专题2 化学反应速率与化学平衡（复习课件） 化学苏教版2019选择性必修1

专题二 化学反应速率与化学平衡 苏教版2019选择性必修1 考点串讲 专题复习课件 化学反应的方向与限度 2 化学反应速率 1 知识导航 化学平衡的移动 3 知识导航 明·复习目标 1.认识化学反应速率，学会化学反应速率的表示方法 2.分析不同条件对化学反应速率的影响 3.能综合考虑反应的焓变和熵变，据此判断简单反应的方向 4.根据一定条件下可逆反应的平衡常数和转化率描述反应的限度 5.能利用化学平衡常数和浓度商的关系判断化学平衡移动的方向 6.能运用勒夏特列原理分析和推测化学平衡移动的方向 化学反应速率与化学平衡 化学反应速率 化学反应的方向与限度 化学反应速率的概念与表示方法 反应的熵变 理·核心要点 化学平衡的移动 影响反应速率的因素 化学平衡常数 平衡转化率 化学平衡移动 01 化学反应速率 考点1 化学反应速率的概念与表示方法 化学反应速率 汇·考点梳理 (1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。 (2)表示方法：可用单位时间内 或者 (均取正值)来表示。 反应物浓度的减少 生成物浓度的增加 mA＋nB===pY＋qZ v(A)＝________，v(B)＝______，v(Y)＝_______，v(Z)＝________。 考点1 化学反应速率的概念与表示方法 化学反应速率 汇·考点梳理 　　　　　 mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g) c始/mol·L－1　 a　　　 b　　　0　　　0c转/mol·L－1 mx nx px qxct/mol·L－1 a－mx b－nx px qx 三段思维法 ①对反应物：c(转化)＝c(起始)－c(某时刻)=∆c(反应物) ②对生成物：c(转化)＝c(某时刻)－c(起始) =∆c(生成物) ∆c 考点1 化学反应速率的概念与表示方法 化学反应速率 汇·考点梳理 01 02 03 04 有气体生成 可测定相同时间内收集气体的体积或收集等量气体所用的时间。 有固体参加 有酸碱参与 有颜色变化 可测定一段时间内消耗固体质量的多少 可测定一段时间内溶液中氢离子或氢氧根离子浓度的变化。 可测定溶液变色所需时间。 05 有沉淀生成 可测定溶液变浑浊所需的时间。 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 碰撞理论 能发生反应的碰撞称为有效碰撞。 01 发生碰撞的分子具有足够高的能量。 02 分子在一定的方向上发生碰撞。 有效碰撞必须满足的条件： 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 1.有效碰撞 反应物分子间的碰撞 能够发生化学反应的碰撞 有效碰撞 不能发生化学反应的碰撞 无效碰撞 1.分子足够高的能量 2.分子在一定的方向碰撞 2.活化分子 在化学反应中，能量较高、有可能发生有效碰撞的分子。 活化分子百分数： (活化分子数/反应物分子数)×100% 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 浓度对反应速率的影响 规律：其他条件相同时，增大反应物的浓度，反应速率增大；减小反应物的浓度，反应速率减小。 注意：此规律只适用于气体或溶液的反应，不适用纯固体或液体的反应物，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 活化能 活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。 活化分子的平均能量 所有分子的平均能量 活化能 能量 活化能越大，活化分子所占的比例越小，有效碰撞的比例也就越小，化学反应速率越小。 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 基元反应 反应物分子经过一次碰撞就转化为产物分子的反应，称为基元反应。 实际上，许多化学反应往往不是一步转化为生成物的。 例： H2 （g） + I2 （g）= 2HI（g） 总反应 I2 = 2I （基元反应） H2+2I = 2HI （基元反应） 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 影响 外因 单位体积内 活化分子百分数 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化 分子数 增大压强 (体积减小) 其他条件不变，对于有气体参加的反应，增大压强，对化学反应速率有何影响？ (1)缩小反应容器的体积 增加 增加 增加 加快 不变 压强对反应速率的影响 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 影响 外因 单位体积内 活化分子百分数 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化 分子数 增大压强 (体积减小) 其他条件不变，对于有气体参加的反应，增大压强，对化学反应速率有何影响？ (1)缩小反应容器的体积 增加 增加 增加 加快 不变 温度对化学反应速率的影响 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 (2)容器体积不变，充入反应物气体。 反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，化学反应速率加快。 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 讨论1：取一个容积固定的密闭容器，充入气体Ar，对化学反应速率有何影响？ 总气压增大 但反应物浓度不变 速率不变 讨论2：在恒压条件下，向容积可变的容器中充入惰性气体，分析化学反应速率的变化情况。 Ar分子 Ar分子 总气压不变 但 反应物浓度下降 速率降低 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 压强的改变必须引起浓度的改变，才能影响化学反应速率。 