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化學反應速率與化學平衡,1,【內(nèi)容提要】,2,【學習輔導】,一、化學反應速率,1、化學反應速率的表示方法,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方程式中的各物質(zhì)對應的化學計量數(shù)之比，所以可以推知某一特定反應的化學反應速率之比等于該化學方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)之比。,3,二、影響化學反應速率因素,1、不同的化學反應具有不同的反應速率，影響反應速率的主要因素是內(nèi)因，即參加反應物質(zhì)的性質(zhì)。,2、對于一個特定的反應中，影響反應速率的因素是外因，即外界條件，主要有表面積、濃度、壓強、溫度、催化劑等。,4,三、化學平衡狀態(tài)標志及特征,1、可逆反應達到平衡狀態(tài)的標志,2、同等倍數(shù)（N倍）增加起始投料量對平衡常見物理量的影響,5,(1) 同溫同體積：將N個容器合并到一個與原來容器一樣大小的容器中，則此時各個成分的質(zhì)量、各個成分的物質(zhì)的量增大為原來的N倍；合并的過程，壓強增大，平衡向氣體體積縮小的方向移動。,(2) 同溫同壓：將N個容器合并到一個容積是原來容器N倍的容器中，則此時各個成分的質(zhì)量、各個成分的物質(zhì)的量、容器的體積增大為原來的N倍；而平衡時各個成分的質(zhì)量分數(shù)、各個成分的物質(zhì)的量分數(shù)、各個成分的轉(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、化學平衡常數(shù),(1) 表達式 對于可逆反應 mA+nB pC+qD,在一定溫度下達到平衡時，,［c(A)］m·［c(B)］n,［c(C)］p·［c(D)］q,,,K==,四、影響化學平衡的因素,8,例1 有可逆反應 在一定條件下達到化學平衡狀態(tài)，平衡混合氣體中B所占總體積的百分比B%與壓強(P)、溫度之間的關(guān)系如圖所示： (1)當壓強不變時，升高溫度，B%變______，化學平衡向 方向移動，此反應的逆反應為_____熱反應。,理論型,答案： B的百分含量減少，平衡向正反應方向移動，逆反應則是放熱反應。,9,(3)增加或減少A物質(zhì)，平衡_______（填發(fā)生或不發(fā)生）,(2)當溫度不變時，增大壓強，B%變___，化學平衡向__方向移動，方程式中的系數(shù)（m、n、p、g）之間的關(guān)系是________。移動，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，np+g。 (3) 平衡不發(fā)生移動。固態(tài)或液態(tài)（純凈物）物質(zhì) 。,10,例3分析、本題在知識上考查學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a+bd。因為aA（氣）+bB（氣）≒dD（氣）反應是一個氣體體積減小的反應，甲容器體積不變，隨著反應的進行，氣體的物質(zhì)的量減小，壓強減小。而乙容器壓強不變，所以乙容器的體積縮小，相當于甲容器乙容器相當于加壓。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，相當于甲裝置達到平衡時，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，增加壓強平衡向正方向移動，這樣反應物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的百分含量增加，反應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a+b==d時，由于加壓平衡不移動，所以上述各項相等。 答案：①乙=甲，②甲=乙，③乙=甲，④甲=乙，⑤乙=甲，⑥乙=甲,當a+bd時，由于a+bd，所以V甲V乙，由甲到乙,相當于減壓。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，相當于甲裝置達到平衡時，再擴大一定的體積才能轉(zhuǎn)化為乙容器，由于是擴體積反應，擴大體積平衡向正方向移動，這樣反應物的轉(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、本題考查學生數(shù)據(jù)分析能力與影響化學反應速率和影響化學平衡因素的綜合能力。第(1)小題比較簡單。 只對化學反應速率公式Vx == △nx/v t 直接套用 vA==(0.80-0.67)/10=0.013(mol/L·min)。,第(2)小題，主要考查學生對實驗1、2數(shù)據(jù)的比較分析能力。因為在同溫度下，只有一種反應物A的反應，且達到平衡后與實驗1的A的平衡濃度相等，這樣容易知道起始物A的濃度與實驗1相等，即c2==1.0mol/L。,17,但達到平衡時間顯然縮短了20min，即反應速率快了好多，再分析影響化學反應速率因素來看，因為溫度、濃度、壓強與實驗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)、因為實驗3與實驗1溫度相同，而達到平衡后，A的濃度比實驗1大，這說明起始濃度實驗3要比實驗1大了許多，又由于增大反應物濃度提高反應速率，所以，V3V1，c31.0mol/L。,18,第(4)、從實驗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，所以可推測該反應是吸熱反應。,例7解析：本題知識考查學生對化學平衡概念和勒沙特列原理的理解及應用。