化学反应速率和化学平衡专题

1、化学反应速率和化学平衡专题,学习目标： 1.复习化学反应速率和化学平衡的知识点。 2.利用知识点解决相关习题,一、关于化学反应速率问题,1、定义：化学反应速率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表示。 =C/t 式中：化学反应速率，单位mol/(Lmin) ，mol/(Ls) ， mol/(Lh) C浓度变化，单位mol/L t时间，单位s 、min、 h,例1下列反应： 3A(气)+B(气) 2C(气)+2D(气)在不同条件下 反应速率分别为：VA=0.6mol/(Ls) VB=0.45mol/(Ls) VC=0.4mol/(Ls) VD=0.45mol/(Ls) 则此反应在

2、不同条件下进行最快的是 A B C D,答案：A,2、说明,化学反应速率是指某时间段内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时速率。 化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢，均为正值。 因为纯固体、纯液体的浓度视为定值，所以该表达式只适用于有气态物质参加或溶液中的反应。 同一反应选用不同物质表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同。 对于同一反应，各物质化学反应速率之比=化学计量数之比=各物质转化浓度之比。如：化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，(A): (B): (C): (D)=m:n:p:q,例2下列两个反应的反应速率随时间变化的情况如下图所示。其中t1 t2速率变化的主

3、要原因是 ；t2 t3速率变化的主要原因是 。 （1）把除去氧化膜的镁条投入稀盐酸中,影响反应的因素： 放热大于浓度减小； 浓度减小大于放热,2）氯酸钾和亚硫酸氢钠发生如下反应：KClO3 + 3 NaHSO3 = KCl + 3 NaHSO4（已知该反应的速率随着溶液中 H+ 增大而加快,影响反应的因素： C(H+)增大大于c(反应物)减小； C(反应物)减小为主要因素,二、化学平衡状态的标志,1、什么是化学平衡状态？ 化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里，正 反应速率=逆反应速率，反应混合物中各组分的含 量保持不变的状态,平衡状态的判断方法 : 直接判定: 正 = 逆（实质） 同一物质：

4、该物质的生成速率等于它的消耗速率。 不同的物质：速率之比等于方程式中的系数比，但必须是不同方向的速率。 各物质的浓度保持不变（特征,间接判定,各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度保持不变。 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。 若反应前后的物质都是气体，且系数不等，总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）保持不变。 反应物的转化率、产物的产率保持不变,例1.下列方法中可以证明2HI(g) H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是 单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI 一个H-H键断裂的同时有

5、两个H-I键断裂 百分组成HI%=I2% 反应速率(H2)=(I2)=0.5(HI)时 c(HI)=c(H2)=c(I2)=2:1:1 温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化 温度和体积一定时，容器内压强不再变化 条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化 温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化 温度和压强一定时混合气体密度不再变化,答案：,例2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应达到平衡 的标志是 反应速率v(N2): v(H2): v(NH3) = 1 : 3 : 2 各组分的物质的量浓度不再改变 体系的压强不再发生变化 混合气体的密度不变 体系的温度不再发生变化 2V(N2

6、正) V(NH3逆) 单位时间内3 mol HH断键反应同时2 mol NH也断键反应,A、 B、 C、 D,N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ;H0,答案：B,例2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应达到平衡 的标志是 反应速率v(N2): v(H2): v(NH3) = 1 : 3 : 2 各组分的物质的量浓度不再改变 体系的压强不再发生变化 混合气体的密度不变 体系的温度不再发生变化 2V(N2正) V(NH3逆) 单位时间内3 mol HH断键反应同时2 mol NH也断键反应,N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ;H0,三、化学平衡

7、的移动,1什么是化学平衡的移动,2运用图象理论分析,1）其他条件不变，只改变浓度,2) 其他条件不变，只改变温度,3）其他条件不变，只改变压强(适用于有气体参加的反应,特例：对于反应前后气体分子数不变的反应： H2(g)+I2(g) 2HI(g,4) 催化剂对平衡移动的影响 催化剂可同等程度的改变正、逆反应速率，缩短达到平 衡的时间，平衡不移动,3勒沙特列原理,适用范围：已达平衡状态的可逆反应。 内 容：如果改变影响平衡的一个条件(如温度、浓度、压强)，平 衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 推 广：该原理适用于很多平衡体系：如溶解平衡、电离平衡、水 解平衡、络合平衡。 注 意：减弱的含义 定

8、性的角度：平衡移动的方向就是能够减弱外界条件改变的方向 定量的角度：平衡结果只是减弱了外界条件的变化而不能完全抵 消外界条件的变化量,例1. 在一密闭容器中进行反应2SO2+O2 2SO3，已知反应过程中某一时刻，SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A.SO2:0.4mol/L O2:0.2mol/L B.SO2:0.25mol/L C.SO2:0.15mol/L SO3:0.15mol/L D.SO3:0.4mol/L,答案：B,例2. 在一密闭容器中，反应aA（g） bB（g） 达平衡后，保持温度不变，将

