1、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡,,6．化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 （1）了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念、反應(yīng)速率的定量表示方法。 （2）了解催化劑在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大作用。 （3）了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性。 （4）了解化學(xué)平衡建立的過程。理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進行簡單的計算。 （5）理解外界條件（濃度、溫度、壓強、催化劑等）對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，認識其一般規(guī)律

2、。 ( 6)了解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。,一、 2012浙江省考試說明中對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的內(nèi)容要求,二、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡專題在08 —— 09年高考中考點與分值統(tǒng)計,,,【回歸課本】重溫哈伯的諾貝爾獎之旅,1914年，德國化學(xué)家哈伯在簡陋的實驗室中首次用氮氣和氫氣合成了氨。接著哈伯和他的合作者研制出一套切實可行的系統(tǒng)合成氨氣，人們稱該過程為合成氨工藝或哈伯工藝。如今，合成氨

3、工藝成為人工固氮最重要的途徑，用該工藝制造的氮肥使全球數(shù)以億計的人免于饑餓。哈伯獲得了化學(xué)諾貝爾獎。,【思考1】,N2和H2在常溫常壓下可以共存，哈伯是用什么方法預(yù)測N2和H2合成NH3可以自發(fā)進行？,②⊿H＞０，⊿S＜0,③⊿H＜０，⊿S＜0,較低溫自發(fā)，較高溫不自發(fā),④⊿H＞０，⊿S＞0,較高溫自發(fā)，較低溫不自發(fā),一定自發(fā)進行,一定非自發(fā),恒溫恒壓條件下若反應(yīng)過程中：①⊿H＜０，⊿S＞0,【思考2】,如何增大合成氨的反應(yīng)速率？如

4、何提高N2的轉(zhuǎn)化率？,從第一次試驗室研制到工業(yè)化生產(chǎn)，約經(jīng)歷了150年的漫長歷程。在這漫長歷程中，主要解決了什么問題？,對于N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (正反應(yīng)放熱),正移,V正＞V逆,增大,增大,增大,增大,增大,增大,增大,增大,減小,減小,減小,減小,減小,減小,減小,減小,增大,增大,V正＞V逆,V正＞V逆,V正＞V逆,V正＜V逆,V正＜V逆,V正＜V逆,V正＜V逆,V正＝V逆,逆移,正移,正移,正移

5、,逆移,逆移,逆移,不移動,高壓,高溫,使用,高壓,低溫,不影響,選用的條件:500℃,20MPa~50MPa, 鐵觸媒做催化劑,合成氨適宜條件的選擇,▲知識的邏輯關(guān)系,,,,【問題解決】,建于1959年的浙江巨化股份有限公司合成氨廠是浙江省重要的化肥生產(chǎn)基地。合成氨反應(yīng)原理為：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),Ⅰ、為探究合成氨最佳反應(yīng)條件，某研究小組設(shè)計了以下的探究方案：,（1） 完成上表,（2）

6、影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素很多，上述方案可以探究對合成氨影響的多種因素，完成下表。,濃度,溫度,催化劑,(壓強),① ②,③ ④(② ④),② ③,【解題思維方法1】化學(xué)實驗設(shè)計方法：_________,Ⅱ：在第④組實驗方案中，可判斷反應(yīng) N2 + 3H2    2NH3 達到平衡狀態(tài)的是 （ ） A、N2和H2不再起反應(yīng) B、

7、斷裂1個 的同時，生成6個 C 、單位時間內(nèi)生成nmol N2的同時生成2nmolNH3 D、 N2、H2、NH3的物質(zhì)的量比為1:3:2 E、 V(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2 F、容器內(nèi)壓強不隨時間的變化而變化 G、容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化 H、容器中混合物的平均摩爾質(zhì)量不變,CFH,【判斷平衡標志方法歸納】,1、直接因素： ①V正=V

8、逆 ②各物質(zhì)的百分含量不變 2、 間接因素： ①各物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度不隨時間的改變而改變 ②各氣體的體積、各氣體的分壓不隨時間的改變而改 變 ③混合氣體的總物質(zhì)的量、總壓強、總體積不隨時間的改變而改變（不一定）---------,,Ⅲ、實驗①、②在2L容器中進行，實驗數(shù)據(jù)記錄如下：（1）實驗①中0~10min內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率v(N2)= , 實驗②中N2的轉(zhuǎn)化率為

9、_______________, （2）450℃合成氨的平衡常數(shù)是_________________.,0.035mol●L-1●min-1,33.33 ％,3.70×10-2,【解題思維方法2】平衡計算：_________________,,Ⅳ、在右圖中畫出實驗①②③中NH3濃度隨時間（t）變化的曲線，并標注實驗編號。(曲線③只須范圍正確),①,③,②,【解題思維方法3】,畫圖步驟：,②畫點：先畫曲線上起點、折點、最高點

10、與最低點。,③畫線：畫出線的走向、變化趨勢及線的陡與平。,①明確縱、橫坐標的含義。,④檢查：圖像是否與化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 理論相符合。,【同類變式1】在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(正反應(yīng)放熱)，下圖是某一時間段中反應(yīng)速率與反應(yīng)進程的曲線關(guān)系圖，回答下列問題：(1)處于平衡狀態(tài)的是__________________________.

