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(共9张PPT)
1.速率方程
一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应:aA+bB ===gG+hH
则v=k·ca(A)·cb(B)(其中k为反应速率常数)。
如:①SO2Cl2 SO2+Cl2　v=k1·c(SO2Cl2)
②2NO2 2NO+O2　v=k2·c2(NO2)
③2H2+2NO N2+2H2O　v=k3·c2(H2)·c2(NO)
2.速率常数含义
速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数,在恒温条件下,速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此,可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
[举例示范]
(2025·黑龙江哈尔滨一模节选)工业上利用CH4(混有CO和H2)与水蒸气在一定条件下制取H2,原理为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),该反应的逆反应速率表达式为v逆=k·c(CO)·c3(H2),k为速率常数,在某温度下测得实验数据如表所示:
CO浓度/(mol·L-1) H2浓度/(mol·L-1) 逆反应速率/(mol·L-1·min-1)
0.1 c1 8.0
c2 c1 16.0
c2 0.15 6.75
由上述数据可得该温度下,c2=　　　　　,该反应的逆反应速率常数k=____________　　　　L3·mol-3·min-1。
0.2　
1.0×104
1.温度为T1,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH=+206.3 kJ·mol-1,该反应中,正反应速率为v正=k正·c(CH4)·c(H2O),逆反应速率为v逆=k逆·c(CO)·c3(H2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。
已知T1时,k正=k逆,则该温度下,平衡常数K1=　　　　;当温度改变为T2时,若k正=1.5k逆,则T2　　　　(填“>”“=”或“<”)T1。
　1　
>
(1)平衡常数K与速率常数k正、k逆之间的关系式为K=　　　　　(用含有k正、k逆的式子表示)。
(2)试求出图中c点时,上述反应的平衡常数K=　　　　kPa-1。已知k逆=60 s-1,则速率常数k正=　　　　s-1·kPa-1。

2　
120(共18张PPT)
1.多重平衡体系
(1)在一个化学反应体系中,往往存在着多个相互关联的化学反应。其中至少有一种物质同时参与多个反应,这些物质可以是反应物,也可以是生成物。在一定的条件下,这些反应都可以建立化学平衡,这种多个反应的平衡体系称为多重平衡体系。
(2)若多重平衡体系中某个反应由几个反应相加或相减得到,则该反应的平衡常数就等于这几个反应的平衡常数之积或商。
2.多重平衡体系的两种类型
(1)平行型:反应物能同时平行地进行两个或多个不同反应,这几个反应是竞争关系。
如:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g),
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)。
(2)连续型:一个反应的反应产物同时是另一个反应的反应物,反应之间属于相互促进关系。如:Ⅰ.NH4I(s) NH3(g)+HI(g),Ⅱ.2HI(g) H2(g)+I2(g)。
(3)对于任何一种多重平衡体系,都可以通过改变温度、选用不同的催化剂来调控体系中多个不同反应的进行。
①改变相同温度时,活化能大的反应,速率改变幅度更大。
②通过采用不同催化剂,调控某一反应的选择性。
[举例示范]
(2025·陕晋青宁卷节选)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线,主要反应如下:
Ⅰ.MgCO3(s) ===MgO(s)+CO2(g)
ΔH1=+101 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+4H2(g) ===CH4(g)+2H2O(g)
ΔH2=-166 kJ·mol-1
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) ===H2O(g)+CO(g)　ΔH3=+41 kJ·mol-1
100 kPa下,在密闭容器中H2(g)和MgCO3(s)各1 mol发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如下图(反应Ⅲ在360 ℃以下不考虑)。
c　

0.2　
反应Ⅱ生成的氢气多于反应Ⅲ消耗的氢气
多重平衡体系的分析
[归纳总结]
1.(2025·河南鹤壁 安阳 焦作 濮阳 四市联考二模)近日,石河子大学于锋教授团队制备了钙镁铝复合氧化物(P—CaMgAl—LDO),该材料具有优异的CO2吸附性能,有利于CO2催化加氢制备CH3OH,涉及如下反应。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.3 kJ·mol-1
Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2=+41.1 kJ·mol-1
Ⅲ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)　ΔH3=-90.4 kJ·mol-1
一定条件下,向体积为2 L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2,发生上述反应,达到平衡时,容器中CH3OH(g)为0.4 mol,CO为0.2 mol,此时,H2O(g)的浓度为________　　　
mol·L-1,反应Ⅱ的物质的量分数平衡常数Kx=　　　　　(Kx为用物质的量分数替代浓度计算的平衡常数)。
0.3　
(1)图中,异丁烯收率最高时的反应温度为　　　　　,此时异丁烯收率=　　　　　。
600 ℃　
28%
(2)600 ℃、压强为p条件下,反应达到平衡时,异丁烷的分压为　　　,反应a的平衡常
数Kp=　　 　(Kp为用分压代替浓度计算出的平衡常数,列出计算式即可)。


3.(2025·湖北省“新八校”协作体5月模拟)H2S和CH4的重整制氢涉及的反应如下:
Ⅰ.2H2S(g) S2(g)+2H2(g)　ΔH=+169.8 kJ·mol-1
Ⅱ.S2(g)+CH4(g) CS2(g)+2H2(g)　ΔH=+63.7 kJ·mol-1
Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g) CS2(g)+4H2(g)
在恒压100 kPa下按组成为n(H2S)∶n(CH4)∶n(Ar)=1∶1∶4.7通入混合气体,测得平衡状态下H2、S2的收率和H2S的转化率随温度的变化曲线如图所示。
20%　

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