最新2012届整合 化学反应速率和化学平衡.ppt

《最新2012届整合 化学反应速率和化学平衡.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新2012届整合 化学反应速率和化学平衡.ppt（113页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、化学反应速率 和化学平衡,化学反应速率和化学平衡及其影响因素。 学习要求 掌握影响化学反应速率和化学平衡的因素，灵活运用相关知识解决实际问题。,学习内容,专题一：化学反应速率及影响因素,一、化学反应速率知识概述,化学反应方程式中各物质的化学计量数之比=各物质的化学反应速率之比,定义：化学反应速率是研究在单位时间内反应物或生成物浓度的变化。通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。,单位：mol/（Ls ）、mol/（Lmin ）、 mol/（Lh）,关系：,数学表达式：,1、化学反应速率：,v=,注意事项:同一化学反应的速率用不同的物质表示时，该反应的化学反应速率可能不同。,如

2、 N2+3H2=2NH3 1 3 2,友情提示,(1)用不同的物质来表示的速率，数值可能不同，但意义相同。 (2)以不同物质表示的化学反应速率数值之比等于方程式中各物质的系数之比。 (3)在化学计算中用到的速率，一般是指一段时间的平均速率；而在有关图象中，可用到瞬时速率。 (4)对于纯固体或纯液体参加的化学反应，因其浓度也不改变，故不用它们表示反应速率。 (5)化学反应速率的研究对象可以是可逆反应，也可以是进行完全的反应。,(6)化学反应的速率是通过实验测定的。,测定方法有 a、直接观察某些性质（如释放出气体的体积和体系压强）； b、科学仪器测定（如颜色的深浅、光的吸收和发射、导电能力等）；

3、c、溶液中，常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。,该反应在不同条件下反应速率分别为： VY=0.15mol /(L.S) VX=0.6mol /(L.S) VZ=4mol /(L.min) 则该反应进行的最快的是_,例1、某温度时，在2L容器中，x、y、z三种物质随时间的变化曲线如图所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式是：_，反应开始至2min，z的平均速率是_。,0.05mol/L.min,速率定义所求得的是平均速率，而图上的是瞬时速率,比较反应速率快慢，首先转化为同种物质表示的速率,注意单位的一致性,2、影响化学反应速率的因素,内因：反应物的性质 外

4、因：浓度、温度、压强、催化剂、颗粒大小、光、等等,（1）浓度的影响,其他条件不变时，增大反应物浓度，可增大化学反应速率；减小反应物浓度，可减小化学反应速率。 此规律只适用于气体反应或溶液中的反应，对纯液体或固体反应物一般不适用（它们的浓度是常数）。,例2、一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应 2HI H2+I2若C(HI) 由0.1mol/L降到0.07mol/L时，需要15秒，那么C(HI) 由0.07mol/L降到0.05mol/L时，需要反应的时间为（ ）A 5S B 10S C 大于10S D小于10S,化学反应速率是受到浓度条件影响,C,（2）压强的影响,对于有气体的化学反

5、应，其他条件不变，增大压强，可增大反应速率；减小压强，可减小反应速率。 此规律只适用于有气体的反应体系，不适用于固体和溶液。对于既有气体参加，又有气体生成的可逆反应，增大压强，正反应速率、逆反应速率都增大；减小压强，两者都减小，只是变化的幅度可能有差别。,（3）温度的影响,当其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率；降低温度，可以减慢反应速率。 无论是吸热反应还是放热反应，温度升高，反应速率都增大，只不过吸热反应增大的幅度更大。 实验测知，温度每升高10，反应速率通常增大到原来的24倍。,反应A(g)+B(g) C(g)的反应速率，当温度每升高10时，速率增加为原来的3倍。当温度升高50时，

6、速率应为原速率的（ ）倍。 A. 15 B. 27 C. 81 D. 243,例题3、,D,（4）催化剂的影响,正催化剂可以同等程度增大正、逆反应的速率；负催化剂可以同等程度减小正、逆反应的速率。 必须明确：催化剂是参加反应的；使用催化剂时，要选择催化剂所需要的适宜温度，要防止催化剂中毒失效。,（5）其它因素的影响,使反应物颗粒变小；加大光照强度；采用不同的溶剂、电化学原理、超声波射线、激光、电磁波等对反应速率均有影响。 如煤球燃烧，只增加几个等同的煤球，速率和碳的转化率均不改变。若是将煤球粉碎，燃烧的速率大大加快，然而碳的转化率却不变。,例4、进行如图实验的X、Y，其中各图象中能正确表示实验

