06化学反应速率与化学平衡.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 化学反应速率与化学平衡,物体的,运动,有,快、慢,之分！,蜗牛慢爬之旅,火箭冲向天空的速度,你知道哪些化学反应进行快、哪些化学反应进行慢？,爆炸；,酸碱中和反应；,氢氧混合气体遇火；,溶洞形成；,钢铁生锈；,煤和石油的形成,你是通过什么判断,快、慢,的？,爆炸，,瞬间,完成,塑料降解,长达上百年,定量描述,快到什么程度？,慢到什么程度？,第,1,节 化学反应的速率,一、化学反应速率,1,、概念：,衡量,化学反应进行的,快慢,的物理量,。,单位时间内,m n,c,V,等,物理学中用,速率,来衡量物体运动的快慢：,单位时间内，物体通过的路程,学 科 连 接,v,s,t,物质在化学反应中,的某些量的改变,反应开始,反应结束,思考二,若用单位时间内盐酸浓度的减小或氯化镁浓度的增大来表示该化学反应的速率，需要哪些数据呢？,思考一,实验中化学反应速率可用哪些方法表示？,2,、,表示方式,：,通常用单位时间内,反应物浓度的减少量,或,生成物浓度的增加量,来表示。,一、化学反应速率,t,c,=,数学表达式,：,单 位,：,mol/(Ls),mol/(Lmin),2,、,表示方式,：,通常用单位时间内,反应物浓度的减少量,或,生成物浓度的增加量,来表示。,一、化学反应速率,c,表示指定物质反应前后的浓度变化量，,均取,正值,;,2),t,为一段时间，故,表示,平均反应速率,注意,：,3,),固体和纯液体的c是常数，所以通常不用固体和纯液体表示化学反应速率,例题,1：,在,2L,密闭容器中，在一定条件下进行合成氨,的,反应3H,2,+N,2,2NH,3,，先加入H,2,和N,2,各2mol，,反应经2分钟后，测得N,2,的物质的量浓度为,0.8 mol/L。求此反应的化学反应速率是多少？,在应用化学方程式进行有关化学反应速率的计算时,一定弄清三个量:起始浓度(或起始量)、变化浓度,(或变化量)、某时刻后的浓度(或某时刻后的量)，,其中：变化量之比等于化学计量数之比。,解：,3H,2,+N,2,2NH,3,起始量,1mol/L,1mol/L,0,t=2min 0.4mol/L 0.8mol/L 0.4mol/L,变化量,0.6mol/L 0.2mol/L 0.4mol/L,V,(N2),=,V,(H2),=,V,(NH3),=,3H,2,+N,2,2NH,3,发现,：,在同一反应体系中用不同的物质来表示反应 速率时，其数值可能不同，但是这些数值都表示同一个反应速率，且它们的数值比等于化学 方程式中得,系数比,。因此,化学反应速率的表示必须用下标说明用哪种物质来做标准。,二、影响化学反应速率的因素,在通常情况下，,Na,与水的反应和,Mg,与水的反应哪个剧烈,(,反应速率快,),？为什么？这说明化学反应速率的决定因素是什么？,一、内因：,物质,本身的结构和性质,是化学反应速率大小的决定因素。,不同化学反应,反应物性质,决定于,同一化学反应,反应条件,决定于,浓 度,温 度,催化剂,压 强,没足够的能量,足够的能量,合适的取向,类比法：借鉴投篮,获得灵感,没合适的取向,碰撞理论,一个反应的经历过程,普通分子,活化分子,有效碰撞,新物质,活化能,合适的取向,化学反应速率：取决于有效碰撞几率,能量,生活中，我们是怎样加快和减慢化学反应速率？,冶炼金属,炒,菜,加,热,冷藏、冷冻,（1）.定性规律：,1、浓度对化学反应速率的影响,二、外因,反应物的浓度与化学反应的速率之间的定量关系探究：,实验编号,1,2,3,4,5,C(HI)/molL,-1,0.100,0.200,0.300,0.100,0.100,C(H,2,O,2,)/molL,-1,0.100,0.100,0.100,0.200,0.300,v,/molL,-1,s,-1,0.0076,0.0153,0.0227,0.0151,0.0228,请找出化学反应速率与,C(HI)、C(H,2,O,2,),之间的关系,思考:,能否直接根据化学方程式写出化学反应速率与反应物浓度的关系？,对于很多反应，反应物浓度与化学方程式中的系数并,无确定关系,，因此，不能直接根据化学方程式写出反应速率与反应物浓度的关系，而必须通过,实验,来测定。