整合化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡

1、化學(xué)反應(yīng)速率 和化學(xué)平衡,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡及其影響因素。 學(xué)習(xí)要求 掌握影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，靈活運用相關(guān)知識解決實際問題。,學(xué)習(xí)內(nèi)容,專題一：化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素,一、化學(xué)反應(yīng)速率知識概述,化學(xué)反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比=各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比,定義：化學(xué)反應(yīng)速率是研究在單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的變化。通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。,單位：mol/（Ls ）、mol/（Lmin ）、 mol/（Lh）,關(guān)系：,數(shù)學(xué)表達式：,1、化學(xué)反應(yīng)速率：,v=,注意事項:同一化學(xué)反應(yīng)的速率用不同的物質(zhì)表示時，該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率可能不同。,如

2、 N2+3H2=2NH3 1 3 2,友情提示,(1)用不同的物質(zhì)來表示的速率，數(shù)值可能不同，但意義相同。 (2)以不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)值之比等于方程式中各物質(zhì)的系數(shù)之比。 (3)在化學(xué)計算中用到的速率，一般是指一段時間的平均速率；而在有關(guān)圖象中，可用到瞬時速率。 (4)對于純固體或純液體參加的化學(xué)反應(yīng)，因其濃度也不改變，故不用它們表示反應(yīng)速率。 (5)化學(xué)反應(yīng)速率的研究對象可以是可逆反應(yīng)，也可以是進行完全的反應(yīng)。,(6)化學(xué)反應(yīng)的速率是通過實驗測定的。,測定方法有 a、直接觀察某些性質(zhì)（如釋放出氣體的體積和體系壓強）； b、科學(xué)儀器測定（如顏色的深淺、光的吸收和發(fā)射、導(dǎo)電能力等）；

3、c、溶液中，常利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。,該反應(yīng)在不同條件下反應(yīng)速率分別為： VY=0.15mol /(L.S) VX=0.6mol /(L.S) VZ=4mol /(L.min) 則該反應(yīng)進行的最快的是_,例1、某溫度時，在2L容器中，x、y、z三種物質(zhì)隨時間的變化曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是：_，反應(yīng)開始至2min，z的平均速率是_。,0.05mol/L.min,速率定義所求得的是平均速率，而圖上的是瞬時速率,比較反應(yīng)速率快慢，首先轉(zhuǎn)化為同種物質(zhì)表示的速率,注意單位的一致性,2、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,內(nèi)因：反應(yīng)物的性質(zhì) 外

4、因：濃度、溫度、壓強、催化劑、顆粒大小、光、等等,（1）濃度的影響,其他條件不變時，增大反應(yīng)物濃度，可增大化學(xué)反應(yīng)速率；減小反應(yīng)物濃度，可減小化學(xué)反應(yīng)速率。 此規(guī)律只適用于氣體反應(yīng)或溶液中的反應(yīng)，對純液體或固體反應(yīng)物一般不適用（它們的濃度是常數(shù)）。,例2、一定溫度下，在固定體積的密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng) 2HI H2+I2若C(HI) 由0.1mol/L降到0.07mol/L時，需要15秒，那么C(HI) 由0.07mol/L降到0.05mol/L時，需要反應(yīng)的時間為（ ）A 5S B 10S C 大于10S D小于10S,化學(xué)反應(yīng)速率是受到濃度條件影響,C,（2）壓強的影響,對于有氣體的化學(xué)反

5、應(yīng)，其他條件不變，增大壓強，可增大反應(yīng)速率；減小壓強，可減小反應(yīng)速率。 此規(guī)律只適用于有氣體的反應(yīng)體系，不適用于固體和溶液。對于既有氣體參加，又有氣體生成的可逆反應(yīng)，增大壓強，正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率都增大；減小壓強，兩者都減小，只是變化的幅度可能有差別。,（3）溫度的影響,當(dāng)其他條件不變時，升高溫度，可以增大反應(yīng)速率；降低溫度，可以減慢反應(yīng)速率。 無論是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，溫度升高，反應(yīng)速率都增大，只不過吸熱反應(yīng)增大的幅度更大。 實驗測知，溫度每升高10，反應(yīng)速率通常增大到原來的24倍。,反應(yīng)A(g)+B(g) C(g)的反應(yīng)速率，當(dāng)溫度每升高10時，速率增加為原來的3倍。當(dāng)溫度升高50時，