9、容器体积增加一倍， 当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60，则 A.平衡向正反应方向移动了 B.物质A的转化率减少了 C.B的质量分数增加了 D. a b,答案：A,例3在一个密闭容器中充入1molCO2和3molH2，在850时气体混合物达到下式所示平衡： CO2+H2 CO+H2O。已知达到平衡时生成0.75molCO，当H2改为9mol时，在上述条件下平衡时生成CO与水蒸气物质的量之和可能是 A1.2mol B1.5mol C1.8mol D2.5mol,答案：C,例4. 在一定温度和压强下，合成氨反应达到平衡时，下列操作平衡不发生移动的是 A.恒温恒压时充入氨气 B.恒温恒容时充入氮气

10、 C.恒温恒容时充入氦气 D.恒温恒压时充入氦气,答案：AC,例5已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正向移动时，下列有关叙述正确的是 生成物的百分含量一定增加 生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物的浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的催化剂 A B C D,答案：B,4. 利用平衡常数分析,化学平衡常数：在一定温度下，当一个可逆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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，符号K,K值越大，说明平衡体系中是生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物

11、转化率越大，反之，就越不完全，转化率就越小。 K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关,说明,例1. 化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示_，K值大小与温度的关系是：温度升高，K值_。（填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小,答案： 可逆反应的进行程度越大 可能增大也可能减小,例2.（05上海）在某一容积为2L的密闭容器内，加入0.8mol的H2和0.6mol的I2，在一定的条件下发生如下反应：H2(g) + I2(g) 2HI(g) + Q (Q0) 反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1： （1）该反应的化学平衡常数表达式为 。 （2）根据图1数据，反应开始至达到

12、平衡时，平均速率v(HI)为 。 （3）反应达到平衡后，第8分钟时： 若升高温度，化学平衡常数K_ （填写增大、减小或不变,HI浓度的变化正确_ （用图2中a-c的编号回答） 若加入I2，H2浓度的变化正确的是 ，（用图2中d-f的编号回答） （4）反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况,答案: （1）K = （2）0.167mol/Lmin （3） 减小 c f （4）见右图,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）均相等，这样的化学平衡互称为等

13、效平衡。在等效平衡中，还有一类特殊的平衡，不仅任何相同组分x的分数（体积、物质的量）均相同，而且相同组分的物质的量均相同，这类等效平衡又互称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例,四、等 效 平 衡,说明：相同条件指投入物质的温度、浓度、压强相等。 等效的本质即该可逆反应进行的程度相同,恒温恒容，且反应前后气体分子数改变的反应，如: PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) 只要保证投料量与原投料量完全相同(可以是折算以后的结果)，则二者等效。因为若两次投料量不相同，必然导致体系中压强的差异，则两次反应进行的程度必然不同，最终的状态不可能相等，即不可能等效。保证投料量完全相同的本质是保证原子

14、守恒。这种等效实际是绝对的等效，即平衡时各组分的绝对值和相对值与原平衡状态完全一致。 恒温恒容，且反应前后气体分子数不变的反应，如H2(g)+I2(g) 2HI(g) 只要投料量与原平衡的投料量成比例，即为等效平衡。 投料量的变化会改变容器内的压强，但对最终平衡状态没有影响，即第二次平衡中各组分的绝对值有变化，但相对含量不变。可视为一种相对的等效。 恒温恒压下的等效平衡 对任一可逆反应，只要投料量与原投料量成比例，即为等效平衡,等效平衡的分类,例1. 某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之反应合成NH3，平衡后测得NH3的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应

15、平衡后NH3的体积分数仍为m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足： （1）恒定T、V： 1若X=0，Y=0，则Z=-。 2若X=0.75，Y=-，Z=-。 3X、Y、Z应满足的一般条件是-。 （2）恒定T、P： 1若X=0、Y=0，则Z-。 2若X=0.75,则Y-，Z-。 3X、Y、Z应满足的一般条件是,例1. 某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之反应合成NH3，平衡后测得NH3的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH3的体积分数仍为m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足： （1）恒定T、V： 1若X=0，Y=0，

16、则Z=-。 2若X=0.75，Y=-，Z=-。 3X、Y、Z应满足的一般条件是-。 （2）恒定T、P： 1若X=0、Y=0，则Z-。 2若X=0.75,则Y-，Z-。 3X、Y、Z应满足的一般条件是,2mol,2.25mol,0.5mol,X+Z/2=1 , Y+3Z/2=3,0,2.25mol,0,Y=3X, Z=0,例2在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡：H2(g)+I2(g) 2HI(g)，已知H2和I2的起始浓度均为)0.1mol/L时，达平衡时HI的浓度为0.16mol/L。若H2和I2的起始浓度均变为0.20mol/L，则平衡时H2的浓度（mol/L）是 A0.16 B0