,浓度对反应速率的影响,本质原因,反应物浓度增大，单位体积内,活化分子数增多,，有效碰撞的频率增加，反应速率增大。,浓度增大,单位体积内活化分子的数目增大,碰撞机会增多,有效碰撞增多,反应速率增大,请试根据浓度对化学反应速率的影响推出压强对化学反应速率的影响情况,增大压强，反应物浓度增大，反应速率加快。,2、压强对化学反应速率的影响,压强增大,体积减小,浓度增大,反应速率增大,气体反应物浓度增大,化学反应速率增大,A.恒温、恒压时，充入惰性气体,保持压强不变,体积增大,浓度减小,反应速率减慢,B.,恒温、恒容时，充入惰性气体,体积不变,浓度不变,反应速率不变,本质原因,升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得,活化分子百分数提高,，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。,3、温度对化学反应速率的影响,经验规律,温度每升高,10,，化学反应速率通常增大到原来的,24,倍。,V,1,=V,0,a,T,1,-T,0,10,即：,提醒,：,温度对任何反应的反应速率皆有影响，无论是吸热或放热反应，无论是正反应还是逆反应，都是起到,加快化学反应速率,的作用。,结论：,催化剂可以加快化学反应的速率。,原因：,在其他条件不变时，使用催化剂，通过改变反应历程、降低反应所需要的能量,(活化能),，而使反应速率加快。,3.催化剂对化学反应速率的影响,过渡态理论简介,A+B-C ABC A-B+C,过渡态,快,慢,活化能：,过渡态能量与反应物的能量之差称为反应的活化能Ea。,特别提醒：,使用催化剂同等程度的增大（减慢）、正逆反应速率，从而改变反应到达平衡所需时间，,不能改变平衡常数和转化率。,没特别指明一般指正催化剂；,催化剂只能催化可能发生的反应，对不发生的反应无作用，即催化剂具有选择性。,4.其它因素,接触面积大小,微型原电池的形成可以加大反应速率。,光照强度、不同的溶剂、超声波射线、激光、电磁波等,对反应速率均有影响。,浓度越大，化学反应速率越快,内因,（主要因素）,：,化学性质,温度越高，化学反应速率越快,使用适当的催化剂能加快化学反应速率,影响化学反应速率的因素,外因：,其他条件相同时,浓度：,压强：,温度：,催化剂：,压强越大，化学反应速率越快,第,2,节 化学平衡,化学反应的限度,思考：,化学反应中，反应物能全部转,化为生成物吗？举例说明。,有些化学反应能进行完全，如镁的燃烧，钠与水的反应；有些化学反应不能进行完全，如合成氨，二氧化硫的催化氧化等。,1,、可逆反应,定义：,在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称可逆反应。,N,2,+3H,2,2NH,3,高温高压,催化剂,2SO,2,+O,2,2 SO,3,高温高压,催化剂,可逆反应的特点：,（,1,）不能进行到底，有一定限度,（,2,）正反两个方向的反应在,同时,进行,（,3,）一定条件下，正逆反应达平衡,交流,研讨,下列说法是否正确：,1,、氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，,H,2,+O,2,=H,2,O,是可逆反应。,2,、硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。,3,、氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。,研究素材,在恒温恒压的条件下，有人将一定质量的蔗糖粒放入它的,饱和水溶液,中，过了一天之后再来看时，发现许多小的颗粒不见了，而大的颗粒变得更大，取出干燥后称量，发现质量却与原来一样。,固体溶质,溶液中的溶质,溶解,结晶,研究素材,1,、这里有二个过程，溶解和结晶，在饱和溶液中 这两个过程停止了吗？,2,、为什么固体的总质量没变？