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1、速率与平衡图象第1页，本讲稿共40页1 1、化学反应速率图象分析、化学反应速率图象分析（1 1）看起点和终点）看起点和终点分清反应物和生成物，分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，的是生成物，生成物多数是以原点为起点。生成物多数是以原点为起点。看下图：看下图：写反应方程式写反应方程式0.51.51.02.0物质的量物质的量CAB时间时间A+B=C213反应速率之比=反应方程式的系数之比第2页，本讲稿共40页1 1、化学反应速率图象分析、化学反应速率图象分析(2).(2).看变化趋势看变化趋势分清正反应和逆反应分清正反应和逆反应;分清分清放热反应
2、和吸热反应放热反应和吸热反应;分清分清“突变突变”和和“渐变渐变”V正正V逆逆V正正V逆逆V时间时间此图表示：此图表示：增大反应物浓度时时，正正反应、逆反反应、逆反应的速率变应的速率变化情况化情况第3页，本讲稿共40页练习：看图：说出反应起始时是从正反应；还是看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么条件？化从逆反应开始？然后是改变什么条件？化学平衡向什么方向移动？学平衡向什么方向移动？V正正V逆逆V正正V逆逆V时间时间第4页，本讲稿共40页练习：看图：说出反应起始时是从正反应；还看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么条件是从逆反应开始？然后是改
3、变什么条件？化学平衡向什么方向移动？化学平衡向什么方向移动？突变突变V正正V逆逆V正正V逆逆答：逆反应开答：逆反应开始。始。降温或减压。降温或减压。平衡向正反应平衡向正反应方向移动。方向移动。时间时间V第5页，本讲稿共40页练习：看图：说出反应起始时是从正反应；还看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？然后是改变什么条件是从逆反应开始？然后是改变什么条件？化学平衡向什么方向移动？化学平衡向什么方向移动？V正正V逆逆V正正V逆逆=起始量不为起始量不为0突变突变答：正、逆反答：正、逆反应同时开始。应同时开始。加催化剂或加催化剂或。平衡不移动。平衡不移动。时间时间V第6页，本讲稿共40页1
4、 1、化学反应速率图象分析、化学反应速率图象分析V正正V逆逆看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？化学平衡向什么方向移动？化学平衡向什么方向移动？V时间时间答：逆反应开答：逆反应开始。始。平衡向正反平衡向正反应方向移动。应方向移动。第7页，本讲稿共40页V正正V逆逆V时间时间此图合理吗？为什么？第8页，本讲稿共40页时间时间VV正正V逆逆看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开看图：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？化学平衡向什么方向移动？始？化学平衡向什么方向移动？第9页，本讲稿共40页转化率温度01.01 107
5、Pa1.01 106Pa1.01 105Pa二.化学平衡图象的解法转化率压强温度曲线解法：作等温线TmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+Hm+np+qH 0等温线第10页，本讲稿共40页200 C300 C100 C转化率压强0二.化学平衡图象的解法mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+HPm+np+qH 0看图技巧：图象中 有三个量时，“定一看二”，再看曲线的变化趋势。等压线第11页，本讲稿共40页200 C300 C100 C二.化学平衡图象的解法mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+HPm+np+qH0看图技巧：图象中 有三个量时，“定一看二”，再看曲线的变化趋
6、势。等压线压强0A%物质百分含量压强温度曲线第12页，本讲稿共40页物质百分含量时间曲线500 C300 CmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+HC%时间时间0t1t2看图技巧：先拐先平衡，先平衡则速率快。H 0第13页，本讲稿共40页转化率时间曲线1.01 107Pa1.01 106PamA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+HA转化率转化率时间时间0t1t2看图技巧：先拐先平衡，先平衡则速率快。m+nm+np+q0第15页，本讲稿共40页物质产率时间曲线mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+H时间时间练习:看图回答T1T2产率0第16页，本讲稿共40页0练习:看图回
