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化學反應原理全套課件.ppt

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第二章 化學反應速率和化學平衡第二節 影響化學反應速率的因素 主要因素:參加反應的物質的性質外界條件:濃度、壓強、溫度、催化劑等光、電磁波、超聲波、反應物顆粒的大小、溶劑的性質、原電池等。次要因素:化學反應速率的影響因素 一、濃度對反應速率的影響 1、結論:當其它條件不變時,增加 反應物的濃度,可增大反應速率。 2、微觀解釋單位體積內活化分子數增多活化分子百分數不變(與溫度、活化能有關)有效碰撞次數增多,反應速率加快3、適用范圍適用范圍:氣體、溶液 (固體或純液體的濃度視為常數)二、壓強對反應速率的影響 1、結論:當其它條件不變時,增加壓強, 可增大反應速率。 2、微觀解釋單位體積內活化分子數增多活化分子百分數不變(與溫度、活化能有關)有效碰撞次數增多,反應速率加快只適用于氣體(必須引起反應或生成物氣體濃度改變)3、適用范圍三、溫度對反應速率的影響 1、結論:當其它條件不變時,升高溫度,化學反應速率一般要加快。2、微觀解釋活化分子百分數增加(主要)碰撞頻率提高(次要)3、適用范圍所有狀態 所有反應溫度每升高10 ℃ ,v增大到原來的 2 ~ 4 倍四、催化劑對反應速率的影響 1、結論:使用催化劑可加快化學反應速率2、微觀解釋降低反應所需的活化能使得活化分子百分數增加活化分子能量反應物平均能量生成物平均能量有催化劑3、適用范圍催化劑具有專一性1、足量鐵粉與一定量鹽酸反應,為了減慢反應速率,但不減少氫氣的產量,可加入下列物質中的A、水 B、NaOH固體 C、Na2CO3固體 D、NaCl溶液 2、增加壓強,下列反應速率不會變大的是A、碘蒸氣和氫氣化合成碘化氫B、稀硫酸和氫氧化鈉溶液反應C、二氧化碳通入澄清石灰水中D、氨的催化氧化5、在一定溫度下的密閉容器中發生的反應N2+2O2=2NO2,下列措施能加快反應速率的是A、縮小體積使壓強增大 B、恒容,充入氮氣 C、恒壓,充入He D、恒容,充入He 增大反應物的濃度使反應速率加快的主要原因( )對于氣體參與體系增大壓強使反應速率加快的主要原因是( )升高溫度使反應速率加快的主要原因是( )使用催化劑使反應速率加快的主要原因是( )A、活化分子百分數不變,但提高單位體積內活化分子的總數B、 增大分子的運動速率而使有效碰撞增加C、 升高反應物分子的能量,使活化分子的百分數增加 D、降低反應所需的能量,使活化分子百分數增加AAC D1、將一定濃度的鹽酸倒入碳酸鈣中,若作如下改變的情況,其中能使最初的化學反應速率增大的是      ?。?   )A、鹽酸的濃度不變,而使鹽酸的用量一倍B、鹽酸的濃度增大一倍,而使鹽酸的用量減少到原來的一半C、鹽酸的濃度和用量都不變,增加碳酸鈣的量D、鹽酸和碳酸鈣不變,增大壓強一倍 E、加入CaCl2溶液 F、加入CaCl2固體G、將CaCO3用CaCO3粉末代替BG2、硫代硫酸鈉( Na2S2O3)與稀硫酸發生如下反應:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O 下列四種情況中最早出現渾濁的是:   ?。ā 。?)10℃時0.1 mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4各 5 mL(2)10℃時0.1 mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4 各5 mL,加水10mL(3) 20℃ 時0.1 mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4各 5 mL(4) 20℃ 時0.2mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4各5 mL,加水10 mLC第二章 化學反應速率和化學平衡第三節 化學平衡 一、可逆反應與不可逆反應 1、可逆過程固體溶質 溶液中的溶質溶解結晶現象:濃度不變或溶質質量不變本質:溶解速率 = 析出速率 過程的可逆性是了解過程限度的基礎,過程的限度取決于過程可逆性的大小。2、可逆反應在同一條件下,既能向正反應方向進行同時又能向逆反應方向進行的反應特點:同一條件、同時進行、反應物生成物同時存在(反應不能進行到底) V=1L的密閉容器,800℃,1atm, CO + H2O CO2 + H2催化劑高溫 根據濃度對反應速率的影響 試畫出該反應的速率與時間的圖象 Vt● V正 ● V逆 V正 V逆V正=V逆這時,反應仍在進行,但是四種物質的濃度均保持不變,達到動態平衡,這就是我們今天要重點研究的重要概念—化學平衡狀態二、化學平衡狀態 1、化學平衡狀態 指在一定條件下的可逆反應里,正反應和逆反應的速率相等,反應混合物中各組分的質量或濃度保持不變的狀態。