化学反应速率及化学平衡重要知识点.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学反应速率和化学平衡重要知识点,1.,化学反应速率的相关知识及计算,2.,平衡的标志问题,3.,等效平衡问题,4.,化学平衡在不同条件下的比较问题,5.,化学平衡移动问题,6.,化学平衡的图像问题,7.,化学平衡的计算问题,升高,温度,v,增大,;,反之则相反。,(,对气体,),增加压强,v,增大,.,反之则相反。,增大,气体或溶液浓度,v,增大,反之则相反。,(,固体或纯液体除外,),加催化剂,v,增大,。,1.,化学反应速率的相关知识,化学反应速率,(,v,):,1,、,是用来衡量化学反应行快慢程度的，通常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,、表示方法：,v,(A)=,c,(A)/,t,(,练习,),3,、,单位：,mol/(L,s),或,mol/(L,min),或,mol/(L,h),4,、用不同物质表示的速率之比等于计量数之比。,5,、影响因素：,温度,:,压强,:,浓度,:,催化剂,:,1,、已知反应,A+3B 2C+D,在一分钟内,A,的物质的量浓度由,2mol/L,降为,1mol/L,，,试分别求此一分钟内,A,和,C,的反应速率。,解,:,v,(A)=,c,(A)/,t,=(2-1)mol/L,1min=1mol/(L,min),v,(A):,v,(C)=1:2,v,(C)=,2mol/(L,min),2,、,用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（）。,A,、对该,反应体系加热,B,、,不用稀硫酸，改用,98%,浓硫酸,C,、滴加,少量,CuSO,4,D,、,不用铁片，改用铁粉,B,注意,“真”变,和,“假”变,”,:,若体系的,压强变化而使,反应物或生成物的,浓度发生变化,即“真”变，否则是“假”变。如：,2SO,2,+O,2,2SO,3,A.,恒压,时充入,He,：,由于,SO,2,、,O,2,、,SO,3,的物质的量不变，体积,V,变大，,浓度降低相当于“减压”，反应速率降低；,B.,恒容,时充入,He,：,由于反应物生成物浓度不变，体系压强不变相当于“假”变。,化学平衡状态的判断,(,化学平衡的标志,),：,以,mA(g)+nB(g,),pC(g)+qD(g,),为例,速率关系：,V,正,V,逆,各物质的,百分含量,(,物质的量分数、体积分数、质量分数等,),保持不变：,混合气体的,总物质的量、总压强、总体积,不随时间的改变而改变（不一定）,各物质的,浓度,不随时间的改变而改变,混合,气体平均相对分子质量,不随时间的改变而改变,（不一定）,混,合气体的,密度,不随时间的改变而改变,（不一定）,反应体系内有色物质的,颜色,不随时间的改变而改变,直接因素,：,间接因素,：,2,、化学平衡的标志,(,特征,),例、可逆反应,2NO,2,2NO,O,2,在恒定容积密闭容器中反,应，达到平衡状态的标志是：,A,单位时间内生成,nmolO,2,的同时生成,2nmolNO,2,。,B,反应容器内，物质的分子总数不随时间的变化而变化,C,用,NO,2,、,NO,、,O,2,的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为,2,：,2,：,1,。,D,混合气体的颜色不再改变的状态。,E,混合气体的密度不再改变的状态。,F,混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。,2.,化学平衡的标志,ABDEF,1,、等效平衡,一定条件下,(,恒温、恒容或恒温、恒压,),，对同一可逆反应，只是起始时加入的物质的物质的量不同，而,达到化学平衡时，任何相同组分的体积分数,(,或物质的量分数,),均相同,，这样的平衡互称为等效平衡。,等效平衡的建立与途径无关，与外界条件和物质用量有关,。,（,1,）什么是等效平衡：,（,2,）判断等效平衡的方法：注意外界条件,使用,极限转化法,将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是否相当。