11、 (2)t1 、t3、t4時刻體系分別是什么條件發(fā)生變化？(3)下列各時間段時，氨的體積分數(shù)最高的是（ ）A.t0—t1 B.t2—t3 C.t3—t4 D.t5—t6,t0—t1、t2—t4、 t5—t6,A,,m+n p+q,>,正反應(yīng)是____反應(yīng),看圖技巧：圖象中 有三個量時，“定一議二”，再看曲線的變化趨勢。,等壓線,【平衡圖形拓展1】 轉(zhuǎn)化率——溫度——壓強曲

12、線,吸熱,【同類變式2】轉(zhuǎn)化率——壓強——溫度曲線,A轉(zhuǎn)化率,溫度,0,T,,m+n p+q,>,正反應(yīng)是 反應(yīng),等溫線,放熱,A轉(zhuǎn)化率,時間,0,看圖技巧：先拐先平衡，先平衡則速率快。,m+n p+q,【平衡圖形拓展2】轉(zhuǎn)化率——時間——壓強曲線,<,<,正反應(yīng)是 ？熱反應(yīng).,,【同類變式3】,吸,,【解題思維方法4】,【化學(xué)平衡圖形的解題步驟】 【化學(xué)平衡圖形的解題

13、原則】,（1）一看——看圖像 ①看面：弄清縱、橫坐標的含義。 ②看線：弄清線的走向、變化趨勢及線的陡與平。 ③看點：弄清曲線上起點、折點、交點、最高點與最低點等含義。 ④看要不要作輔助線，如等溫線、等壓線。（2）二想——想規(guī)律 看完線后聯(lián)想外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。（3）三判斷 通過圖像分析和理論分析相結(jié)合，作出正確判斷。,三步曲：“一看”、“二想”、“三判斷”,①“先拐先平”原則 ②“定一議

14、二”原則,,日益加重的汽車尾氣污染,感悟高考,（09年浙江理綜）超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，其反應(yīng)為：2NO＋2CO 2CO2＋N2。為了測定在某種催化劑作用下的反應(yīng)速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表： 請回答下列問題（均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響）：（1）在上述條件下反應(yīng)能夠自發(fā)進行

15、，則反應(yīng)的 △H 0（填寫“＞”、“＜”、“＝”）。,,（2）前2s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2)=___________。（3）在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K= 。（4）假設(shè)在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，達到平衡時下列措施能提高NO轉(zhuǎn)化率的是 。 A.選用更有效的催化劑 B.升高反應(yīng)體系的溫度 C．降低反應(yīng)體系的溫度 D.縮小容器的體積,

16、（5）研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計表中。,,①請在上表格中填入剩余的實驗條件數(shù)據(jù)。,②請在給出的坐標圖中，畫出上表中的三個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，并標明各條曲線是實驗編號。,,接收信息 聯(lián)系條件

17、 具體分析閱讀 搭橋 交聯(lián) 問題解決 類比、推理 信息篩選 信息加工轉(zhuǎn)化 信息運用,,情景題解題思路,【同類變式】2

18、009年安徽卷28題,,泛化的勒夏特列原理不僅可以用來解釋化學(xué)平衡移動的問題，還可以解釋物理學(xué)中的牛頓第三定律及楞次定律，生物學(xué)上害蟲的“抗藥性”問題；甚至有人說，人類的情緒也符合勒夏特列原理——你有一個快樂的系統(tǒng)，你若使之不快樂，它會自己找回快樂。（if you have a happy system, and you make it unhappy, it will try to make itself happy again.）,

19、泛化的勒夏特列原理,,?？鞓穼W(xué)習(xí)!成就未來!,,,,,,,,,【例題】甲、乙、丙同為容積不變的 5 L 密閉容器，分別在其中充入 5 mol N2 和 15 mol H2 在不同的條件下進行化學(xué)反應(yīng)。下表列出了各容器在不同時間里所測得的NH3的物質(zhì)的量。,求：①前4分鐘甲、乙、丙中反應(yīng)的平均速率，v甲( N2 ) = 0.1mol/(L·min) ；v乙( H2 ) =0.27mol/(L·min) ；v丙( N

