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1、化学基础与分析技术理论知识模块化学基础与分析技术理论知识模块1项目三项目三 化学反应化学反应速度与平衡速度与平衡X电子课件电子课件化学基础与分析技术欢迎回到课堂欢迎回到课堂化学基础与分析技术项目导入化学基础与分析技术u常常见见化学反化学反应应速率及影响因素；速率及影响因素；u化学平衡；化学平衡；u化学平衡的移化学平衡的移动动；学学习习内内容容u了解化学反了解化学反应应速率及表示方法，掌握速率及表示方法，掌握浓浓度、度、压压强强、温度、催化、温度、催化剂对剂对化学反化学反应应速率的影响；速率的影响；u了解化学平衡的概念及特征，了解化学平衡的概念及特征，掌握化学平衡表达式掌握化学平衡表达式书书写写
2、，掌握，掌握影响化学平衡的因素；影响化学平衡的因素；u会利用平衡移会利用平衡移动动原理采取有效方法原理采取有效方法提高提高转转化率、化率、产产率率。学学习习目目标标项项目三目三 化学反化学反应应速率与化学平衡速率与化学平衡化学基础与分析技术一、化学反一、化学反应应速率的表示方法速率的表示方法（一）平均速率（一）平均速率aA+bB dD+eE=u化学反化学反应应速率：速率：表征化学反表征化学反应应快慢程度的物理量。快慢程度的物理量。u表示方法：表示方法：单单位位时间时间内反内反应应物物浓浓度的减少或者度的减少或者产产物物浓浓度的增加来表示，度的增加来表示，单单位位为为mol.L-1.s-1或或m
3、ol.L-1.min-1 或或mol.L-1.h-1。任任务务一一 化学反化学反应应速率速率化学基础与分析技术t/minc（H2O2）/molL-1 c（O2）/molL-1 v（H2O2）molL-1min-1 v（O2）molL-1min-1 00.800.00200.400.200.0200.010400.200.300.0100.005600.100.350.00500.002580 0.050.3750.00250.00125H2O2水溶液的分解的平均速率（2H2O2=2=2H2O+O2）化学基础与分析技术结论：I.随着反应进行，反应速率逐渐减小；II.同 一反应，用不同物质的浓度变
4、化表示速率，数值会有所不同，但有一定的关系。III.表示反应速率时，要标明是哪种物质浓度的变化。IV.常采用比较易测量的某种物质浓度随时间的变化来表示。化学基础与分析技术（二）瞬时速率在c-t图上，某时刻的速率，即该时刻切线的斜率。反应刚开始，速率大，然后不断减小，体现反应速率变化实际情况。可用绘制c-t图图法求得。u化学反应在某一瞬间的反应速率称为瞬时速率，可用浓度对时间浓度对时间t t的微分表示。的微分表示。化学基础与分析技术二、化学反二、化学反应应碰撞理碰撞理论论和活化能和活化能（一）碰撞理（一）碰撞理论论的基本要点的基本要点必要条件必要条件化学基础与分析技术二、化学反应碰撞理论和活化能
5、（二）活化能u两层含义：I.活化能Ea=E*-E；II.由反应物到产物所要逾越的“能量障碍”。u活化能的特性：I.活化能是决定反应速度的内在因素。在一定温度下，活化能越大，反应越慢，反之越快。II.不同反应的活化能不同，是物质结构的反映。III.活化能具有广度性质，方程式写法不同活化能亦不同。化学基础与分析技术u活化能与化学反应热效应的关系反反应应的的热热效效应应 HElE 2 如果如果ElE2，H为为正正值值，正反，正反应应吸吸热热。如果如果E2El，H为负值为负值，正反，正反应应放放热热；化学基础与分析技术三、影响化学反应速率的因素三、影响化学反应速率的因素内因：内因：反应本身的性质(首要
6、因素)外因：外因：浓度或分压、温度、催化剂（外界条件）（一）浓度或分压对反应速率的影响（一）浓度或分压对反应速率的影响在温度固定，在温度固定，增加增加反反应应物物浓浓度或分度或分压压，可，可增大增大反反应应速率。速率。反反应应物物浓浓度度或分或分压压增大增大单单位体位体积积内内活化分子数活化分子数增加增加有效碰撞有效碰撞次数增多次数增多反反应应速率速率加快加快化学基础与分析技术u反应速率与反应物浓度的关系质量作用定律mA+nB=pC+qDI.只只适用于基元反适用于基元反应应，不适用于非基元反，不适用于非基元反应应；II.稀溶液中溶稀溶液中溶剂剂参与的反参与的反应应，其速度方程不必，其速度方程不