,3,、等效平衡问题,1.,恒温、恒容下的等效平衡问题,对于气态物质反应前后分子数变化的可逆反应,对于,气态物质反应前后分子数变化的可逆反应,判断方法,:,使用,极限转化法,将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的,物质的量,是否对应相等。,对于气态物质反应前后分子数不变的可逆反应,判断方法：,使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的,物质的量比,是否相等。,2.,恒温、恒压下的等效平衡问题,判断方法,:,使用,极限转化法,将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的,物质的量比,是否相等。,等效平衡小结,条件,等效条件,结果,恒温恒容,(,气体总体积改变,),投料换算成相同物质表示时,量相同,两次平衡时各组分百分量、,n,、,c,均相同,恒温恒容,(,气体总体积不变,),投料换算成相同物质表示时,等比例,两次平衡时各组分百分量相同，,n,、,c,同比例变化,恒温恒压,投料换算成相同物质表示时,等比例,两次平衡时各组分百分量、,c,相同，,n,同比例变化,等效平衡问题,1,（,05,江苏）一定温度下，在恒容密闭容器中发生如下反应：,2A(g)+,B(g,)3C(g),，若反应开始时充入,2 mol A,和,2 mol B,，达平衡后,A,的体积分数为,a%,。其他条件不变时，若按下列四种配比作为起始物质，平衡后,A,的体积分数大于,a%,的是,A,2 mol C,B,2 mol A,、,1 mol B,和,1 mol He,（不参加反应）,C,1 mol B,和,1 mol C,D,2 mol A,、,3 mol B,和,3 mol C,AB,2.,在一个固定体积的密闭容器中，加入,2molA,和,1molB,，发生反应：,2A(,气,)+B(,气,)3C(,气,)+D(,气,),达到平衡时，,C,的浓度为,Wmol,/L,，若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，,C,的浓度仍为,Wmol,/L,的是（,）,A.4molA+2molB,B.2molA+1molB+3molC+1molD,C.3molC+1molD+1molB,D.3molC+1molD,D,4.,化学平衡在不同条件下的比较问题,同一可逆反应在不同条件下,达到平衡时的比较,其方法常常要用到等效思维,等效假设,.,也就是建立一个可比的虚拟等效,然后去比较两平衡的关系,.,1.,有体积相同的容器甲和乙,在甲充入,1mol O,2,、,2mol SO,2,在乙充入,2mol SO,3,。密封后都加热至相同温度，达平衡后，下列说法正确的是（）。,A,甲中有,2mol SO,3,，乙中有,2mol SO,2,和,1mol O,2,B,甲中,SO,2,转化率与乙中,SO,3,转化率一定相等,C,甲、乙中平衡混合气的质量分数相同,D,甲、乙两容器内气体压强相等,2,、有甲、乙两容器，甲的容积固定，乙的容积可变。在一定温度下，向甲中通入,3molN,2,和,4molH,2,，,反应达到平衡时，生成,NH,3,物质的量为,amol,。,（,2,）,相同温度下，若乙中通入,6molN,2,和,8molH,2,，,且保持压强与甲相同，反应达到平衡时，生成,NH,3,物质的量为,bmol,，则,b,与,a,的关系可表示为,_,。,(3),若（,2,）中乙与甲的容积始终相等，达到平衡时，生成,NH,3,物质的量为,Cmol,，则,C,与,a,的关系可表示为,_,。,b=2a,C2a,4.,化学平衡移动问题,化学反应的特点,:,1.,可逆反应,2.,反应物、生成物的状态,3.,气态物质的计量数,4.,反应热,外界条件改变,浓度、压强、温度等,物理量改变：,1.,速率,2.,浓度,3.,百分含量,4.,转化率,5.,压强,6.,相对平均分子质量等,结论,:,1,、外界条件对化学平衡的影响是,通过改变正反应速率和逆反应速率相对大小,来实现的。