化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)原理及其應(yīng)用復(fù)習(xí)課件

化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)原理及其應(yīng)用復(fù)習(xí)本節(jié)課將回顧化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)原理及其應(yīng)用。通過(guò)學(xué)習(xí)，我們將深入理解反應(yīng)速率的影響因素，掌握平衡移動(dòng)原理，并將其應(yīng)用于實(shí)際問(wèn)題中?；瘜W(xué)反應(yīng)速率的定義化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率是指化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度。它是指單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度或生成物濃度的變化量。表示方法可以用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量來(lái)表示。例如，對(duì)于反應(yīng)A+B→C，反應(yīng)速率可以表示為-Δ[A]/Δt或Δ[C]/Δt。影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素溫度溫度升高，反應(yīng)速率加快。溫度越高，反應(yīng)物分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，碰撞頻率和有效碰撞次數(shù)增加。濃度反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越快。濃度高，反應(yīng)物分子之間的碰撞頻率增加，有效碰撞次數(shù)增多。催化劑催化劑可以改變反應(yīng)速率，但本身不參與反應(yīng)，不會(huì)改變平衡點(diǎn)。催化劑可以降低活化能，提高反應(yīng)速率。表面積對(duì)于固體參與的反應(yīng)，表面積越大，反應(yīng)速率越快。表面積越大，反應(yīng)物分子接觸到催化劑的幾率越高，反應(yīng)速率加快。溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響溫度升高，反應(yīng)速率加快。溫度升高，分子平均動(dòng)能增大，碰撞頻率增高，活化分子數(shù)量增加，發(fā)生有效碰撞的概率增大，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。溫度升高10攝氏度，反應(yīng)速率通常會(huì)加快2-3倍。對(duì)于不同的反應(yīng)，溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響程度不同。溫度反應(yīng)速率低溫較慢高溫較快濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響反應(yīng)物濃度越高，反應(yīng)速率越快，因?yàn)楦喾磻?yīng)物分子碰撞，反應(yīng)發(fā)生的概率更大。例如，提高燃料濃度會(huì)提高燃燒速度，因?yàn)楦嗳剂戏肿优c氧氣接觸，更快地發(fā)生反應(yīng)。催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響催化劑是能改變反應(yīng)速率但不改變反應(yīng)平衡的物質(zhì)。催化劑通過(guò)降低反應(yīng)的活化能來(lái)加快反應(yīng)速率，但本身在反應(yīng)前后質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變。100倍數(shù)催化劑可以將反應(yīng)速率提高數(shù)百倍甚至數(shù)千倍。2類型催化劑主要分為正催化劑和負(fù)催化劑，分別加速和減慢反應(yīng)速率。表面積對(duì)反應(yīng)速率的影響表面積越大，反應(yīng)物與反應(yīng)物的接觸面積越大，反應(yīng)速率越快。例如，粉末狀的金屬比塊狀金屬更容易與酸反應(yīng)，因?yàn)榉勰罱饘俚谋砻娣e更大。表面積對(duì)反應(yīng)速率的影響取決于反應(yīng)物的性質(zhì)和反應(yīng)條件。一些反應(yīng)需要大量的表面積才能發(fā)生，而另一些反應(yīng)則不受表面積的影響。壓力對(duì)反應(yīng)速率的影響在恒溫條件下，增加反應(yīng)體系的壓力，可以使反應(yīng)速率加快，這種影響是通過(guò)改變反應(yīng)物的濃度而實(shí)現(xiàn)的。例如，對(duì)于氣相反應(yīng)，增大壓力，可以使反應(yīng)物分子更密集，碰撞機(jī)會(huì)更多，從而加快反應(yīng)速率。對(duì)于氣相反應(yīng)，反應(yīng)物的濃度與其分壓成正比，而分壓又與總壓成正比。所以，增大體系壓力，可以使氣相反應(yīng)物的濃度增大，從而加快反應(yīng)速率。