《化学反应原理》.docx

化学反应速率和化学平衡 专题 考点扫描1、了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2、了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。3、了解化学反应的可逆性。4、了解化学平衡建立的过程。5、理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。6、理解外界条件（浓度、温度、压强、催化剂等）对化学平衡的影响，认识其一般规律。7、了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。知识点拨一、化学反应速率1概念： 用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2表达式： VC/t 单位：molL-1s-1 或molL-1min-1等。3注意：以上所指的反应速率是平均反应速率而不是瞬时反应速率，均取正值。同一反应在不同时间内，平均反应速率不同。中学阶段计算的是平均反应速率，图示的应是瞬时速率。同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同。4规律：反应速率的数值之比等于化学方程式中的化学计量数之比。对于同一反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)同一时间：VA:VB:VC:VDnA:nB:nC:nDCA:CB:CC:CDm:n:p:q二、影响化学反应速率的因素1. 内因：物质本身结构及性质是反应速率的主要决定因素分子要起反应，必须相互接触碰撞，但并不是每一次都能发生化学反应，能发生化学反应的只是少数能量较高的“活化”分子，“活化”分子所进行的碰撞叫有效碰撞。活化能是活化分子的平均能量与反应物平均能量之差。如图所示，图中E表示活化分子的平均能量；Ea、Ea分别表示正、逆反应的活化能；E1、E2分别表示反应物分子和生成物分子的平均能量。由图可以看出：正反应的活化能：Ea = E E1逆反应的活化能：Ea= E E2若Ea 0 ；反之，S0。化学反应的 S越大，越有利于反应自发进行。2.反应能否自发进行的判断依据：体系能量降低和混乱度增大都有促进反应自发进行的倾向。因此，要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑焓变（H）和熵变(S)。（1）如果反应的H0，则该反应一定能自发进行；（2）如果反应的H0，S0，则该反应一定不能自发进行；（3）如果反应的H0，S0，S0，反应能否自发进行与反应的温度有关。例如：反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)的H0，S0，S0，该反应在较低温度下不能自发进行，而在较高温度下能自发进行。四、化学平衡1可逆反应(1)概念：在相同的条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。(2)特征：转化率永远不可能达到100%，也就是反应一旦开始，那么，就不可能只存在反应物，或只存在生成物。2化学平衡状态(1)概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态。(2)特征：逆：可逆反应等：V正=V逆动：动态平衡，V正=V逆0定：各组分的浓度保持不变 变：化学平衡状态是暂时的、有条件的，影响平衡状态的条件发生改变，平衡状态就会被破坏，发生平衡移动。条件改变，平衡发生移动五、化学平衡的移动 1.化学平衡移动(1)概念：当外界条件改变时，可逆反应从一种平衡状态向另一种平衡状态转化的过程。(2)平衡发生移动的根本原因：V正、V逆发生改变，导致V正V逆。(3)平衡发生移动的标志：新平衡与原平衡各物质的百分含量发生了变化。注意： 新平衡时：V正=V逆，但与原平衡速率不等。 新平衡时：各成分的百分含量不变，但与原平衡不同。 通过比较速率，可判断平衡移动方向当V正V逆时，平衡向正反应方向移动；当V正V逆时，平衡向逆反应方向移动；当V正V逆时，平衡不发生移动。2.外界条件对化学平衡的影响(1)浓度：其它条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度都会使平衡向正反应方向移动。改变物质浓度不包括固体和纯液体，即固体或纯液体物质的量的增加和减少，不影响浓度，从而不影响化学反应速率，也不影响化学平衡。(2)压强：其它条件不变时，增大压强，会使平衡向气体体积缩小的方向移动。注意： 若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，V正V逆，平衡不移动。 压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压变化，若平衡混合物的体积不变，而加入“惰性气体”，虽然总压变化了，但平衡混合物的浓度仍不变，速率不变，平衡不移动。 若加入“惰气”，保持总压不变，此时只有增大体系体积，这就相当于降低了平衡体系的压强，平衡向气体体积增大的方向移动。 (3)温度：在其它条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。降低温度，平衡向放热反应方向移动。 (4)催化剂：催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，因此不影响化学平衡，但可大大地缩短反应达到平衡所需的时间。3勒沙特列原理如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。具体地可理解为：增大浓度，平衡就会向着浓度减小的方向移动；减小浓度，平衡就会向着浓度增大的方向移动.