恒容：充入惰性气体―→总压增大―→反应物浓度不变―→反应速率不变。 恒压：充入惰性气体―→体积增大―→反应物浓度减小―→反应速率减小。 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 影响 外因 单位体积内 活化 分子百分数 有效碰撞次数 化学反应速率 分子 总数 活化 分子数 升高温度 不变 增加 增加 加快 增加 升高温度 温度对化学反应速率的影响 规律：其他条件相同时，升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减小。 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 过渡态理论： 反应物分子并不只是通过简单的碰撞直接形成产物，而是必须经过一个形成活化络合物的过渡状态，并且达到这个过渡状态需要一定的活化能。 这与爬山类似，山的最高点便是过渡态。 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 当其他条件相同时，使用催化剂，改变反应历程 →活化能降低 →活化分子百分数增多 →单位体积、单位时间内有效碰撞次数增多 →化学反应速率增大 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 条件变化 活化能 单位体积内 活化分子百分数 单位时间内有效碰撞的次数 化学反应 速率 分子总数 活化分子数 浓度 增大 不变 增多 增多 不变 增多 增大 减小 不变 减少 减少 不变 减少 减小 压强 增大(减小容器容积) 不变 增多 增多 不变 增多 增大 减小(增大容器容积) 不变 减少 减少 不变 减少 减小 考点2 影响反应速率的因素 化学反应速率 汇·考点梳理 条件变化 活化能 单位体积内 活化分子百分数 单位时间内有效碰撞的次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 温度 升高 不变 不变 增多 增大 增多 增大 降低 不变 不变 减少 减小 减少 减小 使用催化剂 减小 不变 增多 增大 增多 增大 析·典型范例 【典例01】【化学反应速率的概念与表示方法】 对于反应A2+3B2 ⇌ 2AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是（ ） A. v(A2)=0.4 mol·L－1·min－1 B. v(B2)=0.8 mol·L－1·min－1 C. v(AB3)=0.6 mol·L－1·min－1 D. v(A2)=0.01 mol·L－1·s－1 D 24 练·技能实战 【演练01】【化学反应速率的概念与表示方法】 已知某反应中各物质的浓度变化如下: 　　　　　　　　　 aA(g)　+　bB(g) ⇌ cC(g) 起始浓度/mol·L-1 3.0　 1.0　 0 2 s末浓度/mol·L-1 1.8　 0.6 0.8 据此可推算出上述化学反应方程式为 (　　) A.3A(g)+B(g) ⇌ 2C(g)　　　 B.A(g)+2B(g) ⇌ 2C(g) C.A(g)+3B(g) ⇌ 2C(g) D.2A(g)+B(g) ⇌ 3C(g) A 25 析·典型范例 【典例02】【影响化学反应速率的因素】 下列说法中错误的是（ ） A. 碰撞分子具有足够能量和适当取向时，才能发生化学反应 B.发生有效碰撞的分子一定是活化分子 C.活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 D.活化分子间每次碰撞都发生化学反应 E.能发生有效碰撞的分子必须具有相当高的能量 F.活化能指活化分子多出反应物分子能量的那部分能量 G.使用催化剂能改变分子的活化能 H.催化剂能使不起反应的物质间发生反应 C、D、H 26 练·技能实战 【演练02】【影响化学反应速率的因素】 将一定浓度的盐酸倒入装有块状碳酸钙固体的烧杯中，若 作如下改变，其中能使最初的化学反应速率增大的是_______。 　 A.盐酸的浓度不变，而使盐酸的用量增加一倍 B.盐酸的浓度增大一倍，但盐酸的用量减少到原来的一半 C.盐酸的浓度和用量都不变，增加碳酸钙的质量 D.盐酸和碳酸钙不变，增大压强 E.将块状CaCO3用CaCO3粉末代替 B、E　 27 02 化学反应的方向与限度 考点1 反应的熵变 化学反应的方向与限度 汇·考点梳理 能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。 特点： 自发过程 化学反应的方向与限度 汇·考点梳理 ①对于同一物质：S（g）＞S（l）＞S（s) 衡量一个体系混乱度的物理量，符号：S。单位：J·mol-1·K-1 影响因素： 熵变： 反应前后体系熵的变化，符号：ΔS。 如果发生变化后体系的混乱度增大，那么该过程的ΔS＞0；反之，ΔS＜0。 定义： 1.熵 ②常见的增熵过程：固态→液态→气态 考点1 反应的熵变 化学反应的方向与限度 汇·考点梳理 ΔG=ΔH-TΔS ＜0 一定能自发进行 =0 达到平衡状态 ＞0 一定不能自发进行 考点1 反应的熵变 化学反应的方向与限度 汇·考点梳理 规律总结 ΔH ΔS 反应的自发性 ＜0 ＞0 ΔG=ΔH－TΔS＜0，一定能自发进行 ＞0 ＜0 ΔG=ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行 ＜0 ＜0 在较低温度下能自发进行 ＞0 ＞0 在较高温度下能自发进行 考点1 反应的熵变 析·典型范例 【典例01】【反应的熵变】 下列关于判断过程方向的说法错误的是( ) A.NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程 B.同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时熵值最小 C.不借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为 低能状态 D.