例如，對(duì)于反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，增大體系壓力，可以使反應(yīng)速率加快，因?yàn)镹2和H2的濃度都增大了，碰撞的機(jī)會(huì)更多。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和反應(yīng)級(jí)數(shù)的關(guān)系反應(yīng)速率常數(shù)反應(yīng)速率常數(shù)(k)反映了反應(yīng)在特定條件下進(jìn)行的快慢程度。反應(yīng)級(jí)數(shù)反應(yīng)級(jí)數(shù)描述了反應(yīng)速率對(duì)反應(yīng)物濃度的依賴關(guān)系。速率方程反應(yīng)速率方程描述了反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度之間的定量關(guān)系，其中反應(yīng)速率常數(shù)是速率方程中的重要參數(shù)。反應(yīng)級(jí)數(shù)的計(jì)算方法實(shí)驗(yàn)法通過(guò)控制反應(yīng)物濃度進(jìn)行一系列實(shí)驗(yàn)，測(cè)量反應(yīng)速率的變化，根據(jù)速率常數(shù)與濃度之間的關(guān)系確定反應(yīng)級(jí)數(shù)。積分法利用速率方程積分得到濃度與時(shí)間的關(guān)系式，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合曲線，確定反應(yīng)級(jí)數(shù)和速率常數(shù)。半衰期法通過(guò)測(cè)量反應(yīng)物濃度降至一半所需的時(shí)間（即半衰期），利用半衰期與反應(yīng)級(jí)數(shù)之間的關(guān)系式計(jì)算反應(yīng)級(jí)數(shù)。初始速率法測(cè)量反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的速率，利用初始速率與濃度之間的關(guān)系式確定反應(yīng)級(jí)數(shù)，該方法適用于復(fù)雜反應(yīng)的分析?；罨芎头磻?yīng)速率常數(shù)的關(guān)系1阿倫尼烏斯方程活化能和反應(yīng)速率常數(shù)之間存在密切關(guān)系，由阿倫尼烏斯方程描述。2溫度影響活化能越高，反應(yīng)速率常數(shù)越小，反應(yīng)速率越慢。3催化劑作用催化劑通過(guò)降低活化能，從而提高反應(yīng)速率常數(shù)。反應(yīng)機(jī)理和速率常數(shù)的關(guān)系反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)機(jī)理描述反應(yīng)中各步反應(yīng)的順序和細(xì)節(jié)。速率常數(shù)速率常數(shù)反映了反應(yīng)的快慢程度，與溫度、催化劑等因素有關(guān)?；罨芑罨苁欠磻?yīng)物分子轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物分子所需的最小能量，與速率常數(shù)相關(guān)?；瘜W(xué)平衡的定義可逆反應(yīng)在特定條件下，正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。動(dòng)態(tài)平衡化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，但速率相等，體系的宏觀性質(zhì)保持不變。平衡常數(shù)平衡常數(shù)K反映了化學(xué)平衡狀態(tài)下反應(yīng)物的相對(duì)量，與溫度有關(guān)。影響化學(xué)平衡的因素溫度升高溫度有利于吸熱反應(yīng)，降低溫度有利于放熱反應(yīng)。溫度變化會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)，從而影響平衡常數(shù)。壓力增加壓力有利于氣體體積減小的反應(yīng)，減小壓力有利于氣體體積增大的反應(yīng)。壓力變化不會(huì)改變平衡常數(shù)，但會(huì)影響反應(yīng)物的濃度，進(jìn)而影響平衡移動(dòng)方向。濃度增加反應(yīng)物濃度或減少生成物濃度，有利于正反應(yīng)進(jìn)行，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。濃度變化不會(huì)改變平衡常數(shù)，但會(huì)影響反應(yīng)物的濃度，進(jìn)而影響平衡移動(dòng)方向。催化劑催化劑可以加速正逆反應(yīng)速率，但不會(huì)改變平衡常數(shù)，因此不會(huì)影響平衡移動(dòng)方向。催化劑只改變達(dá)到平衡的時(shí)間，不影響平衡狀態(tài)。溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度升高吸熱反應(yīng)平衡正移放熱反應(yīng)平衡逆移溫度降低吸熱反應(yīng)平衡逆移放熱反應(yīng)平衡正移溫度變化會(huì)影響化學(xué)平衡移動(dòng)方向，這是因?yàn)闇囟雀淖儠?huì)影響反應(yīng)速率常數(shù)，進(jìn)而改變平衡常數(shù)。