化学反应速率化学平衡课件.pptx
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1、一、化学平衡状态研究对象:平衡状态的标志:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)密闭容器中的可逆反应。v正v逆 ;各组成成分的物质的量、质量、含量保持不变。图像的基本含义右图表示容积固定的密闭容器中进行的某一可逆反应:A(g)2B(g)2C(g),以B的浓度表示的反应速率与时间的关系。已知速率的单位为mol/LS。图中阴影面积的数值相当于A、A浓度的减少量B、B浓度的减少量C、C物质的量的增加量D、B物质的量的减少量化学平衡状态的特征逆:逆:等:等:动:动:定:定:变:变:同:同:研究对象是可逆反应;研究对象是可逆反应;v正正v逆逆 动态平衡动态平衡v正正v逆逆 0;达到平衡后,各组分的
2、浓度保持不变达到平衡后,各组分的浓度保持不变条件改变,平衡可发生移动条件改变,平衡可发生移动在外界条件一定时,相当量的反应物和在外界条件一定时,相当量的反应物和生成物间,不论从正反应开始,还是从逆生成物间,不论从正反应开始,还是从逆反应开始,达到的平衡状态是相同的。反应开始,达到的平衡状态是相同的。二、平衡状态的判断方法平衡状态的标志:平衡状态的标志:判断方法:判断方法:v正正v逆逆 ;各组成成各组成成分的物质的量、质量、含量保持不变。分的物质的量、质量、含量保持不变。原来变化的量不再变化表示到达平衡状态;原来变化的量不再变化表示到达平衡状态;变变不变不变【例【例3】下列说法可以证明反应】下列
3、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AC平衡状态的判断混合物体系中各成分的含量混合物体系中各成分的含量1)各物质的物质的量或各物质的量分数一定)各物质的物质的量或各物质的量分数一定2)各物质的质量或各物质的质量分数一定)各物质的质量或各物质的质量分数一定3)各气体的体积或体积分数一定)各气体的体
4、积或体积分数一定4)总体积、总压强、总物质的量一定)总体积、总压强、总物质的量一定mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡平衡不一定不一定平衡平衡平衡平衡平衡状态的判断平衡状态的判断正逆反应速率的关系正逆反应速率的关系1)在单位时间内消耗了)在单位时间内消耗了 m mol A,同时生,同时生成了成了m mol A;2)在单位时间内消耗了)在单位时间内消耗了 n mol B,同时消,同时消耗了耗了p mol C;3)v(A)v(B)v(C)v(D)=m n p q;4)在单位时间内生成了)在单位时间内生成了 n mol B,同时消,同时消耗了耗了q mol D。mA(g)+nB(g)pC
5、(g)+qD(g)v正v逆,平衡平衡v正v逆,平衡平衡未达到平衡时也符合此关系均指v逆,不一定平衡平衡平衡状态的判断平衡状态的判断恒温、恒容时,压强:恒温、恒容时,压强:1)m+n p+q 时,压强保持不变时,压强保持不变2)m+n p+q 时,压强保持不变时,压强保持不变混合气体的平均相对分子质量(混合气体的平均相对分子质量(Mr)1)m+n p+q 时,时,Mr一定一定2)m+n p+q 时,时,Mr一定一定mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡平衡不一定不一定平衡平衡不一定不一定平衡状态的判断平衡状态的判断1)其它条件不变时,如体系的温度一定)其它条件不变时,如体系的温度一定2
6、)体系的颜色不再变化)体系的颜色不再变化3)体系的密度一定)体系的密度一定mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡平衡不一定不一定平衡平衡课堂练习平衡标志的判断在一定温度下,向在一定温度下,向 a L 密闭容器中加入密闭容器中加入 1 mol X 气体和气体和 2 mol Y 气体,发生如下反应:气体,发生如下反应:X(g)+2 Y(g)2 Z(g)此反应此反应达到平衡的标志是()达到平衡的标志是()A、容器内压强不随时间变化、容器内压强不随时间变化B、容器内各物质的浓度不随时间变化、容器内各物质的浓度不随时间变化C、容器内、容器内 X、Y、Z 的浓度之比为的浓度之比为1 2 2D、单
7、位时间消耗同时生成、单位时间消耗同时生成 A、B 【例4】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是 ()A.混合气体的压强 B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量BC 三、等效平衡三、等效平衡在一定条件下(在一定条件下(定温、定容或定温、定压定温、定容或定温、定压),对),对同一可逆反应,虽然起始时加入物质的物质的量不同,同一可逆反应,虽然起始时加入物质的物质的量不同,但只要达到化学平衡时,同种物质的含量相同,这样但只要达到化学平衡时,同种物质的含量相同,这样的平衡就称为等效平衡。的平衡就称为