強調三點前提:可逆反應,反應物產物均處于同一反應體系中,T,P等條件保持不變實質:正反應速率=逆反應速率標志:反應混合物中各組分的 濃度保持不變的狀態化學平衡狀態的特征動態平衡(正逆反應仍在進行)條件改變,原平衡被破壞,在新的條件下建立新的平衡。正反應速率=逆反應速率反應混合物中各組分的濃度保持不變,各組分的含量一定??赡娣磻?;條件相同,某一可逆反應無論是從正反應開始還是從逆反應開始,最終均可達到同一平衡狀態。(1)逆: (2)等:(3)動: (4)定:(5)變:(6)同: 在一定溫度下,反應X2(g)+Y2(g) 2XY(g) 達到平衡的標志是 ⑴ 單位時間內同時生成 n mol X2 和n mol XY ⑵ 單位時間內生成 2n molXY的同時生成n mol Y2 ⑶ 容器內總壓強不隨時間變化 ⑷ 單位時間內有 n mol X—X鍵斷裂,同時有n mol Y—Y鍵斷裂 ⑸ 單位時間內生成 n mol X2 同時生成n mol Y2 ⑹ V正=V逆=0 在一定溫度下,反應X2(g)+Y2(g) 2XY(g) 達到平衡的標志是 ⑺ X2、Y2或XY的濃度不再隨時間的改變而改變 ⑻ 容器中X2、Y2、XY物質的量之比為 1∶1∶2 ⑼ X2、Y2的物質的量濃度相等 ⑽ 容器中氣體的總質量不隨時間的改變而改變 ⑾ 若只有X2有顏色,容器中的顏色不隨時間的改變而改變 在一定溫度下,可逆反應A(氣)+3B(氣) 2C(氣)達到平衡的標志是(  ?。?A. C的生成速率與C分解的速率相等 B. 單位時間內生成nmolA,同時生成3nmolBC. A、B、C的濃度不再。省略部分。中陰離子溶液中陽離子②電極反應 陽極:氧化反應 電極金屬或溶液陰離子失電子陰極:還原反應 溶液陽離子得電子變單質總反應:陰陽極反應相加 2、電解池的反應原理陽極→正極 負極→陰極正極→陽極陰極→負極放電放電陽氧陰還→陽極→陰極3、電解池中離子放電順序金屬>S2-> I-> Br-> Cl-> OH- >含氧酸根> F-金屬要求活動性Ag以前①陽極:②陽極:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+較大濃度時先于H+放電 3、電解池中離子放電順序金屬>S2-> I-> Br-> Cl-> OH- 金屬要求活動性Ag以前①陽極:②陽極:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+4、電解反應的書寫①找出溶液中所有離子 ②按放電順序寫出陰陽極反應③加和得到總反應若H+、OH-由水電離則總反應中需將其變成H2O所有總反應的條件均為電解練習電解池原電池電極材料電極名稱電極反應能量變換電子流向特征可以相同可以不同不同陰陽極由外電源決定與電源負極相連的為陰極與電源正極相連的為陽極正負極由電極材料決定活潑性較強的金屬做負極陽極:氧化反應陰極:還原反應負極:氧化反應正極:還原反應電能→化學能化學能→電能有外加電源本身是電源,外接用電器負→陰 陽→正負→導線→正下列裝置是否屬于電解池?若是,寫出電極反應練習:類型實例電極反應實際電解對象電解質溶液濃度溶液PH電解質溶液復原電解水型電解電解質型電解電解質和水型H2SO4NaOHNa2SO4H2O增大增大增大增大減小不變加H2O加H2O加H2OHClCuCl2HClCuCl2減小減小增大增大加HCl加CuCl2NaClCuSO4電解質和水部分離子濃度減小部分離子濃度減小增大減小加HCl加CuO 陽極:4OH--4e- =2H2O+O2↑陰極: 4H++ 4e- =2H2 ↑陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: 2H++ 2e - =H2 ↑陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: Cu 2++ 2e - = Cu陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: 2H++ 2e - =H2 ↑陽: 4OH--4e- =2H2O+O2↑陰: 2Cu 2++ 4e- =2 Cu二、電解原理的應用 1、電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣、氫氣工業上用電解飽和食鹽水溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2,并以它們為原料生產一系列化工產品,稱為氯堿工業陽:2Cl- —2e-=Cl2↑陰:2H++2e- =H2 ↑總:2NaCl+2H2O = 2NaOH + H2↑+Cl2↑電解2、電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程電鍍液:含鍍層金屬離子的溶液①定義②裝置陽極:鍍層金屬(與電源正極相連)陰極:待鍍金屬制品(與電源負極相連)陽極:(鍍層) M —ne— = Mn+陰極:(待鍍) Mn++ne— =M③電極反應3、電冶金①對象:鈉、鈣、鎂、鋁這樣的活潑金屬②電解液: 熔融的態電解質③實例2NaCl (熔融) 2Na+Cl2↑ 電解2Al2O3 (熔融) 4Al+3O2↑ 電解冰晶石不能用AlCl3代替Al2O3冰晶石用來降低Al2O3熔點第四章 電化學基礎第四節 金屬的電化學腐蝕與防腐 金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產量最多的國家(2005年全國生產鋼材37117.02萬噸) ,每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產量的十分之一,因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內生產總值的2%~4%;約合人民幣:3000億元( 2005年我國國內生產總值將達15萬億元) 。根據各國調查結果,一般說來,金屬腐蝕所造成的經濟損失大致為該國國民生產總值的4%左右。另據國外統計,金屬腐蝕的年損失遠遠超過水災、火災、風災和地震(平均值)損失的總和,在這里還不包括由于腐蝕導致的停工、減產和爆炸等造成的間接損失。閱讀:你有何感想?金屬腐蝕的主要害處,不僅在于金屬本身的損失,更嚴重的是金屬制品結構損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。腐蝕不僅造成經濟損失,也經常對安全構成威脅。國內外都曾發生過許多災難性腐蝕事故,如飛機因某一零部件破裂而墜毀;橋梁因鋼梁產生裂縫而塌陷;油管因穿孔或裂縫而漏油,引起著火爆炸;化工廠中儲酸槽穿孔泄漏,造成重大環境污染;管道和設備跑、冒、滴、漏,破壞生產環境,有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏,更會危及工作人員和附近居民的生命安全。面對這樣驚人的數據和金屬腐蝕危害事實,大家有沒有想過,鐵怎么會被腐蝕?怎樣防腐?一、金屬的電化學腐蝕 1、金屬腐蝕2、金屬腐蝕類型是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。①化學腐蝕金屬與接觸到的干燥氣體(O2、Cl2、SO2)或非電解質液體(石油)等發生化學反應而引起的腐蝕②電化學腐蝕不純金屬與電解質溶液接觸,形成原電池,使金屬失去電子被氧化2、金屬的電化學腐蝕類型①析氫腐蝕發生條件:酸性負極Fe:Fe-2e-=Fe2+正極C:2H++2e-=H2↑總反應:Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑②吸氧腐蝕發生條件:中性、堿性常見Fe2O3 · nH2O(鐵銹)2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH—2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3負極Fe:正極C:總反應:課堂練習1、如圖, 水槽中試管內有一枚鐵釘,放置數天觀察:(1)若液面上升,則溶液呈 性,發生    腐蝕,電極反應式為:負極: ,正極:若液面下降,則溶液呈 性,發生   腐蝕,電極反應式為:負極: 正極: 。(2)中性或堿性 吸氧Fe–2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-酸性析氫Fe–2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑ 原理 :形成原電池反應時,讓被保護金屬做正極,不反應,起到保護作用;而活潑金屬反應受到腐蝕。二、金屬的電化學防腐 1、犧牲陽極法將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極,使被保護的金屬作為陰極,在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。輔助陽極(不溶性)外加電流的陰極保護法示意圖2、外加電流法
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