對(duì)于吸熱反應(yīng)，升溫有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，平衡正移；對(duì)于放熱反應(yīng)，升溫則有利于反應(yīng)逆向進(jìn)行，平衡逆移。壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力變化平衡移動(dòng)方向增大壓力平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)減小壓力平衡向氣體分子數(shù)增加的方向移動(dòng)壓力變化主要影響氣相反應(yīng)的化學(xué)平衡，對(duì)于液相或固相反應(yīng)影響較小。當(dāng)壓力增大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)試圖減小壓力的影響，因此平衡會(huì)向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)，反之亦然。濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響改變反應(yīng)物或生成物的濃度會(huì)影響化學(xué)平衡的移動(dòng)方向。增加反應(yīng)物濃度會(huì)使平衡向生成物方向移動(dòng)，以消耗過(guò)量的反應(yīng)物。增加生成物濃度會(huì)使平衡向反應(yīng)物方向移動(dòng)，以消耗過(guò)量的生成物?；瘜W(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算方法1平衡常數(shù)表達(dá)式根據(jù)化學(xué)平衡方程式寫出平衡常數(shù)表達(dá)式2平衡濃度利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或平衡常數(shù)表達(dá)式求解平衡濃度3平衡常數(shù)將平衡濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式計(jì)算平衡常數(shù)勒希塔列原理及其應(yīng)用原理概述勒希塔列原理指出，當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，可逆反應(yīng)體系將向著減弱這種變化的方向移動(dòng)，以重新達(dá)到平衡狀態(tài)。溫度變化升溫有利于吸熱反應(yīng)，降低溫度有利于放熱反應(yīng)，使平衡向吸熱或放熱方向移動(dòng)。壓力變化增大壓強(qiáng)有利于氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)有利于氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，使平衡向氣體分子數(shù)減少或增加的方向移動(dòng)。濃度變化增加反應(yīng)物濃度有利于正反應(yīng)，減少反應(yīng)物濃度有利于逆反應(yīng)，使平衡向正反應(yīng)或逆反應(yīng)方向移動(dòng)。化學(xué)平衡移動(dòng)原理的實(shí)際應(yīng)用化學(xué)平衡移動(dòng)原理在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有廣泛應(yīng)用。例如，合成氨反應(yīng)中，通過(guò)增加氮?dú)夂蜌錃獾臐舛?，降低溫度，以及使用催化劑，可以提高氨的產(chǎn)率。在食品工業(yè)中，通過(guò)控制溫度和壓力，可以調(diào)節(jié)食品的保質(zhì)期，延長(zhǎng)保鮮時(shí)間。影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素分析1溫度溫度升高有利于吸熱反應(yīng)的進(jìn)行，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。2壓力增大壓力有利于氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)。3濃度增加反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，平衡向生成物方向移動(dòng)。4催化劑催化劑可以加快反應(yīng)速率，但不能改變平衡常數(shù)，不影響平衡移動(dòng)的方向?；瘜W(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如醫(yī)藥、化工、環(huán)保等。例如，藥物研發(fā)過(guò)程中，研究藥物的降解速率，優(yōu)化藥物的穩(wěn)定性，提高藥物的生物利用度，都需要應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理?；どa(chǎn)中，研究反應(yīng)速率和平衡常數(shù)，可以優(yōu)化反應(yīng)條件，提高產(chǎn)率，降低成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益最大化?；瘜W(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用實(shí)例化學(xué)平衡移動(dòng)原理廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和生活。