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文檔簡介
df第10講化學反應速率化學平衡知識梳理基礎練習能力提升編輯ppt(一)化學反應速率1、定量表示:2、平均速率4、速率大小的比較:比較反應的快慢時,要化成同一物質、相同單位后才能比較υ(B)=,單位:mol·L-1·s-1,mol/(L·s)等。Δc(B)Δt3、比例關系:v(A)v(B)v(C)mnp==一、化學反應速率返回編輯ppt例:某溫度時,把1molN2O4氣體通入體積為10L的真空密閉容器中,立即出現棕色,反應進行4s時NO2的濃度為0.04mol/L,再經過一定時間后,反應達平衡,這時容器內壓強為開始時的1.8倍,則(1)前4s以N2O4濃度變化表示的平均反應速率為
(2)在4s時容器內的壓強為開始時的
倍(3)在平衡時容器內含NO2
mol
0.005mol/L·s1.2
1.6題型一、速率計算編輯ppt例:反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)取amolA和bmolB置于VL容器內。1min后,測得容器內A的濃度為xmol/L。這時B的濃度為______________mol/L,C的濃度為_____________mol/L。這段時間內反應的平均速率若以物質變化來表示,應為_______________bx/a(a/v-x)c/a(a/v-x)mol/(L·min)返回編輯ppt題型二、速率大小比較比較反應的快慢時,要化成同一物質、相同單位后才能比較例:若某合成氨反應在不同時間測得的反應速率記錄如下:①v(N2)=0.1mol/(L?min)②v(H2)=0.2mol/(L?min)③v(NH3)=0.4mol/(L?min)④v(NH3)=0.01mol/(L?s)試問:哪一記錄表示的反應速率最快?④返回編輯ppt思考:(1)從化學鍵的角度分析化學反應。(2)化學反應發生的前提條件是什么?(3)活化分子:在相同的溫度下,分子的能量并不完全相同,有些分子的能量高于分子的平均能量,屬于活化分子。這些分子的碰撞才有可能發生反應。(4)有效碰撞:只有相互碰撞的分子具有足夠高的能量,且具有合適的取向時,才能使舊鍵斷裂,發生化學反應,這種碰撞叫做有效碰撞。編輯ppt(二)影響化學反應速率的因素:內因:參加反應的物質的性質,是決定化學反應速率的主要因素。外因:濃度、溫度、壓強、催化劑等外界條件也會影響化學反應速率。1、濃度:當其它條件不變時,增加反應物的濃度,可以增大反應速率,反之亦然
.注意:固體或純液體濃度被視為常數,他們的量的變化不會引起反應速率的變化。但固體與其他物質反應時接觸面積的改變也會引起反應速率的變化。編輯ppt如何從活化分子、有效碰撞的角度解釋?
增大反應物的濃度,則增加了單位體積內的活化分子數,那么單位時間內的有效碰撞次數也相應增多,化學反應速率就增大。2、壓強:對于氣體反應來說,在其它條件不變時,增大壓強,增大化學反應速率,反之,則反之。如何從活化分子、有效碰撞的角度解釋?
對氣體來說,氣體的體積與其所受的壓強成反比,增大壓強則增大了反應物的濃度,則增加了單位體積內的活化分子數,那么單位時間內的有效碰撞次數也相應增多,化學反應速率就增大。編輯ppt3、溫度:在其它條件不變時,溫度升高,化學反應速率加快;反之,則反之。經過實驗測得,溫度每升高100C,反應速率通常增大到原來的2-4倍。
如何從活化分子、有效碰撞的角度解釋?
