化学反应速率及化学平衡知识点归纳_第1页
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1、-第二章 化 学 平 衡 考点梳理考点一 化学反响的速率与平衡1. 化学反响速率:. 化学反响速率的概念及表示方法:通过计算式:v =c /t来理解其概念:化学反响速率与反响消耗的时间(t)和反响物浓度的变化(c)有关;在同一反响中,用不同的物质来表示反响速率时,数值可以一样,也可以是不同的。但这些数值所表示的都是同一个反响速率。因此,表示反响速率时,必须说明用哪种物质作为标准。用不同物质来表示的反响速率时,其比值一定等于化学反响方程式中的化学计量数之比。 如:化学反响mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 的:v(A)v(B)v(C)v(D) = mnpq 一般来说,化学反响

2、速率随反响进展而逐渐减慢。因此*一段时间的化学反响速率,实际是这段时间的平均速率,而不是瞬时速率。. 影响化学反响速率的因素:【注意】化学反响速率的单位是由浓度的单位(mol·L1)和时间的单位(s、min或h)决定的,可以是mol·L1· s1、 mol·L1·min1或mol·L1·h1,在计算时要注意保持时间单位的一致性 对于*一具体的化学反响,可以用每一种反响物和每一种生成物的浓度变化来表示该反响的化学反 应速率,虽然得到的数值大小可能不同,但用各物质表示的化学反响速率之比等于化学方程式中相 应物质的化学计量数之比

3、如对于以下反响: mA + nB pC + qD 有:mnpq 或:化学反响速率不取负值而只取正值 在整个反响过程中,反响不是以同样的速率进展的,因此,化学反响速率是平均速率而不是瞬时速率有效碰撞 化学反响发生的先决条件是反响物分子(或离子)之间要相互接触并发生碰撞,但并不是反响物分子(或离子)间的每一次碰撞都能发生化学反响能够发生化学反响的一类碰撞叫做有效碰撞活化分子 能量较高的、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子说明活化分子不一定能够发生有效碰撞,活化分子在碰撞时必须要有适宜的取向才能发生有效碰撞活化分子在反响物分子中所占的百分数叫做活化分子百分数当温度一定时,对*一反响而言,活化分子百分

4、数是一定的活化分子百分数越大,活化分子数越多,有效碰撞次数越多影响化学反响速率的因素I. 决定因素因:反响物本身的性质。 . 条件因素外因也是我们研究的对象:. 浓度:其他条件不变时,增大反响物的浓度,可以增大活化分子总数,从而加快化学反响速率。值得注意的是,固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数;. 压强:对于气体而言,压缩气体体积,可以增大浓度,从而使化学反响速率加快。值得注意的是,如果增大气体压强时,不能改变反响气体的浓度,则不影响化学反响速率。. 温度:其他条件不变时,升高温度,能提高反响分子的能量,增加活化分子百分数,从而加快化学反响速率。. 催化剂:使用催化剂能等同地改变可逆反响的正

5、、逆化学反响速率。. 其他因素:如固体反响物的外表积颗粒大小、光、不同溶剂、超声波等。图表如下:影响因素对化学反响速率的影响说明或举例反响物本身的性质不同的化学反响有不同的反响速率Mg粉和Fc粉分别投入等浓度的盐酸中时,Mg与盐酸的反响较剧烈,产生H2的速率较快浓 度其他条件不变时,增大(减小)反响物的浓度,反响速率增大(减小)增大(减小)反响物浓度,单位体积活化分子数增多(减少),有效碰撞次数增多(减少),但活化分子百分数不变气、固反响或固、固反响时,固体的浓度可认为是常数,因此反响速率的大小只与反响物之间的接触面积有关,而与固体量的多少无关改变固体的量不影响反响速率压 强温度一定时,对于有

6、气体参加的反响,增大(减小)压强,反响速率增大(减小)改变压强,实际是改变气体的体积,使气体的浓度改变,从而使反响速率改变改变压强,不影响液体或固体之间的反响速率温 度升高(降低)反响温度,反响速率增大(减小)通常每升高10,反响速率增大到原来的24倍升温,使反响速率加快的原因有两个方面:a升温后,反响物分子的能量增加,局部原来能量较低的分子变为活化分子,增大了活化分子百分数,使有效碰撞次数增多(主要方面);b升高温度,使分子运动加快,分子间的碰撞次数增多(次要方面)催化剂增大化学反响速率催化剂增大化学反响速率的原因:降低了反响所需的能量(这个能量叫做活化能),使更多的反响物分子成为活化分子,

