江西省乐安一中高二化学 06影响化学反应速率的条件和化学平衡培优教案.docVIP

影响化学反应速率的条件和化学平衡（一）网上课堂主讲内容浓度、压强、温度、催化剂影响化学反应的速率;化学平衡状态和化学平衡常数学习指导1化学反应的过程反应物的原子或离子之间旧键断裂，原子或离子之间重组，生成新的化学键的过程。2能够发生化学反应的原因是反应物中的活化分子发生了有效碰撞。能发生化学反应的碰撞叫有效碰撞，有效碰撞次数越多，反应速率越大。能发生有效碰撞的分子，它具有比普通分子更高的能量，我们把这些分子叫活化分子。在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子在反应物分子中所占的比率是一定的。3影响化学反应速率的条件外界条件指人为因素，主要讲浓度、压强、温度和使用催化剂，而且只改变其中的一个条件。改变条件的实质是：增加或减少反应物中活化分子的百分数，使有效碰撞的次数增多或减少，导致的结果是反应速率变大或变小。外界条件对反应速率的影响:改变的条件活化分子数活化分子百分数有效碰撞次数反应速率说明与举例增大浓度增加不变增多增大溶液中反应如：nas2o3+h2so4=na2so4+s+so2+h2o增大压强增加不变增多增大指气体参加的反应如：h2+i2=2hi升高温度增加变大增多增大每升高10反应速率增大2-4倍用催化剂增加变大增多增大成千上万倍地加大反应速率（固体物质参加的反应，不讨论浓度和压强对反应速率的影响）4化学平衡状态化工生产不仅要尽可能快地把原料变成产品，还要尽可能多地把原料变成产品，这就涉及到化学反应进行的程度问题。化学平衡是研究可逆反应规律的。化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。化学平衡状态有以下几个重要特点：（1）只有在恒温条件下，封闭体系中进行的可逆反应，才能建立化学平衡，这是建立平衡的前提。（2）正、逆反应速率相等是平衡建立的条件。（3）平衡状态是封闭体系中可逆反应进行的最大限度。各物质浓度都不随时间改变，这是建立平衡的标志。（4）化学平衡是有条件的平衡。当外界因素改变时，正、逆反应速率发生变化，原有平衡将受到破坏，直到建立新的平衡。5化学平衡常数对于一个封闭体系里进行的可逆反应：ma+nbpc+qd，在某温度下达到平衡状态时，产物平衡浓度以化学计量数为次方的乘积与反应物平衡浓度以化学计量数为次方的乘积之比是一个常数，这个常数叫该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，符号为k。表示为：对化学平衡常数的几点说明（1）从k值的大小，可以推断化学反应进行的程度，k越大，反应进行的程度大，反应物的转化率（反应物的转化率）也就越大。（2）k值不受反应物或生成物平衡浓度或初始浓度大小的影响，只受温度影响。温度变，平衡常数就变。例如：不同温度下反应h2+i2(g) 2hi的k值温度/35042549066.954.445.9不同温度下n2o42no2的k值温度/0501000.00050.0220.36（3）同一个化学反应，可以用不同的化学反应方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。例如：100时，n2o4和no2的平衡体系：n2o4(g)2no2(g) n2o4(g)no2(g) 2no2(g)n2o4(g) 三个常数的关系是，因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。例题精析1足量的镁粉与一定量的盐酸反应，为了减慢反应速率，但不影响产生h2总量，可加入下列物质是（ ）a水 bnaoh溶液cna2co3 dnacl溶液分析：反应的实质是mg+2h+=mg2+h2加入的试剂作用是降低h+的浓度，不减少h+的物质的量，能起到这种作用的只能是水和nacl溶液。选择ac.210时，将等浓度、等体积的硫代硫酸钠和稀硫酸混合，9分钟后，明显出现混浊，化学方程式是：na2s2o3+h2so4=na2so4+s+so2+h2o若温度每升高10，化学反应速率增加到原来的3倍，那么40时，使这一反应要观察到同等的浑浊现象，需要时间是（ ）a3分钟 b1分钟c30秒 d20秒解：设10时，反应速率为vmol/(ls)。