在濃度一定時,升高溫度,反應物分子的能量增加,使一部分原來能量較低的分子變成活化分子,從而增加了反應物分子中活化分子百分數,使有效碰撞次數增多,因而使化學反應速率增大。編輯ppt4、催化劑:催化劑可以加快化學反應速率。
催化劑中毒:有一些物質,即使是很少量的,當混入催化劑時,就會急劇降低甚至破壞催化能力,這種作用叫催化劑中毒。為了防止催化劑中毒,常要對原料進行凈化。
在其它條件一定時,使用催化劑,能夠降低反應所需的能量,這樣就會使更多的分子成為活化分子,使一部分原來能量較低的分子變成活化分子,從而增加了反應物分子中活化分子百分數,使有效碰撞次數增多,因而使化學反應速率增大。
如何從活化分子、有效碰撞的角度解釋?編輯ppt
其它:光、超聲波、激光、放射線、電磁波、反應物顆粒的大小、擴散速度、溶劑等。思考:如何理解影響外界條件改變對可逆反應中正逆反應速率的影響?返回編輯ppt例:在恒溫恒容條件下,能使
A(g)+B(g)C(g)+D(g)
正反應速率增大的是()
A.減小C或D的濃度
B.增大D的濃度
C.減小B的濃度
D.增大A或B的濃度D編輯ppt例:把鋅粒投入到裝有鹽酸的敞口容器中,產生H2的速率可由下圖表示,在下列因素中:①鹽酸的濃度;②鋅粒的表面積;③溶液的溫度;④Cl-的濃度。影響反應速率的因素是()速率時間①②③編輯ppt例:硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應的化學方程式為:
Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O,
下列各組實驗中最先出現渾濁的是
實驗反應溫度/℃Na2S2O3溶液稀H2SO4H2OV/mLc/(mol·L-1)V/mLc/(mol·L-1)V/mLA2550.1100.15B2550.250.210C3550.1100.15D3550.250.210D返回編輯ppt總結:系統知識,提高認識:概念①計算速率:②速率大小比較:①公式:②速率比等于方程式系數比②單位相同具有可比性①同種物質具有可比性題型影響因素內因(根本原因)外因催化劑溫度濃度壓強碰撞理論有效碰撞活化分子數目:合適取向(單位體積內)化學反應速率n(活)=n(總)×a%返回編輯ppt二、化學平衡
可逆反應是兩個同時發生的、具有相反方向的、不同反應的組合體。大多數反應都具有一定的可逆性。中學只強調弱電解質的電離、鹽水解、酯化、合成氨、SO2氧化、NO2(N2O4)平衡體系、HI及特別指出的可逆反應存在。(一)可逆反應(二)可逆反應的特點:
1.反應物的轉化率<100%。
2.體系中反應物和生成物共存。
3.反應在同一條件、同時向正、逆兩個方向進行,所以同時存在υ(正)和υ(逆)。編輯ppt例.密閉容器中進行如下可逆反應:X2(g)+3Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.2mol/L、0.6mol/L、0.4mol/L,當平衡時,下列數據肯定不對的是()
A.X2為0.4mol/L,Y2為1.2mol/LB.Y2為1.0mol/LC.X2為0.3mol/L,Z為0.2mol/LD.Z為1.0mol/LAD返回編輯ppt(三)化學平衡狀態及其標志特征歸納:“逆、等、動、定”本質:υ(正)=υ(逆)≠0對象:可逆反應前提:一定條件(封閉體系)表現:反應混合物中各組分的濃度保持不變,可逆反應進行的最大限度。