化学反应速率与化学平衡

1、考点： 一、化学反应的速率1.定义2.计算公式3.影响因素及本质原因二、化学反应的限度化学平衡1.可逆反应2.化学平衡状态及其特征3.达到化学平衡状态的标志判断依据4.等效平衡及其规律5.反应条件对化学平衡的影响6.化学平衡常数和平衡转化率7.有关化学平衡的计算8.关于化学反应速率和化学平衡的综合应用三、合成氨条件的选择一、化学反应速率1.意义：表示化学反应进行快慢的物理量2.表示方法：（1）可用单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化来表示，即：（2）对于反应体系的体积不变的化学反应，可用单位时间内反应物或生成物物质的量浓度的变化量来表示，即：单位：mol/(Ls)、 mol/(Lmin)或

2、mol/(Lh)。tnvtcv计算结果是平均速率，不是瞬时速率固体或纯液体不用于表示反应速率用不同物质表示的反应速率之比计量数之比练习：1.将5.6g铁粉投入到盛有100mL 2mol/L稀硫酸的烧杯中，2 min时铁粉刚好溶解，下列表示这个反应的平均速率正确的是A.v(Fe) = 0.5 mol/(L.min) B.v(H2SO4)= 1 mol/(L.min)C.v(H2) = 0.5 mol/(L.min)D.v(FeSO4)= 0.5 mol/(L.min)D练习：2.在四个不同的容器中，在不同条件下进行 合成氨反应。根据下列在相同时间内测定的结果判断生成氨的速率最快的是 Av(H2)

3、=0.1mol(Lmin)-1 Bv(N2)=0.1mol(Lmin)-1 Cv(N2)=0.2mol(Lmin)-1 Dv(NH3)=0.3mol(Lmin)-1C练习：3.A(g)与B(g)在密闭容器反应生成C(g)，其反应速率可分别用v(A)、v(B) 、v(C) 表示，且3v(A)v(B) ， 2v(B)3v(C)，则此反应可表示为：A.2A3B2CB.A3B2CC.3AB2CD.ABCB一、化学反应速率3.影响化学反应速率的因素（1）内因(主要因素)：物质的结构、性质（2）外因(次要原因)：浓度：浓度增大，反应速率加快；浓度减小，反应速率减慢。温度：温度每升高10，速率增加24倍练习

4、：4.20时，将10 mL0.1 mol/Na2S2O3溶液和 10 mL0.01 mol/H2SO4溶液混合，2 min后溶液中明显出现浑浊，已知温度每升高10，化学反应速率增大到原来的2倍，那么50时，同样的反应要看到同样的浑浊，需要的时间是 A40s B15s C48s D20sB二、化学反应速率压强:（只影响有气体参加的化学反应）恒温时：p增大V减小c增大v增大恒温、恒容时：充入无关气体， V不变 c不变v不变恒温、恒压时：充入无关气体， V增大c减小v减小对于无气体参与，但有气体生成的非可逆反应，压强改变不影响反应的速率。催化剂：催化剂能同时、同等程度（成千上万倍）改变正、逆反应的速

5、率。加快化学反应速率的催化剂叫正催化剂，减慢化学反应速率的催化剂叫负催化剂。练习：5. 用3g块状大理石与30mL3mol/L盐酸反应制取CO2气体，下列措施对反应有何影响？再加入30mL3mol/L 盐酸改用30mL6mol/L 盐酸改用3g粉末状大理石适当升高温度改用30mL6mol/L 硝酸改用30mL3mol/L 硫酸将石灰石粉碎并加入30mL3mol/L 硫酸加入CH3COONa固体加入NaCl溶液加入Na2CO3固体练习：6. 用30mL6mol/L硫酸与过量锌粒制取氢气，下列措施对产生H2的速率和体积有何影响？（1）升温（2）加水或NaCl溶液（3）改用锌粉（4）改用镁条（或铁钉

6、、铜丝）（5）改用30mL6mol/L硝酸（6）加入NaNO3固体（7）滴加少量浓硫酸（8）改用10mL18mol/L的硫酸（9）加入CH3COONa固体（10）加入Na2CO3固体（11）加入少量CuSO4粉末一、化学反应速率4.活化分子和有效碰撞理论（1）相关概念有效碰撞：活化分子按适当取向发生的碰撞，有效碰撞引发化学反应。分子百分数能量0EaEcE等温下的分子能量分布曲线图Ea表示分子平均能量Ec表示活化分子的最低能量E表示活化能活化分子：能发生有效碰撞的、能量较高的分子。活化能：活化分子的最低能量高出反应物分子平均能量的部分。反应物分子的平均能量生成物分子的平均能量活化分子的最低能量活

