化学反应速率与化学平衡课件

化学反应速率与化学平衡化学反应速率和化学平衡是化学中的两个核心概念它们描述了化学反应的速率和程度引言化学反应速率化学平衡化学反应的快慢程度称为化学反应速率它描述了反应物消耗或生成物化学平衡是指在一定条件下，可逆反应中正逆反应速率相等，反应体系生成的速率，是化学反应的重要性质之一中各物质的浓度不再变化的状态化学反应速率的定义变化率反应速率是指在一定时间内反应物浓度或生成物浓度的变化率反应方向反应速率还可以表示为单位时间内反应物消耗或生成物生成的物质的量单位反应速率通常以mol/L·s为单位，表示单位时间内单位体积溶液中反应物或生成物的物质的量变化影响化学反应速率的因素温度浓度催化剂表面积温度升高，反应速率加快温反应物浓度越高，反应速率越催化剂可以改变反应路径，降对于固体反应物，其表面积越度升高，反应物分子平均动能快浓度越高，反应物分子之低活化能，加速反应速率催大，反应速率越快表面积越增加，碰撞频率和有效碰撞次间的碰撞频率更高，反应速率化剂本身不参与反应，反应前大，反应物接触面积越大，碰数增加，反应速率加快加快后质量和化学性质不变撞频率越高，反应速率加快温度分子运动活化能12温度升高，分子动能增大，碰温度升高，更多分子拥有超过撞频率增高，反应速率加快活化能，反应速率加快范特霍夫方程3温度每升高10摄氏度，反应速率约增大2-4倍压力气相反应平衡移动对于气相反应，增加压力会使反压力变化对平衡的影响取决于反应体系中气体分子的浓度增大，应前后气体分子数的改变反应速率加快勒夏特列原理如果对处于平衡状态的可逆反应体系改变条件，平衡将向减弱这种改变的方向移动催化剂降低活化能加快反应速率12催化剂通过提供一个新的反应降低活化能，使更多分子在反路径，降低反应所需活化能应温度下能够发生有效碰撞，加速反应进程不影响反应平衡3催化剂仅改变反应速率，不改变反应平衡常数，最终产物量不变浓度反应物浓度生成物浓度分子碰撞反应物浓度越高，反应速率越快生成物浓度越高，反应速率越慢浓度升高，反应物分子碰撞频率增加，反应速率加快表面积固体反应物粉末固体反应物的表面积越大，反应将固体反应物研磨成粉末可以显速率越快因为更多的反应物分著增加表面积，从而提高反应速子可以接触到反应表面，从而更率例如，将木块切成小块，可容易发生反应以更快地燃烧催化剂催化剂通过提供新的反应路径，降低活化能，从而加快反应速率，并通常会增加反应物的表面积反应动力学反应速率影响因素反应动力学研究的是化学反应速率及其影响因素化学反应速率反应速率受多种因素的影响，包括温度、浓度、催化剂的存在等是指单位时间内反应物消耗或生成物生成的量它反映了化学反这些因素会影响反应物分子之间的碰撞频率和有效碰撞的比例应进行的快慢程度，从而影响反应速率活化能活化能的定义活化能与反应速率催化剂的作用活化能是指化学反应从反应物转变为生成物活化能越高，反应速率越慢，因为需要更多催化剂通过提供新的反应路径，降低活化能所必须克服的最低能量障碍的能量才能克服能量障碍，加速反应速率碰撞理论碰撞频率反应物分子碰撞越频繁，反应速率越快活化能只有具有足够能量的分子才能发生有效碰撞取向碰撞时，反应物分子必须以正确的取向才能发生反应过渡态理论过渡态活化能反应速率反应物分子在转化为产物分子时，必须经过过渡态理论认为，反应物分子必须克服活化反应速率与过渡态的稳定性有关，过渡态越一个高能量的中间态，称为过渡态能才能到达过渡态，从而发生反应稳定，反应速率越快化学平衡化学平衡是可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的浓度不再发生变化的状态可逆反应化学平衡动态平衡可逆反应是指既能正向进行，又在可逆反应中，正逆反应速度相能逆向进行的反应正向反应是等，反应体系的组成不再发生变指反应物生成生成物的过程，逆化，达到化学平衡状态但是，向反应是指生成物生成反应物的这并不是指反应停止了，而是正过程逆反应速度相等，反应物和生成物的浓度保持不变影响因素影响可逆反应平衡的因素包括温度、浓度、压力等改变这些因素会改变正逆反应速度，从而影响平衡的移动方向化学平衡常数化学平衡常数表示可逆反应在一定温度下达到平衡时，反应物和生成物的浓度或分压的比值平衡常数K正反应速率常数kf逆反应速率常数kr平衡常数的数值可以用来判断反应进行的方向，以及反应的程度影响化学平衡的因素浓度变化温度变化压力变化123增加反应物浓度，平衡向正反应方向升高温度，平衡向吸热反应方向移动增加压力，平衡向气体分子数减少的移动减少反应物浓度，平衡向逆反降低温度，平衡向放热反应方向移方向移动降低压力，平衡向气体分应方向移动动子数增加的方向移动浓度变化正反应逆反应平衡移动反应物浓度增加，正反应速率生成物浓度增加，逆反应速率平衡移动是指可逆反应在受到加快，平衡向生成物方向移动加快，平衡向反应物方向移动外界条件变化影响时，反应体系发生变化，新的平衡状态的建立温度变化温度升高温度降低正反应速率增大，逆反应速率也增大平衡移动方向取决于正逆反正反应速率减小，逆反应速率也减小平衡移动方向取决于正逆反应速率的相对变化应速率的相对变化压力变化气相反应液相反应压力增加，平衡向气体分子数减压力对液相反应的影响较小，因少的方向移动为液体体积变化较小固相反应压力对固相反应的影响可以忽略不计勒沙特列原理平衡移动压力变化平衡系统受到外界条件变化的影响增加压力，平衡向体积减小的方向移动温度变化浓度变化升高温度，平衡向吸热反应方向移动增加反应物浓度，平衡向正反应方向移动应用实例氨的合成1反应原理氮气和氢气在高温高压下，以铁为催化剂合成氨气平衡移动降低温度、提高压力可以使平衡向生成氨的方向移动，提高氨的产量实际应用合成氨是工业生产的重要过程，用于制造化肥、炸药等应用实例硫酸的生产2第一步二氧化硫的制备1燃烧硫磺或硫化物产生二氧化硫第二步二氧化硫的氧化2二氧化硫与氧气在催化剂的作用下生成三氧化硫第三步三氧化硫的水化3三氧化硫与水反应生成硫酸硫酸的生产是一个重要的工业过程，用于制造各种产品，如化肥、炸药和电池应用实例硝酸的生产3硝酸是重要的化工产品，广泛应用于化肥、炸药、染料等行业氨氧化1氨气与空气混合，在铂催化剂作用下进行氧化反应，生成一氧化氮一氧化氮氧化2一氧化氮在空气中继续氧化生成二氧化氮二氧化氮水解3二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮通过调节反应条件，可以提高硝酸的产量和纯度小结反应速率化学平衡勒夏特列原理化学反应速率影响反应进行的快慢，反应速化学平衡是可逆反应中正逆反应速率相等，外界条件改变时，平衡体系将朝着减弱这种率越快，反应越快完成体系的宏观性质不再发生变化的状态改变的方向移动，以重新达到平衡思考题请思考以下问题

1.如何利用化学平衡原理提高化学反应的产率？

2.温度、压力、催化剂对化学反应速率和平衡的影响机制？

3.化学平衡理论在实际生产生活中的应用有哪些？。