温度升到40，40时反应速率就变成了：vmol/(ls)3（升高到20）3（升到30）3（升到40）=27vmol/(ls)再设40时产生同等程度浑浊，需要时间为t秒则建立下列方程：vmol/(ls)960s=27vmol/(ls)t t=20s选择d.3在一定温度下，可逆反应a(g)+3b(g)2c(g)达到平衡的标志是（ ）ac生成的速率与c分解的速率相等ba、b、c的浓度不再改变c单位时间内生成nmola，同时生成3n摩bda、b、c的分子数之比为1:2:3分析：正逆反应速率相等已建立平衡的前提，a项符合。各反应混合物的浓度不随时间改变而改变，是平衡状态的标志，b符合，c选项无论建立没建立平衡状态，反应的转化量总是符合化学计量数。讨论d选项无初始浓度，无从对比它的正确与否。应选ab.说明：从化学平衡状态上直接选择v正=v逆或反应混合物浓度不再改变，这是正确的，但是一个概念可以从很多直接或间接地认识、理解、巩固和学会应用它。比如，生成化学键和断裂化学键上反应v正=v逆，从压强不变，物质的量不变，混合气体的密度不变，某物质的含量不变等等来间接反应出各物质浓度不变，指可逆反应在外界条件一定的条件下已处于平衡状态。4将1moln2和3molh2充入一密闭容器，使其在一定条件下达到平衡。n2(g)+3h2(g)2nh3(g)在下列各状态中，能表示此反应处于化学平衡状态的是（ ）（1）n2、h2、nh3总物质的量不随时间延长而改变的状态；（2）n2、h2、nh3的总质量不随时间延长而改变的状态；（3）单位时间内有1molnh3分解的同时，有0.5moln2生成的状态；（4）单位时间内有1molnh3分解的同时，有0.5moln2和1.5molh2生成nh3的状态；（5）h2和n2体积百分含量之比不随时间延长而改变的状态；（6）n2、h2、nh3质量之比不随时间延长而改变的状态；（7）正逆反应同时进行的状态；（8）h2减少的速度等于nh3增加的速度的状态；（9）n2、h2、nh3三者浓度相等的状态；（10）氨气的生成速度与分解速度相等的状态。分析：反应方程式：n2(g)+3h2(g)2nh3(g)这是一个反应前后气体体积发生变化的反应，反应从正向开始，而且按化学计量数投入n2和h2使之反应且建立了平衡状态。在10个选项中（1）说明各物质的物质的量不再改变，所以总物质的量才不会改变，是平衡状态。（2）与平衡状态无关，送到密闭容器中多少质量的气体，无论是否为平衡状态，“质量守恒”不会改变。（3）nh3分解，n2生成这是逆向反应。速率符合化学计量数之比，不能说明是平衡状态。（4）能说明是v逆=v正，是平衡状态。（5）投入h2、n2的物质的量按3:1，反应的物质的量也是3:1无论平衡与没平衡，h2与n2体积比一定是3:1，不能证明已处于平衡状态。（6）是平衡状态，三种气体质量之比不变，相对分子质量恒定，那么说明三种气体物质的量之比不变。（7）不能说明是平衡状态。（8）这是正向反应，不能说明是平衡状态。（9）不能证明是平衡状态。（10）是平衡状态。答案：（1）（4）（6）（10）5在一个密闭固定体积的容器中，加入2mola和1molb，发生反应：2a(g)+b(g)3c(g)+d(g)，达到平衡时，c的浓度为wmol/l，若维持容器体积和温度不变，以下列配比作为起始物质，达到平衡后，c的浓度仍为wmoll-1的是（ ）a4mola+2molbb2mola+1molb+3molc+1moldc3molc+1moldd1mola+0.5molb+1.5molc+0.5mold分析：容器的体积温度不变，两个平衡状态中c的浓度不变，那么也就是说，四种反应混合物浓度都一样，这样的两个平衡习惯上叫等效平衡。能建立等效平衡状态，必须是初始反应物浓度或物质的量相等或相当于相等才可以。a选项等于2倍a、b物质的量，不能建立等效平衡。分析（b）选项时，把3molc+1mold全部转化为2mola+1molb，与a选项相同，不能建立等效平衡。c选项，相当于投入2mola+1molb，能建立等效平衡。d选项，把1.5molc+0.5mold转化为1mola+0.5molb。相当于投入2mola+1molb。能建立等效平衡。答案：cd6某温度下1l密闭容器加入1moln2和3molh2，使反应n2+3h22nh3达平衡。