7、增大了活化分子百分数,从而使有效碰撞次数增多光、反响物颗粒的大小等将反响混合物进展光照、将块状固体粉碎等均能增大化学反响速率AgBr、HClO、浓HNO3等见光分解加快,与盐酸反响时,石粉比石块的反响更剧烈2. 化学平衡: 前提密闭容器中的可逆反响 条件一定条件的T、P、c 影响化学平衡的因素 本质V正=V逆0 特征表现各组分的质量分数不变 (5). 化学平衡的特征:逆:研究对象是可逆反响动:动态平衡。平衡时v正v逆 0 等:v正v逆定:条件一定,平衡混合物中各组分的百分含量一定不是相等;变:条件改变,原平衡被破坏,发生移动,在新的条件下建立新的化学平衡。【说明】a绝大多数化学反响都有一定程度

8、的可逆性,但有的逆反响倾向较小,从整体看实际上是朝着同方向进展的,例如NaOH + HCl NaCl + H2Ob有气体参加或生成的反响,只有在密闭容器中进展时才可能是可逆反响如CaCO3受热分解时,假设在敞口容器中进展,则反响不可逆,其反响的化学方程式应写为:CaCO3CaO + CO2;假设在密闭容器进展时,则反响是可逆的,其反响的化学方程式应写为:CaCO3CaO + CO2可逆反响的特点:反响不能进展到底可逆反响无论进展多长时间,反响物都不可能100地全部转化为生成物(2)化学平衡状态定义:一定条件(恒温、恒容或恒压)下的可逆反响里,正反响和逆反响的速率相等,反响混合物(包括反响物和生

9、成物)中各组分的质量分数(或体积分数)保持不变的状态化学平衡状态的形成过程:在一定条件下的可逆反响里,假设开场时只有反响物而无生成物,根据浓度对化学反响速率的影响可知,此时正最大而逆为0随着反响的进展,反响物的浓度逐渐减小,生成物的浓度逐渐增大,则正越来越小而逆越来越大当反响进展到*一时刻,正逆,各物质的浓度不再发生改变,反响混合物中各组分的质量分数(或体积分数)也不再发生变化,这时就到达了化学平衡状态. 化学平衡的标志:处于化学平衡时:、速率标志:v正v逆0;、反响混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化;、反响物的转化率、生成物的产率不再发生变化;、反响物反响时破坏的化

10、学键与逆反响得到的反响物形成的化学键种类和数量一样;、对于气体体积数不同的可逆反响,到达化学平衡时,体积和压强也不再发生变化。【例1】在一定温度下,反响A2(g) + B2(g) 2AB(g)到达平衡的标志是 ( C ) A. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB B. 容器的压强不随时间变化 C. 单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2 D. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2. 化学平衡状态的判断:举例反响 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各

11、物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反响速率的关系在单位时间消耗了m molA同时生成m molA,即v正=v逆平衡在单位时间消耗了n molB同时生成p molC,均指v正 不一定平衡vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,v正不一定等于v逆 不一定平衡在单位时间生成了n molB,同时消耗q molD,因均指v逆 不一定平衡压强m+np+q时,总压力一定其他条件一定 平衡m+n=p+q时, 总压力一定其他条件一定 不一定平衡混合气体的平均分子量 一定时,只有当m+np+q时,平衡 一定,但m+n=p+q时,不一定平衡温度 任何化

12、学反响都伴随着能量变化,在其他条件不变的条件下,体系温度一定时 平衡体系的密度 密度一定 不一定平衡判断可逆反响到达平衡状态的方法和依据图表例举反响mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡各物质的质量或各物质质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反响速率的关系在单位时间消耗了m molA同时生成m molA,即V(正)=V(逆)平衡在单位时间消耗了n molB同时消耗了p molC,则V(正)=V(逆)平衡V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q,V

13、(正)不一定等于V(逆)不一定平衡在单位时间生成n molB,同时消耗了q molD,因均指V(逆)不一定平衡压强m+np+q时,总压力一定其他条件一定平衡m+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MrMr一定时,只有当m+np+q时平衡Mr一定时,但m+n=p+q时不一定平衡温度任何反响都伴随着能量变化,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3化学平衡移动:勒沙持列原理:如果改变影响平衡的一个条件如浓度、压强和温度等,平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含:影响平衡的因素:浓度、压强、温度三种;原理的适用围

