化学反应速率 化学平衡.pdf

第九早基本理论化学反应速率化学平衡、化学反应速率L定义:化学反应速率=反应物（或生成物）浓度的变化_ Ac时间（时、分、秒 2注：反应速率取正值。中学阶段的化学反应速率是平均速率。2.表达式：v=AcAt注：体、纯液体无浓度可言。化学反应速率一般不用固体或纯液体表示3单位：mobL-s1 或 mol,L“min”或mol,L“,h i(4)比较反应速率的大小法1 比较同一时间同一反 速率的大小时 把不同物质和不同单住表示的反应速率换算成同一物质同一单程后，再比较数值的大小。法2.用每一种物质的反应速率除以该物质的讨量条教，所得数据大则反应速率快。例 1:反应：3A(g)+B(g)=2C(g)+2D(g)，在不同条件下的反应速率分别为：vA=0.6mol/(L min)vc=0.4mol/(L min)则此反应在不同条件下，(2)vB=0.45mol/(L min)vD=0.45mol/(L-min),进行得最快的是(A)(A)(B)和(C)和(D)二、影响化学反应速率的因素内因：参加反应的物质的结构和性质。内因是影响化学反应速率的主要因素外因：浓度、压强、温度、催化剂其它因素光、颗粒大小、构成原电池、溶剂、超声波、激光、放射线、电磁波、扩散 速度等。二、影响化学反应速率的因素-外因1.浓度对反应速率的影响其它条件不变时，对气体参加或溶液中发生的反 应，增大反应物的浓度，反应速率加快请注意：1 纯液体的浓度视为常数，反应速率与其 用量无关。2)体物质的浓度也可视为常数，故其反应速率的大小只与其表面积的大小有关，而与 其用量的多少无关。反应速率快慢与浓度有关，而与物质的用量无关。浓度对反应速率的影响，只迨用于专体与泳液不适用于固体和纯液体；故改变固体或纯液体的用量不会改变化学反应速率。相同量的固体参加反应,表面积越大,反应速率越快。随着化学反应的进行，反应物的浓度逐渐减小,因此一般反应速率也会逐渐减小。浓度对反应速率影响的图像分析速率变化图像增大反应物浓度 浓_度_N（止）立即增大，M逆）逐渐增大0弋正）拜%?逆）-1 t t减小反应物浓度p（正）立即减小，汉逆）逐渐减小V.0筋（正）t t2、压强对化学反应速率的影响对于有气体参加的化学反应而言，在其它条件不 变时，增大压强参加反应的气体的体积缩小，-气体浓度增大，-反应速率增大；请注意：(1)压强对速率的影响是通过改变气体的浓度来改变反应速率的；(2)若压强变化之后，气体的浓度未变，其化学 反应速率不变。(3)对吁纯液体、溶液或固体反应物，由于压强的变化 对它们的浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。惰性气体对反应速率的影响稀有气体或其它非反应气体，充入反应容器中，分以下两种情况讨论：1 恒温、恒容时：一充入惰性气体虽然改变了容器内气体压强，但却没 有改变反应气体的分压，反应物的浓度未变，因此 化学反应速率不变；2 恒温、恒压时：充入惰性气体会使容器容积扩大，虽未减小容器内气体 压强，但却减小了反应气体产生的分压，降低了反应物的浓度，故使反应速率降低。课堂练习在恒温、恒容条件下，可逆反应：N2+3H2-2NH3达到平衡，向该平衡体系中充入氮气，则下列叙述正确的是（）B、CA、v正增大、了逆减小B、程正、v逆均不变C、平衡不发生移动D、平衡向右移动其他条件不变时，压强增大，。正、。逆都提高，但气体 体积之和大的反应速率增大的幅度更大。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)增大压强减小压强压强引起平衡移动的相关图象速率-时间关系图：m A(g)+n B(g)=p C(g)+q D(g)当m+n p+q时：vV”（正）力(正)”逆）力(逆)力(正爪逆为I力（逆）I V（正）._t00 t2 t增大压强减小压强当m+n p+q时:增大压强0V力（正叫!”（逆）-1-*-0 G t2减小压强压强对化学平衡的影响：aA(g)+bB(g)=一 cC(g)a+6 温度,浓度=压强（体积变化引起的）。各种影响都有其局限性，要针对具体 反应具体分析。