7、结果的是（ ）,C,（6）非反应气体对反应速率的影响,稀有气体或其他非反应气体充入反应容器中，有以下两种情况： 若恒温、恒容，则充入的非反应气体没有改变反应气体的分压，即不会改变反应物的浓度，因此不影响化学反应速率。 若恒温、恒压，则充入的非反应气体就会使容器容积扩大，降低了反应物的浓度，故能使反应速率降低。,二、化学反应速率 内容精讲,1、有效碰撞 能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。 具有足够能量的分子，在一定的取向上碰撞，化学键断裂，原子（或离子）形成了新的化学键，才发生了化学反应。,2、活化分子与活化能,把发生有效碰撞的分子叫做活化分子。 但活化分子发生的碰撞不一定都是有效碰撞 要发生

8、有效碰撞，必须同时满足两个条件： 一是反应物分子的能量必须达到某一临界数值，是活化分子 二是活化分子必须按一定的方向互相碰撞。 前者是能量因素，后者是空间因素。,活化能：活化分子具有的最低能量与分子平均能量之差，叫做活化能。,分子运动,相互碰撞,分子具有足够的能量,活化分子,有 合 适 的 取 向,有效碰撞,发生化学反应,3、用碰撞理论解释化学反应速率的影响。 化学反应发生的条件,原因：,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增加,有效碰撞次数增多,反应速率加快,浓度对反应速率的影响,其它条件不变，增加反应物浓度加快化学反应速率。,内容：,压强对反应速率的影响,对于气体反应来说，增大压强相当于增

9、大反应物的浓度，反应速率加快,内容：,原因：,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增加,有效碰撞次数增多,反应速率加快,增大压强,温度对反应速率的影响原因：,温度升高,分子获得更高的能量,活化分子百分数提高,有效碰撞次数提高,反应速率加快,加入 催化剂,反应活化能降低,活化分子百分数提高,有效碰撞次数提高,反应速率加快,催化剂对反应速率的影响原因：,例5 、许多实验证明，在其他条件不变的情况下，增加反应物的浓度可以增大化学反应速率，只是因为（ ） A、增加反应物的浓度，单位体积内活化分子数增多 B、增加反应物的浓度，降低了反应体系所需的能量 C、增加反应物的浓度，反应物分子间有效碰撞次数增加

10、D、增加反应物的浓度，增加了反应物分子的能量,A C,注意：压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体反应物的浓度来实现的，也就是说压强只对有气体参与的反应的速率才有影响。,例6、 如下图所示，相同体积的a、b、c三密闭容器，其中c容器有一活塞，a、b两容器为定容容器，起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等，一定条件下发生2SO2+O2 2SO3的反应。问：, 如起始在a、c两容器中通入同量的N2，则此时三容器起始压强为Pa _Pb _Pc；, 起始a、c两容器的反应速率大小关系为Va _Vc；, 反应一段时间后a、c中速率大小关系为Va _Vc ；,=, =,= ,起始反

11、应速率关系为Va _Vb _Vc,练1、将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中，若作如下改变的情况，其中能使最初的化学反应速率增大的是 （ ） A、盐酸的浓度不变，而使盐酸的用量增加一倍 B、盐酸的浓度增大一倍，而使盐酸的用量减少到原来的一半 C、盐酸的浓度和用量都不变，增加碳酸钙的量 D、盐酸和碳酸钙不变，增大压强一倍 E、加入CaCl2溶液 F、加入CaCl2固体 G、将CaCO3固体用CaCO3粉末代替,BG,练2、下列事实中，是什么因素影响了化学反应的速率？ 同浓度、同体积的盐酸中放入大小相同的锌片与镁条，产生气体有快有慢； (2)熔化的KC1O3放出气体很慢，撒入少量的二氧化锰后很快有气体产生

