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第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量變化
化學(xué)反應(yīng)與熱能
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放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)6-1：鎂與鹽酸的反應(yīng)
實(shí)驗(yàn) 操作 在試管中加入2ml 2mol/L的鹽酸，并用溫度計(jì)測(cè)量溫度，再將用砂紙打磨過(guò)的光亮鎂條投入試管中，觀察現(xiàn)象并測(cè)量溫度變化。
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 看 有大量氣泡生成
摸 試管燙手
溫度計(jì) 溫度升高
實(shí)驗(yàn) 結(jié)論 反應(yīng) 原理 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑
能量 變化 反應(yīng)放出熱量
實(shí)驗(yàn)6-2：Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl晶體的反應(yīng)
實(shí)驗(yàn) 操作 將20g的Ba(OH)2·8H2O晶體研細(xì)后與10g的NH4Cl晶體一起放入燒杯中，并將燒杯放在滴有水的木板上，用玻璃棒迅速攪拌，聞到刺鼻氣味后用玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸燒杯下部，試著拿起燒杯觀察現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 看 燒杯與木板粘到一起
摸 燒杯外壁變得冰涼
溫度計(jì) 有刺激性氣體生成
實(shí)驗(yàn) 結(jié)論 反應(yīng) 原理 Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O
能量 變化 反應(yīng)吸收熱量
1.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的辨析
類型比較 放熱反應(yīng) 吸熱反應(yīng)
形成原因 反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量 反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量
與化學(xué)鍵強(qiáng)弱的關(guān)系 生成物分子成鍵時(shí)釋放出的總能量大于反應(yīng)物分子斷裂時(shí)吸收的總能量 生成物分子成鍵時(shí)釋放的總能量小于反應(yīng)物分子斷鍵時(shí)吸收的總能量
反應(yīng)過(guò)程示意圖
2.常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
常見(jiàn)的放熱反應(yīng)：
所有的燃燒反應(yīng)與緩慢氧化。
所有的酸堿中和反應(yīng)。
大多數(shù)化合反應(yīng)。
鋁熱反應(yīng)（2Al+Fe2O3Al2O3+2Fe）。
金屬與酸、水的反應(yīng)
少數(shù)分解反應(yīng)（2H2O2 === 2H2O+O2↑）
常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)：
大多數(shù)分解反應(yīng)。
某些以C、CO、H2為還原劑還原氧化物的反應(yīng)
某些晶體之間的反應(yīng)（Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+NH3↑+10H2O）
鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)。
【注意】關(guān)于吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的易錯(cuò)點(diǎn)
（1）“三個(gè)不一定”。
①需加熱才能發(fā)生的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如碳和氧氣的反應(yīng)；
②放熱反應(yīng)常溫下不一定容易發(fā)生，如鋁熱反應(yīng)；
③吸熱反應(yīng)也不一定需要加熱，如Ba(OH)2·8H2O晶體和NH4Cl晶體的反應(yīng)。
（2）吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)都是化學(xué)變化。NaOH固體溶于水是放熱過(guò)程，但不是放熱反應(yīng)；升華、蒸發(fā)等過(guò)程是吸熱過(guò)程，但不是吸熱反應(yīng)。
3.化學(xué)鍵與能量變化的關(guān)系
4.吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)的判斷方法
（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量的相對(duì)大小判斷——決定因素。
若反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。
（2）根據(jù)化學(xué)鍵斷裂或形成時(shí)的能量變化判斷——用于計(jì)算。
若斷裂反應(yīng)物中的化學(xué)鍵所吸收的能量小于形成生成物中的化學(xué)鍵所放出的能量，屬于放熱反應(yīng)，反之是吸熱反應(yīng)。
（3）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的相對(duì)穩(wěn)定性判斷。
由不穩(wěn)定的物質(zhì)(能量高)生成穩(wěn)定的物質(zhì)(能量低)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反之為吸熱反應(yīng)。
（4）根據(jù)反應(yīng)條件判斷。
凡是持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)一般就是吸熱反應(yīng)。
（5）經(jīng)驗(yàn)判斷法：根據(jù)常見(jiàn)的放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)類型判斷。
化學(xué)反應(yīng)與電能
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1.火力發(fā)電——化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能
（1）火力發(fā)電的原理
首先通過(guò)化石燃料燃燒，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