课堂练习化学反应速率的计算4NH3(g)+5O2(g)=4N0(g)+6H2O(g)在 10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的 物质的量增加0.45moL则此反应的平均速率 v(X)反应物的消耗速率或产物的速率或 袤示为()A、v(NH3)=0.010 mol/(L-s)B、v(O2)=0.0010 mol/(L-s)C、v(NO)=0.0010 mol/(L-s)D、v(H2O)=0.045 mol/(L-s)答案：(C)课堂练习改变外界条件对m在一定条件下，可逆反应：N2+3H2 2NH3；AH NH3三者浓度相等；容器内N2、耳、NH3的浓度比恰为1:3:2;t min内生成I1110INH3同时消耗OSmolN2.t min内，生成ImolN2同时消耗3moi H2；某时间内断裂3moiH-H键的同时，断裂6moiN-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；率能收4的判断课堂练习平衡标志的判断在一定温度下，向aL密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g)此反应达到平衡的标志是()A、容器内压强不随时间变化B、容器内各物质的浓度不随时间变化C、容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2D、单位时间消耗同时生成答案：(A、B)2.5关于化学平衡的基本计算1 一般步骤：写出有关平衡的可逆反应方程式；找出各物质的起始量、转化量、平衡量；根据已知条件列方程计算2 转化率的计算：3 阿伏加德罗定律及其推论的应用：优化设计81页，例1,例2（第一问）课堂练习基本计算方法为三种气体，把a mol X和b mol Y充入 密闭容器发生反应X+2Y=2Z,达到 平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)+n(Y)=n(Z),则Y的转化率为A a+b n 2(a+b)A、-x 100%-x 100%5 5b2(a+b)a+bC-xlOO%D、-x 100%5 5a答案：(B)三、化学平衡的移动1、概念：改变外界条件，破坏原有的平 衡状态，建立起新的平衡状态的过程。2、移动的原因：外界条件发生变化。旧平衡 条件改变 新平衡 V正=丫逆 v正Wv逆 Vk=V逆3.1化学平衡的移动速率不变：平衡不移动改变 平衡送出P正=和逆乂（程度相同（了正二秘逆）：平衡不移动了正 秘逆，平衡正移V正 v逆，平衡逆移-程度不同-Y 速率改变注意：移动的方向：由V正和V逆的相对大小决定。3.2浓度对化学平衡的影响增加反应物的浓度改变条件时：也增大；V逆不变、以八V正V逆的关系：y正y逆.平衡移动方向：mA(g)+nB(g)：正向移动 正匕逆,正=逆，-=-A0 t.-pC(g)+qD(g)；AH03.2浓度对化学平衡的影响减少反应物的浓度 改变条件时：y正减少；V逆不变V正V逆的关系：正以逆平衡移动方向:逆向移动mA(g)+nB(g)4 pC(g)+qD(g)；AH03.3压强对化学平衡的影响增大压强（缩小体积）m+n p+q改变条件时：陛增大；叫增大v正v逆的关系：羽正 秘逆 平衡移动方向：正向移动（向气体体积减小的方向移动）0mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)；H03.3压强对化学平衡的影响 减小压强（增大体积）m+np+q 改变条件时：v正减小；9逆减小V正V逆的关系：P正V 2逆.平衡移动方向：逆向移动 匚T，（向气体体积增大的方向移动）KmA(g)+nB(g).0pC(g)+qD(g)；AH03.3压强对化学平衡的影响 增大压强（缩小体积）m+n=p+q 改变条件时：V正增大；V逆增大V正V逆的关系：羽正=y逆 平衡移动方向：不移动0,正=y逆tmA(g)+nB(g)=二 pC(g)+qD(g)；AH03.3压强对化学平衡的影响减小压强（增大体积）m+n=p+q改变条件时：P正减小；产逆减小*v正v逆的关系：v正=能逆 平衡移动方向：不移动能正=,逆正=逆mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)；H03.4温度对化学平衡的影响升高温度（正反应吸热）改变条件时：P正增大；V逆增大V正V逆的关系：程正裂逆 平衡移动方向：正向移动（向吸热反应的方向移动）0mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)；AH03.4温度对化学平衡的影响降低温度（正反应吸热）改变条件时：2正减小；P逆减小V正V逆的关系：V正V V逆 平衡移动方向：逆向移动（向放热反应的方向移动）mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)；H03.5催化剂为什么不影响化学平衡?