編輯ppt★判斷平衡狀態的方法和依據例舉反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)判斷結果混合物體系中各成分的含量物質的量或各物質的物質的量分數一定各物質的質量或各物質的質量分數一定各氣體的體積或體積分數一定總體積、總壓強、總物質的量一定正、逆反應速率的關系單位時間內消耗mmolA,同時生成了mmolA單位時間內消耗mmolA,同時消耗了pmolCυ(A):υ(B):υ(C):υ(D)=m:n:p:q單位時間內生成了nmolB,同時消耗了qmolD平衡平衡平衡不一定平衡平衡不一定不一定編輯ppt壓強m+n≠p+q,總壓一定(其他條件一定)m+n=p+q,總壓一定(其他條件一定)混合氣體的平均相對分子質量(M)若m+n≠p+q,M一定時,若m+n=p+q,M一定時,溫度任何化學反應都伴隨著能量變化,當體系溫度一定體系密度密度一定其他體系的顏色不再變化平衡不一定平衡不一定平衡不一定平衡返回編輯ppt一定條件下的化學平衡(υ正=υ逆,各組分含量保持一定),條件改變,平衡被破壞(υ正≠υ逆)新的條件下建立新的平衡狀態,(υ正′=υ逆′)各組分含量保持新的一定。(四).化學平衡的移動:
1、什么是化學平衡的移動?平衡向正反應方向移動:條件改變,υ正?υ逆平衡向逆反應方向移動:條件改變,υ正?υ逆返回編輯ppt
(1)濃度增大反應物濃度、正逆反應速率都加快,但υ正>υ逆,因此,平衡向正反應方向移動。如圖所示。2、各種條件對化學平衡的影響:編輯ppt對于反應沒有氣體參加的可逆反應及反應前后氣體體積不改變的反應,改變壓強化學平衡不移動。對于反應前后氣體體積有改變的反應,如:
N2+3H22NH3,增大壓強,反應物、生成物壓強都相應增大,正逆反應速率都加快,但υ正>υ逆,平衡向正反應方向移動,如圖所示。
(2)壓強編輯ppt無論是吸熱反應還是放熱反應,升高溫度反應速率都加快,達到化學平衡的時間就短,降低溫度反應速率則減慢,達到化學平衡狀態所需時間就長。例如:N2+3H22NH3,?H<0,升高溫度。如圖所示。(3)溫度返回編輯ppt例:對已達到平衡的下列反應:
2A(g)+B(g)2C(g)
,減小壓強時,對反應產生的影響是()
A.逆反應速率增大,正反應速率減小,平衡向逆反應方向移動
B.逆反應速率減小,正反應速率增大,平衡向正反應方向移動
C.正逆反應速率都減小,平衡向逆反應方向移動
D.正逆反應速率都增大,平衡向正反應方向移動C編輯ppt答案:AC例:在一密閉容器中,aA(氣)bB(氣)達平衡后,保持溫度不變,將容器體積增加一倍,當達到新的平衡時,B的濃度是原來的60%,則()
A.平衡向正反應方向移動了
B.物質A的轉化率減少了
C.物質B的質量分數增加了
D.a>b返回編輯ppt3、化學平衡常數對mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若某溫度下,c(A)、c(B)、c(C)、c(D)表示該反應達到平衡時的各物質的物質的量濃度,則有:c(A)m·c(B)nc(C)p·c(D)q=K化學平衡常數只隨溫度的變化而變化,溫度一定時,同一反應的K值不變。
溫度不變時,對于某時刻時各物質的濃度c’(A)、c’(B)、c’(C)、c’(D),令c’(A)m·c’(B)nc’(C)p·c’(D)qQ=Q<K,平衡右移Q>K,平衡左移Q=K,反應達到平衡編輯ppt答案:A例.高溫下,某反應達到平衡,平衡常數K=。恒容時,溫度升高,H2濃度減小。下列說法正確的是A.該反應是焓變為正值B.恒溫恒容下,增大壓強,H2濃度一定減小C.升高溫度,逆反應速率減小D.該反應化學方程式為CO+H2OCO2+H2編輯ppt例.將固體NH4I置于密閉容器中,在一定溫度下發生下列反應:NH4INH3+HI;2HIH2+I2。達到平衡時,c(H2)=0.5mol·L-1,c(HI)=4mol·L-1,則此溫度下反應①的平衡常數為
A.9 B.16C.20D.25答案:C返回編輯ppt(五)、等效平衡
