云南省镇康县第一中学高中化学 第二章 化学反应速率化学平衡学案1 新人教版选修4

化学反应速率和化学平衡学案化学反应速率和化学平衡学案 一. 化学反应速率 1概念： ； 公式： 单位： ； 2特点： (1).是 （平均速率/瞬时速率）； (2).方程式中的系数之比等于各物质反应速率之比； (3).同一反应中用不同的物质表示的速率,其数值可能不同. 3一个重要规律：不同物质的速率的比值等于化学方程式中相应的系数比。 如对：mA + nB pC + qD 有：(A)(B)(C)(D) 4影响反应速率因素： 浓度 ：浓度越大，反应速率越快 （ 不能改变其浓度） 实质：物质浓度增大，单位体积内，活化分子数目 ，活化分子百分数 ，分子间的有效碰 撞增多，导致反应速率加快。 温度 ：温度越高，反应速率越快（注意：正逆反应速率同时增大） 温度每升高 10，化学反应速率将增大到原来的 24 倍 分子的平均能量 ，使反应速率增大。 压强 ：增大压强（减小体积），反应速率增大（只适用于 ） 1、恒温时：增加压强（引起）体积 （引起）浓度 （引起）反应速率 。 2、恒容时：a、充入气体反应物（引起）浓度 （引起）总压增大（引起）反应速率加快。 b、充入“稀有气体” （引起）总压 ，但各物质浓度 ，反应速率不变。 3、恒压时：充入“稀有气体”（引起）体积 （引起）各物质浓度 （引起）反应速率减 催化剂：加快反应速率；（正逆反应速率同时同倍数增大） 催化剂降低了 ，使一部分原先的非活化分子变为 ，提高了活化分子的百分数 例 1.在容积可变的密闭容器中，2mo1N2和 8mo1H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化 率为 25%，则平衡时的氮气的体积分数接近于 A5%B10%C15%D20% 例 2设反应 C + CO2 2CO 1 0 反应速率为 V1 ；N2 + 3H2 = 2NH32S(l)S(s) （2）化学反应的熵变（S）：反应产物的总熵与反应物总熵之差。 （3）反应熵变与反应方向的关系 3.在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向的判据为： HTS 0 反应能自发进行 HTS 0 反应达到平衡状态 HTS 0 反应不能自发进行 三化学反应的限度 1.化学平衡（状态）： （1）概念：在一定条件下 进行到一定程度时， 和 相等，各组分的百分 含量 ，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 （2）特征： 逆：化学平衡研究的对象是 等： = 0 动：化学平衡是动态平衡。虽然 V（正）=V（逆），但正、逆反应仍在进行。 定： 。 变：外界条件改变，平衡也随之改变。 （3）化学平衡（状态）的判断 例 4.可逆反应2NO22NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是： 单位时间内生成 n molO2的同时生成 2n molNO2 单位时间内生成 n molO2 的同时，生成 2n molNO 用 NO2、NO、O2 的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为 2 : 2 : 1 的状态 混合 气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均相对 分子质量不再改变的状态 A. B. C. D. 3.化学平衡常数 K （1）平衡常数的数学表达式及单位： 如果反应物和生成物均为气体对于达到平衡的一般可逆反应：aA + bB pC + qD 反应物和 生成物平衡浓度表示为 C(A) 、C (B)、C(C) 、C(D) 化学平衡常数：Kc= （2）影响化学平衡常数的因素： 化学平衡常数只与 有关，升高或降低温度对平衡常数的影响取决于 。反应物和生成物中只有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作 “1”而不代入公式。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若改变方程式的系数或反 应方向，则平衡常数改变； 例 5. (2020 海南高考)高炉炼铁过程中发生的主要反应为 232 12 33 Fe OsCO gFe sCOgA 已知该反应在不同温度下的平衡常数如下： 请回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式 K=_，H_0(填“”、“c+d Qc+d Q0 C.开始时充入 Z 和 R a+bc+d Q” “”“=”），判断的理由是_; (6）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定 10min 后达到新的平衡，请在下图中 用曲线表示第 IV 阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势（曲线上必须标出 A、B、C）。 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 5.0 10.015.020.0 0.0 5.0 10.015.0 0.0 10.015.0 浓度 /(molL1) B A C 3.00 2.00 1.00 1.86 0.76 0.62 1.50 1.00 0.50 时间/min I 0.05.010. 0 0.05.0 10. 0 1.0 2.0 时间/min 浓度 /molL1 B A C 等效平衡 一概念 在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始， 还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数 等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。 I 类： 在恒温恒容下，对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应，只改变起始加入物质的 物质的量，如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平 衡相同，则两平衡等效。 例 1：在一定温度下，把 2mol SO2和 1mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应， 22 OSO2 3 SO2 ，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 分别代表初始时加入的 322 SOOSO、 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相互关系，才能保证达到平衡状态时，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。请填空： （1）若 a=0，b=0，则 c=_。 （2）若 a=0.5，则 b=_，c=_。 （3）a、b、c 的取值必须满足的一般条件是_，_。（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） II 类： 在恒温恒容下，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质 的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。 例 2：在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应： )g(Br)g(H2)g(HBr2 已知加入 1mol H2和 2mol Br2时，达到平衡后生成 a mol HBr（见下表已知项），在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号 的状态，填写下表中的空白。 起始状态时物质的量 n（mol） H2 Br2 HBr 平衡时 HBr 的物质的量 n（mol） 已知 编号 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m g(g2m) III 类： 在恒温恒压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数之比换算成化学方 程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，达到平衡后与原平衡等效。 例 3：恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：)g(B)g(A)g(C （1）若开始时放入 1mol A 和 1mol B，达到平衡后，生成 a mol C，这时 A 的物质的量为_ mol。 （2）若开始时放入 3mol A 和 3mol B，达到平衡后，生成 C 的物质的量为_mol。 （3）若开始时放入 x mol A、2mol B 和 1mol C，达到平衡后，A 和 C 的物质的量分别为 y mol 和 3a mol，则 x=_，y=_。平衡时，B 的物质的量_（填编号）。 （甲）大于 2mol （乙）等于 2mol （丙）小于 2mol （丁）可能大于、等于或小于 2mol （4）若在（3）的平衡混合物中再加入 3mol C，待再次达到平衡后，C 的物质的量分数是_。 1在 t时，向 2L 密闭容器中放入 1molA 和 1molB，发生下列反应：A（g）+B（g） C（g） +2D（g），平衡时 C 的含量为 m%，保持其他条件不变，若按下列配比将物质放入容器中达到平衡 时，C 的含量仍为 m% 的是 A、2molA 和 1molB B、2molD 和 A、B、C 各 1molC、1molC 和 2molD D、1molC 和 1molD 2某温度下，在一容积可变的容器中，反应 2A(g) + B(g)2C(g)达到平衡时，A、B 和 C 的物 质的量分别为 4 mol、2 mol 和 4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量 做如下调整，可使平衡右移的是（ ） A均减半 B均加倍 C均增加 1 mol D均减少 1 mol 3在一恒温恒容密闭容器中，A、B 气体可建立如下平衡： 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)现分别 从两条途径建立平衡：. A、B 的起始量均为 2mol；. C、D 的起始量分别为 2mol 和 6mol。 下列叙述不正确的是： （ ） A、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同 B、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同 C、达到平衡时，途径的 和途径体系内混合气体平均相对分子质量相同 D、达到平衡时，途径的气体密度为途径密度的 1/2 4.（双选）在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入 3LA 和 2LB，发生如下反应： 3A（气）+2B（气） xC（气）+yD(气)达到平衡时，C 的体积分数为 m%。若维持温度压强不变， 将 0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD 作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时 C 的体积分数仍为 m%,则 X、Y 的值分别为 A、x=3 y=1 B、x=4 y=1 C、x=5 y =1 D、x=10 y=2 5.（双选）在一个 1L 的密闭容器中，加入 2molA 和 1molB ，发生下述反应：2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡时，C 的浓度为 1.2mol/L , C 的体积分数为 a% 。维持容器的体积和温度不 变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C 的浓度仍是 1.2mol/L 的是（ ） A、3mol C+1mol D B、1mol A +1.5mol C+0.5mol D C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B 6.在密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。起始时 SO2和 O2分别为 1mol 和 0.5mol，达到平衡时 SO2的转化率为 90。若从 SO3开始进行反应，在相同条件下，欲使平衡时 各成分的体积分数与前者相同，则起始时 SO3的物质的量及其转化率分别为（ ） A.1mol 和 20 B.1mol 和 10 C.0.5mol 和 20 D.2mol 和 10 7.密闭容器中,保持一定温度时进行如下反应：N2（气）+3H2（气） 催化剂 高温高压 2NH3（气）。 已知加入 1 mol N2和 3 mol H2，在恒压条件下，达到平衡时生成 a mol NH3见下表中编号（1） 的一行；若相同条件下，达到平衡时混合物中各组分的百分含量不变，请填空： 起始时各物的物质的量（mol）状状 条件 编号 x（N2 ） y（H2） z（NH3 ） 平衡时 NH3的物质量的量 （mol） （1） 130a （2） 30 （3） 0.20.5a 恒 压 x、y、z 取值必须满足的一般条件： 。 等效平衡 一概念 在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始， 还是从逆反应开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数 等）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。 