12、；,反应物的性质,催化剂,(3)锌粉与碘混合后，无明显现象，当加入几滴水时，立即有紫红色蒸气产生 ； (4)无色的KI晶体与白色的HgC12粉末混合时，无明显现象，若将其加入水中，立即有红色的HgI2生成； (5)集气瓶中充满C12和H2的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸 (6)铁片与稀硫酸制取氢气时，滴加少量CuSO4溶液，可加快产生H2的速率。,催化剂,溶剂,光和热,构成原电池,练3、 根据盐酸与大理石（足量）反应, V(CO2)-t关系图曲线，以下判断正确的是 ( ) A、若温度相同，反应的盐酸浓度大于反应，但H+物质的量相等。 B、反应时H+的物质的量浓度最大 C、与的反应速率相等

13、D、反应速率由大到小顺序为,斜率意义速率,AD,练4、将A g块状碳酸钙跟足量盐酸反应，反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示，在相同的条件下，将B g (AB)粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应，则相应的曲线(图中虚线所示)正确的是:,C,专题二：化学平衡及影响化学平衡的条件,2012届整合 化学反应速率和化学平衡,一、可逆反应在一定的条件下，一个化学反应可按方程式从左到右进行，又可从右到左进行叫可逆反应。化学反应可逆性是普遍存在的，只是反应的程度不同而已。例如反应： （1）CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) （2）Ag+(aq) +Cl-(aq) AgCl(s) （3）

14、3H2(g)+ N2(g) 2NH3(g),二、化学平衡知识概述,1、化学平衡的概念： 在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态叫做化学平衡。,2012届整合 化学反应速率和化学平衡,2、化学平衡的特点,(1)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）,(2)等：正反应速率=逆反应速率,(3)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定。,(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。（6）逆,(对同一物质而言),（各种物质）,(4)同：一定条件下平衡的建立与途径无关，在一定条件下可建立相同的平衡（等效平衡）,以xA+yB z

15、C为例，化学平衡到达的标志有： VA耗=VA生 速率( V正=V逆) VA耗:VC耗=x:z VA耗:VB生=x:y； 各物质的百分含量保持不变。,直接的,3、化学平衡状态的标志：,混合气体的总压、总体积、总物质的量 不随时间的改变而改变； 各物质的浓度不随时间的改变而改变； 各物质的物质的量不随时间改变而改变； 各气体的分压、分体积不随时间改变 而改变。,间接的,3、化学平衡状态的标志：,2012届整合 化学反应速率和化学平衡,4、判断化学平衡状态的方法,平衡,平衡,平衡,不一定 平衡,2012届整合 化学反应速率和化学平衡,4、判断化学平衡状态的方法,平衡,平衡,不一定 平衡,不一定 平衡

16、,2012届整合 化学反应速率和化学平衡,4、判断化学平衡状态的方法,平衡,不一定 平衡,平衡,不一定 平衡,2012届整合 化学反应速率和化学平衡,4、判断化学平衡状态的方法,不一定 平衡,不一定 平衡,一定 平衡,2012届整合 化学反应速率和化学平衡,小结：化学平衡的标志, 正反应速率等于逆反应速率 各成分的百分含量保持不变 各物质的浓度不变 各物质的转化率不变 对于气体计量数和前后不相等的反应， 压强保持不变,例1,在恒温下，密闭容器中的可逆反应：2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)，可用来确定该反应已经达到平衡状态的是（ ） A反应容器内，压强不随时间改变 B单位时间消耗1mo

17、lSO3同时生成1molSO2 C单位时间消耗1molSO3同时消耗1mol SO2 D容器内混合气体的总质量不发生变化,AC,例2能够说明 N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g)反应在密闭容器中已达到平衡状态的是 ：,容器内N2、H2、NH3三者共存 容器内N2、H2、NH3三者浓度相等 容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2 t min内生成1molNH3同时消耗0.5molN2 t min内，生成1molN2同时消耗3mol H2 某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键 容器内质量不随时间的变化而变化 容器内压强不随时间的变化而变化 容器内密度不再发

18、生变化 容器内的平均摩尔质量不再发生变化,平衡状态的判断,（ ）,练1.下列方法中可以证明A(s) + 2B2(g) 2C2(g) +D2(g) 已经达到平衡状态的是_,、一个B B键的断裂的同时有一个C C键的生成,、百分组成 B2% = C2% = D2%,、单位时间内生成了2molC的同时也生成了1molA,、反应速率(B2)=(C2)=1/2(D2),、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1,、温度、体积一定时，B2、C2、D2浓度不再变化,、温度、体积一定时，容器内的压强不再变化,、条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化,、温度、体积一定时，混合气体的密度不再变化