例如，合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)。為了提高氨的產(chǎn)量，可通過(guò)增加氮?dú)夂蜌錃鉂舛?、降低溫度、使用催化劑等方式?lái)推動(dòng)平衡向生成氨的方向移動(dòng)。另一個(gè)例子是生產(chǎn)硫酸的過(guò)程中，二氧化硫氧化為三氧化硫的反應(yīng)。為了提高三氧化硫的產(chǎn)量，可通過(guò)增加氧氣濃度、使用催化劑、適當(dāng)提高溫度等方式來(lái)推動(dòng)平衡向生成三氧化硫的方向移動(dòng)?；瘜W(xué)反應(yīng)平衡的調(diào)控方法溫度調(diào)控改變反應(yīng)溫度，影響正逆反應(yīng)速率，進(jìn)而改變平衡位置。壓力調(diào)控改變反應(yīng)體系的壓力，影響氣體反應(yīng)物的濃度，進(jìn)而改變平衡位置。催化劑調(diào)控加入催化劑可加快反應(yīng)速率，但不會(huì)改變平衡位置。濃度調(diào)控改變反應(yīng)物或生成物的濃度，可使平衡向減小濃度變化的方向移動(dòng)。影響化學(xué)反應(yīng)平衡的實(shí)際因素溫度變化溫度升高，平衡向吸熱方向移動(dòng)，降低溫度，平衡向放熱方向移動(dòng)。壓力變化增加壓力，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，降低壓力，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)。濃度變化增加反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，增加生成物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。催化劑催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變平衡位置?；瘜W(xué)反應(yīng)平衡的優(yōu)化方案溫度控制溫度影響平衡常數(shù)，通過(guò)溫度調(diào)控優(yōu)化反應(yīng)條件。壓力控制對(duì)于氣相反應(yīng)，改變壓力可以影響反應(yīng)平衡。催化劑使用催化劑加速反應(yīng)速率，不影響平衡位置，但可以提高反應(yīng)效率。產(chǎn)物移除移除產(chǎn)物可以使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高產(chǎn)率?；瘜W(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和平衡的總結(jié)1動(dòng)力學(xué)研究化學(xué)反應(yīng)速率，了解反應(yīng)速率的影響因素，并利用速率常數(shù)描述反應(yīng)速率。學(xué)習(xí)動(dòng)力學(xué)，幫助我們了解反應(yīng)過(guò)程和機(jī)制。2平衡研究化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)，了解影響化學(xué)平衡的因素，以及如何應(yīng)用勒夏特列原理預(yù)測(cè)平衡移動(dòng)的方向。3綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)動(dòng)力學(xué)和平衡，幫助我們了解化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，以及如何控制和優(yōu)化反應(yīng)，使之更有效地進(jìn)行?；瘜W(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和平衡的重點(diǎn)難點(diǎn)解析反應(yīng)速率速率常數(shù)的概念，影響反應(yīng)速率的因素，以及速率方程的應(yīng)用活化能的計(jì)算和意義，以及反應(yīng)機(jī)理的推測(cè)化學(xué)平衡化學(xué)平衡的定義、建立條件和影響因素，平衡常數(shù)的計(jì)算勒夏特列原理的應(yīng)用，以及化學(xué)平衡移動(dòng)的預(yù)測(cè)難點(diǎn)反應(yīng)級(jí)數(shù)的判斷和速率常數(shù)的計(jì)算方法復(fù)雜反應(yīng)機(jī)理的分析，以及平衡移動(dòng)的影響因素化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和平衡知識(shí)的應(yīng)用思路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與優(yōu)化利用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和平衡知識(shí)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，提高反應(yīng)效率，降低成本。工業(yè)生產(chǎn)通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，控制反應(yīng)速率和平衡，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)?；托б孀?/p>