测得平衡时混合气中n2、h2、nh3的量分别是m、n、q(mol)。如温度不变，只改变初始物质的加入量，而要求n、m、q总维持不变，则n2、h2、nh3的加入量用x、y、z表示时，应满足条件：（1）x=0，y=0，则z=_（2）若x=0.75mol则y=_ z=_（3）x、y、z应满足一般条件是（用含x、y、z的方程式表示）_分析：容器是1l，温度不变，平衡时三种反应混合物物质的量不变，还是等效平衡问题。解：（1）反应从逆向开始，z的物质的量与1moln2和3molh2对应就可以了，或者说把1moln2+3molh2完全转化成nh3，即是z的值，z=2（2）可逆反应从正向、逆向同时开始反应时，要遵照已知条件：n(n2):n(h2)=1:3，y=30.75=2.25 0.75moln2+2.25molh2完全转化成nh3，nh3是1.5mol。z=2mol-1.5mol=0.5mol（3） n2+3h22nh3 从正向开始反应 1 3 0 从逆向开始反应 0 0 2 等效平衡 从正逆同时反应 x y zx、y、z要满足的一般关系整理得或者整理得（二）网上能力训练题基础性训练题一选择题1把下列4种x溶液，分别加进4个盛有10ml 2moll-1盐酸和烧杯中，并加水稀释到50ml，此时x和盐酸缓和地进行反应，其中反应速度最大的是（ ）a20mol 3moll-1 b20mol 2moll-1c10mol 4moll-1 d10mol 2moll-12如图所示，两个极易导热的密闭容器a和b容器a体积恒定，容器b体积可变，在温度、压强、体积相同条件下，往a中b中分别充入等物质的量的no2，发生2no2n2o4，正反应放热。以下说法正确的是（ ）a反应起始时两容器内的反应速率va和vb的关系为vavbb反应过程中两容器内的反应速率va和vb的关系vapb3在一定条件下，可逆反应：x(g)+3y(g)2z(g)，达平衡时，有50%的y转化为z，若x的转化率为25%，则起始时充入容器中的x与y的物质的量之比为（ ）a1:1 b1:3 c2:3 d3:24把3mola和2.5molb混合于2l密闭容器中，发生反应3a(g)+b(g)nc(g)+2d(g)，5分钟达到平衡状态，生成1mold。经测定以c表示的平均反应速率为0.1mol/(lmit)，则下列结论中，错误的是（ ）a平衡时，b的转化率为20%b平衡时，b的浓度为1mol/lcn=1dva=0.15mol/(lmit)5温度，催化剂不变，向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入a h2、n2、nh3，反应达平衡时，氨浓度最大一组是（ ）abcdh2613.55n22011.5nh304216一定温度下，1moln2和3molh2混合后反应，达到平衡时，测得平衡混合气的密度是同时同压下氢气的5倍，则n2的转化率是（ ）a10% b30% c50% d60%7在一个6l的密闭容器中，放入3lx(g)和2ly(g)，在一定条件下发生下列反应4x(g)+3y(g)2q(g)+nr(g)，达平衡后，容器内温度不变，混合气的压强比原来增加5%，x的浓度减小，则该反应中方程式的n值是（ ）a3 b4 c5 d6二填空题8在一定温度下，把2molso2和1molo2通入一个容积一定的密闭容器中，发生2so2+o22so3反应。当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的so2、o2和so3的物质的量(mol)。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完全相同。