化学反应速率与限度化学

关于化学反应速率与限度化学第1页，共47页，2023年，2月20日，星期三第一部分：知识梳理

第2页，共47页，2023年，2月20日，星期三概念:用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示.数学表达式:

v=∆c/∆t.单位：mol/(L.s)或mol/(L.min)一.化学反应速率：

注意：1、化学反应速率的表示必须用化学式来指明具体的物质2、一般来说，化学反应的速率随着反应的进行在不断变化。因此某一时间段内的反应速率实际是指这一时间段内的平均速率，而不是指瞬时速率。3、一定条件下，对于反应:aA+bBcC+dD;用不同的物质来表示某反应的速率，其数值往往不同，但速率之比等于反应方程式中的化学计量数之比。即:

v(A):v(B):v(C):v(D)=a:b:c:d第3页，共47页，2023年，2月20日，星期三主要因素:参加反应物质的本身性质外界因素：浓度压强温度催化剂其它因素：光、超声波、激光、射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速度、溶剂等C反↑v↑对气体p↑v↑一般T↑v↑使用正催化剂

v↑决定化学反应速率因素：第4页，共47页，2023年，2月20日，星期三在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。二.化学反应的限度：可逆反应：化学平衡：

1.概念：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。2.特征：

逆—可逆反应

动—动态平衡

等—v正=v逆

≠0

定——各组分含量保持一定变——条件改变，平衡被破坏

同——条件相同，无论反应途径如何均达同一平衡第5页，共47页，2023年，2月20日，星期三3.影响因素：浓度、温度、压强

在其它条件不变的情况下：

升高温度,平衡向吸热反应方向移动。

降低温度,平衡向放热反应方向移动。

在其它条件不变的情况下：增大反应物浓度或减小生成物浓度时,平衡正向移动。减小反应物浓度或增大生成物浓度时,平衡逆向移动。

在其它条件不变的情况下：增大压强，平衡向气态物质系数减小的方向移动减小压强，平衡向气态物质系数增大的方向移动

在其它条件不变的情况下：△vg=0,改变压强,平衡不移动△vg>0,增大压强，平衡向气态物质系数减小（向左）方向移动△vg<0,增大压强，平衡向气态物质系数减小（向右）方向移动第6页，共47页，2023年，2月20日，星期三由于温度、压强、浓度的变化而使可逆反应由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程，称为化学平衡移动4.化学平衡移动：研究对象：已建立平衡状态的体系平衡移动的标志：v正≠

v逆反应混合物中各组分的浓度发生改变平衡移动的方向：v正>v逆正向移动v正<v逆逆向移动平衡移动的结果：新条件下建立新的平衡5.化学平衡移动原理：即勒夏特列原理

如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或温度）等，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。升高温度，有利于平衡向吸热方向移动改变浓度，若Qc<Kc，平衡正向移动；若Qc>Kc,平衡逆向移动改变压强，若Qp<Kp，平衡正向移动；若Qp>Kp，平衡逆向移动第7页，共47页，2023年，2月20日，星期三判断反应的程度计算平衡的组成预测反应的方向化学平衡常数平衡转化率(a)表达式：

K=[C]c[D]d[A]a[B]b决定因素：温度、方程式书写应用a(A)=×100﹪c0(A)-[A]c0(A)决定因素：初始浓度和平衡浓度表达式：6.化学平衡的定量描述：判断反应的热效应第8页，共47页，2023年，2月20日，星期三第二部分：规律、方法指导

第9页，共47页，2023年，2月20日，星期三一、化学反应速率的计算及大小比较例题:在2A+B3C+4D反应中,表示该反应速率最快的是()v(A)=0.5mol·L-1

·s-1v(B))=0.3mol·L-1

·s-1

v(C))=0.8mol·L-1

·s-1

v(D))=20mol·L-1

·min-1

B注意:1.比较速率大小要做到两个统一:物质统一和单位统一

2.运算时要注意体积、时间、物质的量的变化第10页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题1:可逆反应N2＋3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（）A3正N2＝正H2

