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1、第第3讲讲化学反化学反应应的方向、限度和速率的方向、限度和速率 12021/7/3122021/7/3132021/7/313条件对化学反应速率和化学平衡的影响条件对化学反应速率和化学平衡的影响(1)浓浓度：增大反度：增大反应应物物浓浓度，度，v(正正)立即增大，立即增大，v(逆逆)逐逐渐渐增大，平增大，平衡向正反衡向正反应应方向移方向移动动。注意注意：固体、纯液体的浓度视为定值，不因其量的增减而影响反：固体、纯液体的浓度视为定值，不因其量的增减而影响反应速率，但因表面积应速率，但因表面积(接触面积接触面积)的变化而改变反应速率。的变化而改变反应速率。(2)温度：温度：升高温度，不升高温度，不
2、论论正反正反应还应还是逆反是逆反应应，不，不论论放放热热反反应还应还是吸是吸热热反反应应，反，反应应速率都加快，且速率都加快，且对对吸吸热热反反应应方向影响方向影响较较大，平衡向吸大，平衡向吸热热反反应应方向移方向移动动。降低温度，降低温度，v(正正)，v(逆逆)均减小，平衡向放均减小，平衡向放热热反反应应方向移方向移动动。(3)压压强强：改：改变压变压强强，对对化学反化学反应应速率速率产产生影响的根本原因是引生影响的根本原因是引起起浓浓度的改度的改变变。且。且对缩对缩体反体反应应方向影响方向影响较较大。大。(4)催化催化剂剂：加入催化：加入催化剂剂，降低反，降低反应应的活化能，使的活化能，使
3、v(正正)、v(逆逆)同同倍增大，平衡不移倍增大，平衡不移动动，H不不变变。42021/7/31 易易错警示警示 1易忽视影响化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质。易忽视影响化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质。2比较同一反应在不同条件下反应速率的大小时，易忽视单位比较同一反应在不同条件下反应速率的大小时，易忽视单位换算，只有单位一致时才能比较数值大小。换算，只有单位一致时才能比较数值大小。3误认为升高温度，吸热反应速率增大，而放热反应速率减小。误认为升高温度，吸热反应速率增大，而放热反应速率减小。正确应为：升高温度，反应速率都增大，只是增大程度不同。正确应为：升高温度，反应速率都增大
4、，只是增大程度不同。52021/7/31二、化学平衡状态的判断方法二、化学平衡状态的判断方法 62021/7/311利用反应速率和各组分的含量判断利用反应速率和各组分的含量判断(1)v正正v逆逆0，现现以反以反应应N23H2 2NH3为为例，例，对对等速等速标标志志v正正v逆逆0的理解：的理解：a若有若有1 mol N2消耗，消耗，则则有有1 mol N2生成生成(同种物同种物质质，物，物质质的量相的量相等，代表的等，代表的变变化方向相反化方向相反)；b若有若有1 mol N2消耗，消耗，则则有有3 mol H2生成生成(同同侧侧不同种物不同种物质质，物，物质质的量之比化学的量之比化学计计量数
5、之比，代表的量数之比，代表的变变化方向相反化方向相反)；c若有若有1 mol N2消耗，消耗，则则有有2 mol NH3消耗消耗(异异侧侧物物质质，物，物质质的量的量之比化学之比化学计计量数之比，代表的量数之比，代表的变变化方向相反化方向相反)。(2)各各组组分的物分的物质质的量的量浓浓度、度、质质量分数、体量分数、体积积分数、分数、转转化率等保持化率等保持不不变变。72021/7/3182021/7/31(3)混合气体的密度混合气体的密度在恒温恒在恒温恒压压条件下，气条件下，气态态反反应应物与气物与气态态生成物化学生成物化学计计量数之和不量数之和不相等的反相等的反应应，当密度不再改，当密度不
