化學(xué)平衡與速率ppt課件

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化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡,1,【內(nèi)容提要】,2,【學(xué)習(xí)輔導(dǎo)】,一、化學(xué)反應(yīng)速率,1、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法,Vx == △nx/v t 單位是：mol/（L·s） 或 mol/（L·min） 或 mol/（L·h）,2、變化濃度之比等于化學(xué)方程式中的各物質(zhì)對(duì)應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以可以推知某一特定反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于該化學(xué)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。,3,二、影響化學(xué)反應(yīng)速率因素,1、不同的化學(xué)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率，影響反應(yīng)速率的主要因素是內(nèi)因，即參加反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)。,2、對(duì)于一個(gè)特定的反應(yīng)中，影響反應(yīng)速率的因素是外因，即外界條件，主要有表面積、濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等。,4,三、化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志及特征,1、可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志,2、同等倍數(shù)（N倍）增加起始投料量對(duì)平衡常見物理量的影響,5,(1) 同溫同體積：將N個(gè)容器合并到一個(gè)與原來容器一樣大小的容器中，則此時(shí)各個(gè)成分的質(zhì)量、各個(gè)成分的物質(zhì)的量增大為原來的N倍；合并的過程，壓強(qiáng)增大，平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)。,(2) 同溫同壓：將N個(gè)容器合并到一個(gè)容積是原來容器N倍的容器中，則此時(shí)各個(gè)成分的質(zhì)量、各個(gè)成分的物質(zhì)的量、容器的體積增大為原來的N倍；而平衡時(shí)各個(gè)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、各個(gè)成分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、各個(gè)成分的轉(zhuǎn)化率、氣體的平均摩爾質(zhì)量、各成分的物質(zhì)的量濃度則保持不變。,6,3、等效平衡問題歸納,7,4、化學(xué)平衡常數(shù),(1) 表達(dá)式 對(duì)于可逆反應(yīng) mA+nB pC+qD,在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，,［c(A)］m·［c(B)］n,［c(C)］p·［c(D)］q,,,K==,四、影響化學(xué)平衡的因素,8,例1 有可逆反應(yīng) 在一定條件下達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，平衡混合氣體中B所占總體積的百分比B%與壓強(qiáng)(P)、溫度之間的關(guān)系如圖所示： (1)當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，升高溫度，B%變______，化學(xué)平衡向 方向移動(dòng)，此反應(yīng)的逆反應(yīng)為_____熱反應(yīng)。,理論型,答案： B的百分含量減少，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)則是放熱反應(yīng)。,9,(3)增加或減少A物質(zhì)，平衡_______（填發(fā)生或不發(fā)生）,(2)當(dāng)溫度不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，B%變___，化學(xué)平衡向__方向移動(dòng)，方程式中的系數(shù)（m、n、p、g）之間的關(guān)系是________。移動(dòng)，原因是_____________。,答案 (2) B的百分含量增大，平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)，np+g。 (3) 平衡不發(fā)生移動(dòng)。固態(tài)或液態(tài)（純凈物）物質(zhì) 。,10,例3分析、本題在知識(shí)上考查學(xué)生勒夏特列原理與有關(guān)轉(zhuǎn)化率的判斷，在能力上考查虛擬等效能力。,（1）當(dāng)a+bd。因?yàn)閍A（氣）+bB（氣）≒dD（氣）反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，甲容器體積不變，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的物質(zhì)的量減小，壓強(qiáng)減小。而乙容器壓強(qiáng)不變，所以乙容器的體積縮小，相當(dāng)于甲容器乙容器相當(dāng)于加壓。具體可以如描述如下：,11,定容,定壓,加壓,起始狀態(tài) 平衡狀態(tài),12,由上述圖示可知，相當(dāng)于甲裝置達(dá)到平衡時(shí)，再增加一定的壓力才能轉(zhuǎn)化為乙容器，由于是縮體積反應(yīng)，增加壓強(qiáng)平衡向正方向移動(dòng)，這樣反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的百分含量增加，反應(yīng)物的百分含量和平衡混合物氣體的總物質(zhì)的量都減小，從而推知平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大。 答案： ①乙甲，②甲乙，③乙甲，④甲乙， ⑤乙甲，⑥乙甲。,13,當(dāng)a+b==d時(shí)，由于加壓平衡不移動(dòng)，所以上述各項(xiàng)相等。 答案：①乙=甲，②甲=乙，③乙=甲，④甲=乙，⑤乙=甲，⑥乙=甲,當(dāng)a+bd時(shí)，由于a+bd，所以V甲V乙，由甲到乙,相當(dāng)于減壓。同樣具體可以如描述如下：,14,,減壓,起始狀態(tài) 平衡狀態(tài),15,由上述圖示可知，相當(dāng)于甲裝置達(dá)到平衡時(shí)，再擴(kuò)大一定的體積才能轉(zhuǎn)化為乙容器，由于是擴(kuò)體積反應(yīng)，擴(kuò)大體積平衡向正方向移動(dòng)，這樣反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的百分含量和平衡混合物氣體的總物質(zhì)的量都增加，從而推知平衡混合氣體的平均摩爾質(zhì)量和反應(yīng)物的百分含量減小。 答案： ①乙甲，②甲乙，③乙甲， ④乙甲，⑤甲＞乙，⑥甲乙,16,例4分析、本題考查學(xué)生數(shù)據(jù)分析能力與影響化學(xué)反應(yīng)速率和影響化學(xué)平衡因素的綜合能力。第(1)小題比較簡(jiǎn)單。 只對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率公式Vx == △nx/v t 直接套用 vA==(0.80-0.67)/10=0.013(mol/L·min)。,第(2)小題，主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)1、2數(shù)據(jù)的比較分析能力。因?yàn)樵谕瑴囟认?，只有一種反應(yīng)物A的反應(yīng)，且達(dá)到平衡后與實(shí)驗(yàn)1的A的平衡濃度相等，這樣容易知道起始物A的濃度與實(shí)驗(yàn)1相等，即c2==1.0mol/L。,17,但達(dá)到平衡時(shí)間顯然縮短了20min，即反應(yīng)速率快了好多，再分析影響化學(xué)反應(yīng)速率因素來看，因?yàn)闇囟?、濃度、壓?qiáng)與實(shí)驗(yàn)1相同，一種物質(zhì)不需要考慮表面積，這樣只有催化劑了。,第(3)、因?yàn)閷?shí)驗(yàn)3與實(shí)驗(yàn)1溫度相同，而達(dá)到平衡后，A的濃度比實(shí)驗(yàn)1大，這說明起始濃度實(shí)驗(yàn)3要比實(shí)驗(yàn)1大了許多，又由于增大反應(yīng)物濃度提高反應(yīng)速率，所以，V3V1，c31.0mol/L。,18,第(4)、從實(shí)驗(yàn)4數(shù)據(jù)可以知道，升高溫度A的平衡濃度下降，即平衡向正方向移動(dòng)，所以可推測(cè)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。,例7解析：本題知識(shí)考查學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡概念和勒沙特列原理的理解及應(yīng)用。能力考查學(xué)生對(duì)問題過程虛擬等效能力。為了便于說明問題先來看解決下面這個(gè)問題。