,2,、化学平衡移动的方向取决于,v,正、,v,逆的相对大小。,(1),v,正,v,逆 化学平衡向,正,反应方向移动。,(2),v,正,=,v,逆 化学平衡,不,移动。,(3),v,正,v,逆 化学平衡向,逆,反应方向移动。,3,、化学平衡不移动并不说明,v,正、,v,逆 大小没有改变,1,在,10,和,410,5,Pa,的条件下，当反应,aA(g,),dD(g,)+,eE(g,),建立平衡后，维持温度不变，逐步增大体系的压强，在不同压强下该反应建立平衡后，物质,D,的浓度见下表,(,在增大压强的过程中无其它副反应发生,),：,(1),压强从,410,5,Pa,增加到,610,5,Pa,时平衡应向,反应方向移动,(,填“正”或“逆”,),，理由是,。并且,a,d+e,(,填,).,(2),压强从,110,6,Pa,增加到,210,6,Pa,时，平衡向,反应方向移动,(,填“正”或“逆”,),理由是,。并且,a,d(,填,).,压强,(Pa),410,5,610,5,110,6,210,6,D,的浓度,(mol/L),0.085,0.126,0.200,0.440,2,在下列平衡体系中，保持温度一定时，改变某物质的浓度，混合气体的颜色会改变；改变压强时，颜色也会改变，但平衡并不移动，这个反应是,A,2NO,O,2,2NO,2,B,N,2,O,4,2NO,2,C,Br,2,(g),H,2,2HBr,D,6NO,4NH,3,5N,2,3H,2,O,3,（,04,广东）在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：,2NO,2,(g)N,2,O,4,(g),，达平衡是，再向容器内通入一定量的,NO,2,(g),，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，,NO,2,的体积分数,A,、不变,B,、增大,C,、减小,D,、无法判断,若改成恒压,又是那个答案,.,C,C,C,5.,化学平衡图象题总汇,一、图象题的一般解题思路,这类题目是讨论自变量,x,（,如时间、温度、压强等）与函数值,y,（,如物质的量、浓度、质量分数、转化率）之间的定量或定性关系，因此，要运用数学方法解决此类题目。,1,.,分析纵横坐标及曲线表示的意义。,2,.,分析曲线的变化趋势与纵横坐标的关系。,3,.,分析特殊点（起点、拐点、终点）及其含义。,4,.,有两个以上变量时，分别讨论两个变量的关系，此时确定其他量为恒量。,图象题的类型,（,1,）,1,物质的量,(,或浓度,)-,时间图象,例,1.,某温度下，在体积为,5,的,容器中，,三种物质物质,的量随着时间变化的关系如图,1,所示，则该反应的化学方程式为,_,，,2s,内用的浓度变化和用的浓,度变化表示的平均反应速率分别为,_,、,_,。,图,1,A,、,B,、,C,三种物质的物质的量随时间变化的关系图,2,3,0.08mol/(,s),0.12mol/(,s),图象题的类型,（,2,）,2.,速率,时间图象,例,2.,把除去氧化膜的镁条投入,到盛有少量稀盐酸的试管中，,发现氢气发生的速率变化情况,如图,2,所示，其中,t,1,t,2,速率变,化的主要原因是,_,；,t,1,t,2,速率变化的主要原因是,_,。,答案,反应是放热反应，温度升高使化学反应速率提高；盐酸物质的量浓度变小使化学反应速率降低,。,图,2,氢气发生速率变化曲线,例,3.,某温度下，在密闭容器里,SO,2,、,O,2,、,SO,3,三种气态物质建立化学平衡后，改变条件，对反应,2SO,2,+O,2,2SO,3,（正反应放热）的正、逆反应速率的影响如图,3,所示。,加催化剂对速率,影响的图象是,(),升温对速率影响,的图象是,(),增大反应容器体积,对速率影响的图象是,(),增大,O,2,的浓度对速,率影响的图象是（）,D,C,A,B,图象题的类型,（,3,）,3.,速率,压强,(,或温度,),图象,例,4.,符合图象,4,的反应为,(),。