（2）能量轉(zhuǎn)化過(guò)程
化學(xué)能熱能機(jī)械能電能
2.化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能——原電池
（1）定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。
（2）工作原理(以銅 鋅 稀硫酸原電池為例)：
兩反應(yīng)：正極——還原反應(yīng)；負(fù)極——氧化反應(yīng)。
三方向：①電流方向：正極→負(fù)極；
②電子流動(dòng)方向(導(dǎo)線中)：負(fù)極→正極；
③陰、陽(yáng)離子移動(dòng)方向(電解質(zhì)溶液中)：
陽(yáng)離子：負(fù)極→正極； 陰離子：正極→負(fù)極。
（3）形成原電池的條件
①具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)；
②兩電極均插入電解質(zhì)溶液中；
③電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成閉合回路。
④有一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
3.原電池電極的判斷
4.設(shè)計(jì)原電池
依據(jù)：已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子)在正極上被還原。
選擇合適的材料：
①電極材料：電極材料必須導(dǎo)電。負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應(yīng)中，本身失去電子的材料；正極材料一般活潑性比負(fù)極的弱，也可以是能導(dǎo)電的非金屬。
②電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極材料反應(yīng)。
5.化學(xué)電池
（1）一次電池——鋅錳干電池
電池構(gòu)成
工作原理 負(fù)極 鋅筒(寫(xiě)電極材料名稱)逐漸被消耗，發(fā)生氧化反應(yīng)
電解質(zhì) 氯化銨糊
正極 石墨棒(寫(xiě)電極材料名稱)，MnO2被還原，發(fā)生還原反應(yīng)
優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 制作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、便于攜帶等
缺點(diǎn) 不能充電，放電時(shí)間短，電壓下降快
（2）二次電池
（3）發(fā)展中的燃料電池
化學(xué)反應(yīng)的速率
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一、化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率及其表示方法
（1）概念：
化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢的物理量，
通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或者生成物的增加量（取正值）來(lái)表示。
（2）公式：
v(B)表示B物質(zhì)的反應(yīng)速率；
Δc (B)表示Δt 內(nèi)B物質(zhì)的濃度變化量（反應(yīng)物取減少量，生成物取增加量）
由于化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物濃度的減少量和生成物濃度的增加量均為正值，反應(yīng)速率也均為正值。
（3）單位：mol·L-1·min-1或mol·L-1·s-1
1 mol·L－1·s－1 =60 mol·L－1·min－1
2.化學(xué)反應(yīng)速率的正確理解
（1）在同一化學(xué)反應(yīng)里，用不同的物質(zhì)表示的反應(yīng)速率可能不同，但意義相同，
故描述反應(yīng)速率時(shí)必須指明具體的物質(zhì)。
Δc (B)固體或純液體的濃度視為常數(shù)，Δc=0
因此不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。
（3）Δt 化學(xué)反應(yīng)速率是一段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是某一時(shí)刻的瞬時(shí)速率
3.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算方法
（1）定義式法：利用公式v=計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率，也可以利用公式計(jì)算
物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度變化或時(shí)間等。
（2）關(guān)系式法：同一反應(yīng)中，化學(xué)反應(yīng)速率之比=物質(zhì)的量濃度變化量之比=物質(zhì)
的量變化量之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
另外，也可以利用該等量關(guān)系書(shū)寫(xiě)未知的化學(xué)方程式或找各物質(zhì)的速率關(guān)系。
4.反應(yīng)速率大小比較的兩種方法
同一化學(xué)反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示時(shí)數(shù)值可能不同，比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢不能只看數(shù)值大小，應(yīng)先統(tǒng)一單位，再比較：
（1）歸一法：換算成同一物質(zhì)、同一個(gè)單位，再比較數(shù)值大小。
（2）比值法：比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值。如反應(yīng)aA+bBcC，要
比較v(A)與v(B)的相對(duì)大小，即比較與的相對(duì)大小，若>，則用v(A)表示的反應(yīng)速率比用v(B)表示的反應(yīng)速率大。
二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
1.影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素——內(nèi)因
反應(yīng)物本身的性質(zhì)決定化學(xué)反應(yīng)速率的大小。
2.影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素——外因
（1）濃度
①固體或純液體的濃度為常數(shù)，所以增加其用量時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率不變。
