整合 化学反应速率和化学平衡

《整合 化学反应速率和化学平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《整合 化学反应速率和化学平衡（112页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、化学反应速率和化学平衡 化学反应速率和化学平衡及其影响因素 学习要求掌握影响化学反应速率和化学平衡的因素 灵活运用相关知识解决实际问题 学习内容 专题一 化学反应速率及影响因素 一 化学反应速率知识概述 化学反应方程式中各物质的化学计量数之比 各物质的化学反应速率之比 定义 化学反应速率是研究在单位时间内反应物或生成物浓度的变化 通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示 单位 mol L s mol L min mol L h 关系 数学表达式 1 化学反应速率 v 注意事项 同一化学反应的速率用不同的物质表示时 该反应的化学反应速率可能不同 如N2 3H2 2NH3132 友

2、情提示 1 用不同的物质来表示的速率 数值可能不同 但意义相同 2 以不同物质表示的化学反应速率数值之比等于方程式中各物质的系数之比 3 在化学计算中用到的速率 一般是指一段时间的平均速率 而在有关图象中 可用到瞬时速率 4 对于纯固体或纯液体参加的化学反应 因其浓度也不改变 故不用它们表示反应速率 5 化学反应速率的研究对象可以是可逆反应 也可以是进行完全的反应 6 化学反应的速率是通过实验测定的 测定方法有 a 直接观察某些性质 如释放出气体的体积和体系压强 b 科学仪器测定 如颜色的深浅 光的吸收和发射 导电能力等 c 溶液中 常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测

3、量反应速率 该反应在不同条件下反应速率分别为 VY 0 15mol L S VX 0 6mol L S VZ 4mol L min 则该反应进行的最快的是 例1 某温度时 在2L容器中 x y z三种物质随时间的变化曲线如图所示 由图中数据分析 该反应的化学方程式是 反应开始至2min z的平均速率是 0 05mol L min 速率定义所求得的是平均速率 而图上的是瞬时速率 比较反应速率快慢 首先转化为同种物质表示的速率 注意单位的一致性 2 影响化学反应速率的因素 内因 反应物的性质外因 浓度 温度 压强 催化剂 颗粒大小 光 等等 1 浓度的影响 其他条件不变时 增大反应物浓度 可增大化

4、学反应速率 减小反应物浓度 可减小化学反应速率 此规律只适用于气体反应或溶液中的反应 对纯液体或固体反应物一般不适用 它们的浓度是常数 例2 一定温度下 在固定体积的密闭容器中发生下列反应2HI H2 I2若C HI 由0 1mol L降到0 07mol L时 需要15秒 那么C HI 由0 07mol L降到0 05mol L时 需要反应的时间为 A5SB10SC大于10SD小于10S 化学反应速率是受到浓度条件影响 C 2 压强的影响 对于有气体的化学反应 其他条件不变 增大压强 可增大反应速率 减小压强 可减小反应速率 此规律只适用于有气体的反应体系 不适用于固体和溶液 对于既有气体参加

5、 又有气体生成的可逆反应 增大压强 正反应速率 逆反应速率都增大 减小压强 两者都减小 只是变化的幅度可能有差别 3 温度的影响 当其他条件不变时 升高温度 可以增大反应速率 降低温度 可以减慢反应速率 无论是吸热反应还是放热反应 温度升高 反应速率都增大 只不过吸热反应增大的幅度更大 实验测知 温度每升高10 反应速率通常增大到原来的2 4倍 反应A g B g C g 的反应速率 当温度每升高10 时 速率增加为原来的3倍 当温度升高50 时 速率应为原速率的 倍 A 15B 27C 81D 243 例题3 D 4 催化剂的影响 正催化剂可以同等程度增大正 逆反应的速率 负催化剂可以同等程

6、度减小正 逆反应的速率 必须明确 催化剂是参加反应的 使用催化剂时 要选择催化剂所需要的适宜温度 要防止催化剂中毒失效 5 其它因素的影响 使反应物颗粒变小 加大光照强度 采用不同的溶剂 电化学原理 超声波射线 激光 电磁波等对反应速率均有影响 如煤球燃烧 只增加几个等同的煤球 速率和碳的转化率均不改变 若是将煤球粉碎 燃烧的速率大大加快 然而碳的转化率却不变 例4 进行如图实验的X Y 其中各图象中能正确表示实验结果的是 C 6 非反应气体对反应速率的影响 稀有气体或其他非反应气体充入反应容器中 有以下两种情况 若恒温 恒容 则充入的非反应气体没有改变反应气体的分压 即不会改变反应物的浓度

