:求经历的时间性求经历的时间性求经历的时间性求经历的时间性 t t C C=求物质的量的变化求物质的量的变化求物质的量的变化求物质的量的变化求浓度的变化求浓度的变化求浓度的变化求浓度的变化t t C C=nV V=
7、tt第5页,本讲稿共59页二、影响化学反应速率的因素二、影响化学反应速率的因素1 1、内因:、内因:、内因:、内因:参加反应的物质的性质和反应的历程,是决定参加反应的物质的性质和反应的历程,是决定参加反应的物质的性质和反应的历程,是决定参加反应的物质的性质和反应的历程,是决定化学反应速率的主要因素。化学反应速率的主要因素。化学反应速率的主要因素。化学反应速率的主要因素。、化学键的强弱与反应速率的关系、化学键的强弱与反应速率的关系、化学物质的性质与反应速率的关系、化学物质的性质与反应速率的关系例:例:F2 2、Cl2、Br2 2、I2与与H2 2的反应。的反应。HF HCl HBr HI例:例:
8、例:例:MgMg、AlAl、CuCu与稀硫酸的作用。与稀硫酸的作用。与稀硫酸的作用。与稀硫酸的作用。Al与稀硫酸、浓硫酸的作用。与稀硫酸、浓硫酸的作用。2、外因、外因第6页,本讲稿共59页外界条件对化学反应速率影响的规律外界条件对化学反应速率影响的规律条件条件影响规律影响规律说明说明浓度浓度C(反应物反应物反应物反应物)是有气体参加或在溶液中的反是有气体参加或在溶液中的反是有气体参加或在溶液中的反是有气体参加或在溶液中的反应应应应 可逆反应中可逆反应中可逆反应中可逆反应中正正正正、逆逆逆逆。压强压强p 可逆反应中,若反应物、生成物中可逆反应中,若反应物、生成物中可逆反应中,若反应物、生成物中可
9、逆反应中,若反应物、生成物中均有气体,均有气体,均有气体,均有气体,P P,正正正正、逆逆逆逆 温度温度T 可逆反应中,可逆反应中,可逆反应中,可逆反应中,T T,正正正正、逆逆逆逆。催化剂催化剂使用正催化使用正催化剂剂可逆反应中,可同等程度可逆反应中,可同等程度可逆反应中,可同等程度可逆反应中,可同等程度 正正正正、逆逆逆逆。第7页,本讲稿共59页浓度、压强、温度、催化剂浓度、压强、温度、催化剂是影响化学反应速率的是影响化学反应速率的四大因素四大因素 此外还有此外还有光、超声波、激光、光、超声波、激光、放射性、电磁波、反应物的颗放射性、电磁波、反应物的颗粒的大小、扩散速率、溶剂效粒的大小、扩
10、散速率、溶剂效应应等也影响了反应速率。等也影响了反应速率。第8页,本讲稿共59页反反反反 应应应应 条条条条 件件件件影影影影 响响响响 原原原原 因因因因 结结结结 论论论论增大反应增大反应增大反应增大反应 物浓度物浓度物浓度物浓度单位体积内分子数增加单位体积内分子数增加单位体积内分子数增加单位体积内分子数增加(活化分子百分数不变活化分子百分数不变活化分子百分数不变活化分子百分数不变),活化分子数相应增加活化分子数相应增加活化分子数相应增加活化分子数相应增加单位体积单位体积单位体积单位体积内活化分内活化分内活化分内活化分子数增加子数增加子数增加子数增加有效碰撞有效碰撞有效碰撞有效碰撞次数增多
11、次数增多次数增多次数增多反应速率反应速率反应速率反应速率加快。加快。加快。加快。增加气体增加气体增加气体增加气体 压强压强压强压强升高升高升高升高 温度温度温度温度反应物分子能量增加反应物分子能量增加反应物分子能量增加反应物分子能量增加,活化分子百分数增加活化分子百分数增加活化分子百分数增加活化分子百分数增加合适合适合适合适 催化剂催化剂催化剂催化剂降低反应所需的能量,降低反应所需的能量,降低反应所需的能量,降低反应所需的能量,使活化分子百分数增加使活化分子百分数增加使活化分子百分数增加使活化分子百分数增加外界条件对化学反应速率影响的原因外界条件对化学反应速率影响的原因第9页,本讲稿共59页
12、单位体积内单位体积内单位体积内单位体积内有效有效有效有效碰撞碰撞碰撞碰撞次数次数次数次数化学反应化学反应化学反应化学反应的速率的速率的速率的速率分子分子分子分子总数总数总数总数活化分活化分活化分活化分子数子数子数子数活化分子活化分子活化分子活化分子百分数百分数百分数百分数增大反应物增大反应物增大反应物增大反应物浓度浓度浓度浓度增大压强增大压强增大压强增大压强升高温度升高温度升高温度升高温度使用正催化剂使用正催化剂使用正催化剂使用正催化剂1 1、试将外界条件对反应速率的影响结果、试将外界条件对反应速率的影响结果、试将外界条件对反应速率的影响结果、试将外界条件对反应速率的影响结果 填入下表中:填入