增大压强，平衡就会向着压强减小的方向移动；减小压强，平衡就会向着压强增大的方向移动.升高温度，平衡就会向着吸热反应的方向移动；降低温度，平衡就会向着放热反应的方向移动.平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，如电离平衡，水解平衡也适用.六、化学平衡常数1、概念：可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始，也无论反应物的起始浓度的大小如何，平衡时，生成物浓度的系数次方的乘积除以反应物浓度系数次方的乘积的值均保持不变.该值成为化学平衡常数，用K表示.。2表示： 对于一般的可逆反应：mA+nBpC+qD，K3意义：化学平衡常数可以表示可逆反应进行的程度。K值越大，表示反应进行的程度越大.K值只是温度的函数.如果正反应为吸热反应，温度升高K值增大；如果正反应为放热反应，温度升高K值减小.反之，则反.但是，只要温度一定，对于已达平衡的可逆反应，即使改变其它条件使平衡破坏，建立新的平衡后，K值也不变.4平衡常数表达时的注意事项同一化学反应，化学计量数不同K值不同.有固气或固液的平衡反应，固体或纯液体的浓度不写在平衡常数关系式中在稀溶液中进行的反应，如果有水参加，水的浓度不写在平衡常数关系式中.这是因为物质在稀的水溶液中，水的浓度近似于一个常数。七、等效平衡1概念：同一可逆反应在相同的条件下，通过不同的途径或不同的配料，达到平衡状态时，各组分的分数(即含量)分别相同.2判定：(1)定温定容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物(或生成物)的物质的量的比值与原平衡相同，两平衡是等效的.此时，各配料量不同，只能推出各组分的百分含量相同，其各组分的浓度、反应速率、平衡压强等分别不同于原平衡.(2)定温定容时，通过化学计量数计算把投料量换算成与原投料量同一边的物质的量保持其数值相等，则两平衡是等效的.此时，各组分的浓度，反应速率包括平衡压强等也分别与原平衡相同，亦称等同平衡.(3)定温定压下，改变起始时加入物质的量，只要按化学方程式系数换算成同一边的物质的量之比与原平衡相同，则达到等效平衡.此时的情形与(2)相似，但投料量不同时，不能称等同平衡。 精题精讲1可逆反应2A(g)+3B(g) 2c(g)+D(g)在四种不同条件下的反应速率分别为：(A)=0.5mol/(Lmin)(B)=0.6mol/(Lmin)(C)=0.35mol/(Lmin) (D)=0.4mol/(Lmin)则该反应在不同条件下反应速率最快的是( )A. B. C. D.解析：在同一反应中，化学反应速率用不同物质的浓度变化表示，无法判断其反应速率的慢快，需要根据反应速率之比等于物质的化学计量数之比换算成用同一物质表示的反应速率的数值才能比较其快慢程度.现将上述反应速率都用A的变化表示：v(A)=0.5mol(Lmin)v(A)=v(B)=0.4mol/(Lmin)v(A)=v(C)=0.35mol/(Lmin)v(A)=2v(D)=0.8mol/(Lmin) 0.80.50.40.35，故情况下反应速率最快.答案：D2在一定条件下，可逆反应N2+3H22NH3；H丙 （B）甲丙乙 （C）丙甲乙 （D）乙丙甲答案B解析在氯水中存在平衡：Cl2H2O HClHClO。在甲瓶中加入少量的NaHCO3晶体后，因酸性HCl H2CO3 HClO，所以NaHCO3与HCl反应，平衡向右移动，HClO增加；乙瓶中加入少量的NaHSO3晶体，因HClO有强氧化性，氧化有强还原性的NaHSO3，HClO降低。故HClO关系为甲丙乙评说本题考查勒夏特列原理的应用和元素化合物的性质，有较强的综合性。如果没有理解勒夏特列原理，也不清楚HCl 、H2CO3、HClO的酸性强弱关系和NaHSO3的强还原性，就不可能正确解题。9在10和4105的条件下，当反应aA(g) dD(g)eE(g)，建立平衡后，维持温度不变而压强改变，测得D的浓度变化如下：压强（Pa）410561051010520105D的浓度（mol/L）0.0850.1260.2000.440（1）压强从4105Pa增加到6105Pa时，平衡向_(填“正”或“逆”)方向移动，理由是_。（2）压强从10105Pa增加到20105Pa时，平衡向_（填“正”或“逆”）方向移动，此时平衡向该方向移动的两个必要条件是：_。答案 （1）逆反应方向；假定压强从4105Pa增加到6105Pa时，平衡不移动，则D6/40.085mol/L0.128 mol/L,由于0.1280.126，所以实际平衡向逆反应方向移动，也就是说正反应是一个气体总分子数增加的反应，即ade。 （2）正反应方向；第一个条件是压强从10105Pa增加到20105P a时E从气态变成了液态甚至固态，第二个条件是ad。 解析假定压强从4105Pa增加到6105Pa时，平衡不移动，则D6/40.085mol/L0.128 mol/L,由于0.1280.126，所以实际平衡向逆反应方向移动，也就是说正反应是一个气体总分子数增加的反应，即ade。同理，假定压强从10105Pa增加到20105Pa时，平衡不移动，则D20/100.200mol/L0.400mol/L0.440mol/L，所以实际平衡向正反应方向移动，而此时正反应变成了一个气体总分子数减少的反应。从题中数据看，D变化不大，那么D仍为气态，因此，第一个条件是压强从10105Pa增加到20105P a时E从气态变成了液态甚至固态，第二个条件是ad。点评运用假设合理比较，可以解决平衡移动问题。但第（2）小题后面问题的解答，必须具备扎实全面的基本知识，系统灵活的思维能力。基础薄弱，思维僵硬单一，肯定不行。