7、答2A(g)+B(g)2C(g)T2P1T1P2T1P1C%tP1P2正反应是 热反应.第17页，本讲稿共40页0转化率时间曲线mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+H1.01 107Pa1.01 106PaA转化率转化率时间时间m+n=p+p第18页，本讲稿共40页0浓度平衡时间曲线mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s)+HA或或BC时间时间浓度t1t2t3此图在t2时，时，如果是加热，那么H值是大于0，还是小于0？如果是减压，那么m+n与p的关系如何？第19页，本讲稿共40页0练习：1 1、下图是在其它条件一定时，反应、下图是在其它条件一定时，反应2NO+O22NO2+H（H
8、 0)中中NO 的最大转化率与温度的最大转化率与温度的关系曲线。图中坐标有的关系曲线。图中坐标有A A、B B、C C、D D、E 5E 5点，其点，其中表示未达平衡状态且中表示未达平衡状态且V V正正VV逆逆的点是的点是 。ABCEDC点点TNO转化率第20页，本讲稿共40页 2 2、如图所示，图中、如图所示，图中a a曲线表示曲线表示X(g)+Y(g)2Z(g)+W(s)+H的反应过程，若使的反应过程，若使a曲线变为曲线变为b曲线，可采取的措施是（曲线，可采取的措施是（）0Z%tabA.加入催化剂加入催化剂B.增大增大Y的浓度的浓度C.降低温度降低温度D.增大体系压强增大体系压强A.D第2
9、1页，本讲稿共40页二、化学反应的限度化学平衡6.有关化学平衡的计算（1）浓度：起始浓度、浓度的变化、平衡浓度（2）转化率：（3）反应速率：（4）反应速率之间的关系：速率之比计量数之比第22页，本讲稿共40页二、化学反应的限度化学平衡6.有关化学平衡的计算（5）平衡常数：（6）在一定温度、压强下体积分数物质的量分数起始状态和平衡状态的体积比平衡后气体体积缩小的百分率第23页，本讲稿共40页二、化学反应的限度化学平衡6.有关化学平衡的计算（7）在一定温度、容积时：起始状态与平衡状态压强之比达到平衡时压强改变了几分之几（8）混合物的密度对于反应物、生物物全部是气体的反应在恒温、恒容条件下：在恒温、
10、恒压条件下：密度不变第24页，本讲稿共40页二、化学反应的限度化学平衡6.有关化学平衡的计算（9）平均相对分子质量：对于反应物、生成物全部是气体的反应（10）产率第25页，本讲稿共40页三、化学平衡的计算三、化学平衡的计算（一）（一）常用的思想方法常用的思想方法1极值思想极值思想例例1：在一定条件下，将物质的量相同的在一定条件下，将物质的量相同的NO和和O2混合，发生如下反应：混合，发生如下反应：2NO+O22NO2，2NO2N2O4，所得混合气体中所得混合气体中NO2的体积分数为的体积分数为40，则，则气体的平均分子量是气体的平均分子量是A49.6B41.3C62D31A第26页，本讲稿共4
11、0页2代换思维代换思维例例2：在一真空的一定体积的密闭容器中盛：在一真空的一定体积的密闭容器中盛有有1molPCl5，加热到，加热到200时发生如下反应：时发生如下反应：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g），），反应反应达平衡时，达平衡时，PCl5所占体积分数为所占体积分数为M。若在。若在同一温度和容器中，最初投入的同一温度和容器中，最初投入的PCl5是是2mol，反应达平衡时，反应达平衡时，PCl5所占体积分数为所占体积分数为N，则，则M和和N的正确关系是的正确关系是AMNBMNCM=ND无法比较无法比较B思维方法思维方法：转换为平衡移动问题；转换为平衡移动问题；第27页，本讲稿共40
12、页3差量方法差量方法例例3：在一定条件下，：在一定条件下，合成氨合成氨反应达到平衡，反应达到平衡，混合气中混合气中NH3的体积分数为的体积分数为25，若反应条，若反应条件不变，则反应后缩小的气体体积与原反件不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是应物体积的比值是A1/5B1/4C1/3D1/2A 分析：分析：3H2 +N2 2NH3 V 变化变化 3L 1L2L 2L第28页，本讲稿共40页（二）、三步计算模式：（二）、三步计算模式：始、变、平例例4：五氧化二氮是一种白色固体，熔点：五氧化二氮是一种白色固体，熔点30，升温时易液化和气化，并发生分解反应：升温时易液化和气化，并发生分解
13、反应：N2O5（g）N2O3（g）O2（g）N2O3（g）N2O（g）O2（g），），在在0.5升的密闭容器中，将升的密闭容器中，将2.5摩尔摩尔N2O5加热气化，并按上式加热气化，并按上式分解，当在某温度下达到化学平衡时，氧气的平衡浓度为分解，当在某温度下达到化学平衡时，氧气的平衡浓度为4.4mol/L，N2O3的平衡浓度为的平衡浓度为1.6mol/L，计算：计算：（1）N2O5的分解率是多少的分解率是多少?（2）N2O的平衡浓度是多少的平衡浓度是多少?答案、答案、（1）60%（2）1.4mol/L第29页，本讲稿共40页三、化学反应的限度化学平衡3.化学反应速率、化学平衡在工业上的应用（1
14、）合成氨工业思考：合成氨的反应有何特点？可逆反应气体体积缩小的反应正反应是放热反应氮气的键能很大氨气易液化N23H22NH3H92.4kJ/mol第30页，本讲稿共40页思考：如何选择合适的生产条件？催化剂：铁触媒加快反应，提高单位时间氨的产量。温度：500速率：温度越高，反应越快转化率：温度越低，转化率越高催化剂：在500 时，催化剂活性最大压强：21075107Pa压强越大，反应越快，转化率越高，但对设备要求也越高。浓度：增大反应物浓度，降低生成物浓度。N23H22NH3H92.4kJ/mol高温高压催化剂第31页，本讲稿共40页三、三、合成氨工业的简要流程合成氨工业的简要流程原料原料气体