外界條件相同時,同一可逆反應只要起始濃度相當,無論經過何種途徑,都可以達到等效的平衡狀態。1、等效平衡的概念
一定條件下,平衡狀態(終態)的建立只與始態有關,而與途徑無關。即:①無論反應從什么方向開始;②投料是一次還是分成幾次;③反應容器經過擴大—縮小或縮小—擴大的過程,只要起始濃度相當,平衡可以等效。編輯ppt2、等效平衡的類型和判斷方法(1)條件:等溫等壓,對象:所有反應判斷是否等效方法:一邊倒,比例相同,則與原平衡等效(2)條件:等溫等容,對象:反應前后氣體分子數改變的反應判斷是否等效方法:一邊倒,數值相同,則與原平衡等效編輯ppt(3)條件:等溫等容,對象:反應前后氣體分子數相同的反應判斷是否等效方法:一邊倒,比例相同,則與原平衡等效編輯ppt例:向某密閉容器中充人1molCO和2molH2O(g),發生反應:CO+H2O(g)CO2+H2。當反應達到平衡時,CO的體積分數為x。若維持容器的體積和溫度不變,起始物質按下列四種配比充人該容器中,達到平衡時CO的體積分數大于x的是
A、0.5molCO+2molH2O(g)+1molCO2+1molH2B、1molCO+1molH2O(g)+1molCO2+1molH2C、0.5molCO+1.5molH2O(g)+0.4molCO2+0.4molH2D、0.5molCO+1.5molH2O(g)+0.5molCO2+0.5molH2答案:B
返回編輯ppt(1)由于溫度或壓強的改變而引起的平衡移動,必導致反應物轉化率的改變。若平衡向正反應方向移動,則轉化率一定
,反之則轉化率一定
。(2)由于濃度改變而引起的平衡移動,必導致反應物轉化率的改變。若減少生成物的濃度,則反應物的轉化率必然
;反之則反之。當反應物不止一種時,若增加某一反應物的濃度,則會_____其它反應物的轉化率,會
自身的轉化率。增大減小增大提高降低(一)關于轉化率問題:常見題型編輯ppt
若反應物只有一種,改變反應物的濃度,要根據化學計量數判斷化學平衡移動的方向,再進行轉化率的判斷。對于反應而言:當m=q+p時,無論如何改變反應物的濃度,反應物轉化率都
。當m>q+p時,增加反應物的濃度,轉化率
;反之則反之。當m<q+p時,增加反應物的濃度,轉化率
;反之則反之。
不會改變增大減小返回編輯ppt(二)化學平衡圖象題解答方法和思路:看懂圖象:一看軸,二看線,三看點,四看輔助線,五看定量;聯想規律;作出判斷。例.反應mA(g)+B(s)pC(g)+qD(g)中A的轉化率和溫度(T)、壓強(P)的關系如右圖曲線,下列結論正確的是A逆反應為放熱反應m<p+qB逆反應為吸熱反應m>p+qC正反應為放熱反應m<p+qD正反應為吸熱反應m>p+qA的轉化率1×106Pa1×105PaT答案:D編輯ppt例.在溫度相同,壓強分別為p1、p2條件下,A(g)+2B(g)
nC(g)的反應體系中,C的體積分數C%隨時間t變化的曲線如圖所示。下列結論正確的是(A)p1>p2,n<3 (B)p1<p2,n>3(C)p1<p2,n=3 (D)p1>p2,n>3C%0tP1P2答案:D編輯ppt例.下圖為可逆反應:A+2B2C+3D;ΔH=Q的反應速率隨外界條件的變化(先改變溫度,后改變壓強)的圖像,由此可知()
(A)Q>0A、B、C、D均為氣體(B)Q<0A、B、C為氣體,D為液體或固體(C)先升高溫度,后增大壓強(D)先降低溫度,后增大壓強答案:BD返回編輯ppt計算依據及類型:1.有關濃度的計算(1)對于可逆反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)各物質變化濃度之比等于化學方程式的系數之比△c(A):△c(B):△c(C):△c(D)