,固体溶质,溶液中的溶质,溶解,结晶,某温度和压强下，密闭容器中进行的反应,2SO,2,+O,2,2SO,3,时间,0,10,20,30,40,50,60,70,SO,2,1,0.7,0.5,0.35,0.2,0.1,0.1,0.1,O,2,0.5,0.35,0.25,0.18,0.1,0.05,0.05,0.05,SO,3,0,0.3,0.5,0.65,0.8,0.9,0.9,0.9,物质的量浓度,物质,时间,速率,O,时间,浓度,O,正反应,逆反应,2SO,2,+O,2,2SO,3,2SO,2,+O,2,2SO,3,请绘制密闭容器内浓度随时间变化图像和某一物质正逆反应速率随时间变化图像,反 应 开 始 时，反应物浓度,最大,，,正,反应速率,最大,；,生成物浓度为,零,，,逆,反应速率为,零,。,随着反应的进行，反应物浓度降低，正反应速率减小；,生成物浓度增大，逆反应速率增大。,2,、化学平衡,定义：,在,一定条件下,可逆反应,进行到一定程度时，,反应物和生成物的浓度不再发生变化,，,正反应速率和逆反应速率相等,，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。,小结,化学平衡的特征,(1),逆,可逆反应,变,当浓度、压强、温度等条件改变,变时，化学平衡即发生移动,(2),等,正,=,逆,0,(3),动,动态平衡,定,平衡状态时，反应混合物中各,组分的浓度保持不变,3,、化学平衡常数（,K,）,实验测得，同一反应（如：,a,A+,b,B,c,C+,d,D,）在,某温度下达到的化学平衡状态,，平衡体系中各物质的浓度满足下面关系：,一、表达式,一定温度下，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数,3,、化学平衡常数（,K,）,其中,【】,为各组分的平衡浓度,，温度一定，,K,为定值。,一定温度下，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数,K,值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。,（,1,）,K,值越大，反应程度增大。,（,2,）,K,值与浓度无关，随温度变化而变化,二、意义,化学平衡常数,三、使用平衡常数应注意的问题,化学平衡常数,（,1,）必须指明温度，反应必须达到平衡状态,（,2,）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反,应的快慢，即速率大，,K,值不一定大,（,3,）在进行,K,值的计算时，,固体不作考虑,，表达,式中不需表达,Fe,3,O,4,(s)+4H,2,(g),高温,3Fe(s)+4H,2,O(g),如：,一定温度下,三、使用平衡常数应注意的问题,（,4,）在进行,K,值的计算时，,稀溶液中的,H,2,O,的浓,度可不表达,Cr,2,O,7,2-,+H,2,O,2CrO,4,2-,+2H,+,如：,一定温度下,第三节、化学平衡的移动,外界条件改变,平衡移动,一定条件下,建立的平衡（旧平衡）,平衡被破坏,新平衡,一、化学平衡的移动,建立,v,正,v,逆,一段时间后,1.,概念,:P52,一,.,化学平衡移动,2.,研究对象：,已建立平衡状态的体系,化学平衡的移动就是,改变外界条件，破坏原有化学平衡状态，建立新的化学平衡状态的过程。,3.,平衡移动的本质原因,:,v,正,v,逆,浓 度,【,回忆,】,影响化学反应速率的外界条件主要有哪些？,化学反应速率,温 度,压 强,催化剂,【,思考,】,如何通过改变条件来打破旧平衡？,可通过,改变影响反应速率的条件,来打破原有平衡，建立新平衡。,编号,K,2,Cr,2,O,7,溶液,现象,原因,结论,1,号 试管,3-10,滴 浓硫酸,2,号 试管,10-20,滴,6mol/L,的,NaOH,溶液,Cr,2,O,7,2-,(,橙色,),+H,2,O 2 CrO,4,2-,(,黄色,),+2H,+,Cr,2,O,7,2-,的浓 度增大了,橙色,变深,黄色,变深,增大,C,生,平衡 逆向移动,减小,C,生,平衡 正向移动,实验,1,：,已知在,K,2,Cr,2,O,7,的溶液中存在着如下平衡：,CrO,4,2-,的浓 度增大了,探究汇报,这个过程叫平衡 向右或正向移动,这个过程叫平衡 向左或逆向移动,实验：将,5mL0.005mol/L,的,FeCl,3,溶液和,5mL 0.01mol/L,的,KSCN,溶液混合,溶液变红色。