14、:只适用于一项条件发生变化的情况即温度或压强或一种物质的浓度,当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂;平衡移动的结果:只能减弱不可能抵消外界条件的变化。、平衡移动:是一个“平衡状态不平衡状态新的平衡状态的过程。一定条件下的平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动。即总结如下:、平衡移动与转化率的关系:不要把平衡向正反响方向移动与反响物转化率的增大等同起来。、影响化学平衡移动的条件:化学平衡移动:强调一个“变字浓度、温度的改变,都能引起化学平衡移动。而改变压强则不一定能引起化学平衡移动。强调:气体体积数发生变化的可逆反响,改变压强则能引起化学平衡移动;气体体积数不变的可逆反响,改变压强则不会引起化

15、学平衡移动。催化剂不影响化学平衡。速率与平衡移动的关系:I. v正= v逆,平衡不移动;. v正 > v逆,平衡向正反响方向移动;. v正 < v逆,平衡向逆反响方向移动。平衡移动原理:勒沙特列原理:分析化学平衡移动的一般思路: 速率不变:如容积不变时充入惰性气体强调:加快化学反响速率可以缩短到达化学平衡的时间,但不一定能使平衡发生移动。、反响物用量的改变对化学平衡影响的一般规律:、假设反响物只有一种:aA(g)=bB(g) + cC(g),保持容器体积,温度不变在不改变其他条件时,增加A的量平衡向正反响方向移动,但是A的转化率与气体物质的计量数有关:(可用等效平衡的方法分析)。假

16、设a = b + c : A的转化率不变;假设a > b + c : A的转化率增大;假设a < b + c A的转化率减小。、假设反响物不只一种:aA(g) + bB(g)=cC(g) + dD(g),保持容器体积,温度不变在不改变其他条件时,只增加A的量,平衡向正反响方向移动,但是A的转化率减小,而B的转化率增大。假设按原比例同倍数地增加A和B,平衡向正反响方向移动,但是反响物的转化率与气体物质的计量数有关:如a+b = c + d,A、B的转化率都不变; 如a+ b>c+ d,A、B的转化率都增大; 如a + b < c + d,A、B的转化率都减小。 对以上3种

17、情况可分别举例,可让学生加深对概念的理解:例1:*恒温恒容的容器中,建立如下平衡:2NO2g N2O4g,在一样条件下, 假设分别向容器入一定量的NO2气体或N2O4气体,重新到达平衡后,容器N2O4的体积分数比原平衡时 A都增大 B都减小 C前者增大后者减小 D前者减小后者增大解析:2NO2g N2O4g是气体体积减小的可逆反响。反响到达平衡后,无论向密闭容器中参加还是N2O4气体,可视为加压,平衡都向右移动,到达新平衡时NO2的转化率都增大。答案选A例2:例一定温度下,将amol PCl5通入一个容积不变的反响器中,到达如下平衡:PCl5g PCl3g+Cl2g,测得平衡混合气体压强为p1

18、,此时再向反响器入amol PCl5,在温度不变的条件下再度到达平衡,测得压强为p2,以下判断正确的选项是 A.2p1p2 B.PCl5的转化率增大 C.2p1p2 D.PCl3%体积含量减少 解析:PCl5g PCl3g+Cl2g是气体体积增大的可逆反响。如反响到达平衡后,再向密闭容器中参加PCl5, PCl3的物质的量会有增加,此时可视为加压,平衡向左移动,反响到达新的平衡时PCl5在平衡混合物中的百分含量也较原平衡时有所增加,但PCl5的转化率降低。答案选A例3: 2HIg H2g+I2g是气体体积不变的可逆反响,反响到达平衡后,再向固定密闭容器中参加HI,使cHI的浓度增大,HI平衡转

19、化率不变。对于气体体积不变的可逆反响,反响到达平衡后增加反响物,到达新的化学平衡时反响物的转化率不变。 由以上三个例题可以总结为:恒温恒容的容器,当增大*物质的量时,可将浓度问题转换为压强问题,增大压强,平衡向气体体积缩小的方向移动,最后再判断转化率变化。增大压强判断各反响物转化率变化 对于可逆反响aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),a+bc+d,在压强变化导致平衡移动时,学生感到困惑的是充入“惰性气体化学平衡朝哪个方向移动.转化率如何变化.可归纳为以下两方面: 1. 恒温恒容条件下充入“惰性气体,化学平衡不移动。因平衡体系的各组分浓度均未发生变化,故各反响物转化率不变。 2. 恒温