②增大固體的表面積或?qū)⒐腆w溶于一定溶劑，能增大化學(xué)反應(yīng)速率。
（2）溫度：對(duì)任何反應(yīng)，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增大。
（3）催化劑：一般地，使用催化劑能大大加快化學(xué)反應(yīng)速率。
（4）壓強(qiáng)：壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，是通過(guò)改變氣體的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故一般意義上的增大壓強(qiáng)是指壓縮氣體的體積。
①對(duì)無(wú)氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，改變壓強(qiáng)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速率基本不變。
如MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O。
②對(duì)有氣體參加的反應(yīng)，壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響可簡(jiǎn)化理解為
壓強(qiáng)改變→
a．恒壓時(shí)：增大壓強(qiáng)體積縮小化學(xué)反應(yīng)速率增大。
b．氣體反應(yīng)體系中充入惰性氣體(不參與反應(yīng))時(shí)對(duì)反應(yīng)速率的影響
恒容：充入“惰性氣體”→總壓增大→反應(yīng)物濃度不變→化學(xué)反應(yīng)速
率不變。
恒壓：充入“惰性氣體”→體積增大→反應(yīng)物濃度減小→化學(xué)反應(yīng)速
率減小。
化學(xué)反應(yīng)的限度 化學(xué)反應(yīng)條件的控制
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一、化學(xué)反應(yīng)限度
1.化學(xué)平衡狀態(tài)
在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不再改變，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。
速率—時(shí)間(v-t)圖像如下：
2.化學(xué)平衡狀態(tài)的五大特征
(1)逆：化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)
(2)等：平衡時(shí)，同一物質(zhì)的正、逆反應(yīng)速率相等，即：v正＝v逆≠0(實(shí)質(zhì))
(3)動(dòng)：平衡時(shí)，反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行，是一種動(dòng)態(tài)平衡
(4)定：平衡時(shí)，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(α)、百分含量(w%)、物質(zhì)的量(n)、物質(zhì)的質(zhì)量(m)、物質(zhì)的量濃度(c)、混合氣體的平均摩爾質(zhì)量()、混合氣體的密度(ρ)、壓強(qiáng)(P)等所有物理量全部恒定
(5)變：外界條件改變時(shí)，平衡可能被破壞，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡，即發(fā)生化學(xué)平衡移動(dòng)
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
（1）標(biāo)志一：正、逆反應(yīng)速率相等
①同種物質(zhì)：v正＝v逆≠0，(同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率)
②不同種物質(zhì)：＝
a.在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
b.在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
(2)標(biāo)志二：變量不變
①各組分濃度保持不變
I.各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變
II.各組分的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變
III.各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)保持不變
特例：只有生成物有氣體時(shí)，體積分?jǐn)?shù)始終不變，不是變量
②氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量 M
若各物質(zhì)均為氣體，且m+n≠p+q
若有非氣體參與
若各物質(zhì)均為氣體，且m+n=p+q，
③氣體密度ρ
若各物質(zhì)均為氣體
若各物質(zhì)均為氣體，恒壓，且m+n≠p+q
④混合氣體總壓強(qiáng)
因?yàn)楹闳荨⒑銣貤l件下，n(g)越大則壓強(qiáng)P就越大，
則無(wú)論各成份是否均為氣體，只需考慮Δn(g)。
當(dāng)Δn(g)=0，則P為恒值，不一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。
當(dāng)Δn(g)≠0，則P一定時(shí)，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。
⑤體系的顏色和溫度不變，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)
4.化學(xué)反應(yīng)的限度
（1）化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)達(dá)到的一種特殊狀態(tài)，是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所
能達(dá)到的最大程度，任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)行程度都有一定的限度。
（2）不同條件下，同一可逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)限度不同；相同條件下，不同反應(yīng)的化
學(xué)反應(yīng)限度也不同。
二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
1.控制反應(yīng)條件的意義
（1）促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)
（2）抑制有害的化學(xué)反應(yīng)
2．反應(yīng)條件的控制