19、,3、化学平衡移动原理勒夏特列原理,勒夏特列原理:,如果改变影响平衡的一个条件(浓度、压强、温度)，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,条件改变,自发,浓度、温度、压强发生改变,“自发”的特点。,新平衡与旧平衡的改变。,4、影响化学平衡的条件, 浓度对化学平衡的影响,在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度，或减小生成物的浓度，都可以使平衡向着正反应方向移动； 增大生成物的浓度，或减小反应物的浓度，都可以使平衡向着逆反应方向移动。,理解,增大A的浓度,消耗 A,平衡向右移动,原平衡,C（A） = C 1,原平衡被破坏,新平衡,C（A） = C 2,C（A） = C 3,减弱,消除,C 1 C

20、 3 C 2,一定温度下，在一容积固定的密闭容器中存在一个平衡2NO2 N2O4若再通入1mol N2O4，则： （1）平衡移动的方向为_； （2）重新达到平衡NO2的体积分数将_。,例3,向右,减小,例4:下列4个图分别是描述浓度对化学平衡移动影响的图像，请大家分析 t 时刻时浓度的变化及平衡如何移动？,图 1,图 2,阅 图 训 练,图 3,图 4,I. 当平衡建立以后，增大某一反应物的浓度，当达到新平衡时，该反应物的浓度较原平衡时的大，其转化率下降；而另一种反应物的浓度较原平衡时的小，其转化率却能提高。（减弱改变而不是抵消） II. 已达平衡的气体体系中，每一种物质的浓度均增大n倍，可以

21、看成各物质的浓度不变，而体系体积缩小一半，即相当于“加压”了。 III.在恒容的容器中，当改变其中一种气体物质的浓度，必然引起压强的增大，此时判断平衡移动的方向时，应从浓度的角度去考虑。（因为压强的对平衡的影响本质上是改变了浓度）,友情提示：, 压强对化学平衡的影响,在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动； 减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。,V（molL-1S-1）,0,t2,V”正 = V”逆,V逆,V正,增大压强,速率-时间关系图：,速率-时间关系图：,V正= V逆,增大压强,正逆反应速率均增大，但增大倍数一样， V正= V逆，平衡不移动

22、。,t2,对反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强都不能使化学平衡移动。 (2) 平衡混合物都是固体或液体时，改变压强不能使化学平衡移动。 (3)能使平衡移动的压强变化必须能改变气体的浓度，而不是表面上的变或不变。 要善于辩认压强改变的“真”与“假” ，即不能引起气态物质浓度改变的压强变化是“假”的；,友情提示：,体积不变，压强增大，但此处的“压强增大”并未引起浓度的改变，是“假”的，平衡不移动； 体积增大，压强减小，反应体系中各物质的浓度发生了改变，所以平衡向分子数增大的方向移动。,当“充入无关的气体”时，,保持温度、压强（体积）不变，合成氨反应达平衡状态时，如下操作平衡不发生移动的是（

23、 ） A. 恒T、P时，充入NH3 B. 恒T、V时，充入N2 C. 恒T、P时，充入He D. 恒T、V时，充入He,例5,D,练2、在一密闭容器中，反应aA(g) bB (g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时B的浓度是原来的60%，则（ ） A、平衡正移 B、A的转化率减小 C、B的质量分数增加 D、ab,A C, 温度对于化学平衡的影响,在其它条件不变，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动； 温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。 升温正逆反应速率都加快，但温度对吸热方向影响的幅度更大,t2,V”正 = V”逆,V逆,V正,升高温度,（正反应是

24、放热反应）,速率-时间关系图：,2NO2 N2O4,例6、可逆反应3X(g) 3Y(?)+W(?)的正反应为吸热反应，当升高温度时气体的平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是（ ） A、Y和W一定都是气体 B、若W为固体，则Y一定是气体 C、Y和W可能都是固体 D、Y和W可能都是气体,B D, 催化剂对化学平衡的影响,催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率（即反应速率改变但仍然相等），它只改变化学反应达到平衡所需要的时间，平衡不移动。,V正= V逆,5 、速率、平衡理论在化工生产上的应用,进行化工生产条件选择时： 既要考虑反应速率的问题 反应速率要尽可能地快 又要考虑化学平衡的问题 平衡