,19,鋪墊題 在一定溫度下，在一固定容積的密閉容器中放入1molH2和2molI2(氣)，發(fā)生反應(yīng)H2+I2 ≒2HI，達(dá)到平衡后，測(cè)得HI在平衡混合物中的含量為x%， 現(xiàn)維持容器溫度和容積均不變的情況下，向容器中再補(bǔ)充1molH2和2molI2(氣)，待建立新的平衡時(shí)，平衡混和物中HI的百分含量比x% A、大 B、 小 C、不變 D、 不能確定,20,可以虛擬如下過程，,顯然，(1)和(2)建立平衡時(shí)的HI百分含量是相等的，但物質(zhì)的量是2倍的關(guān)系。,21,本題給定的反應(yīng)H2(g)＋Br2(g) ≒2HBr(g)，是一個(gè)反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)總體積不變的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大或減小不能使化學(xué)平衡移動(dòng)。,狀態(tài)(1)中H2和Br2的起始物質(zhì)的量都是已知狀態(tài)的2倍，因此從上述鋪墊題得出的結(jié)論不難判斷狀態(tài)(1)達(dá)到平衡時(shí)HBr物質(zhì)的量也應(yīng)是已知狀態(tài)的2倍，故平衡時(shí)HBr物質(zhì)的量為2a mol。,22,對(duì)于狀態(tài)(2)，給出了平衡時(shí)HBr為0.5a mol，即為“已知”狀態(tài)時(shí)的1/2，故可推知起始狀態(tài)時(shí)H2、Br2分別為0.5 mol和1 mol，[設(shè)為狀態(tài)(2?)]。狀態(tài)(2)給出起始時(shí)HBr為1 mol，相當(dāng)于H2 0.5 mol，Br2 0.5 mol和HBr 0 mol。若起始相同時(shí)加入Br2 0.5 mol和(H2為0 mol)，則其起始狀態(tài)即與上述狀態(tài)(2?)相同，平衡時(shí)HBr為0.5a mol。故對(duì)狀態(tài)(2)，H2應(yīng)為0 mol，Br2應(yīng)0.5 mol。,故對(duì)狀態(tài)(2)，H2應(yīng)為0 mol，Br2應(yīng)為0.5 mol。,23,狀態(tài)(3)是由(1)和(2)進(jìn)而推廣的一種普遍情況。由以上的討論可知，當(dāng)起始狀態(tài)的H2∶Br2＝1∶2，且HBr為0時(shí)，平衡后各組分的百分含量即與“已知”狀態(tài)相似。據(jù)此可進(jìn)行如下計(jì)算：,現(xiàn)設(shè)狀態(tài)(3)起始時(shí)HBr的物質(zhì)的量為x，平衡時(shí)HBr的物質(zhì)的量為y，則狀態(tài)(3)起始時(shí)相當(dāng)于H2為(m＋0.5x) mol，Br2為(n＋0.5x) mol，HBr為0 mol，故有,24,H2(g) ＋ Br2(g)≒ 2HBr(g) n0(mol) m＋0.5x n＋0.5x 0 0.5x 0.5x x ) y,故有(m＋0.5x)∶(n＋0.5x)＝1∶2， 可解得：x＝2(n－2m) mol ①,25,H2(g) ＋ Br2(g) ≒ 2HBr(g) n0(mol) m＋0.5x n＋0.5x 0 n變(mol) 0.5y 0.5y y n平(mol) m＋0.5x－0.5y n＋0.5x－0.5y y,平衡時(shí)與已知狀態(tài)比較，應(yīng)有： (m＋0.5x－0.5y)∶(1－0.5a)＝y(tǒng)∶a ② 以x＝2(n－2m) mol代入， 可解得y＝(n－m)a mol。 故狀態(tài)(3)起始時(shí)HBr應(yīng)為2(n－2m) mol， 平衡時(shí)HBr應(yīng)為(n－m)a mol。,26,例8分析,因?yàn)樽筮吺堑润w積反應(yīng)，內(nèi)含12摩。右邊正反應(yīng)是縮體積反應(yīng)，逆反應(yīng)是擴(kuò)體積反應(yīng)。所以要使隔板處于中間，必須使右邊達(dá)到平衡時(shí)也剛好為12摩。,27,(1)當(dāng) x =4.5時(shí)，則右側(cè)物質(zhì)的量為13摩，所以要使隔板處于中間，反應(yīng)必須向著減小物質(zhì)的量方向進(jìn)行，即向著“正反應(yīng)” 方向進(jìn)行。欲使起始反應(yīng)維持向該方向進(jìn)行，則必須X+8.512，即X3.5 。,(2)因?yàn)楫?dāng)x分別為4.5和5.0這兩種情況下，反應(yīng)達(dá)平衡，即達(dá)到平衡時(shí)都要滿足總物質(zhì)的量都是12 摩，只能調(diào)節(jié)溫度才能實(shí)現(xiàn)，所以在這兩種情況下，溫度肯定不相同，這樣勢(shì)必對(duì)左側(cè)反應(yīng)的進(jìn)行程度也不同，故A的量肯定不相同。,28,(3)的分析同(1)小題一樣，可以得出 逆反應(yīng)、 2.5。,(4) 因?yàn)楫?dāng)X=4.5時(shí)，即右側(cè)反應(yīng) D(g)+2E(g)≒2F(g) 起始物質(zhì)的量 6.5 4.5 2.0 最大縮小轉(zhuǎn)化 -2.25 -4.5 +4.5 最大擴(kuò)大轉(zhuǎn)化 +1 +2 -2.0,即右側(cè)最小的量為：(6.5-2.25)+(2.0+4.5)。 