存在如下平衡：,Fe,3+,+3SCN,-,Fe(SCN),3,(,血红色,),编号,所加试剂,现象,原因,结论,1,号 试管,饱和,FeCl,3,溶液,2,号 试管,1mol/L,的,NaOH,溶液,Fe(SCN),3,的,浓度增大了,红色,变深,红色,变浅,增大,C,反,平衡正向移动,减小,C,反,平衡逆向移动,Fe(SCN),3,的,浓度减小了,探究汇报,结论,1,：,其它条件不变的情况下,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动,增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动,注意,增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，正逆反应速率都不变,所以化学平衡不移动。,过渡,(,无色,),(,红棕色,),2NO,2,N,2,O,4,一定温度下,体积增大,压强减小,平衡怎么移动,?,疑问,2,一定温度下,体积减小,压强增大,平衡怎么移动,?,探究实验,:,动画演示,结论：,对于反应前后,气体体积发生变化,的化学反应，在其它条件不变的情况下,:,增大压强,，会使气体的浓度增大，使正逆反应速率都增大，化学平衡,向着气体体积缩小,的方向移动；,减小压强,，会使气体的浓度减小，使正逆反应速率都减慢，化学平衡,向着气体体积增大,的方向移动。,先决条件：,反应体系中有气体参加且反应 前后气体总体积发生改变。,aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),a+b,c+d,练习：下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是否移动？向哪个方向移动？,2NO(,g,)+O,2,(,g,)2NO,2,(,g,),H,2,O(,g,)+CO(,g,)CO,2,(,g,)+H,2,(,g,),H,2,O(,g,)+C(s)CO(,g,)+H,2,(,g,),CaCO,3,(s)CaO(s)+CO,2,(,g,),H,2,S(,g,)H,2,(,g,)+S(s),正向移动,不移动,逆向移动,逆向移动,不移动,思考：对于反应和，增大压强时，平衡没有移动，但正逆反应速率有无变化？如何变化？,压强对化学平衡的影响,注意,压强的变化必须,改变混合物浓度,（即容器体积有变化）才能使平衡移动。,对于反应前后气体总体积相等的反应，,改变压强对平衡无影响，但平衡速率改变,平衡混合物中无气体的，改变压强不能使平衡移动；,B,、恒温恒压：充入惰性气体，,“惰性气体”对平衡的影响,A,、恒温恒容：充入惰性气体，,N,2,、,H,2,NH,3,惰性气体:,P,C,不变,v,不变,N,2,、,H,2,NH,3,惰性气体:,P,不变,体积,C,，相当于减压,平衡不移动,平衡向体积增大的方向移动,实验探究,改变温度是否会影响化学平衡？,如何影响？,2,、温度变化对化学平衡的影响,【,活动与探究,1】,课本,P54,Co(H,2,O),6,2+,4Cl,-,CoCl,4,2-,+6H,2,O H0,粉红色,蓝色,步骤,溶液的颜色,平衡移动的方向,热水,冷水,变,蓝色,变,粉红色,正向移动,逆向移动,2NO,2,N,2,O,4,H0,粉红色,蓝色,2NO,2,N,2,O,4,H0,红棕色,无色,温度降低平衡向正反应方向移动,温度降低平衡向逆反应方向移动,在其它条件不变的情况下：,(1),结论,:,2,、温度变化对化学平衡的影响,温度,降低,化学平衡向,放热,方向移动。,温度,升高,化学平衡向,吸热,方向移动；,4,、催化剂对化学平衡的影响,催化剂,降低了反应的活化能,，,正,反应的活化能,降低,，,逆,反应的活化能也,降低,，正反应的活化分子百分数增加几倍，逆反应的活化分子百分数也增加几倍，正逆反应速率,增加的倍数相等,，,（,1),结论：,加催化剂，不能使平衡发生移动,，,只影响到达平衡的时间。,改变反应条件,平 衡 移 动,增大,反应物浓度,减少,生成物浓度,向,正,方向移动,减小,反应物浓度,增加,生成物浓度,向,逆,方向移动,增 大,压 强,减 小,压 强,向体积,增大,的方向移动,升 高,温 度,向,吸热,反应方向移动,向,放热,反应方向移动,降 低,温 度,总结,改变反应条件时平衡移动的方向,向体积,缩小,的方向移动,