25、要尽可能地向右移动，即反应物的转化率要尽可能的高，原料的利用要尽可能的充分,合成氨工业条件的选择,反应式：N2 (g) +3H2 (g) 2NH3 (g) H0,反应特征：反应物、生成物都是气体 正反应是体积缩小、放热反应 速率：高温、高压、催化剂 平衡：低温、高压、及时分离出氨气 综合：适当温度、高压、使用催化剂、及时分离出氨气 实际：500、2050MPa、铁触媒、氨气液化,SO2接触氧化条件的选择,反应式：2SO2+O2 (g) 2SO3 (g) H0,反应特征：与合成氨相似 速率：高温、高压、催化剂 平衡：低温、高压、氧气过量 综合：适当温度、高压、使用催化剂、氧气过量 实际：高温、常

26、压、催化剂、氧气过量,a 、化学平衡常数定义:在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。,6 、化学平衡常数及计算,浓度的单位为molL-1 K的单位为(molL-1)n；,b、平衡常数的数学表达式及单位： 对于一般的可逆反应mA+nB pC+qD,1、如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。如： CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) K=CO2 CO2(g)+H2(g)CO(g)+

27、H2O(l) K=CO/(CO2H2),c、书写平衡常数关系式的规则,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 K1 K2 ， K1 = K22,2、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。,1、平衡常数是反应的特性常数。每一个反应（除固相反应），在一个温度下，有一个K值。 2、K值大，表示正反应进行的倾向大，反应完全；K值小，表示正反应进行的倾向小，反应不完全。 3、K值只说明反应能达到的最大限度

28、度，不能说明反应的速度 4、用K可判断反应是否平衡，以及未平衡反应进行的方向。,d、平衡常数的意义,如： 2SO2(g)+O2 2SO3(g) 298K时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。 又如： N2(g)+O2(g)2NO(g) Kc=110-30(298K) 这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应，反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时NO实际上全部分解为N2和O2。,练3.在某温度下，可逆反应： mA(g)+nB(g) pC(g) +qD(g)的平衡常数为，下列说法正确的是（） .越大，达到平衡时，反应进行的程度越大 .越小，达到平衡时，反应物的转

29、化率越大 .随反应物浓度改变而改变 .随温度改变而改变,练4.在一定体积密闭容器中，进行如下反应： CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g), 其平衡常数和温度t的关系如下： (1)k的表达式为： (2)该反应为反应（“吸热”或“放热”）,吸热,专题三：化学反应速率和 平衡的有关计算,1、主要类型 （1）求反应速率、浓度或物质的量 （2）求转化率、分解率 （3）求压强变化或体积变化 （4）求混合气体的相对平均分子质量或气体的密度 （5）求化学计量系数 （6）等效平衡的有关计算 2、模式 mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g) 起始量 a b 0 0 变化量 x nx/m

30、px/m qx/m 平衡量 a-x b-nx/m px/m qx/m,3、常用公式小结： （1）反应物：起始浓度变化浓度终了浓度 （或起始物质的量变化物质的量终了物质的量） 生成物：起始浓度变化浓度终了浓度 （起始物质的量变化物质的量终了物质的量） 各物质:变化浓度之比变化物质的量之比计量数之比,（2）气体公式 同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比 同温同体积下，气体压强之比等于物质的量之比 同温同压下，气体密度之比等于相对分子质量之比 （3）转化率： A的转化率已转化量/反应前总量 100%,平衡常数的计算,例4:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:N2=3mo

31、lL-1, H2=9molL-1,NH3 =4molL-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。,解：求平衡常数K Kc=NH32/(N2H23)=16/(393)=7.3210-3 求N2、H2的初始浓度。 据N2+3H22NH3，知反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3 N2+3H22NH3 初始浓度（molL-1 ）(3+2)(9+6)0 变化浓度（molL-1 ） 2 6 4 平衡浓度 （molL-1 ） 3 9 4 答:K=7.3210-3,初始N2、H2为5、15molL-1。,平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比。 例5： CO+H2