冰在室温下自动融化成水，是熵增加的结果 A 33 练·技能实战 【演练01】【反应的熵变】 已知：(NH4)2CO3(s) == NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH= +74.9 kJ·mol-1，下列说法中正确的是( ) A.该反应中熵变、焓变皆大于0 B.该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C.碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行 D.能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 A 34 03 化学平衡的移动 汇·考点梳理 考点1 化学平衡状态 化学平衡的移动 可逆反应 在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 书写可逆反应的化学方程式时，不用“=”，用“⇌”。 从右向左进行的反应 从左向右进行的反应 汇·考点梳理 考点1 化学平衡状态 化学平衡的移动 化学平衡状态 各物质的浓度保持不变 化学平衡状态是在一定条件下可逆反应进行的最大限度。 汇·考点梳理 考点1 化学平衡状态 化学平衡的移动 特征 化学平衡状态的研究对象是可逆反应 逆 平衡时V正=V逆 0 等 平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 动 平衡时，反应混合物各组分的百分含量保持不变 定 外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生平衡的移动 变 汇·考点梳理 考点1 化学平衡常数 化学平衡的移动 2．表达式 对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到 平衡时，K＝ _____________。 1．概念 一定温度下，达到化学平衡的可逆反应，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号K表示。 K值越大，表示反应进行得越完全， K值越小，表示反应进行得越不完全。 3．意义 K的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。 汇·考点梳理 考点1 化学平衡常数 化学平衡的移动 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 减小 增大 4、影响因素 (1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素 。 ①放热反应，温度升高，K值 ； ②吸热反应，温度升高，K值 。 汇·考点梳理 考点1 化学平衡常数 化学平衡的移动 使用化学平衡常数应注意的问题 1. K只是温度的函数，与浓度、压强、催化剂无关； 2. 反应未达到平衡，K无意义，计算K时，浓度是指平衡浓度； 3. 固体和纯液体其浓度可看作“1”不代入公式； 4. 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 ①若反应方向改变，则新K与原K互为倒数关系。 如：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) K1；2NH3(g) N2(g)+3H2(g) K2，则K1∙K2=1。 ②若方程式中各物质的化学计量数均扩大n倍，平衡常数变为原来的n次方倍 即K2=K1n。 汇·考点梳理 考点2 平衡转化率 化学平衡的移动 1.定义：某一反应物的平衡转化率等于该物质在反应中已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)与该物质起始总量的比值。 2.表示： α × 100% 或α 3.意义：在一定温度和一定起始浓度下，α越大，说明反应进行的程度越大。 汇·考点梳理 考点2 平衡转化率 化学平衡的移动 1．表示可逆反应进行的程度 K越大，说明反应进行的程度越大，反应物的转化率也越大； K越小，说明反应进行的程度越小，反应物的转化率也越小。 若升高温度，K增大，则正反应为 反应； 若升高温度，K减小，则正反应为 反应。 吸热 放热 2. 判断反应的热效应 3．利用平衡常数可计算物质的转化率、物质的量分数和平衡浓度等。 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 1、概念：改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立起新的平衡状态的过程 3、移动的原因：外界条件发生变化 旧平衡 条件改变 v正≠v逆 一段时间后 新平衡 2、研究对象: 已达到平衡的可逆反应体系 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 ①若V正＞V逆 ， 平衡向正反应方向移动。 平衡不移动。 ③若V正＝V逆 ， 平衡向逆反应方向移动。 ②若V正＜V逆 ， 判断平衡移动方向的依据：V正与V逆的相对大小 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 浓度 浓度对化学平衡移动的影响规律 当其他条件不变时： 反应物 生成物 平衡向正反应方向移动 增大c(反应物) 减小c(生成物) Q减小 Q＜K 减小c(反应物) 增大c(生成物) 平衡向逆反应方向移动 Q增大 Q＞K 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 V正＞V逆 平衡正向移动 V(逆) V V(正) t V(正)= V(逆) 0 t1 ①增大反应物浓度 t2 V(正) V(逆) V(正)=V(逆) t3 ②减小生成物浓度 t2 t3 V(正) V(逆) V(正)=V(逆) t 0 V V(正) V(逆) V(正) = V(逆) t1 浓度引起平衡移动的相关图象 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 V逆＞V正 平衡逆向移动 V(逆) V V(正) t V(正)= V(逆) 0 t1 ③增大生成物浓度 t2 V(逆) V(正) V(正)=V(逆) t3 ④减小反应物浓度 t2 V(逆) V(正) V(正)=V(逆) t3 0 V t V(正) V(逆) V(正) = V(逆) t1 浓度引起平衡移动的相关图象 浓度引起平移图像特征：一突变，一渐变。 