7、必标标出溶出溶剂剂的的浓浓度；度；III.固体或固体或纯纯液体参加的多相反液体参加的多相反应应，其反其反应应速率与固体或速率与固体或纯纯液体的量（或液体的量（或浓浓度）无关。度）无关。K-反反应应速率常数，速率常数，由由实验测实验测得，取决于得，取决于反反应应的本性的本性，与，与浓浓度（分度（分压压）无关，是）无关，是温度的函数温度的函数。化学基础与分析技术（二）温度对反应速率的影响（二）温度对反应速率的影响温度温度 10，V 23倍倍明明显显温度温度升高升高活化分子活化分子百分数增加百分数增加有效碰撞有效碰撞次数增多次数增多反反应应速率速率加快加快分子分子获获得得更高的能量更高的能量注意：温
8、度升高、吸热反应、放热反应的反应速率都增加。化学基础与分析技术（三）催化剂对反应速率的影响（三）催化剂对反应速率的影响显 著能能显显著改著改变变化学反化学反应应速率，本身在反速率，本身在反应应前后前后质质量和化学量和化学组组成均不改成均不改变变的物的物质质（触媒）触媒）。催化催化剂剂有效碰撞有效碰撞次数增多次数增多反反应应速率速率加快加快参与反参与反应应改改变变反反应应途径途径降低反降低反应应活化能活化能活化分子活化分子百分数增加百分数增加化学基础与分析技术u催化作用的特点：I.高效性（用量少，作用大）；II.选择性（不存在万能催化剂）；III.参加反应,但反应前后组成和质量不变；IV.催化剂
9、中毒:活性因接触少量杂质而明显下降甚至遭到破坏。V.酶是生物催化剂，在一定温度、pH范围时，活性才最大。其他因素其他因素：光照、固体：光照、固体颗颗粒大小、粒大小、电电磁波、超声波、溶磁波、超声波、溶剂剂性性质质等。等。总结总结:催化剂催化剂 温度温度浓度浓度=压强压强化学基础与分析技术小结uu化学反应速率的表示方法化学反应速率的表示方法平均速率、瞬时速率平均速率、瞬时速率uu化学反应碰撞理论化学反应碰撞理论（有效碰撞）（有效碰撞）和活化能（和活化能（E E越小，越小，V V越大越大）uu影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素本性、浓度、温度、催化剂本性、浓度、温度、催化剂；uu催化剂的
10、作用和特性催化剂的作用和特性高效性、选择性、条件性高效性、选择性、条件性化学基础与分析技术一、可逆反应与化学平衡 u几乎所有的化学反几乎所有的化学反应应都具有都具有可逆性可逆性；u可逆反可逆反应总应总是是不能不能进进行到底行到底，得到的，得到的总总是反是反应应物与生成物的混合物，并且在一定物与生成物的混合物，并且在一定条件下会建立起条件下会建立起化学平衡化学平衡（正逆反正逆反应应速率相等速率相等时时，体系中各种物，体系中各种物质质的的浓浓度不再随度不再随时间时间而而发发生生变变化的状化的状态态）。）。（一）可逆反（一）可逆反应应的特点的特点u可逆反可逆反应应：在一定条件下，既能向在一定条件下，
11、既能向正方向正方向进进行又能向行又能向逆逆方向方向进进行的反行的反应应。任务二 与化学平衡化学基础与分析技术（二）化学平衡的特征（二）化学平衡的特征u平衡状平衡状态态体体现现出一定条件下化学反出一定条件下化学反应应可以完成的可以完成的最大限度最大限度。具有一切平衡的共。具有一切平衡的共性和特征，是性和特征，是有条件的、相有条件的、相对对的、的、暂时暂时的的动态动态平衡。平衡。u逆逆恒温条件下封恒温条件下封闭闭体系可逆反体系可逆反应应才能建立化学平衡才能建立化学平衡(前提前提)；u等等-正逆反正逆反应应速度相等速度相等时时达到平衡达到平衡(条件条件)；u定定-产产物和反物和反应应物物浓浓度不再随
12、度不再随时间变时间变化，保持定化，保持定值值(标标志志)；u动动动态动态平衡平衡（反反应应仍在仍在进进行并没有停止）；行并没有停止）；u变变条件改条件改变变，平衡破坏，建立新平衡，平衡破坏，建立新平衡（暂时暂时平衡）。平衡）。化学基础与分析技术（一）化学平衡常数（一）化学平衡常数 在在一一定定条条件件下下，可可逆逆反反应应达达到到平平衡衡时时，生生成成物物浓浓度度幂幂的的乘乘积积与与反反应应物物浓浓度度幂幂的的乘乘积积之比称之比称为为化学平衡常数，化学平衡常数，Kc或或Kp。压压力平衡常数（气体）力平衡常数（气体）p平衡分平衡分压压 X 平衡平衡浓浓度度,浓浓度平衡常数度平衡常数二、化学平衡的
