资源描述
第二章 化学反应速率和化学平衡
一、化学反应速率
1. 化学反应速率(v)
⑴ 定义:用来衡量化学反应的快慢,通常用单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示
(2)计算公式:v=Δc/Δt(υ:平均速率,Δc:浓度变化,Δt:时间)单位:mol/(L·s)
(3)注意:①平均反应速率,均为正值
②不能用固体或纯液体表示
③用不同物质表示时,速率之比=化学计量数之比=Δc之比=Δn之比
④比较速率大小时,要化为同一物质,同一单位
2.影响因素:
⑴ 内因:反应物本身的性质(决定因素)
(2)外因:反应所处的条件
① 浓度:增大反应物的浓度化学反应速率加快,反之,减慢
原因:单位体积内活化分子数目增多,有效碰撞几率增加 (但活化分子百分数不变)
② 压强:对于有气体参加的反应,增大压强(通过缩小容器体积),化学反应速率加快,反之,减慢
原因:单位体积内活化分子数目增多,有效碰撞几率增加 (但活化分子百分数不变)
③ 温度:升高温度,化学反应速率加快,反之,减慢
原因:一部分普通分子吸收能量成为活化分子,单位体积内活化分子数目增多,活化分子百分数增大,有效碰撞几率增加
注意:惰性气体对于速率的影响
恒温恒容时:充入惰性气体→总压增大,但是各分压不变,各物质浓度不变→反应速率不变
恒温恒压时:充入惰性气体→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢
④催化剂:使用催化剂,化学反应速率加快,反之,减慢
原因:降低反应的活化能,使一部分普通分子成为活化分子,单位体积内活化分子数目增多,活化分子百分数增大,有效碰撞几率增加
二、化学平衡
(一)1.定义:
化学平衡状态:一定条件下,当一个可逆反应进行到一定程度时,正逆反应速率相等,各组分浓度不再改变的状态 , 即这个反应所能达到的限度
2、特征
动(动态平衡)
等(同一物质的正逆反应速率相等)
定(各物质的浓度与质量分数恒定)
变(条件改变,平衡发生变化)
3、判断平衡的标志
①正逆反应速率相等 ②各物质的浓度、物质的量、质量、百分含量保持不变 ③其他:压强、密度、混合气体平均相对分子质量等不一定,看具体反应和条件
例举反应
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
混合物体系中
各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
④总体积、总压力、总物质的量一定
不一定平衡
正、逆反应
速率的关系
①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA,即V(正)=V(逆)
平衡
②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC,则V(正)=V(逆)
平衡
③V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q,V(正)不一定等于V(逆)
不一定平衡
④在单位时间内生成n molB,同时消耗了q molD,因均指V(逆)
不一定平衡
压强
①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定)
平衡
②m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定)
不一定平衡
混合气体平均相对分子质量Mr
①Mr一定时,只有当m+n≠p+q时
平衡
②Mr一定时,但m+n=p+q时
不一定平衡
温度
任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变)
平衡
体系的密度
密度一定
不一定平衡
其他
如体系颜色不再变化等
平衡
(二)影响化学平衡移动的因素
1、浓度 其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减少生成物的浓度,都可以使平衡向正方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向逆方向移动
(1)增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以平衡不移动
(2)在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小, V正减小,V逆也减小,但是减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数之和_大_的方向移动。
2、温度 其他条件不变的情况下,温度升高会使化学平衡向着吸热反应方向移动,温度降低会使化学平衡向着放热反应方向移动。
3、压强 其他条件不变时,增大压强,会使平衡向着体积缩小方向移动;减小压强,会使平衡向着体积增大方向移动。
注意:(1)改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动
(2)气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似
(3)恒温恒容时:充入惰性气体,平衡不移动
恒温恒压时:充入惰性气体,平衡向气体体积扩大的方向移动
4.催化剂 由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的,所以平衡不移动。但是使用催化剂可以缩短可逆反应达到平衡所需的时间。
5.勒夏特列原理(平衡移动原理):如果改变影响平衡的条件之一(如温度,压强,浓度),平衡向着能够减弱这种改变的方向移动。
三、化学平衡常数
(一)定义:在一定温度下,当一个反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数比值。 符号: K
(二)注意:
1、表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度
2、K只与温度(T)有关
3、固体或纯液体不代入公式。
(三)应用:
1、K值越大,说明正向进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越高。反之,则相反。 一般地,K >105时,该反应就进行得基本完全了。
2、可以利用K值做标准,判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。(Q:浓度积)
Q〈 K:反应向正反应方向进行;
Q = K:反应处于平衡状态 ;
Q 〉K:反应向逆反应方向进行
3、利用K值可判断反应的热效应
若温度升高,K值增大,则正反应为吸热反应
若温度升高,K值减小,则正反应为放热反应
*四、等效平衡
1、概念:在一定条件下(定温、定容或定温、定压),只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的百分含量均相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。
2、分类
(1)恒温,恒容时,改变起始时加入物质的n,按化学计量数比换算到等号同旁物质,只要n相同,则达平衡时,各组分的n、c、百分含量均相同
(2)恒温,恒容时,对于等体反应,改变起始时加入物质的n,按化学计量数比换算到等号同旁物质,只要n之比相同,则达平衡时,各组分的百分含量相同
(3)恒温,恒压时,改变起始时加入物质的n,按化学计量数比换算到等号同旁物质,只要n之比相同,则达平衡时,各组分的c、百分含量均相同
五、化学反应进行的方向
1、反应熵变与反应方向:
(1)熵:物质的一个状态函数,用来描述体系的混乱度,符号为S. 单位:J•••mol-1•K-1
(2)体系趋向于有序转变为无序,导致体系的熵增加,这叫做熵增加原理,也是反应方向判断的依据。.
(3)同一物质,在气态时熵值最大,液态时次之,固态时最小。即S(g) 〉S(l) 〉S (s)
2、反应方向判断依据
在温度、压强一定的条件下,化学反应的判读依据为:
ΔH-TΔS〈0 反应能自发进行
ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态
ΔH-TΔS〉0 反应不能自发进行
注意:(1)ΔH为负,ΔS为正时,任何温度反应都能自发进行
(2)ΔH为正,ΔS为负时,任何温度反应都不能自发进行
展开阅读全文