B

正N2＝逆NH3C2正H2＝3逆NH3

D

正N2＝3逆H2二、化学平衡状态的判断：C第11页，共47页，2023年，2月20日，星期三

例题2：

一定温度下，某容积不变的密闭容器中发生如下可逆反应：2HI(g)H2(g)+I2(g,紫色)下列叙述中，能表示已达到化学平衡状态的是：_______________________（填写序号）。（1）HI的生成速率与HI的分解速率相等（2）单位时间内生成amolI2，同时生成amolH2

（3）HI

、H2、I2的浓度都不再变化（4）混合气体的总压强不再变化（5）混合气体的颜色不再变化（1）、（3）、（5）注意:先看反应特点第12页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题3：

可逆反应2NO22NO+O2在密闭容器中反应达到平衡状态的标志是（）①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示反应速率的比为2：2：1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子量不再改变的状态A

①④⑥B

②③⑤C

①③④D

①②③④⑤⑥A第13页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题4：下列说法可以证明反应:N2+3H22NH3已达平衡状态的是()A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成AC第14页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题5：在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(固)+3B(气)2C(气)+D(气)已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度D.气体的总物质的量BC第15页，共47页，2023年，2月20日，星期三化学平衡状态判断：等:v正=v逆(同一种物质）定:各组分含量不变（浓度、百分含量）其他如压强、密度、平均相对分子量等应具体分析判据第16页，共47页，2023年，2月20日，星期三三、化学平衡计算：

mA+nBpC+qD起始:ab00转化:平衡:基本模式——三步曲：说明：1.a、b可表示物质的量、浓度等2.转化量与方程式中各物质的系数成比例3.对反应物：c平=c始－c转

对生成物：c平=c始+c

转

4.根据表中列出的数据，可计算v、K、α、含量等第17页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题：反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)在700K时的KC为9.0，若开始时各物质的浓度都是3.0×10-3mol﹒L-1，则（1）判断反应进行的方向；（2）计算平衡时各物质的浓度；（3）求SO2的平衡转化率。答案：（1）正向进行

（2）

1.5×10-3mol﹒L-1、1.5×10-3mol﹒L-1、4.5×10-3mol﹒L-1、4.5×10-3mol﹒L-1（3）50％第18页，共47页，2023年，2月20日，星期三四、两类重要的等效平衡：对于反应：aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)1．如果a＋b＝c＋d：不管是恒温、恒容还是恒温、恒压，“一边倒”时各物质的物质的量对应成比例。2．如果a＋b≠c＋d：恒温、恒容条件下，“一边倒”时各物质的物质的量对应相等。恒温、恒压条件下，“一边倒”时各物质的物质的量对应成比例。第19页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题：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，则Z=________________

[2]若X=0.75，Y=__________Z=___________[3]X、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________________[3]X、Y、Z应满足的一般条件是____________________2mol2.25mol0.5mol>0的任意值2.25mol≥0的任意值Y=3X，Z≥0的任意值X+Z/2=1,Y+3Z/2=3第20页，共47页，2023年，2月20日，星期三1.认清横坐标、纵坐标的含义以及图像上点(如与坐标轴的交点、转折点、起点、几条曲线的交叉点)的意义2.定点分析(固定某一条件,观察另一条件的改变对反应的影响)3.条件高

速率快

先达平衡4.根据平衡移动原理，判断化学反应的特点或条件的变化情况五、图象题的解题规律：第21页，共47页，2023年，2月20日，星期三反应时间A的转化率P1P2例题:mA（g）+nB（g）xC（g）拐点的含义？此时达到平衡P1与P2的大小如何？判断的依据？“先拐先平衡”达到平衡所需时间短（速度快）“条件高”压强大或温度高或浓度大或使用催化剂所以，P1＞P2第22页，共47页，2023年，2月20日，星期三反应时间A的转化率P1P2例题:mA（g）+nB（g）xC（g）比较反应前后气体体积是增大？缩小？还是不变？已知：P1＞P2P↑→A的转化率