8、等效平衡。即化学平衡是状态函数,只与起始状态和终即化学平衡是状态函数,只与起始状态和终态有关,与所经历的途径无关态有关,与所经历的途径无关2SO2 O2 2SO3如:常温常压下,可逆反应的起始条件如下1)2 mol 1 mol 0 mol2)0 mol 0 mol 2 mol3)0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol以上三个反应最终将达到等效平衡。以上三个反应最终将达到等效平衡。1、恒温恒容恒温恒容时,对于反应前后气体分子数时,对于反应前后气体分子数不同不同的可的可逆反应,建立等效平衡的条件是:反应物投料相当。逆反应,建立等效平衡的条件是:反应物投料相当。常用常用“回归定值法回归定值
9、法”或称或称“极值转化极值转化”法计算法计算2、恒温恒容恒温恒容时,对于反应前后气体分子数时,对于反应前后气体分子数相同相同的可逆反应,只要反应物(或生成物)物质的量的可逆反应,只要反应物(或生成物)物质的量的比例与原条件相同,则两平衡等效,且平衡产的比例与原条件相同,则两平衡等效,且平衡产物的量与投料量成正比。常用物的量与投料量成正比。常用“回归定比法回归定比法”计计算算3、恒温恒压恒温恒压时,建立等效平衡的条件是:相同时,建立等效平衡的条件是:相同反应物的投料比相等。常用反应物的投料比相等。常用“回归定比法回归定比法”计算计算等效平衡的条件:等效平衡的条件:课堂练习课堂练习等效平衡等效平衡
10、例:一定温度下,在例:一定温度下,在 1L密闭密闭 容器中,加入容器中,加入1molN2和和3nolH2,使反应达平衡,测得平衡混合气中使反应达平衡,测得平衡混合气中N2、H2、NH3的浓度分别为的浓度分别为M、N、G(mol/L)。)。如果温如果温度不变,只改变初始物质的加入量,而平衡时仍为度不变,只改变初始物质的加入量,而平衡时仍为M、N、G,则则N2、H2、NH3的加入量用的加入量用x、y、z表示表示时,应满足的条件是:时,应满足的条件是:(1)若)若x=0,y=0,则,则z为为_(2)若)若x=0.75,则,则y为为 _ z为为_(3)x、y、z的取值必须满足的一般条件是的取值必须满足
11、的一般条件是_1恒压恒压z=2moly=2.25molz=0.5mol2x+z=2 2y+3z=6z0或任意正值或任意正值y=2.25molz0y=3x,z为任意正数为任意正数课堂练习课堂练习等效平衡等效平衡在等温、等容条件下,有下列气体反应:在等温、等容条件下,有下列气体反应:2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡:。现分别从两条途径建立平衡:、A和和B的起始浓度均为的起始浓度均为2 mol/L;、C和和D的起始的起始浓度分别为浓度分别为2 mol/L和和6 mol/L。下列叙述正确的是下列叙述正确的是A、和和两途径最终达到平衡时,体系内混合气体两途径最终达到平
12、衡时,体系内混合气体的体积分数相同的体积分数相同B、和和两途径最终达到平衡时,体系内混合气体两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数不同的体积分数不同C、达平衡时,、达平衡时,、两途径的反应速率相等两途径的反应速率相等D、达平衡时,、达平衡时,途径途径的混合气体密度等于途径的混合气体密度等于途径混混合气体密度的合气体密度的1/2 答案:(A、D)课堂练习课堂练习等效平衡等效平衡在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度进行以下反应:进行以下反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g)已知已知加入加入1 mol H2和和 2 mol Br2时,达到平衡
13、后生成时,达到平衡后生成 a mol HBr(如下表)。在相同条件下,且保持平(如下表)。在相同条件下,且保持平衡时各组分的体积分数不变,试填写下表空白。衡时各组分的体积分数不变,试填写下表空白。已知已知编号编号起始状态物质的量起始状态物质的量n/mol平衡时平衡时HBr的的物质的量物质的量 n/molH2Br2HBr120a24010.5amg(g2m)2a00.52(g-2m)(g-m)a例例3在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度,在一个固定容积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:进行以下反应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g),),已知加已知加入入1 mol H2和和2 m
14、ol Br2时,达到平衡后生成时,达到平衡后生成a mol HBr(见下表的见下表的“已知已知”项),在相同条件下,且保持平衡时项),在相同条件下,且保持平衡时各组分的物质的量的分数不变,对下列编号各组分的物质的量的分数不变,对下列编号(1)()(3)的状态,填写表中的空白。)的状态,填写表中的空白。编号编号起始状态(起始状态(mol)平衡时平衡时HBr(g)物质的量物质的量(mol)H2Br2HBr已知已知120a(1)240(2)10.5a(3)mn(n2m)2a00.52(g4m)a(g3m)四、关于化学平衡的基本计算一般步骤:写出有关平衡的可逆反应方程式;找出各物质的起始量、转化量、平