7、化能一、化学反应速率4.活化分子和有效碰撞理论增大不变增大不变增大增大增大增大增大不变增大不变增大增大增大增大活化分子百分数单位体积内活化分子数温度升高正催化剂压强增大浓度增大有效碰撞机率单位体积内分子数（2）对影响化学反应速度外因的解释二、化学平衡1.可逆反应（1）可逆反应：在相同条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应，用“ ”表示。（2）可逆反应的特征：在同一条件下同时向两个方向进行；可逆是绝对的，不可逆是相对的；可逆反应不能进行到底，不能实现完全转化；反应物、生成物同时共存。（3）常见可逆反应I2、Cl2、Br2、CO2、SO2、NH3与H2O反应、水解H2I22HIN23H

8、22NH3高温高压催化剂2.化学平衡状态及其特征（1）定义：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态。（2）化学平衡的建立与反应途径的关系：化学平衡的建立与反应途径无关，从正反应或逆反应开始都可以建立平衡状态；可逆反应同时向正、逆两个方向进行，起始加入的量仅能影响v正、v逆的大小，只要v正v逆，在外观上反应就会向速率相对较大的方向进行，但最终使v正v逆，建立平衡。二、化学平衡二、化学平衡2.化学平衡状态及其特征（3）速率时间图像：（4）化学平衡状态的特征：逆、等、定、动、变二、化学平衡3.达到化学平衡状态的标志判断依据mA(g)

9、nB(g) pC(g)qD(g)（1）正、逆反应速率相等，且不等于0同一种物质：消耗A的速率生成A的速率同侧的不同物质：n消耗A的速率m生成B的速率异侧的不同物质：p消耗A的速率m消耗C的速率（2）各组成成分的百分含量体持不变即：质量分数、体积分数、物质的量分数、分子数之比、物质的量浓度、体系颜色不变（3）反应放出的热量与吸收的热量相等，即体系温度不变。（4）特殊标志：对某些反应适用恒温、恒容条件下：压强p不变（ n不变即p不变）， 不适用于反应前后气体分子个数不变的反应气体的密度不变 不适用于反应物、生成物都是气体的反应气体的平均相对分子质量不变 不适用于平均相对分子质量不变的反应恒温、恒压

10、条件下：压强不变能否作为平衡判断依据？Vm气体气体气体nmM2121nnpp二、化学反应的限度化学平衡4.反应条件对化学平衡的影响（1）平衡移动原理（勒夏特列原理）：如果改变一个影响化学平衡的条件，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。（2）影响化学平衡的因素浓度压强温度c(反)，平衡c(生)，平衡c(反)，平衡c(生)，平衡升温平衡:吸热降温平衡:放热VnRTp 加压：单位体积内气体分子数增加平衡:多少减压：单位体积内气体分子数减小平衡:少多图中的隐含什么因素的改变？图中的隐含什么因素的改变？图中的隐含什么因素的改变？对于N23H22NH3只能是由于加入催化剂。对于AB 2C可能是由于加入了催化

11、剂、加压、各物质浓度加倍（恒温、恒容条件下）。二、化学平衡5.等效平衡及其规律（1）等效平衡的定义：在一定条件下，同一可逆反应，以两种不同的起始状态开始反应，达到平衡时若两平衡中相同组分的物质的量分数（或体积分数）均对应相等，则两平衡互为等效平衡。例：N23H2 2NH3 起始1：1mol 3mol 0平衡1： 0.95mol 2.85mol 0.1mol起始2： 0 0 2mol (等T、V）平衡2： 0.95mol 2.85mol 0.1mol起始3：1mol 3mol 2mol (等T、P）平衡3： 1.9mol 5.7mol 0.2mol二、化学平衡（2）建立等效平衡的规律：对于反应m

12、A(g)nB(g) pC(g)qD(g)若mnpq等温、等容条件下：起始物质的量相同等温、等压条件下：起始物质的量比例相同（在此条件下，容器体积随气体的物质的量发生改变，可视为多个等温、等容容器的反应）若mnpq无论等温、等容还是等温、等压，只需起始物质的量比例相同。二、化学反应的限度化学平衡6.有关化学平衡的计算（1）浓度：起始浓度、浓度的变化、平衡浓度（2）转化率：（3）反应速率：（4）反应速率之间的关系：速率之比计量数之比Vnc100%起始量转化量tVntcv二、化学反应的限度化学平衡6.有关化学平衡的计算（5）平衡常数：（6）在一定温度、压强下体积分数物质的量分数起始状态和平衡状态的体