6、再改变时变时，反，反应应达到平衡状达到平衡状态态。在恒温恒容。在恒温恒容条件下，反条件下，反应应前后气体前后气体质质量不量不变时变时，气体密度不能作，气体密度不能作为为判据。判据。(4)颜颜色色对对于反于反应应前后气体前后气体颜颜色不同的可逆反色不同的可逆反应应，当反，当反应应混合物的混合物的颜颜色不色不再改再改变时变时，反，反应应达到平衡状达到平衡状态态。92021/7/31三、化学平衡常数的应用三、化学平衡常数的应用1影响因素影响因素化学平衡常数只与温度有关，升高或降低温度化学平衡常数只与温度有关，升高或降低温度对对平衡常数的影响平衡常数的影响取决于相取决于相应应化学反化学反应应的的热热效
7、效应应情况；反情况；反应应物和生成物的物和生成物的浓浓度度对对平衡平衡常数没有影响。常数没有影响。2应用应用(1)判断反判断反应进应进行的程度行的程度对对于同于同类类型的反型的反应应，K值值越大，表示反越大，表示反应进应进行的程度越大；行的程度越大；K值值越越小，表示反小，表示反应进应进行的程度越小。行的程度越小。102021/7/31(2)判断反判断反应进应进行的方向行的方向若任意状若任意状态态下的生成物与反下的生成物与反应应物的物的浓浓度度幂幂之之积积的比的比值为值为Qc，则则QcK，反，反应应向逆反向逆反应应方向方向进进行；行；QcK，反，反应处应处于平衡状于平衡状态态；QcK，反，反应
8、应向正反向正反应应方向方向进进行。行。(3)判断反判断反应应的的热热效效应应若升高温度，若升高温度，K值值增大，增大，则则正反正反应为应为吸吸热热反反应应；若升高温度，若升高温度，K值值减小，减小，则则正反正反应为应为放放热热反反应应。(4)利用化学平衡常数利用化学平衡常数计计算平衡算平衡浓浓度、度、转转化率、体化率、体积积分数等。分数等。112021/7/31122021/7/31化学反化学反应应速率的速率的计计算及影响因素算及影响因素 例例11(2011年南京模拟年南京模拟)Fenton法常用于法常用于处处理含理含难难降解有机物降解有机物的工的工业废业废水，通常是在水，通常是在调节调节好好
9、pH和和Fe2浓浓度的度的废废水中加入水中加入H2O2，所所产产生的生的羟羟基自由基能氧化降解基自由基能氧化降解污污染物。染物。现现运用运用该该方法降解有机方法降解有机污污染物染物pCP，探究有关因素，探究有关因素对该对该降解反降解反应应速率的影响。速率的影响。实验设计实验设计 控制控制pCP的初始的初始浓浓度相同，恒定度相同，恒定实验实验温度在温度在298 K或或313 K(其余其余实验实验条件条件见见下表下表)。设计设计如下如下对对比比实验实验。132021/7/31142021/7/31 数据数据处理理 实验测得得pCP的的浓度随度随时间变化的关系如上化的关系如上图。(2)请请根据上根据
10、上图实验图实验曲曲线线，计计算降解反算降解反应应在在50150 s内的反内的反应应速速率；率；v(p CP)_mol/(Ls)。解解释释与与结论结论(3)实验实验、表明温度升高，降解反表明温度升高，降解反应应速率增大。但温度速率增大。但温度过过高高时时反而反而导导致降解反致降解反应应速率减小，速率减小，请请从从Fenton法所用法所用试剂试剂H2O2的角度分的角度分析原因：析原因：_。(4)实验实验得出的得出的结论结论是：是：pH等于等于10时时，_。思考与交流思考与交流(5)实验时实验时需在不同需在不同时间时间从反从反应应器中取器中取样样，并使所取，并使所取样样品中的反品中的反应应立即停下来
11、，根据上立即停下来，根据上图图中信息，中信息，给给出一种迅速停止反出一种迅速停止反应应的方法：的方法：_。152021/7/31解析解析本题是一道新型的实验探究题，根据题给信息能很容易解本题是一道新型的实验探究题，根据题给信息能很容易解决。决。(1)由题中由题中“控制控制pCP的初始浓度相同，恒定实验温度在的初始浓度相同，恒定实验温度在298 K或或313 K(其余实验条件见下表其余实验条件见下表)”这句话中的信息能解决表格的第这句话中的信息能解决表格的第二列二列“探究温度对降解反应速率的影响探究温度对降解反应速率的影响”，故表格这一行应该填写，故表格这一行应该填写“313、3、6.0、0.3