6、速率應(yīng)為原速率的（ ）倍。 A. 15 B. 27 C. 81 D. 243,例題3、,D,（4）催化劑的影響,正催化劑可以同等程度增大正、逆反應(yīng)的速率；負催化劑可以同等程度減小正、逆反應(yīng)的速率。 必須明確：催化劑是參加反應(yīng)的；使用催化劑時，要選擇催化劑所需要的適宜溫度，要防止催化劑中毒失效。,（5）其它因素的影響,使反應(yīng)物顆粒變小；加大光照強度；采用不同的溶劑、電化學(xué)原理、超聲波射線、激光、電磁波等對反應(yīng)速率均有影響。 如煤球燃燒，只增加幾個等同的煤球，速率和碳的轉(zhuǎn)化率均不改變。若是將煤球粉碎，燃燒的速率大大加快，然而碳的轉(zhuǎn)化率卻不變。,例4、進行如圖實驗的X、Y，其中各圖象中能正確表示實驗

7、結(jié)果的是（ ）,C,（6）非反應(yīng)氣體對反應(yīng)速率的影響,稀有氣體或其他非反應(yīng)氣體充入反應(yīng)容器中，有以下兩種情況： 若恒溫、恒容，則充入的非反應(yīng)氣體沒有改變反應(yīng)氣體的分壓，即不會改變反應(yīng)物的濃度，因此不影響化學(xué)反應(yīng)速率。 若恒溫、恒壓，則充入的非反應(yīng)氣體就會使容器容積擴大，降低了反應(yīng)物的濃度，故能使反應(yīng)速率降低。,二、化學(xué)反應(yīng)速率 內(nèi)容精講,1、有效碰撞 能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫做有效碰撞。 具有足夠能量的分子，在一定的取向上碰撞，化學(xué)鍵斷裂，原子（或離子）形成了新的化學(xué)鍵，才發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。,2、活化分子與活化能,把發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子。 但活化分子發(fā)生的碰撞不一定都是有效碰撞 要發(fā)生

8、有效碰撞，必須同時滿足兩個條件： 一是反應(yīng)物分子的能量必須達到某一臨界數(shù)值，是活化分子 二是活化分子必須按一定的方向互相碰撞。 前者是能量因素，后者是空間因素。,活化能：活化分子具有的最低能量與分子平均能量之差，叫做活化能。,分子運動,相互碰撞,分子具有足夠的能量,活化分子,有 合 適 的 取 向,有效碰撞,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),3、用碰撞理論解釋化學(xué)反應(yīng)速率的影響。 化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的條件,原因：,反應(yīng)物濃度增大,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加,有效碰撞次數(shù)增多,反應(yīng)速率加快,濃度對反應(yīng)速率的影響,其它條件不變，增加反應(yīng)物濃度加快化學(xué)反應(yīng)速率。,內(nèi)容：,壓強對反應(yīng)速率的影響,對于氣體反應(yīng)來說，增大壓強相當(dāng)于增

9、大反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)速率加快,內(nèi)容：,原因：,反應(yīng)物濃度增大,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加,有效碰撞次數(shù)增多,反應(yīng)速率加快,增大壓強,溫度對反應(yīng)速率的影響原因：,溫度升高,分子獲得更高的能量,活化分子百分數(shù)提高,有效碰撞次數(shù)提高,反應(yīng)速率加快,加入 催化劑,反應(yīng)活化能降低,活化分子百分數(shù)提高,有效碰撞次數(shù)提高,反應(yīng)速率加快,催化劑對反應(yīng)速率的影響原因：,例5 、許多實驗證明，在其他條件不變的情況下，增加反應(yīng)物的濃度可以增大化學(xué)反應(yīng)速率，只是因為（ ） A、增加反應(yīng)物的濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多 B、增加反應(yīng)物的濃度，降低了反應(yīng)體系所需的能量 C、增加反應(yīng)物的濃度，反應(yīng)物分子間有效碰撞次數(shù)增加

10、D、增加反應(yīng)物的濃度，增加了反應(yīng)物分子的能量,A C,注意：壓強對化學(xué)反應(yīng)速率的影響實質(zhì)上是通過改變氣體反應(yīng)物的濃度來實現(xiàn)的，也就是說壓強只對有氣體參與的反應(yīng)的速率才有影響。,例6、 如下圖所示，相同體積的a、b、c三密閉容器，其中c容器有一活塞，a、b兩容器為定容容器，起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器壓強相等，一定條件下發(fā)生2SO2+O2 2SO3的反應(yīng)。問：, 如起始在a、c兩容器中通入同量的N2，則此時三容器起始壓強為Pa _Pb _Pc；, 起始a、c兩容器的反應(yīng)速率大小關(guān)系為Va _Vc；, 反應(yīng)一段時間后a、c中速率大小關(guān)系為Va _Vc ；,=, =,= ,起始反