→平衡向

方向移动勒夏特列原理气体体积缩小的方向移动增大正反应结论：正反应方向气体体积缩小即：m＋n>x第23页，共47页，2023年，2月20日，星期三练习：对于mA(g)+nB(g)pC(g)，有如图所示的变化，则：①p1与p2的关系是

；②m+n与p的关系是

；③T1与T2的关系是

；④正反应是

（填：放热、吸热）反应。C%T(时间)0T2P2T1P2T1P1P2>P1T2<T1m+n>p放热第24页，共47页，2023年，2月20日，星期三五、化学平衡解题常用假设：极端假设：化学平衡研究对象是不能完全进行的反应即可逆反应，极端假设就是将研究对象或过程假设为能够完全进行的理想的极限情况，使因果关系变的简单明显，从而得出结论。第25页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题：在密闭容器中充入1molCO和1molH2O气体，在一定条件下达到平衡状态，生成2/3molCO2，当其它条件不变时，充入的水蒸气改变为2mol，再次达到平衡时，生成CO2的物质的量可能是（） A、0.5mol B、0.95mol C、1mol D、2/3molCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)1mol1mol(2/3)1mol2mol(2/3<x<1)B第26页，共47页，2023年，2月20日，星期三等效假设：浓度相同条件下化学平衡无论是从正反应方向还是从逆反应方向进行都能达到同一平衡状态。第27页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题：在一真空密闭容器中，充入10molN2和30molH2，发生N2+3H22NH3反应，在一定温度下达到平衡时，H2的转化率为25％。若在同一容器中在相同温度下充入NH3，欲达到平衡时各成分的百分含量与上述平衡相同，则起始时充入NH3的物质的量和达到平衡时NH3的转化率（）A、15mol、25％B、20mol、50％C、20mol、75％D、40mol、80％N2(g)

+3H2(g)2NH3(g)起：10mol30mol0转：2.5mol7.5mol5mol平：7.5mol22.5mol5mol起：00xmol转：7.5mol22.5mol15mol平：7.5mol22.5mol5molx－15mol=5molx=20molNH3(转)=15/20=75%Ｃ第28页，共47页，2023年，2月20日，星期三过程假设：化学平衡的移动是根据勒沙特列原理来进行判断。但对于一些较为复杂、抽象的过程往往难以得出结论，如果将其假设为若干个简单、具体的过程，会使问题变得简单明了，从而得以解决。第29页，共47页，2023年，2月20日，星期三例题：在一真空恒容容器中充入1molPCl5，加热到200℃时发生如下反应：PCl5（气）

PCl3（气）＋Cl2（气），反应达到平衡PCl5所占体积分数为m%,若在同一容器同一温度下，最初投入的是2molPCl5，反应达平衡后PCl5所占体积分数为n%，则m与n的关系正确的是（）A、m>nB、m<nC、m=nD、无法比较V、T、P假设：2V、T、PV、T、P1始:2molPCl5始:1molPCl5始:1molPCl5平衡左移m>n平:PCl5=m%平:PCl5=m%平:PCl5=m%始:1molPCl5平:PCl5=n%压缩等效A第30页，共47页，2023年，2月20日，星期三第三部分：巩固练习

第31页，共47页，2023年，2月20日，星期三1.在一定条件下将A2和B2两种气体通入1L密闭容器中，反应按下式进行xA2(g)+yB2(g)=2C2(g)后反应速率如下：v(A)=0.5mol/(L·s)，v(B)=1.5mol/(L·s)，v(C)=1.0mol/(L·s)，则

的x，y值分别为（

）A．2和3

B．3和2

C．3和1

D．1和32.如图，两个保持恒温的密闭容器a和b，容器a体积恒定，容器b因活塞可上下移动体积可变．在温度、压强、体积均相同的条件下往a和b中分别充入等物质的量的NO2，发生反应2NO2N2O4，回答：⑴反应开始时，两容器内的反应速率