13、下表中:影响影响影响影响结果结果结果结果 外界外界外界外界条件改变条件改变条件改变条件改变课堂练习课堂练习第10页,本讲稿共59页2 2、反应、反应、反应、反应A+3B=2C+2DA+3B=2C+2D在四种不同的情况下的在四种不同的情况下的在四种不同的情况下的在四种不同的情况下的反应速率分别为:反应速率分别为:(A)=0.15mol/(LS)(B)=0.6mol/(LS)(C)=0.4mol/(LS)(D)=0.45mol/(LS)该反应在四种情况下的快慢顺序为该反应在四种情况下的快慢顺序为该反应在四种情况下的快慢顺序为该反应在四种情况下的快慢顺序为_._.=分析分析分析分析 :根据反应速率之
14、比等于物质的计量数根据反应速率之比等于物质的计量数之比来判断。之比来判断。将不同物质表示的反应速率换算成同将不同物质表示的反应速率换算成同一物质表示的反应速率来判断。一物质表示的反应速率来判断。一物质表示的反应速率来判断。一物质表示的反应速率来判断。在同一个反应中,用不同的物质来表示反应速率在同一个反应中,用不同的物质来表示反应速率在同一个反应中,用不同的物质来表示反应速率在同一个反应中,用不同的物质来表示反应速率时,其数值可以是不同的,但表示这个反应速率的含义时,其数值可以是不同的,但表示这个反应速率的含义时,其数值可以是不同的,但表示这个反应速率的含义时,其数值可以是不同的,但表示这个反应
15、速率的含义是相同的。是相同的。是相同的。是相同的。第11页,本讲稿共59页3、把镁条投入到装有盐酸的敞口容器中,产生、把镁条投入到装有盐酸的敞口容器中,产生H2 2的的速率可由下图表示,在下列因素中:速率可由下图表示,在下列因素中:盐酸的浓度;盐酸的浓度;镁条的表面积;镁条的表面积;溶液的温度;溶液的温度;ClCl-的浓度。的浓度。影响反应速率的因素是(影响反应速率的因素是()(A)(B)(C)(D)C速速速速率率率率时间时间时间时间第12页,本讲稿共59页 4、在一定条件下,、在一定条件下,NO能跟能跟H2 2发生如下反应:发生如下反应:发生如下反应:发生如下反应:2NO+2H2NO+2H2
16、 2=N2+2H2 2O。经研究,上述反应是按。经研究,上述反应是按以下三步反应进行的总反应(括号中是该条件以下三步反应进行的总反应(括号中是该条件以下三步反应进行的总反应(括号中是该条件以下三步反应进行的总反应(括号中是该条件下反应的相对速率):下反应的相对速率):2NO+H2=N2O+HO+H2O (慢)(慢)(慢)(慢)2 2N N2O=2N2+O2 (快)(快)(快)(快)2H2H2 2+O+O2=2H2O(更快)(更快)以上总反应的速率主要取决于三步反应中以上总反应的速率主要取决于三步反应中的(的()(A)(B)(C)(D)A第13页,本讲稿共59页5 5、现有反应:、现有反应:、现
17、有反应:、现有反应:A(g)+B(g)=CA(g)+B(g)=C(g),从正反应开始,在其他条件不变时,某一反应从正反应开始,在其他条件不变时,某一反应物的浓度、反应时间、反应温度跟反应速率之物的浓度、反应时间、反应温度跟反应速率之间的关系曲线如图所示,其中明显错误的是间的关系曲线如图所示,其中明显错误的是 ()C(A)C(A)OO(A)(A)C(B)C(B)OO时间时间时间时间OO温度温度温度温度OO(B)(B)(C)(C)(D)(D)B第14页,本讲稿共59页6 6、右图为反应、右图为反应、右图为反应、右图为反应 2A 2A(g g)=B=B(g g)+C+C(g g)的速率的速率(A A
18、)变化的图像,其中纵坐标可)变化的图像,其中纵坐标可)变化的图像,其中纵坐标可)变化的图像,其中纵坐标可能是(能是()A.温度温度 B.压强压强 C.AC.A的浓度的浓度的浓度的浓度 D.D.反应时间反应时间反应时间反应时间0(A)D第15页,本讲稿共59页7、进行如下实验,在、进行如下实验,在A瓶中放入瓶中放入10g黄豆大小的黄豆大小的碳酸钙,在碳酸钙,在B瓶中放入瓶中放入5g粉末状碳酸钙,分别加粉末状碳酸钙,分别加入入入入50mL1mol/L50mL1mol/L盐酸,下图中横轴盐酸,下图中横轴盐酸,下图中横轴盐酸,下图中横轴X X代表时间,代表时间,代表时间,代表时间,纵轴纵轴纵轴纵轴Y
19、Y代表瓶中碳酸钙减小的质量,其中能正确代表瓶中碳酸钙减小的质量,其中能正确代表瓶中碳酸钙减小的质量,其中能正确代表瓶中碳酸钙减小的质量,其中能正确表示实验结果的图是表示实验结果的图是 ()(A)(B)(C)(D)BABABABAYXYYYXXXC第16页,本讲稿共59页8、在一定条件下、在一定条件下2升的反应容器中充入一定量升的反应容器中充入一定量的的N2 2和和H2 2发生下反应发生下反应发生下反应发生下反应N2 2+3+3HH2=2NH3,5分钟后分钟后测的测的NH3的物质的量为的物质的量为0.5mol,则则NH3的反应的反应的反应的反应速率为速率为速率为速率为_;H2 2的反应速率为的反