使用正催化剂改变条件时：v正增大；了逆增大V正V逆的关系：V正=?逆 n：平衡移动方向：不移动 H旦“正=逆：mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)；AH0注意1 改变固体或纯液体的用量不影响化学平衡2 压强只影响有气体参加且反应前后气体总量 发生变化的反应的化学平衡3 恒容时，通入惰性气体，压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动恒压时，通入惰性气体，压强不变，但容积 增大，各物质浓度减小，平衡移动（相当于减压）4 同等倍数改变反应混合物各物质的浓度时，就视为压强的影响3.6影响平衡移动的原理及影响因素平衡移动原理（勒沙特列原理）：改变影响平 产的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡 就向能够减弱这种改变的方向移动。课堂练习化学平衡的移动在密闭容器中进行反应N2+3H2-2NH3；HVO,一定温度下达到平衡，若将平衡体系 中各物质浓度都增加到原来的2倍，则产生结 果是 平衡不移动；平衡向正反应方向移 动；NH3的百分含量增加；风的转化率增 大；达到新平衡后容器的压强等于原平衡的 压强的2倍 CN2减小 CNH3新 2CNH3原 A （B .C （D 答案：（B 3.9等效平衡在一定条件下，对同一可逆反应，虽然起始 时加入物质的物质的量不同，但只要达到化学 平衡时，同种物质的含量相同，这样的平衡就 称为等效平衡。如：恒温恒容下，可逆反应的起始条件如下2SO2+O2-2SO31)2 mol 1 mol 0 mol2)0 mol 0 mol 2 mol3)0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol以上三个反应最终将达到等效平衡。等效平衡问题及解题思路 1、等效平衡的含义在一定条件（恒温、恒容或恒温、恒压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应 达到平衡后，任何相同组分的分数（体积、物 质的量）均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。(2)、等效平衡的分类I、恒温、恒容条件下的等效平衡、恒温、恒容条件下气体非等体积反应判断：将投料按方程式的化学计量数关系转化为 方程式同一侧的物质，其物质的量与标准投料对 应相等，则建立等效平衡。、恒温、恒容条件下气体等体积反应判断：将投料按方程式的化学计量数关系转化为 方程式同一侧的物质，各物质的物质的量之比与 对应组分得标准投料比相同，则建立等效平衡。II、恒温、恒压条件下的等效平衡：把投料按方程式中计量数之比换算成 同一边物质，其物质的量之比与对应组分的 标准投料比相同，则两平衡等效。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)定T、V定T、P-m+nrp+q-m+n=p+q/1-m+n r p+q,A极限物质的 量相等.极限物质的量 之比相等5.1速率与平衡图像问题的分析,看懂图像一看面：搞清纵、横坐标所代表的意义，二看线：（看线的走向，变化趋势）三看点：起点、拐点、终点四看是否需要辅助线五看：图像中有关量的多少,联想规律三，做出判断5.2速率与平衡图像问题的分析4 看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。5 先拐先平（平衡），数值大。例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先 达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓 度大、压强高。