(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施
通過(guò)改變反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應(yīng)速率。
(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施
通過(guò)改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)等改變可逆反應(yīng)的限度,從而提高轉(zhuǎn)化率。
化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性。
3.實(shí)例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇：
4．以“提高煤的燃燒效率”為例
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第六章 章末復(fù)習(xí)
01
02
03
04
目錄
化學(xué)反應(yīng)與電能
化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)限度
化學(xué)反應(yīng)與熱能
01
一、化學(xué)反應(yīng)與熱能
一、化學(xué)反應(yīng)與熱能
放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的判斷
根據(jù)反應(yīng)物和生成物的總能量大小判斷
反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量的反應(yīng)為放熱反應(yīng)
反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
根據(jù)化學(xué)鍵斷裂和形成時(shí)能量變化大小的關(guān)系推斷
斷裂化學(xué)鍵吸收的能量大于形成化學(xué)鍵放出的能量的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
斷裂化學(xué)鍵吸收的能量小于形成化學(xué)鍵放出的能量的反應(yīng)為放熱反應(yīng)
一、化學(xué)反應(yīng)與熱能
放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的判斷
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律判斷
①所有的燃燒反應(yīng)及緩慢氧化反應(yīng)
②酸堿中和反應(yīng)
③活潑金屬和酸或水的反應(yīng)
④大多數(shù)化合反應(yīng)
⑤鋁熱反應(yīng)
⑥少數(shù)分解反應(yīng)
放熱反應(yīng)
①大多數(shù)分解反應(yīng)
②某些以C、CO、H2為還原劑還原氧化物的反應(yīng)
③某些晶體間的反應(yīng)
④鹽酸與碳酸氫鈉的反應(yīng)
吸熱反應(yīng)
一、化學(xué)反應(yīng)與熱能
放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的判斷
根據(jù)生成物和反應(yīng)物的相對(duì)穩(wěn)定性判斷
由穩(wěn)定的物質(zhì)生成不穩(wěn)定的物質(zhì)的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
由不穩(wěn)定的物質(zhì)生成穩(wěn)定的物質(zhì)的反應(yīng)為放熱反應(yīng)
能量越低，物質(zhì)越穩(wěn)定
根據(jù)反應(yīng)條件判斷
需要持續(xù)加熱才能進(jìn)行的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
需要加熱，去掉熱源仍能進(jìn)行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)
課堂檢測(cè)
下列圖示變化為吸熱反應(yīng)的是( )
A
01
二、化學(xué)反應(yīng)與電能
二、化學(xué)反應(yīng)與電能
原電池的構(gòu)成條件
①具有兩個(gè)能導(dǎo)電的電極
②具有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
④能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)
一般為兩種活動(dòng)性不同的金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬（石墨等）
③電極間形成閉合回路
用導(dǎo)線連接兩極與電解質(zhì)溶液共同形成閉合回路，
也可以讓兩個(gè)電極直接接觸
一般負(fù)極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)
即原電池的總反應(yīng)
二、化學(xué)反應(yīng)與電能
原電池正負(fù)極的判斷
二、化學(xué)反應(yīng)與電能
列物質(zhì)
標(biāo)得失
負(fù)極 參加反應(yīng)的微粒和失去電子數(shù)，
正極 參加反應(yīng)的微粒和得到電子數(shù)。
看環(huán)境
配守恒
在電解質(zhì)溶液中要生成穩(wěn)定的電極產(chǎn)物，
即注意H＋、OH—、H2O等是否參加反應(yīng)。
遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、得失電子守恒。
兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對(duì)照驗(yàn)證。
兩式加
驗(yàn)總式
電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)
二、化學(xué)反應(yīng)與電能
(1)定：確定一個(gè)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
(2)拆：將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作為負(fù)極和正極的電極反應(yīng)，還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物(負(fù)極電極反應(yīng))；氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物(正極電極反應(yīng))。
(3)找：根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑確定原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液，正極一般選擇比負(fù)極穩(wěn)定的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。