7、因此不影响化学反应速率 若恒温 恒压 则充入的非反应气体就会使容器容积扩大 降低了反应物的浓度 故能使反应速率降低 二 化学反应速率内容精讲 1 有效碰撞能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞 具有足够能量的分子 在一定的取向上碰撞 化学键断裂 原子 或离子 形成了新的化学键 才发生了化学反应 2 活化分子与活化能 把发生有效碰撞的分子叫做活化分子 但活化分子发生的碰撞不一定都是有效碰撞要发生有效碰撞 必须同时满足两个条件 一是反应物分子的能量必须达到某一临界数值 是活化分子二是活化分子必须按一定的方向互相碰撞 前者是能量因素 后者是空间因素 活化能 活化分子具有的最低能量与分子平均能量之差 叫做

8、活化能 分子运动 相互碰撞 分子具有足够的能量 活化分子 有合适的取向 有效碰撞 发生化学反应 3 用碰撞理论解释化学反应速率的影响 化学反应发生的条件 原因 反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 反应速率加快 浓度对反应速率的影响 其它条件不变 增加反应物浓度加快化学反应速率 内容 压强对反应速率的影响 对于气体反应来说 增大压强相当于增大反应物的浓度 反应速率加快 内容 原因 反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 反应速率加快 增大压强 温度对反应速率的影响原因 温度升高 分子获得更高的能量 活化分子百分数提高 有效碰撞次数提高 反应速率加快 加

9、入催化剂 反应活化能降低 活化分子百分数提高 有效碰撞次数提高 反应速率加快 催化剂对反应速率的影响原因 例5 许多实验证明 在其他条件不变的情况下 增加反应物的浓度可以增大化学反应速率 只是因为 A 增加反应物的浓度 单位体积内活化分子数增多B 增加反应物的浓度 降低了反应体系所需的能量C 增加反应物的浓度 反应物分子间有效碰撞次数增加D 增加反应物的浓度 增加了反应物分子的能量 AC 注意 压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体反应物的浓度来实现的 也就是说压强只对有气体参与的反应的速率才有影响 例6 如下图所示 相同体积的a b c三密闭容器 其中c容器有一活塞 a b两容器为定容

10、容器 起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等 一定条件下发生2SO2 O2 2SO3的反应 问 如起始在a c两容器中通入同量的N2 则此时三容器起始压强为Pa Pb Pc 起始a c两容器的反应速率大小关系为Va Vc 反应一段时间后a c中速率大小关系为Va Vc 起始反应速率关系为Va Vb Vc 练1 将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中 若作如下改变的情况 其中能使最初的化学反应速率增大的是 A 盐酸的浓度不变 而使盐酸的用量增加一倍B 盐酸的浓度增大一倍 而使盐酸的用量减少到原来的一半C 盐酸的浓度和用量都不变 增加碳酸钙的量D 盐酸和碳酸钙不变 增大压强一倍E 加入Ca

11、Cl2溶液F 加入CaCl2固体G 将CaCO3固体用CaCO3粉末代替 BG 练2 下列事实中 是什么因素影响了化学反应的速率 同浓度 同体积的盐酸中放入大小相同的锌片与镁条 产生气体有快有慢 2 熔化的KC1O3放出气体很慢 撒入少量的二氧化锰后很快有气体产生 反应物的性质 催化剂 3 锌粉与碘混合后 无明显现象 当加入几滴水时 立即有紫红色蒸气产生 4 无色的KI晶体与白色的HgC12粉末混合时 无明显现象 若将其加入水中 立即有红色的HgI2生成 5 集气瓶中充满C12和H2的混合气体 在瓶外点燃镁条时发生爆炸 6 铁片与稀硫酸制取氢气时 滴加少量CuSO4溶液 可加快产生H2的速率