15、气体净化净化液氨液氨分离分离合成合成压缩压缩N2、H2四、原料气的制取四、原料气的制取N2：方法：方法：液化空气（液化空气（N2先逸出）先逸出）方法方法：消耗空气中的：消耗空气中的O O2 2（例：（例：C+OC+O2 2=CO=CO2 2，除去，除去 COCO2 2可得可得N N2 2）H2：水煤气法：水煤气法C+H2O（气）（气）CO+H2CO+H2O（气）（气）CO2+H2催化剂催化剂第32页，本讲稿共40页1、定义：、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个
16、常数。这个常数就是该反应的化学值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）平衡常数（简称平衡常数）2、表达式：、表达式：四、化学平衡常数四、化学平衡常数第33页，本讲稿共40页Kc=7.32107.3210-3-3 NH32N2H23 42393由平衡定律求平衡常数根据物料平衡求初时浓度答答:该温度时合成氨反应的化学平衡常数是该温度时合成氨反应的化学平衡常数是7.3210-3,N2和和H2的初时浓度分别为的初时浓度分别为5molL-1和和15molL-1解：N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 例例1.1.(P(P5151)合成氨反应合成氨反应N N2 2+3
17、H+3H2 2 2NH 2NH3 3 在某温度在某温度下达平衡时，各物质的浓度是下达平衡时，各物质的浓度是：NN2 2=3mol=3molL L-1-1，HH2 2=9 mol=9 molL L-1-1，NHNH3 3=4 mol=4 molL L-1-1。求该温。求该温度时的平衡常数和度时的平衡常数和N N2 2、H H2 2的初时浓度的初时浓度C C NN2 2+1/2NH+1/2NH3 3 3+23+25 mol5 molL L-1-1N2C C HH2 2+3/2NH+3/2NH3 3 9+69+615 mol15 molL L-1 1H2K=EeDdAaBb第34页，本讲稿共40页（
18、1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。化率也越大。3、化学平衡常数的意义：、化学平衡常数的意义：定量的衡量化学反应进行的程度定量的衡量化学反应进行的程度（2）一般当）一般当K105时，该反应进行得基本完全。时，该反应进行得基本完全。4、判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行、判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，反应物的对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：浓度和生成物的浓度有如下关系：叫该反应的浓度商叫该反应的浓度商第35页，本讲稿共40页（1）QC
19、K，反应向正方向进行，反应向正方向进行（2）QCK，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态（3）QCK，反应向逆方向进行，反应向逆方向进行5、利用可判断反应的热效应、利用可判断反应的热效应（）若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应（）若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应（）若升高温度，值减小，则正反应为放热反应（）若升高温度，值减小，则正反应为放热反应第36页，本讲稿共40页例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的的浓度浓度平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下：的关系如下：温度温度623K698K763K浓度平衡常数浓度平衡常数66.954.445.
20、9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上面可逆通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上面可逆反应的反应的正方向是放热反应正方向是放热反应.第37页，本讲稿共40页5、使用平衡常数应注意的几个问题：、使用平衡常数应注意的几个问题：(2)在平衡常数表达式中：水在平衡常数表达式中：水(l)的浓度、固体物质的浓度不的浓度、固体物质的浓度不写写(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关例如：例如：N2+3H2 2NH3的的K1值值 与与1/2N2+3/2H2 NH3的的K2值不一样值不一样(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。浓度无关。CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/c(CO2)c(H2)K1=K22第38页，本讲稿共40页 例题例题:高炉炼铁中发生的反应有高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);H,第39页，本讲稿共40页第40页，本讲稿共40页