17、.08 C0.04 D0.02,答案：C,五、等效模型,例1.在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2(g) N2O4(g)达到平衡时，再向容器内通入一定量的NO2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数 A不变 B增大 C减小 D无法判断,答案：C,在化学平衡中经常会遇到对已达平衡的某反应继续投入一定量的反应物或生成物，再次达到平衡后求其压强、转化率、浓度等与第一次平衡时的比较。 一般解题思路是在这两次反应中建立一个中间状态，此中间状态和第一次反应达到的平衡为等效平衡，和第二次反应之间有明确的移动关系和相关量的变化，可通过中间状态的移动来判断改变条件后的移动方向

18、和相关量的变化,例2一定温度下，将2mol PCl3和 1mol Cl2充入容积不变的密闭容器中，在一定条件下反应：PCl3+Cl2 PCl5。各物质均为气态。达平衡后，PCl5为0.4mol。若此时再移走1mol PCl3 和0.5mol Cl2，相同温度下达到平衡，PCl5的物质的量为 A0.4mol B0.2mol C0.2molx0.4mol D0.2mol,解析：对原平衡移走1mol PCl3 和0.5mol Cl2，相当于起始投料量减为原投料量的一半，若平衡不移动，PCl5的物质的量应为0.2mol。但移走反应物即减小物质的量，相当于减小浓度（减压）或增大容积，平衡向增大压强的方向

19、进行，所以平衡左移，PCl5消耗更多，其平衡时物质的量0.2mol,例3体积相同的甲乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2、O2，使压强刚好与外界相等。在相同温度下，发生2SO2+O2 2SO3并达到平衡。在这个过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变。若甲容器中SO2的转化率为，则乙容器中SO2的转化率为 A等于 B大于 C小于 D无法确定,该反应是体积减小的反应，等温等压过程达到的平衡I体积比等温等容过程达到的平衡II体积要小，从平衡II到平衡I要减小体积，相当于加压，平衡右移，SO2的转化率上升， P%。此处平衡II相当于中间状态。 答案：B,解析,例4. 一定温度下，向密闭容器

20、中充入1.0molN2和3.0molH2，反应达到平衡时测得NH3的物质的量为0.6mol。若在该容器中开始时N2的物质的量为2.0mol，H2为6.0mol，则平衡时NH3的物质的量为 A. 若为定容容器，n(NH3)=1.2mol B. 若为定容容器，n(NH3)1.2mol D. 若为定压容器，n(NH3)=1.2mol E. 若为定压容器， n(NH3)1.2mol,答案：CD,六、关于化学平衡图像题,解平衡速率图象题的六点注意： 看坐标系，确定纵、横坐标所代表的含义。 分析反应的特征，搞清正反应方向是吸还是放热；体积增大还是减小、不变；有无固体或纯液体物质参加或生成等。 分清楚自变量

21、和因变量，弄明白始态、终态。必要时建立中间变化量以便使二者联系，并与勒沙特列原理挂钩。 看清三点(起点、拐点、终点),分清极值、最值，比较斜率，把握曲线的变化趋势。 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。 检验结论是否正确,例1.可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)；H，开始时在容器中充入A和B或C和D，图1和图2分别表示平衡后，改变温度T和压强P对反应速率与化学平衡的影响。下列关系正确的是 A开始充入A和B m+np+q H 0 B开始充入A和B m+np+q H p+q H 0,答案：D,例2可逆反应X(g) +Y(g) 2Z(g)；H0，

22、若反应开始经t1秒后达到平衡，又经过t2秒后，由于反应条件的改变使平衡破坏，到t3秒又达到平衡，如右图所示，试分析从t2到t3秒曲线变化的原因是 A 增大了X或Y的浓度 B使用了催化剂 C、增大了反应体系的压强 D升高了反应的温度,答案：D,例3.在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)+3B(g) 2C(g)；H，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图： 下列判断一定错误的是 A图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高 B图研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高 C图研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高 D图研

23、究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高,答案：AB,七、关于化学平衡计算,1基本关系式(阿伏加德罗定律及推论) 同T同P: n1/n2=V1/V2 (n:气体物质的量V:气体的体积) 同T同P: M1/M2=1/2 (M:气体相对分子量:气体的密度) 同T同V: P1/P2=n1/n2 (n:气体物质的量P:气体的压强) 基本公式：m=V n=m/M 2转化率(针对反应物而言) 3三个浓度的关系 反应物：起始浓度 转化浓度=平衡浓度 生成物：起始浓度+转化浓度=平衡浓度,例1一定温度下，反应2SO2 + O2 2SO3，达到平衡时，n(SO2):n(O2):n(SO3) 2:3:4。缩小体积，反应再次达到平衡