12、0”；对比可以发现温度、浓度均没发生变化，对比可以发现温度、浓度均没发生变化，只有只有pH由由3变成变成10，所以第三行空中应该填写的是，所以第三行空中应该填写的是“探究溶液的探究溶液的pH对降解反应速率的影响对降解反应速率的影响”。(2)根据化学反应速率的定义，结合图象根据化学反应速率的定义，结合图象即可计算出结果，即可计算出结果，v(pCP)(1.20.4)103 mol/L(15050)s8106 mol/(Ls)。(3)提示提示“请从请从Fenton法所用试剂法所用试剂H2O2的角度解释的角度解释”，通过平时的学习知，通过平时的学习知，H2O2温度高时不稳定，故虽然高温能加快温度高时不
13、稳定，故虽然高温能加快化学反应速率，但温度过高就导致化学反应速率，但温度过高就导致H2O2分解，消耗了反应物，速率分解，消耗了反应物，速率自然会减小。自然会减小。(4)由图象观察得到图象中随时间变化的曲线由图象观察得到图象中随时间变化的曲线表示在表示在pH10时，浓度不变，说明反应速率为时，浓度不变，说明反应速率为0，化学反应停止。，化学反应停止。(5)可以可以根据上一小题回答，使反应迅速停止，可以向溶液中加碱，调节根据上一小题回答，使反应迅速停止，可以向溶液中加碱，调节pH10即可。即可。162021/7/31 答案答案(1)(2)8.0106(3)过过氧化氧化氢氢在温度在温度过过高高时时迅
14、速分解迅速分解(4)反反应应速率速率趋趋向于零向于零(或或该该降解反降解反应趋应趋于停止于停止)(5)将所取将所取样样品迅速加入一定量的品迅速加入一定量的NaOH溶液中，使溶液中，使pH约为约为10(或将或将所取所取样样品品骤骤冷等其他合理答案均可冷等其他合理答案均可)172021/7/31182021/7/311(2010年高考福建理综年高考福建理综)化合物化合物Bilirubin在一定波在一定波长长的光照射的光照射下下发发生分解反生分解反应应，反，反应应物物浓浓度随反度随反应时间变应时间变化如右化如右图图所示，所示，计计算反算反应应48 min间间的平均反的平均反应应速率和推速率和推测测反
15、反应应16 min时时反反应应物的物的浓浓度，度，结结果果应应是是()A2.5 molL1min1和和2.0 molL1B2.5 molL1min1和和2.5 molL1C3.0 molL1min1和和3.0 molL1D5.0 molL1min1和和3.0 molL1192021/7/31答案：答案：B 202021/7/31化学平衡常数的化学平衡常数的应应用用 例例22煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值热值等等问题问题。已知：已知：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)平衡常数随温度的平衡常数随温度的变变化如下表：化如下表：试
16、试回答下列回答下列问题问题：(1)上述正向反上述正向反应应是是_(填填“放放热热”或或“吸吸热热”)反反应应。212021/7/31(2)在在800 发发生上述反生上述反应应，以表中的物，以表中的物质质的量投入恒容反的量投入恒容反应应器，其器，其中向正反中向正反应应方向移方向移动动的有的有_(选选填填A、B、C、D、E)。222021/7/31(3)已知在一定温度下，已知在一定温度下，C(s)CO2(g)2CO(g)平衡常数平衡常数K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)平衡常数平衡常数K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)平衡常数平衡常数K2则则K、K1、K2之之间间的关系是的关系是_。(4)若在若在500 时进时进行，行，设设起始起始时时CO和和H2O的起始的起始浓浓度均度均为为0.020 molL1，在，在该该条件下，条件下，CO的平衡的平衡转转化率化率为为_。(5)若反若反应应在在800 进进行，行，设设起始起始时时CO和和H2O(g)共共5 mol，水蒸气，水蒸气的体的体积积分数分数为为x；平衡；平衡时时CO转转化率化率为为y，则则y随随x变变化的函数关系式化