11、應(yīng)速率關(guān)系為Va _Vb _Vc,練1、將一定濃度的鹽酸倒入碳酸鈣中，若作如下改變的情況，其中能使最初的化學(xué)反應(yīng)速率增大的是 （ ） A、鹽酸的濃度不變，而使鹽酸的用量增加一倍 B、鹽酸的濃度增大一倍，而使鹽酸的用量減少到原來的一半 C、鹽酸的濃度和用量都不變，增加碳酸鈣的量 D、鹽酸和碳酸鈣不變，增大壓強一倍 E、加入CaCl2溶液 F、加入CaCl2固體 G、將CaCO3固體用CaCO3粉末代替,BG,練2、下列事實中，是什么因素影響了化學(xué)反應(yīng)的速率？ 同濃度、同體積的鹽酸中放入大小相同的鋅片與鎂條，產(chǎn)生氣體有快有慢； (2)熔化的KC1O3放出氣體很慢，撒入少量的二氧化錳后很快有氣體產(chǎn)生

12、；,反應(yīng)物的性質(zhì),催化劑,(3)鋅粉與碘混合后，無明顯現(xiàn)象，當(dāng)加入幾滴水時，立即有紫紅色蒸氣產(chǎn)生 ； (4)無色的KI晶體與白色的HgC12粉末混合時，無明顯現(xiàn)象，若將其加入水中，立即有紅色的HgI2生成； (5)集氣瓶中充滿C12和H2的混合氣體，在瓶外點燃鎂條時發(fā)生爆炸 (6)鐵片與稀硫酸制取氫氣時，滴加少量CuSO4溶液，可加快產(chǎn)生H2的速率。,催化劑,溶劑,光和熱,構(gòu)成原電池,練3、 根據(jù)鹽酸與大理石（足量）反應(yīng), V(CO2)-t關(guān)系圖曲線，以下判斷正確的是 ( ) A、若溫度相同，反應(yīng)的鹽酸濃度大于反應(yīng)，但H+物質(zhì)的量相等。 B、反應(yīng)時H+的物質(zhì)的量濃度最大 C、與的反應(yīng)速率相等

13、D、反應(yīng)速率由大到小順序為,斜率意義速率,AD,練4、將A g塊狀碳酸鈣跟足量鹽酸反應(yīng)，反應(yīng)物損失的質(zhì)量隨時間的變化曲線如下圖的實線所示，在相同的條件下，將B g (AB)粉末狀碳酸鈣與同濃度鹽酸反應(yīng)，則相應(yīng)的曲線(圖中虛線所示)正確的是:,C,專題二：化學(xué)平衡及影響化學(xué)平衡的條件,.,一、可逆反應(yīng)在一定的條件下，一個化學(xué)反應(yīng)可按方程式從左到右進行，又可從右到左進行叫可逆反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)可逆性是普遍存在的，只是反應(yīng)的程度不同而已。例如反應(yīng)： （1）CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) （2）Ag+(aq) +Cl-(aq) AgCl(s) （3）3H2(g)+ N2(g) 2NH3

14、(g),二、化學(xué)平衡知識概述,1、化學(xué)平衡的概念： 在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變的狀態(tài)叫做化學(xué)平衡。,.,2、化學(xué)平衡的特點,(1)動：動態(tài)平衡（正逆反應(yīng)仍在進行）,(2)等：正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率,(3)定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變，各組分的含量一定。,(5)變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。（6）逆,(對同一物質(zhì)而言),（各種物質(zhì)）,(4)同：一定條件下平衡的建立與途徑無關(guān)，在一定條件下可建立相同的平衡（等效平衡）,以xA+yB zC為例，化學(xué)平衡到達的標(biāo)志有： VA耗=VA生 速率( V正=V逆) V

15、A耗:VC耗=x:z VA耗:VB生=x:y； 各物質(zhì)的百分含量保持不變。,直接的,3、化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：,混合氣體的總壓、總體積、總物質(zhì)的量 不隨時間的改變而改變； 各物質(zhì)的濃度不隨時間的改變而改變； 各物質(zhì)的物質(zhì)的量不隨時間改變而改變； 各氣體的分壓、分體積不隨時間改變 而改變。,間接的,3、化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：,.,4、判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法,平衡,平衡,平衡,不一定 平衡,.,4、判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法,平衡,平衡,不一定 平衡,不一定 平衡,.,4、判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法,平衡,不一定 平衡,平衡,不一定 平衡,.,4、判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法,不一定 平衡,不一定 平衡,一定 平衡