,、,N,2,O,3,(g)NO,2,(g),NO(g),、,3NO,2,(g),H,2,O,(l),2HNO,3,(l),NO(g),、,4NO,2,(g),5O,2,(g),4NO(g),6H,2,O(g),、,CO,2,(g),C(s)2CO(g),图,4,曲线图,D,v,正,v,逆,图象题的类型,（,4,）,4,转化率,(,或质量分数等,)-,压强、温度图象,例,5.,有一化学平衡,mA(g)+nB,(g),pC(g)+qD(g,),，,如图,5,所示是,A,的转化率同压强、温度的关系，分析图,5,可以得出的正确结论是（）。,.,正反应吸热，,+,+q,.,正反应吸热，,+,+,.,正反应放热，,+,+,.,正反应放热，,+,+,图,5,曲线图,A,分析,解决这类图象题目，采用,“,定一论二,”,，即把自变量（温度、,压强）之一定为恒量，讨论另外,两个变量的关系。,例,6.,mA(s)+nB(g,),qC(g,),正反应为吸热反应）的可逆反应中，在恒温条件下，,B,的体积分数（）与压强（,p,）,的关系如图,6,所示，有关叙述正确的是（）。,点,v,正,v,逆,;,点,v,正,v,逆,点比点反应速率快,分析,、点则未达平衡状态，,反应要向,“,趋向于平衡状态方向,”,进行，以此判断某点,正,、,逆,的,大小关系。比较、两点的速率,快慢则依据压强的高低（或温度的高低）。,图,6,曲线图,A、C,例,7.,图,7,表示,mA(g)+nB(g,),pC(g)+qD(g)+,Q,，,在不同温度下经过一定时间混合体系中,C,的质量分数与温度的关系；图,8,表示在一定条件下达到平衡（,v,正,=,v,逆,）后时刻改变影响平衡的另一个条件重新建立新平衡的反应过程，判断该反应是（）。,.m+n,p+q,Q,0,.m+n,p+q,Q,0,.m+n,p+q,Q,0,.m+n,p+q,Q,0,分析,图,7,中，生成物的质量分数受同种外界条件的影响呈现两种变化趋势，则这两种趋势一定是平衡前、后的两种情况，故最高点时刚好建立平衡，其后，才为外界条件对平衡的影响。,图,7,图,8,C,v,正,v,正,v,逆,v,逆,图象题的类型,（,5,）,5,质量分数,时间图象,例,8.,对于可逆反应,mA(g)+nB(s,),pC(g)+qD(g,),反应过程中，其他条件不变时，产物的质量分数与温度或压强,p,的关系如图,9,所示，请判断下列说法正确的是,(),降温，化学平衡向正反应方向移动,使用催化剂可使,D%,有所增加,化学方程式中气体的化学计量数,m,p,q,B,的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动,A,C,图象题的类型,（,5,）,例,9.,反应,2,(,)+,(,)2,(,)(,正反应放热,),，在不同温度,(,T,和,T,),及压强,(p,和,p,),下，产物的物质的量,(,),与反应时间,(,),的关系如图,10,所示。下述判断正确的是（）。,T,T,，,p,p,T,T,，,p,p,T,T,，,p,p,T,T,，,p,p,C,分析,:,该题要综合运用,“,定一论二,”,、,“,先拐先平,”,解题；也可依据,“,定一论二,”,和外界条件对化学平衡的影响解题。,一、有关的计算关系：,1,三个量：起始量、转化量、平衡量,(,它们的单位必须统一,),起始,a,b,0,0,转化,-,mx,-,nx,+,px,+,qx,平衡,a-,mx,b-nx,px,qx,注,:,各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。,1.,（,04,广东）一定温度下，反应,2SO,2,+O,2,2SO,3,，达到平衡时，,n,(SO,2,):,n,(O,2,):,n,(SO,3,)=2:3:4,。缩小体积，反应再次达到平衡时，,n,(O,2,)=0.8 mol,，,n,(SO,3,)=1.4 mol,，此时,SO,2,的物的量应是,A,、,0.4 mol B,、,0.6 mol C,、,0.8 molD,、,1.2 mol,2,在一定条件下，向,5L,密闭容器中充入,2mol A,气体和,1mol B,气体，发生可逆反应：,2A(g),B(g,)2C(g),，达到平衡时容器内,B,的物质的量浓度为,0.1mol/L,，则,A,的转化率为,A,67%B,50%C,25%D,5%,