(4)畫(huà)：連接電路形成閉合回路，畫(huà)出原電池示意圖。
原電池的設(shè)計(jì)
二、化學(xué)反應(yīng)與電能
例 　鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?br/>(1)寫(xiě)出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：
__________________________。
(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫(huà)出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式：
負(fù)極反應(yīng)：________________；
正極反應(yīng)：____________________。
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
Cu－2e－===Cu2＋
01
三、化學(xué)反應(yīng)速率
三、化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率及其表示方法
快慢
1．含義
化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)描述化學(xué)反應(yīng)______的物理量。
反應(yīng)物濃度的減少量
生成物濃度的增加量
通常用單位時(shí)間內(nèi)__________________或__________________來(lái)表示。
2．表示方法
3．表達(dá)式
Δt ：濃度變化的時(shí)間
Δc (x) ：反應(yīng)物(或生成物)x濃度的變化量
v (x) = —— = ——
Δc(x)
Δ t
Δ t
Δn(x)
V
——
三、化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率及其表示方法
4．單位
化學(xué)反應(yīng)速率的常用單位為mol·L－1·s－1 或mol·L－1·min－1 。
1 mol·L－1·s－1 =60 mol·L－1·min－1
三、化學(xué)反應(yīng)速率
同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)來(lái)表示速率，需要指明具體物質(zhì)，如v(NO)。
化學(xué)反應(yīng)速率指平均速率，不是瞬時(shí)速率。
不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。
同一化學(xué)反應(yīng): aA＋bB = cC＋dD，
有v(A)︰v(B)︰v(C)︰v(D)＝a︰b︰c︰d
化學(xué)反應(yīng)速率之比＝化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
化學(xué)反應(yīng)速率的正確理解
比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值
三、化學(xué)反應(yīng)速率
②換算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,再比較數(shù)值的大小
歸一法
①看單位是否統(tǒng)一,若不統(tǒng)一,換算成相同的單位
比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值
比值法
如反應(yīng)aA+bB cC，要比較v(A)與v(B)的相對(duì)大小，
用v(A)表示的反應(yīng)速率比用v(B)表示的反應(yīng)速率大
若 >
化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較方法
三、化學(xué)反應(yīng)速率
不同的化學(xué)反應(yīng)，具有不同的反應(yīng)速率，這說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)速率的大小主要取決于 。
反應(yīng)物本身的性質(zhì)
1．內(nèi)因
化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素
三、化學(xué)反應(yīng)速率
2.外因
增大反應(yīng)物濃度
加快化學(xué)反應(yīng)速率
減小反應(yīng)物濃度
減慢化學(xué)反應(yīng)速率
升高溫度
加快化學(xué)反應(yīng)速率
降低溫度
減慢化學(xué)反應(yīng)速率
多數(shù)情況下，使用催化劑能夠加快化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素
濃度
溫度
催化劑
三、化學(xué)反應(yīng)速率
化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素
有氣體參加的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響實(shí)質(zhì)是改變體積使反應(yīng)物的濃度改變導(dǎo)致的。
(1)恒溫時(shí)
體積縮小壓強(qiáng)增大
濃度增大
反應(yīng)速率加快
(2)恒容時(shí)
①充入氣體反應(yīng)物
濃度增大
反應(yīng)速率加快
②充入惰性氣體
總壓強(qiáng)增大，各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率不變
壓強(qiáng)
三、化學(xué)反應(yīng)速率
(注：此處惰性氣體指不參加反應(yīng)的氣體)
(3)恒壓時(shí)
充入惰性氣體
體積增大
各反應(yīng)物濃度減小
反應(yīng)速率減慢
化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素
壓強(qiáng)
三、化學(xué)反應(yīng)速率
在其他條件相同時(shí)，增大固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué)反應(yīng)速率加快；減小固體反應(yīng)物的表面積，化學(xué)反應(yīng)速率減慢
形成原電池，使用合適的溶劑等也能影響化學(xué)反應(yīng)的速率
固體反應(yīng)物表面積
其他
01
四、化學(xué)反應(yīng)限度
四、化學(xué)反應(yīng)限度
化學(xué)平衡
1．含義
一定條件下，可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，
反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。
適用條件：
外在標(biāo)志：
內(nèi)在本質(zhì)：
適用對(duì)象：
可逆反應(yīng)
一定條件
v(正)=v(逆)≠0