16、,.,小結(jié)：化學(xué)平衡的標(biāo)志, 正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率 各成分的百分含量保持不變 各物質(zhì)的濃度不變 各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不變 對于氣體計量數(shù)和前后不相等的反應(yīng)， 壓強保持不變,例1,在恒溫下，密閉容器中的可逆反應(yīng)：2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，可用來確定該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是（ ） A反應(yīng)容器內(nèi)，壓強不隨時間改變 B單位時間消耗1molSO3同時生成1molSO2 C單位時間消耗1molSO3同時消耗1mol SO2 D容器內(nèi)混合氣體的總質(zhì)量不發(fā)生變化,AC,例2能夠說明 N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)反應(yīng)在密閉容器中已達到平衡狀態(tài)的是 ：,容器內(nèi)N2、H2、N

17、H3三者共存 容器內(nèi)N2、H2、NH3三者濃度相等 容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度比恰為1:3:2 t min內(nèi)生成1molNH3同時消耗0.5molN2 t min內(nèi)，生成1molN2同時消耗3mol H2 某時間內(nèi)斷裂3molH-H鍵的同時，斷裂6molN-H鍵 容器內(nèi)質(zhì)量不隨時間的變化而變化 容器內(nèi)壓強不隨時間的變化而變化 容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化 容器內(nèi)的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化,平衡狀態(tài)的判斷,（ ）,練1.下列方法中可以證明A(s) + 2B2(g) 2C2(g) +D2(g) 已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是_,、一個B B鍵的斷裂的同時有一個C C鍵的生成,、百分組成 B2% = C2% =

18、 D2%,、單位時間內(nèi)生成了2molC的同時也生成了1molA,、反應(yīng)速率(B2)=(C2)=1/2(D2),、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1,、溫度、體積一定時，B2、C2、D2濃度不再變化,、溫度、體積一定時，容器內(nèi)的壓強不再變化,、條件一定時，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化,、溫度、體積一定時，混合氣體的密度不再變化,3、化學(xué)平衡移動原理勒夏特列原理,勒夏特列原理:,如果改變影響平衡的一個條件(濃度、壓強、溫度)，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。,條件改變,自發(fā),濃度、溫度、壓強發(fā)生改變,“自發(fā)”的特點。,新平衡與舊平衡的改變。,4、影響化學(xué)平衡的條件, 濃度

19、對化學(xué)平衡的影響,在其它條件不變的情況下，增大反應(yīng)物的濃度，或減小生成物的濃度，都可以使平衡向著正反應(yīng)方向移動； 增大生成物的濃度，或減小反應(yīng)物的濃度，都可以使平衡向著逆反應(yīng)方向移動。,理解,增大A的濃度,消耗 A,平衡向右移動,原平衡,C（A） = C 1,原平衡被破壞,新平衡,C（A） = C 2,C（A） = C 3,減弱,消除,C 1 C 3 C 2,一定溫度下，在一容積固定的密閉容器中存在一個平衡2NO2 N2O4若再通入1mol N2O4，則： （1）平衡移動的方向為_； （2）重新達到平衡NO2的體積分數(shù)將_。,例3,向右,減小,例4:下列4個圖分別是描述濃度對化學(xué)平衡移動影響的

20、圖像，請大家分析 t 時刻時濃度的變化及平衡如何移動？,圖 1,圖 2,閱 圖 訓(xùn) 練,圖 3,圖 4,I. 當(dāng)平衡建立以后，增大某一反應(yīng)物的濃度，當(dāng)達到新平衡時，該反應(yīng)物的濃度較原平衡時的大，其轉(zhuǎn)化率下降；而另一種反應(yīng)物的濃度較原平衡時的小，其轉(zhuǎn)化率卻能提高。（減弱改變而不是抵消） II. 已達平衡的氣體體系中，每一種物質(zhì)的濃度均增大n倍，可以看成各物質(zhì)的濃度不變，而體系體積縮小一半，即相當(dāng)于“加壓”了。 III.在恒容的容器中，當(dāng)改變其中一種氣體物質(zhì)的濃度，必然引起壓強的增大，此時判斷平衡移動的方向時，應(yīng)從濃度的角度去考慮。（因為壓強的對平衡的影響本質(zhì)上是改變了濃度）,友情提示：, 壓強對