请填写下列空白：（1）令a=0，b=0则c=_（2）若a=0.5，则b=_ c=_（3）a、b、c必须满足一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c）_ _提高性训练题9在一密闭容器中进行反应：2so2(g)+o2(g)2so3(g)已知反应进行过程中某一时刻so2、o2、so3的浓度分别为0.2moll-1，0.1moll-1，0.2moll-1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是（ ）aso2为0.4moll-1，o2为0.2moll-1bso2为0.25moll-1cso2、so3均为0.15mol-1dso3为0.4moll-110加热n2o5按下式分解：n2o5n2o3+o2，n2o3又按n2o3n2o+o2分解，在容器为1l的密闭容器中将4moln2o5加热至t时，达到平衡时氧气的浓度为4.5moll-1，n2o3浓度为1.7moll-1，则t时，n2o5的分解率是（ ）a77.5% b62.5% c40.5% d22.5%11在一个固定容积的密闭容器中，放入2lx气和3ly气，同时发生如下反应：nx(g)+3y(g)2r(g)+q(g)反应达到平衡后，测知x和y的转化率分别为30%和60%，则化学方程式中n值是（ ）a1 b2 c3 d412可变的密闭容器中盛有适量的n2、h2混合气体，在一定条件下反应n2+3h22nh3，达到平衡时容积为vl，混合气体中nh3占体积20%，若压强、温度保持不变，下列推论不正确的是（ ）a原n2、h2混合气体为100vlb原n2、h2混合气体为1.2vlc参加反应的n2为0.1vld原混合气体中n2、h2体积比为1:313将1体积a（气）和3体积b（气）混合，在560和催化剂作用下发生反应，并达平衡状态：2a(g)+b(g)2c(g)在同温同压下测得此反应在平衡前后气体的密度之比为0.9:1，则此时a的转化率是（ ）a90% b80% c45% d10%14反应a(g)+xb(g)yc(g)，当a的转化率为50%时，反应前气体的密度是反应后气体密度的（同温同压），则x与y的值可能是（ ）a3，4 b4，3 c3，3 d1，115反应：2a(g)xb(g)+2c(g)，在一定条件下达到平衡时，密闭容器内的压强增大了30%，a转化了20%，则此反应方程式中系数x的值为（ ）a5 b4 c3 d216在一个al的密闭容器中放入2la(g)和1lb(g)，在一定条件下发生下列反应：3a(g)+b(g)nc(g)+2d(g)，达到平衡后，a的浓度减小，混合气体平均相对分子质量增大，则该反应方程式中n值是（ ）a1 b2 c3 d4三计算题17在一密闭容器中进行着如下反应：2so2+o22so3，so3的起始浓度是0.4moll-1，o2的起始浓度为1moll-1，当80%的so2转化为so3时，反应即达平衡，求平衡时三种气体的浓度和平衡常数。18一氧化碳变换反应co+h2o(g)h2+co2，在500时，平衡常数k=9，如反应开始时co和水蒸气的浓度都是0.020moll-1，计算在这种条件下，co的转化率最大是多少？如果开始时水蒸气的浓度是0.080moll-1，其它条件不变，co的转化率又是多少？四简答题19已知25时，下列反应的平衡常数如下：n2(g)+o2(g)2no(g) k=110-302h2(g)+o2(g)2h2o(g) k=210812co2(g)2co(g)+o2(g) k=410-92问常温下no、h2o、co2这三个化合物哪个分解放氧的倾向最大？研究性习题20在一固定容器的密闭容器里，保持一定温度，于一定条件下进行以下实验：a(g)+2b(g)3c(g)。已知加入1mola和3molb且达到平衡后生成了amolc。试推算或推理解答下列问题：（1）达到平衡时，c在反应混合气中的物质的量分数是多少？（以百分比形式表示，下同）（2）在相同实验条件下，若在同一个容器中改变加入20mola和6molb，达到平衡后，c的物质的量是多少？此时c在反应混合气中的物质的量分数是多少？（3）在相同实验条件下，若在同一个容器中改为加入2mola和8molb，若要求平衡后c在反应混合气中的体积分数仍保持不变，应加入c多少摩？（4）在相同的容器里，加入nmola和3nmolb，平衡时c的物质的量为m mol。若改变实验条件，可以使c的物质的量在m2m之间变化，那么n和m之间有何关系？试推导出关系式。能力训练题点拨与解答基础性训练题部分一选择题1a。a中物质的量最大。2b。因为va体积恒定，随反应2no2n2o4进行，气体物质的量变少，浓度随之变小，反应速度逐渐变小。可是vb容积可变，可以看成气体浓度变化不大，所以vb速率没多大的变化，所以vatb。d选项不对，正确的是papb。3c。