20、恒压条件下充入“惰性气体,化学平衡向气体体积增大的方向移动。因为此时容器容积必然增大,相当于对反响体系减压,继而可判断指定物质的转化率变化。变式训练:1、 在一容积可变的密闭容器中,通入1mol*和3molY,在一定条件下发生如下反响:*(g)+3Y(g) 2Z(g),到达平衡后,Y的转化率为a%,然后再向容器入2molZ,保持在恒温恒压下反响,当到达新的平衡时,Y的转化率为b%。则a与b的关系是 Aab Bab Cab D不能确定2、两个体积一样的密闭容器A、B,在A中充入SO2和O2各1mol,在B中充入SO2和O2各2 mol,加热到一样温度,有如下反响2SO2(g)+ O2(g) 2S

21、O3(g),对此反响,下述不正确的选项是 A反响速率BA BSO2的转化率BA C平衡时各组分含量B = A D平衡时容器的压强BA 3、一定量混合气体在密闭容器中发生如下反响:*A(气)+yB(气) nC(气),到达平衡后,测得A气体的浓度为0.5mol/L。保持温度不变将容器的容积扩大1倍,再达平衡时,测得A气体的浓度为0.3mol/L,则以下表达中正确的选项是 A、*+y<n B、该化学平衡向右移动C、B的转化率增大 D、C的体积分数减小4、 一定温度下,在一个体积可变的密闭容器中参加2 molH2和2 molN2,建立如下平衡: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)一样条件下

22、,假设向容器中再通入1 mol H2和,1 molN2又到达平衡则以下说确的是 ANH3的百分含量不变 BN2的体积分数增大 CN2的转化率增大 DNH3的百分含量增大5、*温度下的密闭容器中发生如下反响:2M(g)+N(g) 2Eg,假设开场时只充入2 mol E(g),达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20%;假设开场时只充入2 mol M和1 mol N的混合气体,则达平衡时M的转化率为 A20% B.40% C.60% D.80% 参考答案: 1、 A 2、C 3、D 4、A 5、C 总之,判断转化率的变化关键是正确判断平衡移动的方向,当增大物质的浓度难以判断平衡移动的方向时,可转

23、化为压强问题进展讨论;当增大压强难以判断平衡移动的方向时,可转化为浓度问题进展讨论。教师在教学中不断培养学生解决化学平衡问题的技巧和方法,则学生的思维将得以拓展,化学平衡移动原理就能运用自如。4、等效平衡问题的解题思路:、概念:同一反响,在一定条件下所建立的两个或多个平衡中,混合物中各成分的含量一样,这样的平衡称为等效平衡。分类:等温等容条件下的等效平衡:在温度和容器体积不变的条件下,改变起始物质的参加情况,只要可以通过可逆反响的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量一样,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等同平衡。等温等压条件下的等效平衡:在温度和压强不变的条件下,改变起始物质的参加

24、情况,只要可以通过可逆反响的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量比值一样,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等比例平衡。等温且n=0条件下的等效平衡:在温度和容器体积不变的条件下,对于反响前后气体总分子数不变的可逆反响,只要可以通过可逆反响的化学计量数比换算成左右两边任意一边物质的物质的量比值一样,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为不移动的平衡。【归纳】等效平衡规律:对于可逆反响mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),在两种不同起始状态下反响,达平衡后互为等效平衡的条件是:反响条件 系数关系等效平衡条件 假设m+np+q 极限转化后起始投料必须完全一样恒温恒容 假设m+np+q 极

25、限转化后起始投料比一样或投料完全一样恒温恒压 极限转化后起始投料比一样或投料完全一样5、速率和平衡图像分析:分析反响速度图像:看起点:分清反响物和生成物,浓度减小的是反响物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。看变化趋势:分清正反响和逆反响,分清放热反响和吸热反响。升高温度时,V吸热V放热。看终点:分清消耗浓度和增生浓度。反响物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反响方程式中各物质的计量数之比。对于时间速度图像,看清曲线是连续的,还是跳跃的。分清“渐变和“突变、“大变和“小变。增大反响物浓度V正 突变,V逆 渐变。升高温度,V吸热 大增,V放热 小增。化学平衡图像问题的解答方法:三步分