21、化學(xué)平衡的影響,在其它條件不變的情況下，增大壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動； 減小壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動。,V（molL-1S-1）,0,t2,V”正 = V”逆,V逆,V正,增大壓強,速率-時間關(guān)系圖：,速率-時間關(guān)系圖：,V正= V逆,增大壓強,正逆反應(yīng)速率均增大，但增大倍數(shù)一樣， V正= V逆，平衡不移動。,t2,對反應(yīng)前后氣體總體積不變的可逆反應(yīng)，改變壓強都不能使化學(xué)平衡移動。 (2) 平衡混合物都是固體或液體時，改變壓強不能使化學(xué)平衡移動。 (3)能使平衡移動的壓強變化必須能改變氣體的濃度，而不是表面上的變或不變。 要善于辯認壓強改變的“真”與“假

22、” ，即不能引起氣態(tài)物質(zhì)濃度改變的壓強變化是“假”的；,友情提示：,體積不變，壓強增大，但此處的“壓強增大”并未引起濃度的改變，是“假”的，平衡不移動； 體積增大，壓強減小，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度發(fā)生了改變，所以平衡向分子數(shù)增大的方向移動。,當(dāng)“充入無關(guān)的氣體”時，,保持溫度、壓強（體積）不變，合成氨反應(yīng)達平衡狀態(tài)時，如下操作平衡不發(fā)生移動的是（ ） A. 恒T、P時，充入NH3 B. 恒T、V時，充入N2 C. 恒T、P時，充入He D. 恒T、V時，充入He,例5,D,練2、在一密閉容器中，反應(yīng)aA(g) bB (g)達平衡后，保持溫度不變，將容器體積增加一倍，當(dāng)達到新的平衡時B的濃度是原

23、來的60%，則（ ） A、平衡正移 B、A的轉(zhuǎn)化率減小 C、B的質(zhì)量分數(shù)增加 D、ab,A C, 溫度對于化學(xué)平衡的影響,在其它條件不變，溫度升高，會使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動； 溫度降低，會使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)的方向移動。 升溫正逆反應(yīng)速率都加快，但溫度對吸熱方向影響的幅度更大,t2,V”正 = V”逆,V逆,V正,升高溫度,（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)）,速率-時間關(guān)系圖：,2NO2 N2O4,例6、可逆反應(yīng)3X(g) 3Y(?)+W(?)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，當(dāng)升高溫度時氣體的平均相對分子質(zhì)量有變小趨勢，則下列判斷正確的是（ ） A、Y和W一定都是氣體 B、若W為固體，則Y一定是氣體 C、Y

24、和W可能都是固體 D、Y和W可能都是氣體,B D, 催化劑對化學(xué)平衡的影響,催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率（即反應(yīng)速率改變但仍然相等），它只改變化學(xué)反應(yīng)達到平衡所需要的時間，平衡不移動。,V正= V逆,5 、速率、平衡理論在化工生產(chǎn)上的應(yīng)用,進行化工生產(chǎn)條件選擇時： 既要考慮反應(yīng)速率的問題 反應(yīng)速率要盡可能地快 又要考慮化學(xué)平衡的問題 平衡要盡可能地向右移動，即反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率要盡可能的高，原料的利用要盡可能的充分,合成氨工業(yè)條件的選擇,反應(yīng)式：N2 (g) +3H2 (g) 2NH3 (g) H0,反應(yīng)特征：反應(yīng)物、生成物都是氣體 正反應(yīng)是體積縮小、放熱反應(yīng) 速率：高溫、高壓、催化劑 平

25、衡：低溫、高壓、及時分離出氨氣 綜合：適當(dāng)溫度、高壓、使用催化劑、及時分離出氨氣 實際：500、2050MPa、鐵觸媒、氨氣液化,SO2接觸氧化條件的選擇,反應(yīng)式：2SO2+O2 (g) 2SO3 (g) H0,反應(yīng)特征：與合成氨相似 速率：高溫、高壓、催化劑 平衡：低溫、高壓、氧氣過量 綜合：適當(dāng)溫度、高壓、使用催化劑、氧氣過量 實際：高溫、常壓、催化劑、氧氣過量,a 、化學(xué)平衡常數(shù)定義:在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時，生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用符號K表示。,6 、化學(xué)平衡常數(shù)及計算,濃度的單位為molL-1 K的

26、單位為(molL-1)n；,b、平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達式及單位： 對于一般的可逆反應(yīng)mA+nB pC+qD,1、如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中，因為它們的濃度是固定不變的，化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。如： CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) K=CO2 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l) K=CO/(CO2H2),c、書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則,例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K