12、催化剂 溶剂 光和热 构成原电池 练3 根据盐酸与大理石 足量 反应 V CO2 t关系图曲线 以下判断正确的是 A 若温度相同 反应的盐酸浓度大于 反应 但H 物质的量相等 B 反应时H 的物质的量浓度最大C 与 的反应速率相等D 反应速率由大到小顺序为 斜率意义 速率 AD 练4 将Ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应 反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示 在相同的条件下 将Bg A B 粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应 则相应的曲线 图中虚线所示 正确的是 C 专题二 化学平衡及影响化学平衡的条件 一 可逆反应在一定的条件下 一个化学反应可按方程式从左到右进行 又可从右到左进行叫可逆反应

13、 化学反应可逆性是普遍存在的 只是反应的程度不同而已 例如反应 1 CO g H2O g CO2 g H2 g 2 Ag aq Cl aq AgCl s 3 3H2 g N2 g 2NH3 g 二 化学平衡知识概述 1 化学平衡的概念 在一定条件下的可逆反应里 正反应和逆反应的速率相等 反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态叫做化学平衡 2 化学平衡的特点 1 动 动态平衡 正逆反应仍在进行 2 等 正反应速率 逆反应速率 3 定 反应混合物中各组分的浓度保持不变 各组分的含量一定 5 变 条件改变 原平衡被破坏 在新的条件下建立新的平衡 6 逆 对同一物质而言 各种物质 4 同 一定条件

14、下平衡的建立与途径无关 在一定条件下可建立相同的平衡 等效平衡 以xA yBzC为例 化学平衡到达的标志有 VA 耗 VA 生速率 V正 V逆 VA 耗 VC 耗 x zVA 耗 VB 生 x y 各物质的百分含量保持不变 直接的 3 化学平衡状态的标志 混合气体的总压 总体积 总物质的量不随时间的改变而改变 各物质的浓度不随时间的改变而改变 各物质的物质的量不随时间改变而改变 各气体的分压 分体积不随时间改变而改变 间接的 3 化学平衡状态的标志 4 判断化学平衡状态的方法 平衡 平衡 平衡 不一定平衡 4 判断化学平衡状态的方法 平衡 平衡 不一定平衡 不一定平衡 4 判断化学平衡状态的方

15、法 平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 4 判断化学平衡状态的方法 不一定平衡 不一定平衡 一定平衡 小结 化学平衡的标志 正反应速率等于逆反应速率 各成分的百分含量保持不变 各物质的浓度不变 各物质的转化率不变 对于气体计量数和前后不相等的反应 压强保持不变 例1 在恒温下 密闭容器中的可逆反应 2SO3 g 2SO2 g O2 g 可用来确定该反应已经达到平衡状态的是 A 反应容器内 压强不随时间改变B 单位时间消耗1molSO3同时生成1molSO2C 单位时间消耗1molSO3同时消耗1molSO2D 容器内混合气体的总质量不发生变化 AC 例2能够说明N2 g 3H2 g 2NH3

16、g 反应在密闭容器中已达到平衡状态的是 容器内N2 H2 NH3三者共存 容器内N2 H2 NH3三者浓度相等 容器内N2 H2 NH3的浓度比恰为1 3 2 tmin内生成1molNH3同时消耗0 5molN2 tmin内 生成1molN2同时消耗3molH2 某时间内断裂3molH H键的同时 断裂6molN H键 容器内质量不随时间的变化而变化 容器内压强不随时间的变化而变化 容器内密度不再发生变化 容器内的平均摩尔质量不再发生变化 平衡状态的判断 练1 下列方法中可以证明A s 2B2 g 2C2 g D2 g 已经达到平衡状态的是 一个B B键的断裂的同时有一个C C键的生成 百分组成B2 C2 D2 单位时间内生成了2molC的同时也生成了1molA 反应速率 B2 C2 1 2 D2 C B2 C C2 C D2 2 2 1 温度 体积一定时 B2 C2 D2 浓度不再变化 温度 体积一定时 容器内的压强不再变化 条件一定时 混合气体的平均相对分子质量不再变化 温度 体积一定时 混合气体的密度不再变化 3 化学平衡移动原理 勒夏特列原理 勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一