即右側(cè)最大的量為：(6.5+1)+(4.5+2)。,所以有：10.7512+a14，即-1.25a2,29,由于a是加入的所以必須大于0，所以范圍為0a2。,(5) 當(dāng)x變動(dòng)時(shí)，D的最大轉(zhuǎn)化率應(yīng)小于多少。這一問題，是要求說明反應(yīng)是向正方向進(jìn)行的，即向正方向進(jìn)行程度最大為多少。,因?yàn)楫?dāng)X=4.5時(shí)，即右側(cè)反應(yīng) D(g)+2E(g)≒2F(g) 起始物質(zhì)的量 6.5 X 2.0 最大縮小轉(zhuǎn)化 -X/2 -X +X,6.5-X/2 +2.0+X=12.0, X=7,30,所以D的最大轉(zhuǎn)化率為：3.5／6.5。,(6) 因?yàn)楫?dāng)E=X時(shí)，即右側(cè)反應(yīng) D(g)+2E(g)≒2F(g) 起始物質(zhì)的量 6.5 X 2.0 最大縮小轉(zhuǎn)化 -X/2 -X +X 最大擴(kuò)大轉(zhuǎn)化 +1 +2 -2.0,6.5-X/2+2.0+X=12.0, X=7(最大) 6.5+1+X+2=12.0, X=2.5(最小),所以： 6.5/7n(D)/n(E)6.5/2.5,31,(7) 因?yàn)楫?dāng)X=4.5時(shí)，即右側(cè)反應(yīng) D(g)+2E(g)≒2F(g) 起始物質(zhì)的量 6.5 4.5 2.0 最大縮小轉(zhuǎn)化 -2.25 -4.5 +4.5,即右側(cè)最小的量為：(6.5-2.25)+(2.0+4.5)。 (6.5-2.25)+(2.0+4.5)+a=12.0, a1.25,32,(8) 假定左側(cè)反應(yīng)為A(g)+B(g)≒2C(g)+Q (Q0)，右側(cè)反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱過程，若x分別為4.5和5.0，則在這種情況下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，A的物質(zhì)的量(分別記為n1和n2) n1_n2(填“”“=”“”或“不能確定”)，其理由是。,因?yàn)橐笶在4.5和5.0起始，要求達(dá)到平衡時(shí)總物質(zhì)的量卻都等于12摩，再說右側(cè)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以在E=4.5這個(gè)反應(yīng)的平衡溫度肯定要高于E=5.0這個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡的溫度。而左側(cè)反應(yīng)在提高溫度使A的量增加，所以n1n2。,33,實(shí)用型,例1、Na2S2O3溶液中堿性和中性環(huán)境條件下很穩(wěn)定，在微酸性條件下，S2O32-按下式分解并處于平衡狀態(tài)： 沖洗攝影膠片所用的普通酸性定影藥液的成份如下： ①Na2S2O3 250g ②Na2SO325g③CH3COOH溶液20mL④加水至1000mL。配制定影液時(shí)，要嚴(yán)格按照上列藥品的順序逐一溶解。,34,1、解釋并用化學(xué)方程式表示產(chǎn)生渾濁的原因,如果按①→③→②→④或③→①→②→④的順序所配的定影液是渾濁的。試請(qǐng)回答：,解釋：因?yàn)? ，所以當(dāng)醋酸與硫代硫酸鈉溶液混合后，由于增加H+ 濃度使上式平衡向右移動(dòng)，即硫單質(zhì)析出而變混濁。,35,2。用化學(xué)平衡移動(dòng)原理來解釋Na2SO3在酸性定影液中的作用。,由于酸度：H2SO3CH3COOHHSO3-，所以當(dāng)醋酸與亞硫酸鈉溶液混合后，反應(yīng)只能進(jìn)行到生成亞硫酸氫根離子為止。即： SO32-+CH3COOH→CH3COO-+HSO3- 這樣生成了濃度較大的HSO3-后，抑制了下列可逆反應(yīng)向正方向： S2O32-+H+≒HSO3-+S,36,例2、金屬鋰、鈉、鉀都是活潑金屬，鋰和鈉在工業(yè)上都是電解熔融鹽生成的，但是鉀卻因容易溶解于熔融鹽中不易分離，會(huì)發(fā)生副反應(yīng)等因素難以用電解法產(chǎn)生鉀，現(xiàn)在工業(yè)上生產(chǎn)金屬鉀是在850℃高溫下用金屬鈉從熔化的氯化鉀里把鉀置換出來。,37,現(xiàn)提供鋰、鉀、鈉的有關(guān)數(shù)據(jù)，列表如下：,38,問：你認(rèn)為工業(yè)上生產(chǎn)金屬鉀是運(yùn)用了鈉、鉀的什么性質(zhì)和什么原理使該反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn)的？作簡(jiǎn)要解釋。,說明：這一題與下面幾題的分析不需要再用文字了，可以用嘴說清楚 了，因?yàn)轭}目學(xué)生手中也有。,39,