13、定量表达a A+bB cC+dDKc或或Kp-表明在一定条件下反表明在一定条件下反应应进进行的程度行的程度，K愈大，愈大，正反正反应进应进行的程度愈大行的程度愈大。化学基础与分析技术书书写平衡常数表达式写平衡常数表达式时时的注意事的注意事项项：u各各组组分分浓浓度或分度或分压为压为平衡平衡浓浓度或平衡分度或平衡分压压；u反反应应中有固体或中有固体或纯纯液体物液体物质时质时，浓浓度或分度或分压视为压视为常数，表达式中不予写出；在稀常数，表达式中不予写出；在稀溶液中溶液中进进行的反行的反应应，水的，水的浓浓度度视为视为常数，合并入平衡常数，不必出常数，合并入平衡常数，不必出现现在平衡关系在平衡关系
14、式中；式中；u对对于非水溶液中的反于非水溶液中的反应应，若有，若有水水参加，参加，H2O的的浓浓度不度不视为视为常数，常数，应书应书写在化学平衡写在化学平衡常数表示式中；常数表示式中；u化学平衡常数表示式必化学平衡常数表示式必须须与与计计量方程式相量方程式相对应对应。同一化学反。同一化学反应应以不同以不同计计量方程式量方程式表示表示时时，平衡常数表示式，平衡常数表示式不同，其数不同，其数值值也不同。也不同。化学基础与分析技术（二）（二）标标准平衡常数准平衡常数 溶液反溶液反应应 a A（aq)+bB（aq)=dD（aq)+eE（aq)气相反气相反应应 a A（g)+bB（g)=dD（g)+eE
15、（g)1.标标准平衡常数表达式准平衡常数表达式用相对平衡浓度和相对平衡分压来表示的平衡常数。化学基础与分析技术2.标标准平衡常数的准平衡常数的应应用用u可逆反应特征常数，K值越大，反应进行得越完全；u判断反应是否处于平衡态以及处于非平衡态时反应进行方向Q K 正反正反应应自自发进发进行行；Q=K 反反应应达平衡状达平衡状态态（即反（即反应进应进行到最大限度）行到最大限度）；Q K 逆反逆反应应自自发进发进行行。化学基础与分析技术K3=K1 K2 或或 K3=K1/K2(二二)多重平衡的平衡常数多重平衡的平衡常数 多重平衡的多重平衡的规则规则：在相同条件下在相同条件下，如有两个反，如有两个反应应
16、方程式方程式相加相加或或相减相减得到第三个反得到第三个反应应方程式，方程式，则则第三个反第三个反应应方程式的平衡常数方程式的平衡常数为为前两个反前两个反应应方程式平衡常数之方程式平衡常数之积积或或商商。应应用多重平衡用多重平衡规则规则，可以由已知反，可以由已知反应应的的标标准平衡常数准平衡常数计计算有关反算有关反应应的的标标准平衡常数。准平衡常数。使用使用时应时应注意：所有注意：所有标标准平衡常数必准平衡常数必须须在同一温度在同一温度（标标准平衡常数是温度准平衡常数是温度 的函数。的函数。化学基础与分析技术1.选择选择：(1)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),K1 (2)H2(g)+1
17、/2O2(g)=H2O(g),K2 (3)2H2O(g)=2H2(g)+O2(g),K3同一温度，上述各反同一温度，上述各反应应平衡常数之平衡常数之间间的关系是：的关系是：A.K1=K2=K3;B.K1=K2 2=1/K3;C.K1=K2 2=1/K32;D.K1=1/K2=K3化学基础与分析技术(1)H2(g)+1/2 S2(g)=H2S(g),K1 0.80 (2)3H2(g)+SO2(g)=H2S（g）+H2O(g),K2 1.810-4 2.已知下列反已知下列反应应在在1300K时时的平衡常数的平衡常数求反求反应应 4H2(g)+2SO2(g)=S2（g）+4H2O(g),在相同温度下
18、的平衡常数在相同温度下的平衡常数 K3。化学基础与分析技术u计计算平衡算平衡组组成：成：若反若反应应前后体前后体积积不不变变，反，反应应的量可以用的量可以用浓浓度表示：度表示：平衡平衡转转化率化率=某反某反应应物已物已转转化的量化的量/某反某反应应物的重量物的重量100I.已知平衡已知平衡浓浓度或分度或分压压求平衡常数；求平衡常数；II.已知初始已知初始浓浓度（分度（分压压）和）和平衡常数平衡常数，求平衡，求平衡浓浓度和度和转转化率化率化学基础与分析技术 如果一个可逆反如果一个可逆反应应达到平衡状达到平衡状态态以后，以后，反反应应条件条件（如（如浓浓度，度，压压强强，温度等），温度等）改改变变