能力考查學生對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H2+I2 ≒2HI，達到平衡后，測得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，向容器中再補充1molH2和2molI2(氣)，待建立新的平衡時，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H2(g)＋Br2(g) ≒2HBr(g)，是一個反應前后氣態(tài)物質(zhì)總體積不變的反應，壓強增大或減小不能使化學平衡移動。,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)達到平衡時HBr物質(zhì)的量也應是已知狀態(tài)的2倍，故平衡時HBr物質(zhì)的量為2a mol。,22,對于狀態(tài)(2)，給出了平衡時HBr為0.5a mol，即為“已知”狀態(tài)時的1/2，故可推知起始狀態(tài)時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HBr為1 mol，相當于H2 0.5 mol，Br2 0.5 mol和HBr 0 mol。若起始相同時加入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HBr為0.5a mol。故對狀態(tài)(2)，H2應為0 mol，Br2應0.5 mol。,故對狀態(tài)(2)，H2應為0 mol，Br2應為0.5 mol。,23,狀態(tài)(3)是由(1)和(2)進而推廣的一種普遍情況。由以上的討論可知，當起始狀態(tài)的H2∶Br2＝1∶2，且HBr為0時，平衡后各組分的百分含量即與“已知”狀態(tài)相似。據(jù)此可進行如下計算：,現(xiàn)設(shè)狀態(tài)(3)起始時HBr的物質(zhì)的量為x，平衡時HBr的物質(zhì)的量為y，則狀態(tài)(3)起始時相當于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,平衡時與已知狀態(tài)比較，應有： (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HBr應為2(n－2m) mol， 平衡時HBr應為(n－m)a mol。,26,例8分析,因為左邊是等體積反應，內(nèi)含12摩。右邊正反應是縮體積反應，逆反應是擴體積反應。所以要使隔板處于中間，必須使右邊達到平衡時也剛好為12摩。,27,(1)當 x =4.5時，則右側(cè)物質(zhì)的量為13摩，所以要使隔板處于中間，反應必須向著減小物質(zhì)的量方向進行，即向著“正反應” 方向進行。欲使起始反應維持向該方向進行，則必須X+8.512，即X3.5 。,(2)因為當x分別為4.5和5.0這兩種情況下，反應達平衡，即達到平衡時都要滿足總物質(zhì)的量都是12 摩，只能調(diào)節(jié)溫度才能實現(xiàn)，所以在這兩種情況下，溫度肯定不相同，這樣勢必對左側(cè)反應的進行程度也不同，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、 2.5。,(4) 因為當X=4.5時，即右側(cè)反應 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x變動時，D的最大轉(zhuǎn)化率應小于多少。這一問題，是要求說明反應是向正方向進行的，即向正方向進行程度最大為多少。,因為當X=4.5時，即右側(cè)反應 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) 因為當E=X時，即右側(cè)反應 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) 因為當X=4.5時，即右側(cè)反應 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)反應為A(g)+B(g)≒2C(g)+Q (Q0)，右側(cè)反應的正反應為放熱過程，若x分別為4.5和5.0，則在這種情況下，反應達到平衡時，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。,因為要使E在4.5和5.0起始，要求達到平衡時總物質(zhì)的量卻都等于12摩，再說右側(cè)正反應是放熱反應，所以在E=4.5這個反應的平衡溫度肯定要高于E=5.0這個反應達到平衡的溫度。而左側(cè)反應在提高溫度使A的量增加，所以n1n2。,33,實用型,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，要嚴格按照上列藥品的順序逐一溶解。,34,1、解釋并用化學方程式表示產(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。試請回答：,解釋：因為 ，所以當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，即硫單質(zhì)析出而變混濁。,35,2。用化學平衡移動原理來解釋Na2SO3在酸性定影液中的作用。,由于酸度：H2SO3CH3COOHHSO3-，所以當醋酸與亞硫酸鈉溶液混合后，反應只能進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，會發(fā)生副反應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：你認為工業(yè)上生產(chǎn)金屬鉀是運用了鈉、鉀的什么性質(zhì)和什么原理使該反應得以實現(xiàn)的？作簡要解釋。,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，因為題目學生手中也有。,39,