20、H3 ) = 0.28mol/(L·min) ②前4分鐘甲、乙、丙中的反應(yīng)何者最慢？乙③試分析導(dǎo)致甲、乙速率不同的可能因素是什么? 溫度④甲、乙、丙中的反應(yīng)到一定時間后NH3的物質(zhì)的量不再改變，為什么？ 反應(yīng)達到平衡狀態(tài),⑤比較平衡后NH3 的物質(zhì)的量，試分析:（a）甲與乙可能是什么條件不同？（b）丙與乙可能是什么條件不同？,溫度,催化劑,C2(NH3) / C(N2)· C3(H2),12.5,等

21、于,增大,否,大于,,,,20世紀初，德國化學(xué)家哈伯在簡陋的實驗室中首次用氮氣和氫氣合成了氨.,N2 + 3H2 2NH3,假如我是諾貝爾獲獎?wù)摺?N2 + 3H2 2NH3,【問題解決】,,八、合成氨適宜條件的選擇,在實際生產(chǎn)中，需要綜合考慮反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、原料選擇、產(chǎn)品和設(shè)備等各方面的情況，還要兼顧實際條件和生產(chǎn)成本，以確定最佳生產(chǎn)條件。,合成氨的反應(yīng)原理為： N2(g)+3H2(g)

22、 2NH3(g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)），這是一個氣體體積縮小的、放熱的可逆反應(yīng)。,（1）催化劑：催化劑雖不能改變化學(xué)平衡，但可加快反應(yīng)速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量。,（2）溫度：升高溫度可加快反應(yīng)速率，但從平衡移動考慮，此反應(yīng)溫度不宜太高。選擇溫度的另一個重要因素是要使催化劑的活性最大。（即催化劑的活性溫度）,3、壓強：無論是反應(yīng)速率，還是化學(xué)平衡，都要求壓強要大，但生產(chǎn)設(shè)備又不能承受太大的壓強，而且壓力越大，消耗的動力越大、能源越

23、多。,4、濃度：在實際生產(chǎn)過程中，不斷補充N2和H2，及時分離出NH3，不但可以加快反應(yīng)速率，還能使平衡右移，提高NH3的產(chǎn)量。,二、合成氨的適宜條件,濃度：nN2 ：nH2> 1：3，以提高H2的利用率。,壓強：20MPa~50MPa,溫度：5000C左右（此時催化劑的活性最大）,催化劑：鐵觸媒,反應(yīng)原理為：,三、合成氨工業(yè)的簡要流程,四、原料氣的制取,N2：方法Ⅰ：液化空氣（ N2先逸出）,方法Ⅱ：消耗空氣中的O2（例：C+O

24、2=CO2，除去 CO2可得N2）,H2：水煤氣法,提示：利用濃度商可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài),如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常數(shù)為K，若某時刻時，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下：,Qc ＜K ，V正＞V逆，反應(yīng)向正方向進行,Qc＝K ，V正＝V逆，反應(yīng)處于平衡狀態(tài),Qc ＞K ，V正＜V逆，反應(yīng)向逆方向進行,則：,,(3) 動態(tài)平衡思想,泛化的勒夏

25、特列原理不僅可以用來解釋化學(xué)平衡移動的問題，還可以解釋物理學(xué)中的牛頓第三定律及楞次定律，生物學(xué)上害蟲的“抗藥性”問題；甚至有人說，人類的情緒也符合勒夏特列原理——你有一個快樂的系統(tǒng)，你若使之不快樂，它會自己找回快樂。（if you have a happy system, and you make it unhappy, it will try to make itself happy again.）,(2) 物質(zhì)結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)思想,

26、(1) 守恒思想,——勒夏特列原理,,,接收信息 聯(lián)系條件 找出條件閱讀 搭橋 交聯(lián) 問題解決 類比、推理 信息篩

27、選 信息加工轉(zhuǎn)化 信息運用,,,,,,一、合成氨條件的選擇,使用催化劑：這樣可以大大加快化學(xué)反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟效益；選擇合適的溫度：500℃左右，該溫度是合成氨催化劑的活性溫度；選擇合適的壓強：20MPa~50MPa，該壓強下進行生產(chǎn)，對動力、材料、設(shè)備等來說正合適。,合成氨的適宜條件,實際生產(chǎn)中，還需將生成的NH3及時分離出來，并不斷向體系中補充N2、H2以增