19、了，平衡体系中了，平衡体系中各各组组成物成物质质的的浓浓度度（或（或压压力）也就力）也就随着改随着改变变而达到新的平衡状而达到新的平衡状态态，这这叫做化学平衡的移叫做化学平衡的移动动。三、化学平衡的移动思考思考化学平衡移化学平衡移动动的原因、的原因、结结果果（混合体系中各物（混合体系中各物质质的的浓浓度度发发生了生了变变化。）化。）（正逆反应速率由相等到不等最后又相等）（一）化学平衡移动的概念化学基础与分析技术u浓浓度度对对化学平衡的影响化学平衡的影响（二）影响化学平衡的因素（二）影响化学平衡的因素条件改变移动方向原因结果c反增大正v正v逆消耗反应物c反减小逆v正v逆补充反应物c生增大逆v正v
20、逆补充生成物Q Q K K 逆向逆向Q Q K K 不移动不移动结论：结论：增加反应物浓度或减少生成物浓度，平衡向正向移动；增加生成物浓度或减增加反应物浓度或减少生成物浓度，平衡向正向移动；增加生成物浓度或减少反应物浓度，平衡逆向移动。少反应物浓度，平衡逆向移动。应用：应用：使廉价易得反应物过量，可提高另一种原料的利用率。使廉价易得反应物过量，可提高另一种原料的利用率。化学基础与分析技术u压力对化学平衡的影响 I.压力对固体或液体影响很小，压力改变不会影响溶液中各组分物质的浓度，对没有气体参加的化学平衡，压力对化学平衡的影响可以忽略。II.对于气体参加的化学反应，当反应达平衡时，如果可逆反应两
21、边气体分子总数不等，则改变压力对化学平衡有影响。结论：在等温条件下，增大体系总压力，平衡向气体分子数减少的方向移动；降低总压力，平衡向气体分子数增多的方向移动。化学基础与分析技术原因：升温：原因：升温：v吸吸增大增大v放放增大，平衡向吸增大，平衡向吸热热方向移方向移动动；降温降温：速率：速率：v吸吸减小减小v放放减小，平衡向放减小，平衡向放热热方向移方向移动动。I.温度改温度改变导变导致致K发发生生变变化，使平衡化，使平衡发发生移生移动动；II.移移动结动结果与化学反果与化学反应应的的热热效效应应有关。放有关。放热热反反应应，温度升高不利于反，温度升高不利于反应应正向正向进进行。行。吸吸热热反
22、反应应，温度升高平衡向正方向移，温度升高平衡向正方向移动动。结论：升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。平衡移动削弱了温度的改变，但并不等于完全消除。u温度温度对对化学平衡的影响化学平衡的影响化学基础与分析技术催化催化剂剂能改能改变变化学反化学反应应速率，但速率，但不能使化学平衡不能使化学平衡发发生移生移动动。（同（同样样倍数倍数加快或降低加快或降低正、逆反正、逆反应应速率速率，平衡常数并不改平衡常数并不改变变）。）。uu催化剂与化学平衡催化剂与化学平衡：请特别注意！使用催化使用催化剂剂能降低反能降低反应应的活化能，加快反的活化能，加快反应应速率，速率，缩缩短达到
23、平衡的短达到平衡的时间时间。化学基础与分析技术（三）平衡移（三）平衡移动动原理的原理的综综合合应应用用 假如改假如改变变平衡系平衡系统统条件之一，如温度、条件之一，如温度、压压强强、或、或浓浓度，平衡就向减弱度，平衡就向减弱这这个改个改变变的方向移的方向移动动勒勒夏特列原理。夏特列原理。u使一种使一种价廉易得的反价廉易得的反应应物物过过量量，以提高另一种原料的，以提高另一种原料的转转化率；化率；u升高温度能增大反升高温度能增大反应应速率，速率，对对于吸于吸热热反反应还应还能增加能增加转转化率；化率；u对对于气体反于气体反应应，增加，增加压压力会使反力会使反应应速率加快，速率加快，对对分子数减少的反分子数减少的反应还应还能提高能提高转转化化率；率；u催化催化剂剂不能使平衡移不能使平衡移动动，但可以，但可以缩缩短达到平短达到平时时的的时间时间。化学基础与分析技术小结uu化学平衡的特征化学平衡的特征逆、等、定、动、变逆、等、定、动、变；uu化学平衡常数表达及作用化学平衡常数表达及作用K K、反应越完全、定量、反应越完全、定量uu化学平衡的移动及影响因素化学平衡的移动及影响因素浓度、压力、温度浓度、压力、温度uu化学平衡移动原理的综合利用。化学平衡移动原理的综合利用。化学基础与分析技术课后作业完成课程网站作业题预习项目四 溶液化学基础与分析技术Thanks！The end！