（填>、=或<）⑵反应过程中，两容器内的反应速率

（填>、=或<）D=<第32页，共47页，2023年，2月20日，星期三3.可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)达平衡状态的是___。⑴单位时间内生成nmolH2的同时，生成nmolHI；⑵一个H-H键键断裂的同时有两个H-I键断裂；⑶百分组成H2%=I2%；⑷反应速率v(H2)正=v(I2)正=1/2v(HI)正时；⑸c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1时；⑹温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；⑺温度和体积一定时容器内压强不再变化；⑻条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑼温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；⑽温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。（2）（6）（9）第33页，共47页，2023年，2月20日，星期三4.在上题⑹～⑽的说法中能说明2NO2(g)N2O4(g)达平衡状态的是___。⑹温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；⑺温度和体积一定时容器内压强不再变化；⑻条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑼温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；⑽温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。（6）（7）（8）（9）（10）5.已知HF气体中存在下列平衡：2(HF)33(HF)2，(HF)22HF。若平衡时，混合气体的平均摩尔质量为42g/mol，则(HF)3的体积分数为（）A10％ B＝10％ C＞10％ D10％C第34页，共47页，2023年，2月20日，星期三6.往一体积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2(g)+I2(g)2HI(g)；ΔH<0（表示正反应放热），当达到平衡后，t0时改变反应的某一条件（混合气体物质的量不变），且造成容器内压强增大，下列说法正确的是()A．容器内气体颜色变深，平均分子量不变B．平衡不移动，混合气体密度增大C．H2转化率增大，HI平衡浓度变小D．改变条件前后，速度图象为(如下图)v逆

v正

v正=v逆

0t0tvAD第35页，共47页，2023年，2月20日，星期三7.在容积固定的4L密闭容器中，进行可逆反应：X(g)+2Y(g)2Z(g)，并达到平衡，在此过程中，以Y的浓度改变表示的反应速率v正、v逆与时间t的关系如图。则图中阴影部分面积表示（）A.X的浓度的减少

B.Y的物质的量的减少C.Z的浓度的增加D.X的物质的量的减少ab0d区域的面积相当于v正×t，这一面积表示Y浓度的减少。同理b0d区域的面积表示Y浓度的增加。所以阴影部分面积表示了“Y浓度的净减少量”。但并无“Y浓度的减少”这一选项，还需要作进一步转化。从化学方程式可看出，反应物Y与生成物Z的化学计量数相同，因此，Y的浓度减少等于Z的浓度增加。C第36页，共47页，2023年，2月20日，星期三8.在一个固定容积的密闭容器中发生如下反应:

2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)

当加入4molA和2molB，达化学平衡时，C的物质的量浓度为amol/L。若维持温度不变，按下列四种配比为起始物质，达到化学平衡后，C仍为amol/L的是()

A.2molA+1molBB.6molC+2molD

C.3molC+1molDD.4molA+2molB+3molC

B若将反应容器改为恒压密闭容器，情况怎样？ABC第37页，共47页，2023年，2月20日，星期三2X(g)+2Y(g)Z(g)+2W(g)；△H<0（表示正反应放热）

，达到平衡(I)时，V(B)=0.8aL。请回答：⑴B中X的转化率α(X)B为__________________；⑵A中W和B中Z的物质的量比较：n(W)A_____n(Z)B(填大于、小于、等于)；⑶打开K，过一段时间重新达平衡(Ⅱ)时，B的体积为_______（用a的代数式表示，连通管中气体体积不计。）9.如图所示，当关闭K时，向A中充入1molX、1molY，向B中充入2molX、2molY，起始时，V(A)=V(B)=aL。在相同温度和有催化剂存在的条件下，两容器中各自发生下列反应：80%<0.2a第38页，共47页，2023年，2月20日，星期三10.537℃、1.01×105Pa时，往容积可变的密闭容器中充入2molSO2、1molO2，此时容器的体积为200L。向容器中加入催化剂（固体）并保持恒温恒压，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，达到平衡时，平衡气体中SO3的体积分数为0.91。试回答下列问题：⑴工业上二氧化硫的催化氧化采用常压而不采用高压的原因是：