20、应速率为_。0.050.05mol/(Lm)mol/(Lm)0.05mol/(Lm)mol/(Lm)32=0.075 mol/(Lm)9、硫分别在空气中和氧气中燃烧的现象是、硫分别在空气中和氧气中燃烧的现象是_、_。由此可得出的。由此可得出的结论是结论是_。10、已知在一定条件下发生下列反应、已知在一定条件下发生下列反应2X+W=Y+Z Y+N=W+Z则总反应方程式为则总反应方程式为_。其中。其中X为为_ W为为_ Y为为_。2X+N=2Z2X+N=2Z反应物反应物催化剂催化剂中间产物中间产物淡蓝色火焰淡蓝色火焰淡蓝色火焰淡蓝色火焰蓝紫色火焰蓝紫色火焰反应物浓度大,速率快反应物浓度大,速率快反
21、应物浓度大,速率快反应物浓度大,速率快第17页,本讲稿共59页11、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三密闭三密闭容器,其中容器,其中c容器有一活塞,容器有一活塞,容器有一活塞,容器有一活塞,a a、b两容器为定容两容器为定容两容器为定容两容器为定容容器,起始向三容器中都加入相同量的容器,起始向三容器中都加入相同量的容器,起始向三容器中都加入相同量的容器,起始向三容器中都加入相同量的SOSO2和和O2 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2SO2+O2=2SO3的反应。问:的反应。问:如起始在如起始在a a、c两容器中通入同量的两容器
22、中通入同量的N2,则此时三容器起始压强为则此时三容器起始压强为Pa a _Pb _Pc;起始起始a、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Va _Vc c;反应一段时间后反应一段时间后a、c中速率大小关系为中速率大小关系为V Va a _Vc c;=起始反应速率关系为起始反应速率关系为Va a _V Vb _Vc c第18页,本讲稿共59页三、化学平衡的建立三、化学平衡的建立三、化学平衡的建立三、化学平衡的建立1、化学平衡的建立、化学平衡的建立从反应物开始从反应物开始从生成物开始从生成物开始第19页,本讲稿共59页2、化学平衡状态、化学平衡状态 在一定条件下的可逆反应里,正反应
23、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,反应混合物中各速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态,称为化学平组分的浓度保持不变的状态,称为化学平衡状态。衡状态。衡状态。衡状态。概念的理解:概念的理解:前提前提 是一定条件下的可逆反应是一定条件下的可逆反应实质实质实质实质 是是正正=逆逆 0 0标志标志 是反应混合物中各组分的浓度是反应混合物中各组分的浓度 保持不变保持不变第20页,本讲稿共59页3、化学平衡的特征、化学平衡的特征(1)逆逆 可逆反应可逆反应(5)变变 当浓度、压强、温度等条件改变当浓度、压强、温度等条件改变(6)时,化学平衡即发生移动时,化学平衡
24、即发生移动时,化学平衡即发生移动时,化学平衡即发生移动(2)(2)等等等等 正正=逆逆 0 0(3)(3)动动 动态平衡动态平衡(4)定定定定 平衡状态时,反应混合物中各平衡状态时,反应混合物中各(5)组分的浓度保持不变组分的浓度保持不变第21页,本讲稿共59页4 4、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法项目项目项目项目mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否是否平衡平衡混合混合混合混合体系体系体系体系中各中各中各中各组分组分组分组分的的的的含量含量含量含量各物质的物质的量各物质的物质的量或物质的量的分数一定或物质的量的分数一定
25、各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总压强、总体积、总物质的量一定总物质的量一定平衡平衡平衡平衡平衡平衡不一定不一定平衡平衡第22页,本讲稿共59页项目项目项目项目mA(g)+nB(g)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)pC(g)+qD(g)是否平衡是否平衡是否平衡是否平衡正逆正逆正逆正逆反应反应反应反应速率速率速率速率关系关系关系关系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了mmolAmmolA的同时生成了的同时生成了的同时生成了的同时生成了mmolAmmolA 在单位
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