26、析法:一看反响速率是增大还是减小;二看V正 、 V逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。四要素分析法:看曲线的起点;看曲线的变化趋势;看曲线的转折点;看曲线的终点。先拐先平:对于可逆反响mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ,在转化率-时间曲线中,先出现拐点的曲线先到达平衡。它所代表的温度高、压强大。这时如果转化率也较高,则反响中m+n>p+q。假设转化率降低,则表示m+n<p+q。定一议二: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。 化学反响速率 化学反响进展的快慢程度,用单位时间反响物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。平衡图像典型专题训练解

27、化学平衡图像题的技巧 1、 弄清横坐标和纵坐标的意义。2、弄清图像上点的意义,特别是一些特殊点(如与坐标轴的交点、转折点、几条曲线的穿插点)的意义。3、弄清图像所示的增、减性。4、弄清图像斜率的大小。5、看是否需要辅助线。6、看清曲线的起点位置及曲线的变化趋势7、先出现拐点的曲线先平衡,所处的温度较高或压强较大;还可能是使用正催化剂8、定压看温度变化;定温看压强变化。5化学平衡常数 在一定温度下,当一个可逆反响到达平衡状态时,生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反响物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数,这个常数叫做化学平衡常数,简称平衡常数

28、用符号K表示(1)平衡常数K的表达式:对于一般的可逆反响:mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)当在一定温度下到达化学平衡时,该反响的平衡常数为:【注意】:a 在平衡常数表达式中,反响物A、B和生成物C、D的状态全是气态,c(A)、c(B)、c(C)、c(D)均为平衡时的浓度b当反响混合物中有固体或纯液体时,他们的浓度看做是一个常数,不写入平衡常数的表达式中例如,反响在高温下 Fe3O4(s) + 4H2 3Fe(s) + H2O(g)的平衡常数表达式为:又如,在密闭容器中进展的可逆反响CaCO3(s) CaO(s) + CO2的平衡常数表达式为:Kc(CO2)c平衡常数K的表

29、达式与化学方程式的书写方式有关例如:N2 + 3H22NH32NH3N2 + 3H2N2 +H2NH3显然,K1、K2、K3具有如下关系:,(2)平衡常数K值的特征:K值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关即对于一个给定的反响,在一定温度下,不管起始浓度(或压强)和平衡浓度(或压强)如何,也不管是否使用催化剂,达平衡时,平衡常数均一样K值随温度的变化而变化对于一个给定的可逆反响,温度不变时,K值不变(而不管反响体系的浓度或压强如何变化);温度不同时,K值不同因此,在使用平衡常数K值时,必须指明反响温度(3)平衡表达式K值的意义:判断可逆反响进展的方向对于可逆反响:mA(g) + nB(g)

30、pC(g) + qD(g),如果知道在一定温度下的平衡常数,并且知道*个时刻时反响物和生成物的浓度,就可以判断该反响是否到达平衡状态,如果没有到达平衡状态,则可判断反响进展的方向 将*一时刻时的生成物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积,与*一时刻时的反响物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积之比值,叫做浓度商,用Q表示即: 当QK时,体系达平衡状态;当QK,为使Q等于K,则分子(生成物浓度的乘积)应增大,分母(反响物浓度的乘积)应减小,因此反响自左向右(正反响方向)进展,直至到达平衡状态;同理,当QK时,则反响自右向左(逆反响方向)进展,直至到达平衡状态表示可逆反响进

31、展的程度 K值越大,正反响进展的程度越大(平衡时生成物的浓度大,反响物的浓度小),反响物的转化率越高;K值越小,正反响进展的程度越小,逆反响进展的程度越大,反响物的转化率越低通常用单位时间反响物浓度的减小或生成物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。 表达式:vA=c(A)/t 单位:mol/(L·s)或mol/(L·min) 影响化学反响速率的因素:温度,浓度,压强,催化剂。 另外,*射线,射线,固体物质的外表积也会影响化学反响速率 化学反响的计算公式:例 对于以下反响: mA+nB=pC+qD 有v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q 对于没有到达化学平衡

32、状态的可逆反响:v(正)v(逆) 影响化学反响速率的因素:压强: 对于有气体参与的化学反响,其他条件不变时除体积,增大压强,即体积减小,反响物浓度增大,单位体积活化分子数增多,单位时间有效碰撞次数增多,反响速率加快;反之则减小。假设体积不变,加压参加不参加此化学反响的气体反响速率就不变。因为浓度不变,单位体积活化分子数就不变。但在体积不变的情况下,参加反响物,同样是加压,增加反响物浓度,速率也会增加。 温度: 只要升高温度,反响物分子获得能量,使一局部原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,故反响速率加大主要原因。当然,由于温度升高,使分子运动速率加快,单位