27、1 K2 ， K1 = K22,2、同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來表示，每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。,1、平衡常數(shù)是反應(yīng)的特性常數(shù)。每一個反應(yīng)（除固相反應(yīng)），在一個溫度下，有一個K值。 2、K值大，表示正反應(yīng)進行的傾向大，反應(yīng)完全；K值小，表示正反應(yīng)進行的傾向小，反應(yīng)不完全。 3、K值只說明反應(yīng)能達到的最大限度度，不能說明反應(yīng)的速度 4、用K可判斷反應(yīng)是否平衡，以及未平衡反應(yīng)進行的方向。,d、平衡常數(shù)的意義,如： 2SO2(g)+O2 2SO3(g) 298K時K很大，但由于速度太慢，常溫時，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。 又如： N2(g)+O2(g)2NO(g) Kc

28、=110-30(298K) 這意味著298K時，N2和O2基本上沒有進行反應(yīng)，反之NO分解的逆反應(yīng)在該溫度下將幾乎完全進行，平衡時NO實際上全部分解為N2和O2。,練3.在某溫度下，可逆反應(yīng)： mA(g)+nB(g) pC(g) +qD(g)的平衡常數(shù)為，下列說法正確的是（） .越大，達到平衡時，反應(yīng)進行的程度越大 .越小，達到平衡時，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大 .隨反應(yīng)物濃度改變而改變 .隨溫度改變而改變,練4.在一定體積密閉容器中，進行如下反應(yīng)： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g), 其平衡常數(shù)和溫度t的關(guān)系如下： (1)k的表達式為： (2)該反應(yīng)為反應(yīng)（“吸熱”或“放熱”）,吸

29、熱,專題三：化學(xué)反應(yīng)速率和 平衡的有關(guān)計算,1、主要類型 （1）求反應(yīng)速率、濃度或物質(zhì)的量 （2）求轉(zhuǎn)化率、分解率 （3）求壓強變化或體積變化 （4）求混合氣體的相對平均分子質(zhì)量或氣體的密度 （5）求化學(xué)計量系數(shù) （6）等效平衡的有關(guān)計算 2、模式 mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g) 起始量 a b 0 0 變化量 x nx/m px/m qx/m 平衡量 a-x b-nx/m px/m qx/m,3、常用公式小結(jié)： （1）反應(yīng)物：起始濃度變化濃度終了濃度 （或起始物質(zhì)的量變化物質(zhì)的量終了物質(zhì)的量） 生成物：起始濃度變化濃度終了濃度 （起始物質(zhì)的量變化物質(zhì)的量終了物質(zhì)的量） 各

30、物質(zhì):變化濃度之比變化物質(zhì)的量之比計量數(shù)之比,（2）氣體公式 同溫同壓下，氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比 同溫同體積下，氣體壓強之比等于物質(zhì)的量之比 同溫同壓下，氣體密度之比等于相對分子質(zhì)量之比 （3）轉(zhuǎn)化率： A的轉(zhuǎn)化率已轉(zhuǎn)化量/反應(yīng)前總量 100%,平衡常數(shù)的計算,例4:合成氨的反應(yīng)N2+3H22NH3在某溫度下各物質(zhì)的濃度平衡是:N2=3molL-1, H2=9molL-1,NH3 =4molL-1求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和N2、H2的初始濃度。,解：求平衡常數(shù)K Kc=NH32/(N2H23)=16/(393)=7.3210-3 求N2、H2的初始濃度。 據(jù)N2+3H22NH3，知反應(yīng)1摩爾N

31、2同時需3molH2生成2molNH3 N2+3H22NH3 初始濃度（molL-1 ）(3+2)(9+6)0 變化濃度（molL-1 ） 2 6 4 平衡濃度 （molL-1 ） 3 9 4 答:K=7.3210-3,初始N2、H2為5、15molL-1。,平衡轉(zhuǎn)化率是指平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。 例5： CO+H2OH2+CO2 此反應(yīng)在773K時平衡常數(shù)K=9，如反應(yīng)開始時C(H2O)=C(CO)=0.020molL-1求CO的轉(zhuǎn)化率。 CO +H2OH2+CO2 初始（molL-1 ）0.02 0.02 00 變化（molL-1 ）x x x x 平衡（mo