=m:n:p:q(三)關于平衡的計算題編輯ppt(2)計算格式:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始濃度(mol/L):abcd
轉化濃度(mol/L):xnx/mpx/mqx/m平衡濃度(mol/L):a-xb-nx/mc+px/md+qx/m編輯ppt例:在一定溫度、壓強和有催化劑存在條件下,將N2和H2按1:3的體積比混合,當反應達平衡時,混合氣中含有mmol的NH3,且NH3的體積分數量為a%,求起始時N2、H2的物質的量。編輯ppt例:一定溫度下,反應:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)達到平衡時,n(SO2):n(O2
):
n
(SO3)=2:3:4。縮小體積,反應再次達到平衡時,n(O2
)=0.8mol,n
(SO3)=1.4mol,此時SO2
的物質的量應是()
A.0.4molB.0.6molC.0.8molD.1.2mol答案:A返回編輯ppt基礎練習解析:鋁與鹽酸反應的實質是2Al+6H+=2Al3++3H2↑,因此鹽酸的溶度、鋁條的表面積和溶液的溫度均會影響反應的速率,而加少量Na2SO4對溶液中的各物質的濃度沒有影響,不會影響反應速率。答案:D編輯ppt解析:A.通入大量O2,反應物濃度增大,正反應速率增大;B.增大容積,反應物、生成物濃度均減小,正、逆反應速率均下降;C.移去部分SO3會減小生成物濃度,剛開始正反應速率不變,而后下降;D.該反應為放熱反應,但是降低體系溫度正、逆反應速率均減小;同理若增大體系問題,正、逆反應速率增大;答案:A編輯ppt編輯ppt解析:酸堿中和在接近終點時,pH會發生突變,曲線的斜率會很大,故A錯;正逆反應的平衡常數互為倒數關系,故B正確;反應是放熱反應,且反應生成的Mn2+對該反應有催化作用,故反應速率越來越快,C錯;反應是放熱反應,但圖像描述是吸熱反應,故D錯。答案:B編輯ppt解析:本題考查化學平衡的移動。該反應為體積增大的吸熱反應,所以升溫和減壓均可以促使反應正向移動。恒壓通入惰性氣體,相當于減壓。恒容通入惰性氣體與加催化劑均對平衡無影響。增加CO的濃度,將導致平衡逆向移動。答案:B編輯ppt編輯ppt解析:催化劑可以同等程度的改變正逆反應的反應速率;如果是通入惰性氣體增大了體系壓強,反應物濃度未變,反應速率不變;降溫,反應速率減慢,達到平衡的時間增大;D是反應速率的定義,正確。答案:D編輯ppt解析:求①的平衡常數的關鍵是求氨氣的平衡濃度,若碘化氫不分解時,NH3(g)和HI(g)的平衡濃度是相等的,因此2c(H2)與容器中平衡濃度c(HI)之和即為氨氣的平衡濃度5mol·L-1,故此溫度下反應①的平衡常數為20。答案:C編輯ppt解析:正反應為放熱反應,前者恒溫,后者相對前者,溫度升高。使平衡向左移動,從而使Br2的轉化率降低。所以b<a.答案:A編輯ppt編輯ppt解析:該反應的正反應為放熱反應,溫度升高,化學平衡向左移動。所以燈絲附近溫度越高,WI2的轉化率越高,B錯。平衡常數,應為生成物除以反應物:K=c(WI2)/c(W)·c(I2)利用該反應,可往鎢礦石中,加如I2單質,使其反應生成WI2富集,再通過高溫加熱WI2生成鎢,從而提純W,D正確。答案:AD編輯ppt編輯ppt答案:C返回編輯ppt能力提升解析:A選項,放熱反應升溫平衡常數減小,錯誤;增大一個反應物濃度另一反應物轉化率增大,B錯;使用催化劑平衡不移動,D錯。答案:C編輯ppt解析:催化劑能提高化學反應速率,加快反應進行,也就是提高了生產效率,A對;反應需在300℃進行是為了
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