33、时间反响物分子碰撞次数增多反响也会相应加快次要原因催化剂: 使用正催化剂能够降低反响所需的能量,使更多的反响物分子成为活化分子,大大提高了单位体积反响物分子的百分数,从而成千上万倍地增大了反响物速率.负催化剂则反之。浓度: 当其它条件一致下,增加反响物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目,从而增加有效碰撞,反响速率增加,但活化分子百分数是不变的 。其他因素: 增大一定量固体的外表积如粉碎,可增大反响速率,光照一般也可增大*些反响的速率;此外,超声波、电磁波、溶剂等对反响速率也有影响。溶剂对反响速度的影响 在均相反响中,溶液的反响远比气相反响多得多有人粗略估计有90%以上均相反响是在溶液中进展的

34、。但研究溶液中反响的动力学要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响,另外在溶液中有离子参加的反响常常是瞬间完成的,这也造成了观测动力学数据的困难。最简单的情况是溶剂仅引起介质作用的情况。 在溶液中起反响的分子要通过扩散穿周围的溶剂分子之后,才能彼此接触,反响后生成物分子也要穿国周围的溶剂分子通过扩散而离开。 扩散就是对周围溶剂分子的反复挤撞,从微观角度,可以把周围溶剂分子看成是形成了一个笼,而反响分子则处于笼中。分子在笼中持续时间比气体分子互相碰撞的持续时间大10-100倍,这相当于它在笼中可以经历反复的屡次碰撞。 笼效应就是指反响分子在溶剂分子形成的笼中进展屡次的碰撞或振动。这种连续反复碰撞则

35、称为一次偶遇,所以溶剂分子的存在虽然限制了反响分子作远距离的移动,减少了与远距离分子的碰撞时机,但却增加了近距离分子的重复碰撞。总的碰撞频率并未减低。 据粗略估计,在水溶液中,对于一对无相互作用的分子,在依次偶遇中它们在笼中的时间约为10-12-10-11s,在这段时间大约要进展100-1000次的碰撞。然后偶尔有机 会跃出这个笼子,扩散到别处,又进入另一个笼中。可见溶液中分子的碰撞与气体中分子的碰撞不同,后者的碰撞是连续进展的,而前者则是分批进展的,一次偶遇相当于一批碰撞,它包含着屡次的碰撞。而就单位时间的总碰撞次数而论,大致一样,不会有商量级上的变化。所以溶剂的存在不会使活化分子减少。A和

36、B发生反响必须通过扩散进入同一笼中,反响物分子通过溶剂分子所构成的笼所需要的活化能一般不会超过20kJ·mol-1,而分子碰撞进展反响的活化能一般子40 -400kJ·mol-1之间。 由于扩散作用的活化能小得多,所以扩散作用一般不会影响反响的速率。但也有不少反响它的活化能很小,例如自由基的复合反响,水溶液中的离子反响等。则反响速率取决于分子的扩散速度,即与它在笼中时间成正比。 从以上的讨论可以看出,如果溶剂分子与反响分子没有显著的作用,则一般说来碰撞理论对溶液中的反响也是适用的,并且对于同一反响无论在气相中或在溶液中进展,其概率因素P和活化能都大体具有同样的数量级,因而反

37、响速率也大体一样。但是也有一些反响,溶剂对反响有显著的影响。例如*些平行反响,常可借助溶剂的选择使得其中一种反响的速率变得较快,使*种产品的数量增多。溶剂对反响速率的影响是一个极其复杂的问题,一般说来: 1溶剂的介电常数对于有离子参加的反响有影响。因为溶剂的介电常数越大,离子间的引力越弱,所以介电常数比较大的溶剂常不利与离子间的化合反响。 2溶剂的极性对反响速率的影响。如果生成物的极性比反响物大,则在极性溶剂中反响速率比较大;反之,如反响物的极性比生成物大,则在极性溶剂中的反响速率必变小。 3溶剂化的影响,一般说来。作用物与生成物在溶液中都能或多或少的形成溶剂化物。这些溶剂化物假设与任一种反响

38、分子生成不稳定的中间化合物而使活化能降低,则可以使反响速率加快。如果溶剂分子与作用物生成比较稳定的化合物,则一般常能使活化能增高,而减慢反响速率。如果活化络合物溶剂化后的能量降低,因而降低了活化能,就会使反响速率加快。 4离子强度的影响也称为原盐效应。在稀溶液中如果作用物都是电介质,则反响的速率与溶液的离子强度有关。也就是说第三种电解质的存在对于反响速率有影响.化学平衡计算题求解技巧知识体系和复习重点一、化学平衡常数浓度平衡常数及转化率的应用1、化学平衡常数 1化学平衡常数的数学表达式 2化学平衡常数表示的意义平衡常数数值的大小可以反映可逆反响进展的程度大小,K值越大,反响进展越完全,反响物转