I 类： 在恒温恒容下，对于化学反应前后气体体积发生变化的可逆反应，只改变起始加入物质的 物质的量，如果通过可逆反应的化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量与原平 衡相同，则两平衡等效。 例 1：在一定温度下，把 2mol SO2和 1mol O2通入一定容积的密闭容器中，发生如下反应， 22 OSO2 3 SO2，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 分别代表初始时加入的 322 SOOSO、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相互关系，才能保证达到平衡状态时，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。请填空： （1）若 a=0，b=0，则 c=_。（2）若 a=0.5，则 b=_，c=_。 （3）a、b、c 的取值必须满足的一般条件是_，_。（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） II 类： 在恒温恒容下，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质 的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。 例 2：在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度进行以下反应： )g(Br)g(H2)g(HBr2 已知加入 1mol H2和 2mol Br2时，达到平衡后生成 a mol HBr（见下表已知项），在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号 的状态，填写下表中的空白。 III 类： 在恒温恒压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数之比换算成化学方 程式的同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，达到平衡后与原平衡等效 例 3：恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：)g(B)g(A)g(C （1）若开始时放入 1mol A 和 1mol B，达到平衡后，生成 a mol C，这时 A 的物质的量为 _ mol。 （2）若开始时放入 3mol A 和 3mol B，达到平衡后，生成 C 的物质的量为_mol。 （3）若开始时放入 x mol A、2mol B 和 1mol C，达到平衡后，A 和 C 的物质的量分别为 y mol 和 3a mol，则 x=_，y=_。平衡时，B 的物质的量_（填编号）。 （甲）大于 2mol （乙）等于 2mol （丙）小于 2mol （丁）可能大于、等于或小于 2mol （4）若在（3）的平衡混合物中再加入 3mol C，待再次达到平衡后，C 的物质的量分数是_。 1在 t时，向 2L 密闭容器中放入 1molA 和 1molB，发生下列反应：A（g）+B（g） C（g） +2D（g），平衡时 C 的含量为 m%，保持其他条件不变，若按下列配比将物质放入容 器中达到平 衡时，C 的含量仍为 m%的是 （ ） A、2molA 和 1molB B、2molD 和 A、B、C 各 1molC、1molC 和 2molD D、1molC 和 1molD 2某温度下，在一容积可变的容器中，反应 2A(g) + B(g)2C(g)达到平衡时，A、B 和 C 的物 质的量分别为 4 mol、2 mol 和 4 mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量 做如下调整，可使平衡右移的是（ ） A均减半 B均加倍 C均增加 1 mol D均减少 1 mol 起始状态时物质的量 n（mol） H2 Br2 HBr 平衡时 HBr 的物质的量 n（mol） 已知 编号 1 2 0 a 2 4 0 1 0.5a m g(g2m) 3在一恒温恒容密闭容器中，A、B 气体可建立如下平衡： 2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)现分别 从两条途径建立平衡：. A、B 的起始量均为 2mol；. C、D 的起始量分别为 2mol 和 6mol。 下列叙述不正确的是： （ ） A、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成相同 B、两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的百分组成不同 C、达到平衡时，途径的 和途径体系内混合气体平均相对分子质量相同 D、达到平衡时，途径的气体密度为途径密度的 1/2 4.（双选）在恒温、恒压的条件下，向可变容积的密闭容器中充入 3LA 和 2LB，发生如下反应： 3A（气）+2B（气） xC（气）+yD(气)达到平衡时，C 的体积分数为 m%。若维持温度压强不变， 将 0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD 作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时 C 的体积分数仍为 m%,则 X、Y 的值分别为 A、x=3 y=1 B、x=4 y=1 C、x=5 y =1 D、x=10 y=2 5.（双选）在一个 1L 的密闭容器中，加入 2molA 和 1molB ，发生下述反应：2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡时，C 的浓度为 1.2mol/L , C 的体积分数为 a% 。维持容器的体积和温度不 变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C 的浓度仍是 1.2mol/L 的是（ ） A、3mol C+1mol D B、1mol A +1.5mol C+0.5mol D C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B 6.在密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。起始时 SO2和 O2分别为 1mol 和 0.5mol，达到平衡时 SO2的转化率为 90。若从 SO3开始进行反应，在相同条件下，欲使平衡时 各成分的体积分数与前者相同，则起始时 SO3的物质的量及其转化率分别为（ ） A.1mol 和 20 B.1mol 和 10 C.0.5mol 和 20 D.2mol 和 10 7.密闭容器中,保持一定温度时进行如下反应：N2（气）+3H2（气） 催化剂 高温高压 2NH3（气）。 已知加入 1 mol N2和