这样解题，设反应物x投入容器中物质的量为m，y物质的量为n，达平衡时，x消耗amol，则y消耗3amol。依据转化率的概念就有解之得。4c。解法是先确定方程式，利于求n值。 方程式是：3a(g)+b(g)2c(g)+2d(g)生成1mold。消耗0.5molb。b的转化率 ，5b。解题思路是，按不可逆反应，把(n2+3h22nh3)n2和h2按1:3全部转化成nh3，然后对比nh3的量。a中n(nh3)4mol，b中n(nh3)4mol，余1molh2，c中n(nh3)=4mol，余0.5molh2，d中n(nh3)=4mol，余0.5molh2。6b。计算方法是：设达到平衡状态时，n2转化了x，h2转化3x，nh3生成2x n2+3h22nh3 初物质的量(mol) 1 2 0 平衡物质量(mol) 1-x 3-3x 2x平衡时总物质的量=4-2x4-2x=n2的转化率7d。解题思路是：反应从正向开始，达平衡时压强增大，所以4+32+n，n只能取6。二8（1）是等效平衡问题，反应从逆向开始 c=2（2）反应从两边同时开始 a=0.5 b=0.25 c=2-0.5=1.5（3）a与c的关系：a+c=2 b与c的关系：b+提高性训练题部分9分析：化学平衡是研究可逆反应的规律，平衡状态是可逆反应进行的最大程度，在平衡状态下，无论是反应物还是生成物，都不能为o，是彼此共存，是动态中的平衡体系。a选项中，so2为0.4moll-1，so3就是o；同样道理d选项中，so2为o，否去ad。c选项中so2是0.15moll-1的话，so3就是0.25mol/lc也是错误的。答案：b10分析：这是一个容器中，两个可逆反应同处在平衡状态中，n2o5、n2o3、n2o、o2共存。解：设达平衡时，n2o5转化浓度为x，n2o3转化浓度为y。 n2o5n2o3+o2平衡浓度 4-x x x n2o3n2o+o2初始浓度 x 0 x平衡浓度 x-y y x+y 根据o2的浓度 x+y=4.5 根据no2浓度 x-y=1.7解之 得 x=3.1n2o5的分解率答案：a11解：由于在方程式中，y物质化学计量数已知，初始体积已知，达平衡时转化率已知，所以“y”是解题依据。设达平衡时，y转化的体积为m。 nx(g)+3y(g)2r(g)+q(g)初始体积（l） 2 3转化体积（l） m转化率 30% 60% 解之得答案：a12解：根据方程式分析： n2 + 3h22nh3 初始体积（l） m n 0 转化体积（l） x 3x 2x 平衡时体积（l） m-x n-3x 2x 依题意：m+n-2x=v 平衡体积为v，nh3占20%v v(n2+h2)=80%v，n2和h2共消耗体积是nh3生成体积的2倍，相当于平衡体积的40%v，那么初始n2和h2体积应为80%v+40%v=120%v=1.2v，参加反应的n2为0.1v，这都是正确的。答案：ad13解：气相反应，平衡前后，混合气体质量不变。在同温同压下，其密度与体积可反比关系。，即初始为10体积，平衡为9体积，缩小了一体积。 2a(g)+b(g)2c(g)初始体积（l） 1 3 0平衡体积（l） 1-x 3-0.5 x x=0.8a的转化率=答案：b14解：参考第13题，气相反应，混合气体质量不变。同温同压下，体积与密度成反比关系。 a(g) + xb(g) y(g)初始体积 1 x 0转化体积 0.5 0.5x 0.5y转化后体积 1-0.5=0.5 x-0.5x=0.5x 0.5y 解之得方程式2y-x=1。与题意有关的有3组解 只选第一组答案：d15解：分析气相反应中气体分子式前的化学计量数，消耗a的体积等于生成c的体积，压强增大是由b决定的。a转化了0.2体积，那么b就得生成0.3体积，压强才可增大30%，所以x=3也可以计算： 2a(g) xb(g) + 2c(g)初始体积 1 0 0转化体积 0.2 0.1x 0.2平衡体积 1-0.2=0.8 0.1x 0.2答案：c16解：容积体积固定，气相反应，混合气体的质量不变，平均相对分子质量与体积成反比关系。达平衡后，混合气体相对平均分子质量是反应前的。 3a(g)+b(g)nc(g)+2d(g)初始体积（l） 2 1 0 0转化体积（l） 1 平衡体积（l）2-1 1- 答案：a三计算题17解： 2so2 + o2