32、lL-1 ）0.02-x 0.02-x x x K=x/(0.02-x)2=9 x/(0.02-x)=3 x=0.015molL-1 轉(zhuǎn)化率=(0.015/0.020)100=75,專題四：等效平衡問題 解題思路及應(yīng)用,1、等效平衡 對于同一可逆反應(yīng)，當(dāng)外界條件一定時，該反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，或是正逆反應(yīng)同時進行，只要反應(yīng)物或生成物滿足一定的配比，達平衡時，任何相同組分的百分含量(體積、物質(zhì)的量)均對應(yīng)相同，這樣的化學(xué)平衡互稱為等效平衡。,溫度、 容積 、壓強,研究等效平衡的方法是：等效轉(zhuǎn)換,等效平衡的基本標(biāo)志,專題四：等效平衡問題解題思路及應(yīng)用,方法：將其中一個平衡進行等效

33、轉(zhuǎn)換，然后比較兩個平衡的差別。 等效轉(zhuǎn)換的方法：“一邊倒”或改變體積,應(yīng)用：比較不同的平衡狀態(tài),例1、在恒溫恒壓下，按不同的投料方式進行如下反應(yīng) N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) 1mol 3mol 0mol 2mol 6mol 0mol (3) 2mol 6mol 2mol 以上哪些投料方式在反應(yīng)達到平衡后，NH3在平衡混合物中的體積百分含量相同？由此得出什么規(guī)律？,2、等溫等壓下的等效平衡,改變起始加入情況，等效轉(zhuǎn)換后，如果各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達到平衡后與原平衡等效,例、在恒溫恒容下，按不同的投料方式進行反應(yīng)，平衡后體系內(nèi)各組分濃度是否相同？,三條途徑最終

34、達同一平衡,N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) (1) 1mol 4mol 0mol (2) 0mol 1mol 2mol (3) 0.5mol 2.5mol 1mol,1mol (3+1)mol 0mol,(0.5+0.5)mol (2.5+1.5)mol 0mol,例、在恒溫恒容下，按不同的投料方式進行反應(yīng)，平衡后體系內(nèi)各組分濃度是否相同？,N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) (1) 1mol 3mol 0mol (2) 2mol 6mol 0mol,例、在恒溫恒容下，按不同的投料方式進行如下反應(yīng) CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) (

35、1) 1mol 1mol 0 mol 0 mol (2) 0 mol 0 mol 2 mol 2 mol (3) 0 mol 1 mol 1 mol 1 mol 以上哪些投料方式在反應(yīng)達到平衡后，CO2在平衡混合物中的含量相同？由此得出什么規(guī)律？,CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (1) 1mol 1mol 0 mol 0 mol (2) 0 mol 0 mol 2 mol 2 mol “一邊倒” 2 mol 2 mol 0 mol 0 mol(3) 0 mol 1 mol 1 mol 1 mol “一邊倒” 1mol 2 mol 0 mol 0 mol,(1)和(2

36、)是等效平衡， (1)和(3)、 (2)和(3)都不是等效平衡,3、定溫定容下的等效平衡,在定溫定容的條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng)，改變起始加入原料的物質(zhì)的量，如通過等效轉(zhuǎn)換后，與原平衡相同，則兩平衡等效。 在定溫定容的條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，改變起始加入原料的物質(zhì)的量，如通過等效轉(zhuǎn)換后，各物質(zhì)的摩爾比與原平衡相同，則兩平衡等效。,在一個固定體積的密閉容器中，加入2molA和2molB，發(fā)生如下反應(yīng)：2A(g)+2B(g)3C(g) +D(g)，達到平衡時，C的濃度為W mol/L,若維持容器體積和溫度不變,按下列配比作為起始物質(zhì)達到平衡后,C的濃度仍為W

37、mol/L的是 A 2molA+2molB+3molC+1molD B 3molC+1molD+1molB C 3molC+1molD D 1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD,練習(xí)：,2A（g）+ 2B（g） 3C（g）+ D（g） 2mol 2mol 0mol 0mol A 2mol 1mol 3mol 1mol 4mol 3mol 0mol 0mol B 0mol 1mol 3mol 1mol 2mol 3mol 0mol 0mol C 0mol 0mol 3mol 1mol D 1mol 0.5mol 1.5mol 0.5mol 2mol 1.5mol 0mol