39、化率越高,反之则越低。2、有关化学平衡的根本计算 (1)物质浓度的变化关系 反响物:平衡浓度起始浓度-转化浓度 生成物:平衡浓度起始浓度+转化浓度其中,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。(2)反响的转化率():×100(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反响,在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论: 恒温、恒容时: ;恒温、恒压时:n1/n2=V1/V2(4)计算模式“三段式浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 起始 m n O O 转化 a* b* c* d* 平衡 m-a* n-b* c* d*A的转化率:(A)=a*/m&

40、#215;100 C的物质的量分数:(C)×100技巧一:三步法三步是化学平衡计算的一般格式,根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量。但要注意计算的单位必须保持统一,可用mol、mol/L,也可用L。例1、*、Y、Z为三种气体,把a mol *和b mol Y充入一密闭容器中,发生反响* + 2Y2Z,到达平衡时,假设它们的物质的量满足:n*+ nY= nZ,则Y的转化率为 A、 B、 C、 D、解析:设Y的转化率为 * + 2Y 2Z 起始mol a b 0 转化mol 平衡mol依题意有:+ = ,解得:= 。故应选B。技巧二:差量法差量法用于化学平衡计算时,可以是体积差

41、量、压强差量、物质的量差量等等。例2、*体积可变的密闭容器,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反响:A + 3B 2C,假设维持温度和压强不变,当到达平衡时,容器的体积为V L,其中C气体的体积占10%,以下推断正确的选项是 原混合气体的体积为1.2VL 原混合气体的体积为1.1VL反响达平衡时,气体A消耗掉0.05VL 反响达平衡时,气体B消耗掉0.05V LA、 B、 C、 D、解析: A + 3B 2C 1 3 2 20.05V 0.15V 0.1V 0.1V所以原混合气体的体积为VL + 0.1VL = 1.1VL,由此可得:气体A消耗掉0.05VL,气体B消耗掉0.15VL

42、。故此题选A。专练*温度下,在密闭容器中发生如下反响,2A(g)2B(g)C(g),假设开场时只充入2 mol A气体,达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20,则平衡时A的体积分数为。 解析:等温度、等体积时,压强增大了20,也就是气体的物质的量增多了2 mol×20=0.4 mol,即平衡时气体的物质的量变为2.4 mol。 2A(g)2B(g)+C(g)n 2 2 1 1 变化 0.8 mol 0.4 mol 平衡时,n(A)=2 mol0.8 mol =1.2 mol,n(总)=2.4 mol,故A的体积分数为:×100=50。技巧三:守恒法1、质量守恒例3、a

43、mol N2与b mol H2混合,要一定条件下反响到达平衡,生成了c mol NH3,则NH3在平衡体系中质量分数为 A、 B、C、 D、解析:由质量守恒定律可知:在平衡体系中的混合气体总质量应等于反响前N2和H2混合气的总质量。即NH3在平衡体系中的质量分数为。故此题应选B。2、原子个数守恒例4、加热时,N2O5可按以下分解:N2O5 N2O3 + O2、N2O3又可按以下分解: N2O3 N2O + O2。今将 4 molN2O5充入一升密闭容器中,加热至 t时反响到达了平衡状态。平衡时,cO2= 4.5 mol/L, cN2O3= 1.62 mol/L,cN2O= _ mol/L,此时

44、N2O5的分解率为 _。解析:N2O5的起始浓度为cN2O5=,平衡时的气体成份及浓度为:达平衡时的气体成份:N2O5 N2O3 N2O O2平衡浓度mol/L 设* 1.62 设y 4.5由N原子守恒:由O原子守恒:解得:* = 0.94 mol/L,y = 1.44 mol/L,所以,cN2O= 1.44 mol/L,N2O5的分解率为:。专练一定温度下,反响2SO2(g)O2(g)2SO3(g)到达平衡时,n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:3:4。缩小体积,反响再次到达平衡时,n(O2)=0.8 mol,n(SO3)=1.4 mol,此时SO2的物质的量应是() A0.4 mo