；

⑵保持上述温度和压强不变，若向容器中只充入2molSO3并加入固体催化剂。则平衡时，SO2的体积分数是

，容器的体积为

L。⑶温度仍保持537℃，容器体积保持200L不变（恒容）。充入amolSO2、bmolO2，并加入固体催化剂，反应达平衡时，SO3的体积分数仍为0.91，体系压强为1.01×105Pa。若a：b=2：1，则a=

。常压下，三氧化硫的含量已达到91%，从降低成本考虑，没有必要再加压。6%137.5L2.9第39页，共47页，2023年，2月20日，星期三11.在一个容积不变的反应容器中，要求通过调节体系的温度使下列反应A(g)＋2B(g)2C(g)达到平衡时，保持容器内气体总物质的量为12mol。现向反应器中加入6.5molA，xmolB，2.0molC。⑴若x＝5.5时，需要降低体系温度使反应在平衡时达到题设条件，则正反应为_____热反应。⑵欲使起始反应维持向逆反应方向移动，则x的取值范围是_______。放2-2y>0A(g)＋2B(g)2C(g)6.5+yx+2y2-2y(6.5+y)+(x+2y)+(2-2y)=12得：0<y<12.5<x<3.5第40页，共47页，2023年，2月20日，星期三当反应达到平衡时，D在这三种物质中的物质的量分数为P％。若向容器中投入mmolD、nmolF和一定量的E，在这三种物质的新的平衡体系中D的物质的量分数仍为P％，则所投入Ｅ的物质的量为_________mol。11.在一个容积不变的反应容器中，要求通过调节体系的温度使下列反应A(g)＋2B(g)2C(g)达到平衡时，保持容器内气体总物质的量为12mol。现向反应器中加入6.5molA，xmolB，2.0molC。⑶在一定温度下的上述平衡体系中，另按1︰2的物质的量之比充入D、E两种气体（此时容器中气体的总量不要求保持12mol），按下式发生反应：D(g)＋E(g)2F(g)，120mxnm+1/2nx+1/n0（假设A、B、C和D、E、F之间均不发生反应）(m+1/2n):(x+1/n)=1:2x=2m+1/2n第41页，共47页，2023年，2月20日，星期三12.在一固定容积的密闭容器中，一定温度下进行反应：A(g)+2B(g)3C(g)，现加入1molA和3molB且达平衡后，生成了amolC。⑴达到平衡C在反应混合气中的百分含量是_______（用字母a表示）⑵在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和6molB，达到平衡后，C的物质的量为______mol（用字母a表示）。此时C在反应混合气中的百分含量______（填增大、减少或不变）。

2a不变第42页，共47页，2023年，2月20日，星期三⑷在同一容器中加nmolA和3nmolB，则平衡时C的物质的量为mmol。若改变实验条件，可以使C的物质的量在m~2m间变化，那么n与m的关系是_______（用字母、关系式表示）。⑶在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2molA和8molB，要求平衡后C在反应混合气中百分含量不变，则还应加入C_________mol。12.在一固定容积的密闭容器中，一定温度下进行反应：A(g)+2B(g)3C(g)，现加入1molA和3molB且达平衡后，生成了amolC。6A(g)+2B(g)3C(g)28x2+1/3x8+2/3x0(2+1/3x):(8+2/3x)=1:3x=6A(g)+2B(g)3C(g)n3n(2m)n-2/3m3n-4/3m0第43页，共47页，2023年，2月20日，星期三13.I．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下发应：A(g)＋B(g)C(g)⑴若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为

mol。⑵若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为

mol。⑶若开始时放入xmolA