15、衡量;根据已知条件列方程计算课堂练习基本计算方法为三种气体,把 a mol X 和 b mol Y 充入密闭容器发生反应 X+2Y 2Z,达到平衡时,若它们的物质的量满足:n(X)+n(Y)=n(Z),则 Y 的转化率为A、B、C、D、答案:(B)课堂练习课堂练习在一定条件下,可逆反应在一定条件下,可逆反应A2+B2 2C达到了化学平衡状态,经测定得平衡时达到了化学平衡状态,经测定得平衡时c(A2)=0.5 mol/L,c(B2)=0.1 mol/L,c(C)=1.6 mol/L,若,若A2、B2、C的起始浓度分别以的起始浓度分别以a mol/L,b mol/L,c mol/L表示,请回答:表
16、示,请回答:1)a、b满足的关系是;满足的关系是;2)a 的取值范围是。的取值范围是。a b=0.4 mol/L0.4a1.3一:化学平衡的移动一:化学平衡的移动1、概念、概念 2平衡(平衡(I)平衡移动平衡移动 平衡(平衡(II)V正正 =V逆逆 V正正=V逆逆 V正正”=V逆逆”V正正V逆逆 平衡平衡()移动)移动 瞬间瞬间 V正正p+qm+np+m+np+q加加快快加加快快等于等于不移不移动动大于大于正方向正方向小于小于逆方逆方向向减减慢慢减减慢慢等于等于小于小于大于不移动不移动逆方向逆方向正方向正方向1恒温恒容恒温恒容下,加入惰下,加入惰性气体,平性气体,平衡不移动衡不移动2恒温恒压恒
17、温恒压下,加入惰下,加入惰性气体,平性气体,平衡向气体体衡向气体体积增大的方积增大的方向移动向移动增大压强(缩小体积)m+n=p+q改变条件时:v正 v逆的关系:平衡移动方向:v正正增大;v逆逆增大 v正正 v逆逆不移动压强对化学平衡的影响mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);H0增大压强(缩小体积)m+n p+q改变条件时:v正 v逆的关系:平衡移动方向:v正正增大;v逆逆增大 v正正 v逆逆正向移动(向气体体积减小的方向移动)压强对化学平衡的影响mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);H0v正正减小;v逆逆减小 v正正 v逆逆不移动减小压强(增大体积)m+n=p+q改变条件时
18、:v正 v逆的关系:平衡移动方向:压强对化学平衡的影响mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);H0减小压强(增大体积)m+n p+q改变条件时:v正 v逆的关系:平衡移动方向:v正正减小;v逆逆减小 v正正 v逆逆逆向移动(向气体体积增大的方向移动)压强对化学平衡的影响mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);H0条件变条件变化化反应特征反应特征化学反应速率化学反应速率V正与正与V逆逆的关系的关系平衡移动的方平衡移动的方向向备注备注V正正V逆逆升高升高温度温度 H 0降低降低温度温度 H 0催化催化剂剂任何任何反应反应加加快快加加快快小于小于逆方向逆方向大于大于正方向正方向减减慢慢减
19、减慢慢大于大于正方向正方向小于小于逆方向逆方向加加快快加加快快等于等于不移动不移动1温度对温度对反应速率反应速率影响较大影响较大2改变温改变温度反应转度反应转化率一定化率一定升高(降升高(降低)低)使用催化剂不使用催化剂不能使化学平衡能使化学平衡发生移动,但发生移动,但可改变到达平可改变到达平衡的时间衡的时间v正正增大;v逆逆增大 v正正 v逆逆正向移动(向吸热反应的方向移动)升高温度(正反应吸热)改变条件时:v正 v逆的关系:平衡移动方向:温度对化学平衡的影响mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);H0v正正减小;v逆逆减小 v正正 v逆逆逆向移动(向放热反应的方向移动)降低温度(正反
20、应吸热)改变条件时:v正 v逆的关系:平衡移动方向:温度对化学平衡的影响mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);H0注意注意1)改变)改变固体固体或或纯液体的用量纯液体的用量不影响化学平衡不影响化学平衡2)压强压强只影响有只影响有气体气体参加且反应前后参加且反应前后气体总气体总量发生变化量发生变化的反应的化学平衡的反应的化学平衡3)恒容恒容时,通入惰性气体,压强增大,但浓时,通入惰性气体,压强增大,但浓度不变,平衡不移动度不变,平衡不移动 恒压恒压时,通入惰性气体,压强不变,但容时,通入惰性气体,压强不变,但容积增大,浓度减小,平衡移动积增大,浓度减小,平衡移动(相当于减压)(相当于减压
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