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 压强 对于反应前后气体体积相等的反应[如H2(g)＋I2(g)⇌2HI(g)]，当向平衡体系中充入“惰性”气体时，则无论任何情况下平衡都不发生移动。 充入“惰性”气体对化学平衡的影响 在恒容容器中，改变其中一种物质的浓度时，必然同时引起压强的改变，但判断平衡移动的方向时，应以浓度的影响进行分析，得出Qc与K的关系。 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 压强引起平衡移动的相关图象 ⑴当 m + n ＞ p + q时： V t 0 V(正) V(逆) V(正) V(逆) V t 0 V(正) V(逆) V(逆) V(正) ①增大压强 ②减小压强 mA (g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 ⑵当 m + n ＜ p + q 时： V t 0 V(正) V(逆) V(逆) V(正) ③增大压强 ④减小压强 V t 0 V(正) V(逆) V(正) V(逆) 压强引起平移图像特征：两突变。 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 V t 0 V(正) V(逆) ⑤增大压强 ⑥减小压强 V t 0 V(正) V(逆) V正= V逆 V正= V逆 ⑶当 m + n = p + q 时： 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 温度 ②降低温度，平衡向放热反应方向移动。 温度对化学平衡移动的影响规律 当其他条件不变时： ①升高温度，平衡向吸热反应方向移动。 任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热)，所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响。 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 催化剂 当其他条件不变时，催化剂能够同等程度地改变正逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响，即不能改变平衡混合物的组成，但可缩短达到化学平衡所需的时间。 汇·考点梳理 考点3 化学平衡的移动 化学平衡的移动 如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 勒夏特列 （1850—1936） 勒夏特列原理： 也称化学平衡移动原理 析·典型范例 【典例01】【化学平衡常数】 C．升高体系温度，平衡常数K减小 D．增加C(s)的量，v正增大 B．增大体系压强，平衡常数K不发生变化 对于反应：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有关说法正确的是 ( ) A．平衡常数表达式为K B 57 练·技能实战 【演练01】【化学平衡常数】 化学方程式 平衡常数表达式 ①2NO2 N2O4 ②N2O4 2NO2 ③NO2 N2O4 ④2Fe3＋＋Fe 3Fe2＋ ⑤Br2＋H2O H＋＋Br -＋HBrO 写出下表中各反应的平衡常数表达式 K K 同一化学反应，K正、K逆互为倒数 K与化学方程式书写形式有关 K 纯液体其浓度可看作1不代入公式 固体浓度可看作1不代入公式 58 析·典型范例 【典例02】【平衡转化率】 某合成氨工厂测得进入合成塔中N2和H2混合气体的物质的量为4 mol，且二者等物质的量，从合成塔中出来的混合气体的物质的量为3.5 mol，则N2的转化率为 。 12.5% 解析 根据N2＋3H2 2NH3，可知混合气体减少的刚好是生成NH3的量，故生成 NH3 0.5 mol，消耗掉N2 0.25 mol，故N2的转化率为：×100%＝12.5%。 59 练·技能实战 【演练02】【平衡转化率】 起始浓度/(mol·L-1 ) 0.01 0.01 0 0 变化浓度/(mol·L-1 ) 0.005 平衡浓度/(mol·L-1 ) 0.005 将0.1 mol CO与0.1 mol H2O气体混合充入10 L密闭容器中，加热到800 ℃ ，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005 mol·L-1 。求该反应的平衡常数及平衡时CO的转化率。 列出三段式： CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 0.005 α(CO) K 解析 K1 α(CO) 60 析·典型范例 【典例03】【化学平衡的移动】 105Pa时，A→C温度 ，C%减小，平衡 移动，则正反应是 反应。 T1温度下，A→B压强 ，C%增大，平衡 移动，则正反应是气体分子数 的反应； 增大 正向 减小 升高 逆向 放热 61 练·技能实战 【演练03】【化学平衡的移动】 ①对于反应aA(g)＋bB(g) ⇌ cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正 v逆，M点为 ，M点后为平衡受温度的影响情况。 ＞ 平衡点 由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。 62 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019选择性必修1 mol·L－1·s－1 mol·L－1·min－1 K＝ $$