32、OH2+CO2 此反应在773K时平衡常数K=9，如反应开始时C(H2O)=C(CO)=0.020molL-1求CO的转化率。 CO +H2OH2+CO2 初始（molL-1 ）0.02 0.02 00 变化（molL-1 ）x x x x 平衡（molL-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 转化率=(0.015/0.020)100=75,专题四：等效平衡问题 解题思路及应用,1、等效平衡 对于同一可逆反应，当外界条件一定时，该反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，或是正逆反应同时进行，只要反应物或生

33、成物满足一定的配比，达平衡时，任何相同组分的百分含量(体积、物质的量)均对应相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。,温度、 容积 、压强,研究等效平衡的方法是：等效转换,等效平衡的基本标志,专题四：等效平衡问题解题思路及应用,方法：将其中一个平衡进行等效转换，然后比较两个平衡的差别。 等效转换的方法：“一边倒”或改变体积,应用：比较不同的平衡状态,例1、在恒温恒压下，按不同的投料方式进行如下反应 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应达到平衡后，NH3在平衡混合物

34、中的体积百分含量相同？由此得出什么规律？,2、等温等压下的等效平衡,改变起始加入情况，等效转换后，如果各物质的物质的量之比与原平衡相同，则达到平衡后与原平衡等效,例、在恒温恒容下，按不同的投料方式进行反应，平衡后体系内各组分浓度是否相同？,三条途径最终达同一平衡,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、在恒温恒容下，按不同的投料方式进行反应，平衡后体系内各组分

35、浓度是否相同？,N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) (1) 1mol 3mol 0mol (2) 2mol 6mol 0mol,例、在恒温恒容下，按不同的投料方式进行如下反应 CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g) (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应达到平衡后，CO2在平衡混合物中的含量相同？由此得出什么规律？,CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (1) 1mol 1mol 0 mol

36、0 mol (2) 0 mol 0 mol 2 mol 2 mol “一边倒” 2 mol 2 mol 0 mol 0 mol(3) 0 mol 1 mol 1 mol 1 mol “一边倒” 1mol 2 mol 0 mol 0 mol,(1)和(2)是等效平衡， (1)和(3)、 (2)和(3)都不是等效平衡,3、定温定容下的等效平衡,在定温定容的条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应，改变起始加入原料的物质的量，如通过等效转换后，与原平衡相同，则两平衡等效。 在定温定容的条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，改变起始加入原料的物质的量，如通过等效转换后，各物质的摩尔比与原平

37、衡相同，则两平衡等效。,在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和2molB，发生如下反应：2A(g)+2B(g)3C(g) +D(g)，达到平衡时，C的浓度为W mol/L,若维持容器体积和温度不变,按下列配比作为起始物质达到平衡后,C的浓度仍为Wmol/L的是 A 2molA+2molB+3molC+1molD B 3molC+1molD+1molB C 3molC+1molD D 1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD,练习：,2A（g）+ 2B（g） 3C（g）+ D（g） 2mol 2mol 0mol 0mol A 2mol 1mol 3mol 1mol 4mo

38、l 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 0mol,小结：等效平衡须考虑的因素：,外界条件：1、相同温度、相同容积 2、相同温度、相同压强 化学反应：1、反应前后体积不变 2、反应前后体积改变 等同： 1、平衡时各组分浓度相同 2、平衡时各组分的百分含量相同 应用等效平衡原理分析有关化学平衡问题的一般思路： 根据已知条件，先合理变换条件，使之成为等效平衡；然后将体系恢复为原条件，再根据平

39、衡移动原理，分析平衡结果。,等效平衡小结,投料换算成相同物质表示时量相同,两次平衡时各组分百分量、n、c均相同,投料换算成相同物质表示时等比例,两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化,投料换算成相同物质表示时等比例,两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化,2012届整合 化学反应速率和化学平衡,定T、V,定T、P,m + np+q,m + n = p+q,极限相等法,极限成比例法,极限成比例法,m+np+qm+n = p+q,小结,练习、在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：2A(气)+B(气) xC(气),达到平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器体积和温

40、度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x值为（ ） A、1 B、2 C、3 D、4,BC,应用:在一定温度下，把2molSO2 和1mo1O2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2 (g) +O2 (g) 2 SO3 (g) ，一段时间后达到化学平衡状态。现保持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2 、O2和SO3的物质的量(mol)。如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白： (1)若a=0，b=0，则