28、加反應(yīng)物濃度，使平衡向合成氨的方向進行。,0,A轉(zhuǎn)化率,時間,m+n = p+q,,（4）轉(zhuǎn)化率——時間—壓強曲線2,,P,m+n p+q,<,正反應(yīng)是放熱反應(yīng),等壓線,（3）物質(zhì)百分含量——壓強——溫度曲線,看圖技巧：圖象中 有三個量時，“定一看二”，再看曲線的變化趨勢。,看圖技巧：先拐先平衡，先平衡則速率快。,正反應(yīng)是放熱反應(yīng),（5）物質(zhì)百分含量——時間——溫度曲線,,,,,,,,,,,,0,A或B,C,時間,濃度,t

29、1 t2 t3,此圖在t2時，如果是加熱，那么正反應(yīng)是放熱還是吸熱？如果是減壓，那么m+n與p的關(guān)系如何？,（6）濃度——時間曲線,,,,,物質(zhì)百分含量——時間曲線,時間,?,0,,,,,物質(zhì)產(chǎn)率——時間曲線,時間,產(chǎn)率,0,練習(xí),,,,,,,A,B,C,E,D,C點,T,NO轉(zhuǎn)化率,a,b,A. 加入催化劑B. 增大Y的濃度C. 降低溫度D. 增大體系壓強,A.D,練習(xí),,Ⅱ、在一定450℃下密閉容器中，反應(yīng)N2

30、0;+ 3H2 2NH3 達到平衡狀態(tài)的標志是 ( ) A、N2和H2不再起反應(yīng) B、生成氨的速率與NH3分解速率相等 C、 斷裂1個 N≡N 的同時，生成6個 N-H D、 單位時間內(nèi)生成nmol N2的同時生成2nmolNH3 E、N2、H2、NH3的物質(zhì)的量比為1:3:2 F、V(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2

31、 G、容器內(nèi)壓強不隨時間的變化而變化 H、 容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化 I、容器中混合物的平均摩爾質(zhì)量不變,復(fù)合判斷（⊿H、⊿S綜合考慮）,恒溫恒壓條件下，對于一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行,可 用體系自由能的變化(△G)來判斷，已知：,歸納總結(jié)：,恒溫恒壓條件下若反應(yīng)過程中：①⊿H＜０，⊿S＞0,②⊿H＞０，⊿S＜0,③⊿H＜０，⊿S＜0,較低溫自發(fā)，較高溫不自發(fā),④⊿H＞０，⊿S＞0,較高溫自發(fā)，較低溫不自發(fā)

32、,一定自發(fā)進行,一定非自發(fā),學(xué)會學(xué)習(xí) 把握美好人生,化學(xué)來源于生活 化學(xué)必將服務(wù)于生活,從第一次試驗室研制到工業(yè)化投產(chǎn)，約經(jīng)歷了150年的漫長歷程。1909年哈伯采用鋨催化劑獲得了氨濃度為6％的產(chǎn)率，這是一個具有實用價值的工藝方案的重大突破，終于使合成氨邁出了實驗室的階段。,等待救助的饑民,【平衡圖形引申】,（2008全國Ⅰ-11）已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)，△H=-1025kJ/mol

33、，該反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)。若反應(yīng)物起始物質(zhì)的量相同，下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是（ C）,規(guī)律點撥：先拐先平原則判斷溫度和壓強的大小:在轉(zhuǎn)化率(或百分含量)與時間的圖像中, 先出現(xiàn)拐點,先平衡,代表的溫度或壓強大。,規(guī)律點撥：分析圖像“定一議二”原則：即溫度一定時，討論壓強與縱軸的變化關(guān)系，定平衡移動方向，判斷方程式中左右氣體系數(shù)的大小或某物質(zhì)的狀態(tài)；壓強一定時，討論溫度與縱軸的變化關(guān)系，定平衡移動方向，判斷放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)

34、。,二、化學(xué)平衡移動圖形題,平衡移動圖像包括：C—t，轉(zhuǎn)化率a—t，a%—t，a—P—T，a%—P—T等曲線。,解題策略,1.“三看”：一看坐標含義，二看特殊點（起點、拐點、終點），三看變化趨勢。2.先拐先平原則判斷溫度和壓強的大小:在轉(zhuǎn)化率(或百分含量)與時間的圖像中, 先出現(xiàn)拐點,先平衡,代表的溫度或壓強大。3．分析圖像“定一議二”原則：即溫度一定時，討論壓強與縱軸的變化關(guān)系，定平衡移動方向，判斷方程式中左右氣體系數(shù)的大小或某物