45、l B0.6 mol C0.8 mol D1.2 mol 解析:设第一次平衡时n(SO2)、n(O2)、n(SO3)分别为2*mol、3*mol、4*mol,第二次平衡时n(SO2)=ymol。由O元素守恒得:2*·23*·24*·3=2y0.8×21.4×3由S元素守恒得:2*4*=y1.4 解得:*=0.3,y=0.4。答案:A。专练一定条件下,在一密闭容器入一定量SO2和O2的混合气体,发生如下反响:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)+Q(Q>0)。反响达平衡后SO2、O2和SO3的物质的量之比为346,保持其它条件不变,降

46、低温度后到达新的平衡时,O2和SO3的物质的量分别是1.1 mol和2.0 mol,此时容器SO2的物质的量应是()A. 0.7 molB. 0.9 mol C. 1.1 molD. 1.3 mol解析:设第一种平衡状态下O2为*,则SO3为,变成第二种平衡时O2变化量为y,2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)Q*2y2.0 解得: *1.2 moly 2y*y1.1 y0.1 mol 答案:A。1.1 2.0技巧四:估算法例5、在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和5L气体Q,在一定条件下发生反响:2Rg+ 5Qg 4*g + nYg反响完全后,容器温度不变,混合气体的压强是原来87.5

47、%,则化学方程式中的n值是 A、2 B、3 C、4 D、5解析:此题貌似化学平衡的计算,但实则不然,题干中最关键的一句话为“压强是原来87.5%说明体积和温度不变,压强减小了,故该反响是气体的物质的量减小的反响,即2 + 5 > 4 + n,即n <3。应选A。技巧五:赋值法例6、在一密闭容器中,用等物质的量的A和B发生如下反响:Ag + 2Bg 2Cg,反响到达平衡时,假设混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等,则这时A的转化率为 A、40% B、50% C、60% D、70%解析:由题意可知:设A反响掉一半即转化率为50%,则可推知B全部反响掉即转化率为100%,很显

48、然,这是不可能的,故A的转化率必小于50%。正确答案应选A。技巧六:极端假设法化学平衡研究的对象是可逆反响,这类反响的特点是不能进展到底。据此,假设假定*物质完全转化或完全不转化,可求出其它物质的物质的量或物质的量浓度、气体体积的围。1、判断化学平衡移动方向例7、在一密闭容器中,aAg bBg达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当到达新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则 A、平衡向正反响方向移动了 B、物质A的转化率减少了C、物质B的质量分数增加了 D、a > b解析:保持温度不变,将容器体积增加一倍即减小压强,假设化学平衡不移动,则各种物质的浓度都应是原平衡时的一半,但现在生

49、成物B的浓度却是原平衡的60%,这说明平衡向正反响方向发生移动,A的转化率升高,所以化学计量数b > a,又由于B的物质的量增加,B的质量增加,物质B的质量分数必然增大因为总质量保持不变。故此题应选AC。2、判断生成物的量例8、在一密闭容器中充入1molCO和1molH2Og,在一定条件下发生反响:COg+ H2Og CO2g + H2g,到达平衡时,生成molCO2,当H2Og改为4mol时,在上述条件下生成的CO2为 A、0.60mol B、0.95mol C、1.0mol D、2.50mol 解析:假设反响向正向进展到底,由于CO仍为1mol,故生成的CO2才为1mol,但由于反响

50、的可逆性,这是不可能的。所以,mol < nCO2 < 1mol。应选B。3、确定平衡时各物质的浓度围例9、在密闭容器中进展*g+ 4Y2g 2Z2g+ 3Q2g的反响中,其中*2、Y2、Z2、Q2的开场浓度分别为0.1mol/L、0.4mol/L、0.2mol/L,0.3mol/L,当反响到达平衡后,各物质的浓度不可能是 A、c*2= 0.15mol/L B、cY2= 0.9mol/LC、cZ2= 0.3mol/L D、cQ2= 0.6mol/L解析:假设正向进展到底时,则生成物cZ2= 0.4mol/L、cQ2= 0.6mol/L,但此反响实为可逆反响,由此可推知:cZ2= 0.3mol/L可能,cQ2= 0.6mol/L是不可能的。又假设反响向逆反响方向进展到底时,则反响物c*2= 0.2mol/L、cY2= 0.8mol/L,同时由于该反响的可逆性,故c*2= 0.15mol/L可能,而cY2= 0.9mol/L是不可能的。综上所述,该题正确答案是BD。专练*密闭容器中进展如下反响:*(g)2

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