10（2004上海）在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2（g）+ O2 (g) 2SO3(g) ；H0（1）写出该反应的化学平衡常数表达式K_ （2）降低温度，该反应K值_，二氧化硫转化率_，化学反应速度_（以上均填增大、减小或不变） （3）600时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是_。 （4）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是 _（用文字表达）；10min到15min的曲线变化的原因可能是_（填写编号）。A加了催化剂 B缩小容器体积C降低温度 D增加SO3的物质的量答案（1）；（2）增大；增大；减小。（3）1520min和2530min。（4）A；B。解析 题给图像中曲线看起来比较杂乱，不要被表面现象所迷惑，只要仔细分析可发现图中所包含的化学含义。15min-20min、25min-30min两个时间段时三条曲线都跟横坐标平行，即三种物质的物质的量不发生变化，处于平衡状态。在20min这一瞬间，O2的物质的量突然增大，说明此时向反应容器中加入了O2。10min前后反应都处于不平衡状态，而且O2、SO2的物质的量都是逐渐减小，SO3的物质的量都是逐渐增大；只是10min前变化较缓，10min后变化较快。这是改变了某条件使反应速率加快所造成的。所以，可能是加了催化剂或缩小容器体积。评说 主要综合考查化学平衡理论，测试观察能力、分析和综合能力等。 变式操练 1将4moIA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)B(g)2C(g)若经2s（秒）后测得C的浓度为0.6 mo1L-1，现有下列几种说法。用物质A表示的反应的平均速率为0.3 molL-1s -1；用物质B表示的反应的平均速率为0.6 molL-1s -12s时物质A的转化率为70%2s时物质B的浓度为0.7 mo1L-1；其中正确的是( )A B C D答案B2某温度下，反应H2（g）+I2（g）2HI（g）；H0，在带有活塞的密闭容器中达到平衡，下列说法中正确的是( )A增大压强，活化分子数增加，化学反应速率一定增大B升高温度，活化分子百分数增加，化学反应速率一定增大C活化分子间所发生的分子间的碰撞为有效碰撞D加入反应物，使活化分子百分数增加，化学反应速率增大答案B3（06四川）一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、 Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如右图所示，下列描述正确的是（ ）A反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/(Ls)B反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/LC反应开始到10s时，Y的转化率为79.0D反应的化学方程式为：X（g）+Y（g）Z（g）答案C4某学生用优质大理石与稀盐酸反应制二氧化碳，试验结果如图，对图中曲线的描述，正确的是（ ）AOA段表示开始时反应速率慢BAB段表示反应速率快，因为产物CaCl2有催化作用CAB段表示反应速率最快DOC段表示随着时间的增加，反应速率逐渐增加答案 A C5下列反应中，在高温下不能自发进行的是（ ）ACO(g)=C(s)+1/2O2(g) B2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) C(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) DMgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)答案 A6（2005理综）右图是温度和压强对XY2Z反应影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是( )A. X和Y中只有一种为气态，Z为气态B. X、Y、Z均为气态C. 上述可逆反应的正反应为放热反应D. 上述反应的逆反应的H0答案D7(2005年全国)已知反应A2(g) + 2B2(g)2AB2(g)的 H 0，下列说法正确的是( )A升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小B升高温度，有利于反应速率增加，从而缩短达到平衡的时间C达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动D达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动答案B8在一密闭容器中，用等物质的量的A和B发生如下反应：A(g)+2B(g) 2C(g)，反应达到平衡时，若混合气体A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为：( )A.40% B.50% C.60% D.70%答案 A9（06年上海）（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示_，K值大小与温度的关系是：温度升高，K值_。（填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小）。（2）在一体积为10L的容器中，通人一定量的CO和H2O，在850时发生如下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H1）测定对应盐的酸碱性。（如NH4Cl水溶液显酸性）稀释前后的pH与稀释倍数的变化关系。（pH=1的醋酸稀释体积至原来的100倍后pH0平衡移动方向电离度c(H)H数目导电能力加水稀释向右增大减小增多减弱