41、c= 。 (2)若a=0.5，则b= 和C= 。 (3)a、b、c必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)： 、 。,2,0.25,1.5,a+c=2,2b+c=2,、等效平衡的应用,将1mol SO2和1mol O2通入密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡，平衡体系中有SO3 0.3mol，此时若移走0.5mol O2和0.5 mol SO2，则反应达到新平衡时SO3的物质的量为( ) A 0.3mol B 0.15mol C 小于0.15mol D 大于0.15mol，小于0.3mol,应用：,C,在密闭容器中进行如下反应：N2 (g) 3H2 (g

42、) 2NH3 (g) Q，若将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的2倍，则产生的结果是（ ） (1)平衡不发生移动 (2)平衡沿着正反应方向移动(3)平衡沿着逆反应方向移动 (4)NH3的质量分数增加(5)正逆反应速率都增大 A(1)(5) B(1)(2)(5) C(3)(5) D(2)(4)(5),应用3：,D,化学反应进行的方向 反应的快慢程度 化学反应原理 化学反应的限度 反应进行的方向 如何判断反应能否发生？ 化学反应进行的方向是一个复杂问题，如果反应已经发生了，方向其实也已确定；但如果反应还没有发生，我们则要通过互相关联的能量（H）判据（力图使自身能量趋于最低）和熵判据（由有序变为无

43、序的现象）。,?,自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程,高山流水,自由落体,能量趋于最低,酸碱中和,1、反应焓变与反应方向,能量判据,- 焓（H）判据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外做功或者释放热量H 0）。,多数能自发进行的化学反应是放热反应， 如常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热 4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）= 4Fe（OH）3（s）；H=444.3KJ/mol,但是，有不少吸热反应也能自发进行，如 NH4HCO3（s）+CH3COOH（aq）=CO2（g）+CH3COONH4（aq）+H2O（l）

44、； H（298K）=37.3KJ/mol 还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行，如在室温下吸热反应的碳酸钙分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度（1200K）下则能自发进行。,火柴棒散落,墨水扩散,由有序变为无序,同一种物质，其气态时会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物,硝酸铵溶于水要吸热，但它能自发向水中扩散,2、反应熵变与反应方向,为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性，提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素 1、在密闭条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向称为熵。 由大量粒子组成的体系中，用熵来描述体系的混乱度， 2

45、、符号用S表示。 3、熵值越大，体系混乱度越大。同一物质，S（g）S（l）S（s）。,熵变和熵增原理,（1）熵变（S）化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。 S=S反应产物S反应物 产生气体的反应、气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值（ S 0），为熵增加反应。许多熵增反应在常温常压下能自发进行，有些在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。 （2）在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这个原理叫做熵增原理。该原理是用来判断过程的方向的又一个因素， 又称为熵判据。,3、焓变与熵变对反应方向的共同影响（复合判据-自由能）,在一定条件下，一个

46、化学反应能否自发进行，既可能与反应焓变（H）有关，又可能与反应熵变（S）有关。在温度、压强一定的条件下，我们要判别化学反应的方向要考虑H、 S共同影响的结果。 反应焓变（能量判据） 反应方向 反应熵变（熵判据） HT S0，则反应自发进行， 反应到达平衡状态， 反应不能自发进行。（T为绝对温度）,复合判据,4、 焓判据和熵判据的应用,1、由焓判据知放热过程（H0）常常是容易自发进行； 2、由熵判据知若干熵增加（S0）的过程是自发的； 3、很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据自由能

47、将更适合于所有的反应过程。,4、过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。如钢制器件腐蚀、装在不同地方的气体等例子。 5、在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。 例如水、石灰石分解、石墨转化为金刚石。 6、反应的自发性也受外界条件的影响。如石灰石分解，常温下是非自发的，但在1273K时是自发的反应。,典例剖析,例1 下列过程是非自发的是（ ） A、水由高处向低处流；B、天然气的燃烧； C、铁在潮湿空气中生锈；D、室温下水结成冰例2 碳酸铵（NH4）2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是 A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大； B、其分解是因为外界给予了能量； C、其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解； D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。,D,A,练习,1、下列说法正确的是（ ） A、凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的；B、自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变； C、自发反应在恰当条件下才能实现； D、自发反应在任何条件下都能实现。 2、自发进行的反应一定是（ ） A、吸热反应；B、放热反应； C、熵增加反应；D、