13、积比平衡后气体体积缩小的百分率反应物平衡浓度幂之积生成物平衡浓度幂之积K2121nnVV)(R nRTpv为常数气态方程：二、化学反应的限度化学平衡6.有关化学平衡的计算（7）在一定温度、容积时：起始状态与平衡状态压强之比达到平衡时压强改变了几分之几（8）混合物的密度对于反应物、生物物全部是气体的反应在恒温、恒容条件下：在恒温、恒压条件下：Vm气体2121nnpp1221nn密度不变二、化学反应的限度化学平衡6.有关化学平衡的计算（9）平均相对分子质量：对于反应物、生成物全部是气体的反应（10）产率气体气体nmM1221nnMM100%理论产量实际产量产率二、化学反应的限度化学平衡7.化学平衡

14、图像（1）解题思路 分析纵横坐标及曲线表示的意义。X：时间、温度、压强Y：物质的量、物质的量浓度、体积分数、物质的量分数、质量分数、转化率、反应速率、混合气体的密度、混合气体的平均相对分子质量分析曲线的变化趋势与纵横坐标的关系。分析特殊点（起点、拐点、终点）及其含义有两个以上变量时，分别讨论两个变量的关系，此时确定其他量为恒量。（定一议二） 7.化学平衡图像（2）图像的类型 时间类： vt、 nt、 ct、t、% t、t、t、Mt、Pt等特点：条件不变时，有平行于x轴的水平线注意：平衡后的变化才符合平衡移动原理“突变”与“渐变”的区别先拐、先平、数值大温度、压强类特点：无平行线注意：平衡后的变

15、化才符合平衡移动原理定一议二二、化学反应的限度化学平衡8.“平衡移动的方向”与“平衡移动的结果”如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。例如：对于N23H22NH3H0T新 T原温度下降方向p新 p原压强减小方向c(N2)新 c(N2)原c(N2)减小方向升温加压通入N2平衡移动结果平衡移动方向外界条件的改变练习1：往pH2的醋酸溶液加入下列物质，醋酸的电离度和溶液的pH如何变化？（1）加入冰醋酸（2）加水稀释至原体积的10倍（3）加入少量CH3COONa(s) （4）滴加少量浓硫酸练习2：如何使以下两反应体系的颜色加深？2NO2N2O4H0H2I22HIH0T、p 不

16、变充入反应物、充入生成物T、V不变 充入反应物、充入生成物加压、 减压、升温、 降温二、化学反应的限度化学平衡9.化学反应速率、化学平衡在工业上的应用（1）合成氨工业思考：合成氨的反应有何特点？可逆反应气体体积缩小的反应正反应是放热反应氮气的键能很大氨气易液化N23H22NH3H92.4kJ/mol思考：如何选择合适的生产条件？催化剂：铁触媒加快反应，提高单位时间氨的产量。温度：500速率：温度越高，反应越快转化率：温度越低，转化率越高催化剂：在500 时，催化剂活性最大压强：21075107Pa压强越大，反应越快，转化率越高，但对设备要求也越高。浓度：增大反应物浓度，降低生成物浓度。N23H

17、22NH3H92.4kJ/mol高温高压催化剂9.化学反应、化学平衡知识在工业上的应用（2）工业制硫酸反应原理：FeS2O2 Fe2O3SO2 2SO2O2 2SO3H196.6KJ /mol SO3H2OH2SO4SO2催化氧化过程的反应条件：决胜2008P1164 11 2 8煅烧常压400500V2O5压强温度催化剂二、化学反应的限度化学平衡10.“可逆反应不能进行到底” 不为0原则例1：若CH3COOH与C2H518OH发生酯化反应时，反应达到平衡后，有多少种物质中含有18O？例2：已知：298K时，2SO2O22SO3H197kJ/mol在相同的温度和压强下，向密闭容器中通入2mol SO2和1mol O2，达到平衡时放出热量197kJ。决胜2008P11714题P115迁移训练2二、化学反应的限度化学平衡10.“可逆反应不能进行到底”不为0原则例3： 2SO2 O2 2SO3若某时间0.2mol/L 0.1mol/L 0.2mol/L则平衡时0.4mol/L 0.25mol/L 0.4mol/L0.15mol/L 0.15mol/L哪些数据有可能是正确的？练习：2008P