反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變
四、化學(xué)反應(yīng)限度
化學(xué)平衡
逆：可逆反應(yīng)（或可逆過(guò)程）
等： v正 = v逆 (不等于零)
動(dòng)：正逆反應(yīng)均未停止，只是速率相等,是動(dòng)態(tài)平衡
定：平衡時(shí)，各組分的濃度或含量保持不變
變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。平衡移動(dòng)
2．平衡特征
四、化學(xué)反應(yīng)限度
標(biāo)志一 ：v正=v逆≠0
即單位時(shí)間內(nèi)生成與消耗某反應(yīng)物（生成物）的量相等。
該物質(zhì)的生成速率與消耗速率相等。
用同一種物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率時(shí)
②速率之比化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
①表示兩個(gè)不同的方向。
用不同種物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率時(shí)
必須符合兩方面
3.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志
四、化學(xué)反應(yīng)限度
標(biāo)志二：變量不變
（注意不是相等，也不是成一定的比值）
各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變
各組分的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變
各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)保持不變
各組分濃度保持不變
特例：只有生成物有氣體時(shí)，體積分?jǐn)?shù)始終不變，不是變量
3.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志
四、化學(xué)反應(yīng)限度
催化劑
內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容
3.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志
標(biāo)志二：“變量”不變
氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量 M
M =
m總
n總
取決于有無(wú)非氣體
取決于氣體系數(shù)差
以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 為例
且m+n≠p+q
若各物質(zhì)均為氣體
M不變時(shí)，
即為平衡狀態(tài)
若各物質(zhì)均為氣體，且m+n=p+q
M不變時(shí)，
不一定為平衡狀態(tài)
若有非氣體參與
M不變時(shí)，
即為平衡狀態(tài)
四、化學(xué)反應(yīng)限度
3.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志
標(biāo)志二：“變量”不變
ρ =
m總
V容器
取決于有無(wú)非氣體
取決于氣體系數(shù)差
氣體密度ρ
若有非氣體參與，恒壓或是恒容
ρ不變時(shí)，
一定為平衡狀態(tài)
若各物質(zhì)均為氣體
①恒容
ρ不變時(shí)，
不一定為平衡狀態(tài)
②恒壓
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
四、化學(xué)反應(yīng)限度
標(biāo)志二：“變量”不變
混合氣體總壓強(qiáng)
因?yàn)楹闳荨⒑銣貤l件下，n(g)越大則壓強(qiáng)P就越大，則無(wú)論各成份是否均為氣體，只需考慮Δn(g)。
當(dāng)Δn(g)=0，則P為恒值，不一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。
PV=nRT
當(dāng)Δn(g)≠0，則P一定時(shí)，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。
3.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志
四、化學(xué)反應(yīng)限度
標(biāo)志二：“變量”不變
體系的顏色和溫度不變
一定為平衡狀態(tài)
H2 + I2 2HI
△
2NO2 N2O4
紅棕色
3.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志
四、化學(xué)反應(yīng)限度
4．控制反應(yīng)條件的意義
促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)
（即原料的利用率）
提高反應(yīng)速率
提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
抑制有害的化學(xué)反應(yīng)
降低反應(yīng)速率
控制副反應(yīng)的發(fā)生
減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生
四、化學(xué)反應(yīng)限度
5．反應(yīng)條件的控制
在化工生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性。
基本措施
基本措施
改變反應(yīng)速率
改變反應(yīng)限度
改變溫度、濃度、氣體的壓強(qiáng)等
四、化學(xué)反應(yīng)限度
5．反應(yīng)條件的控制
實(shí)際案例
催化劑
高溫、高壓
N2 + 3H2 2NH3
工業(yè)合成氨條件的控制
溫度低
壓強(qiáng)大
有利：氨的產(chǎn)率較高
不利：反應(yīng)速率小，生產(chǎn)成本高
有利：氨的產(chǎn)率較高
不利：對(duì)動(dòng)力和生產(chǎn)設(shè)備的要求高
常用溫度400℃~500℃
常用壓強(qiáng)10～30Mpa
四、化學(xué)反應(yīng)限度
6．以“提高煤的燃燒效率”為例
提高煤的燃燒效率
煤的狀態(tài)
空氣用量
爐膛材料的選擇
熱能的利用
煤被研得越細(xì)，與空氣中氧氣的接觸面積越大，燃燒越充分，反應(yīng)速率越大
過(guò)多的空氣會(huì)帶走大量的熱量，降低反應(yīng)溫度，減小燃燒速率，甚至?xí)谷紵Ｖ?br/>燃燒后廢氣中的熱能可用于供暖或發(fā)電等
采用隔熱的耐高溫材料，減少熱量的損失
少量的空氣會(huì)使煤燃燒不充分，造成能源浪費(fèi)，污染環(huán)境
適當(dāng)用量
THANKS
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