6 定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论 另外两个量的关系。例题1先拐先平衡可逆反应 mA(s)+nB(g)eC(g)+fD(g),反应过程中，当其它条件不变 时，C的百分含量(C%)与温度(7)和压 强(P)的关系如下图：下列叙述正确的是A、达平衡后，加入催化剂则C%增大B、达平衡后，若升温，平衡左移C、化学方程式中ne+fD、达平衡后，增加A的量有利于平衡向右移动C%0时间0时间答案：(B)专项练习速率、平衡图像 在密闭容器中进行下列反应:M(g)+N(g)=wR(g)+2L,此反应符合下面图像，下列叙述是正确的是(A)正反应吸热，是气体(B)正反应吸热，L是(C)正反应放热，是气体(D)正反应放热，L是体或液体答案：(C)专项练习速率、平衡图像如图所示，图中a曲线表示X(g)+Y(g)-Z(g)+W(g)(HvO)的反应过程，若使a曲线变为b曲线，可采取的措施是()A、加入催化剂B、增大Y的浓度C、降低温度D、增大体系压强答案：(A、D)例题2定一议二 由可逆反应测绘出图像，纵坐标为生成物在平衡 混合物中的百分含量，下列判断不正确的是 A、反应物中一定有气体 B、生成物中一定有气体 C、正反应一定是放热反应 D、正反应一定是吸热反应答案:A、C）生成物的百分含量（）专项练习速率、平衡图像定一议二如图所示，反应：X 气+3Y（气尸 2Z（气）；Hp2）下，达到平衡时，混合气体中Z的百分含量随 温度变化的曲线应为答案：（C 同时符合两个图象的反应是(V：反应速率；V%：某气态生成物的体积分数，)A、N2O3(g)-NO2(g)+NO(g)；AH0B、28(g)-C(s)+C02(g)；AH0C、3NO2(g)+H2O(1)2HNO3(1)+NO(g)；AH0D、4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)；AH0答案:专项练习速率、平衡图像 可逆反应mA+nB(g)?pC(g)；HvO,在一定温度下B的百分含量与压强的关系如 图所示，则下列判断正确的是 A、m+npC、x点的状态是v正了逆D、x点比y点的反应速度慢0压强答案：（C、D 专项练习速率、平衡图像 下图是在其它条件一定时，反应2NO+O2=2NO2（4H0 中 NO 的最大转化 率与温度的关系曲线。图中坐标有A、B、C、D、E5点，其中表示未达平衡状态 且V正丫逆的点是。答案：（C 专项练习速率、平衡图像右图I、n、in分别代表反应、，则Y轴是指N2+3H2 2NH3；AH0-H2+【2（g Q 2HI；AH0 CO+2H2 CH30H g；AH0压强A、平衡混和气中一种生成物的百分含量B、平衡混和气中一种反应物的百分含量C、平衡混和气中一种生成物的转化率D、平衡混和气中一种反应物的转化率答案:A、D 专项练习速率、对于达平衡的可逆反应X+Y W+Z,增大压强，则正、逆反应速度(v)的变 化如图，分析可知X、Y、Z、W的聚集状态可能是平衡图像VA、Z、W为气体，X、Y中之一为气体B、Z、W中之一为气体，X、Y为非气体C、X、Y、Z皆为气体，W为非气体 D、X、Y为气体，Z、W中之一为气体答案:C、D 在一密闭体系中发生下列反应：A(g)+3B(g)-f 2C(g)；AH0；m+n C的起始浓度分别以 a mol/L,b mol/L,c mol/L表不，请回答：1)a、b满足的关系是；2)a的取值范围是 o答案：a-b=0.4 mol/L；0.4a1.3课堂练习等效平衡在等温、等容条件下，有下列气体反应：2A(g)+2B(g)FC(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡：I、A和B的起始浓度均为2 moi/L；II、C和D的起始浓度分别为2 mol/L和6 mol/Lo下列叙述正确的是A.I和n两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同 B.I和n两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数不同 c达平衡时，I、n两途径的反应速率相等D.达平衡时，途径I的混合气体密度等于途径n混合气体密度的1/2答案：(A、D)