38、0mol,小結(jié)：等效平衡須考慮的因素：,外界條件：1、相同溫度、相同容積 2、相同溫度、相同壓強 化學(xué)反應(yīng)：1、反應(yīng)前后體積不變 2、反應(yīng)前后體積改變 等同： 1、平衡時各組分濃度相同 2、平衡時各組分的百分含量相同 應(yīng)用等效平衡原理分析有關(guān)化學(xué)平衡問題的一般思路： 根據(jù)已知條件，先合理變換條件，使之成為等效平衡；然后將體系恢復(fù)為原條件，再根據(jù)平衡移動原理，分析平衡結(jié)果。,等效平衡小結(jié),投料換算成相同物質(zhì)表示時量相同,兩次平衡時各組分百分量、n、c均相同,投料換算成相同物質(zhì)表示時等比例,兩次平衡時各組分百分量相同，n、c同比例變化,投料換算成相同物質(zhì)表示時等比例,兩次平衡時各組分百分量、c相同

39、，n同比例變化,.,定T、V,定T、P,m + np+q,m + n = p+q,極限相等法,極限成比例法,極限成比例法,m+np+qm+n = p+q,小結(jié),練習(xí)、在一固定容積的密閉容器中充入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)：2A(氣)+B(氣) xC(氣),達到平衡后，C的體積分數(shù)為W%。若維持容器體積和溫度不變，按0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始物質(zhì)，達到平衡后，C的體積分數(shù)仍為W%，則x值為（ ） A、1 B、2 C、3 D、4,BC,應(yīng)用:在一定溫度下，把2molSO2 和1mo1O2通入一個一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2 (g) +O2 (g) 2

40、 SO3 (g) ，一段時間后達到化學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)保持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2 、O2和SO3的物質(zhì)的量(mol)。如a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達到平衡時，反應(yīng)混合物中三種氣體的體積分數(shù)仍跟上述平衡時的完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?(1)若a=0，b=0，則c= 。 (2)若a=0.5，則b= 和C= 。 (3)a、b、c必須滿足的一般條件是(請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c)： 、 。,2,0.25,1.5,a+c=2,2b+c=2,、等效平衡的應(yīng)用,將1mol SO2和1mol O2通入密閉容器中，在一定條件下反

41、應(yīng)達到平衡，平衡體系中有SO3 0.3mol，此時若移走0.5mol O2和0.5 mol SO2，則反應(yīng)達到新平衡時SO3的物質(zhì)的量為( ) A 0.3mol B 0.15mol C 小于0.15mol D 大于0.15mol，小于0.3mol,應(yīng)用：,C,在密閉容器中進行如下反應(yīng)：N2 (g) 3H2 (g) 2NH3 (g) Q，若將平衡體系中各物質(zhì)的濃度都增加到原來的2倍，則產(chǎn)生的結(jié)果是（ ） (1)平衡不發(fā)生移動 (2)平衡沿著正反應(yīng)方向移動(3)平衡沿著逆反應(yīng)方向移動 (4)NH3的質(zhì)量分數(shù)增加(5)正逆反應(yīng)速率都增大 A(1)(5) B(1)(2)(5) C(3)(5) D(2)

42、(4)(5),應(yīng)用3：,D,化學(xué)反應(yīng)進行的方向 反應(yīng)的快慢程度 化學(xué)反應(yīng)原理 化學(xué)反應(yīng)的限度 反應(yīng)進行的方向 如何判斷反應(yīng)能否發(fā)生？ 化學(xué)反應(yīng)進行的方向是一個復(fù)雜問題，如果反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生了，方向其實也已確定；但如果反應(yīng)還沒有發(fā)生，我們則要通過互相關(guān)聯(lián)的能量（H）判據(jù)（力圖使自身能量趨于最低）和熵判據(jù)（由有序變?yōu)闊o序的現(xiàn)象）。,?,自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程,高山流水,自由落體,能量趨于最低,酸堿中和,1、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向,能量判據(jù),- 焓（H）判據(jù) 體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時體系會對外做功或者釋放熱量H 0）。,多數(shù)能自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)，

43、如常溫、常壓下，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的，反應(yīng)放熱 4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）= 4Fe（OH）3（s）；H=444.3KJ/mol,但是，有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行，如 NH4HCO3（s）+CH3COOH（aq）=CO2（g）+CH3COONH4（aq）+H2O（l）； H（298K）=37.3KJ/mol 還有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行，如在室溫下吸熱反應(yīng)的碳酸鈣分解反應(yīng)不能自發(fā)進行，但同樣是這個吸熱反應(yīng)在較高溫度（1200K）下則能自發(fā)進行。,火柴棒散落,墨水?dāng)U散,由有序變?yōu)闊o序,同一種物質(zhì)，其氣態(tài)時會通過分子的擴散自發(fā)形成均勻的混合物,硝酸銨溶于水要吸熱，但它能自發(fā)向水中擴散,2、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向,為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無關(guān)的過程的自發(fā)性，提出了在