第二章-化学反应速率与化学平衡(知识清单)高二化学(人教版2019选择性必修1)

第二章化学反应速率与化学平衡知识清单考点1化学反应速率及影响因素1.定义：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来表示2.表示方法：或v＝eq\f(Δn,V·Δt)。v：化学反应速率，常用单位：mol/(L•s)或（mol•L-1•s-1）、mol/(L•min)或（mol•L-1•min-1）3.注意事项：①一般来说，随着反应的逐渐进行，反应物浓度会逐渐减小，化学反应速率也会逐渐减慢。因此，化学反应速率通常是指某一段时间内的平均反应速率，而不是瞬时反应速率。化学反应速率没有负值，均取正值②固体或纯液体（不是溶液），其浓度可视为常数，因此对于有纯液体或固体参加的反应一般不用其表示反应速率。③在同一化学反应中，选用不同物质表示化学反应速率，其数值可能相同也可能不相同，但表示的意义相同。因此，表示化学反应速率时，必须指明用哪种物质作标准，在速率v的后面将该物质的化学式用括号括起来。④用不同反应物表示化学反应速率时，反应方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的化学反应速率之比，等于变化的浓度之比，等于变化的物质的量之比。例如：aA+bB=cC+dDa:b:c:d=vA:vB:vC:vD=ΔcA:ΔcB:ΔcC:ΔcD=ΔnA:ΔnB:ΔnC:ΔnD4.比较大小：①比较大小时，要先转化为同一物质的化学反应速率，再进行比较，同时要注意时间单位的转化②比较大小时，可以比较速率与计量数的比值。5．化学反应速率的计算方法(1)利用基本公式：v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,V·Δt)。(2)利用速率之比＝化学计量数之比＝各物质浓度的变化量(Δc)之比＝各物质物质的量的变化量(Δn)之比。(3)“三段式”法计算模板例如：反应mA＋nBpC起始浓度/(mol·L－1)abc转化浓度/(mol·L－1)xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)t时刻浓度/(mol·L－1)a－xb－eq\f(nx,m)c＋eq\f(px,m)计算中注意以下量的关系：①对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)；②对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)。6.影响化学反应速率的因素(1)内因：反应物本身的性质的性质(2)外因：浓度、温度、压强、催化剂等考点2活化能1.有效碰撞理论：(1)基元反应：大多数化学反应并不是经过简单碰撞就能完成的，而往往经过多个反应步骤才能实现，这其中的每一步反应都称为基元反应。基元反应反应了反应历程，反应历程又称反应机理。(2)基元反应发生的先决条件：反应物的分子必须发生碰撞(3)有效碰撞：①定义：能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞。②条件：第一，分子必须具有一定的能量，即活化分子（能够发生有效碰撞的分子）第二，有合适的取向(4)活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能如图图中：E1为正反应的活化能，使用催化剂时的活化能为E3，反应热为E1-E2。(注：E2为逆反应的活化能)(5)有效碰撞理论与化学反应的关系：普通分子活化分子有效碰撞→新物质+能量2．利用碰撞理论解释外界条件对化学反应速率的影响活化能大小主要是由反应物自身的性质决定的(改变外界条件也可以改变反应的活化能，如加入催化剂)，即反应物自身的性质影响着化学反应所需的活化能，从而影响化学反应速率的大小。例如：活化能小→普通分子容易变成活化分子→活化分子百分数大→单位体积内活化分子数多→单位时间、单位体积内有效碰撞次数多→化学反应速率大(内因对化学反应速率的影响)。A.浓度：①影响规律：其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，反应速率减小②理论解释：单位体积内活化分子的数目与反应物分子的总数成正比，即与反应物的浓度成正比。当其他条件相同时，反应物浓度增大，单位体积内活化分子的数目增多，单位时间内有效碰撞的次数增多，化学反应速率增大注：①改变固体或纯液体的量，对化学反应速率无影响②增加固体接触面积（将固体研碎）或加快液体扩散速率（对反应物进行搅拌），均可以提高化学反应速率B.压强：(1)影响规律：对于有气体参加的反应，其他条件相同时，压强越大，化学反应速率越快A.恒温恒容时，①充入反应物气体→浓度增大→速率增大②充入“惰性气体”→总的压强增大，各气体分压不变，即浓度不变→速率不变B.恒温恒压时，充入惰性气体→体积增大→浓度减小→速率减慢注：压强的改变实际上是体积的改变引起浓度的改变，从而对化学反应速率产生影响，如果压强的改变不能引起浓度变化，则不会对速率产生影响(2)理论解释：增大压强，单位体积内活化分子的数目增多，单位时间内有效碰撞的次数增多，化学反应速率增大C.温度：(1)影响规律：在其他条件不变时，升高温度，化学反应速率越快；温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的2-4倍。(2)理论解释：在其他条件不变时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，从而增大了反应物分子中活化分子的百分数，使得单位时间内有效碰撞次数增多，因而使反应速率加快。D.催化剂：加入合适的催化剂→使发生反应所需的活化能降低(如图所示，图中实线和虚线分别表示无催化剂和有催化剂的反应过程，反应物和生成物的能量与活化能的关系)→反应体系中活化分子百分数提高→有效碰撞次数增加→反应速率增大。(1)影响规律：一般是加快反应速率。使用时要注意温度及防止催化剂中毒(2)理论解释：在其他条件不变时，使用催化剂，改变了反应的历程，使发生的每一次反应所需的活化能降低，这就使更多的反应物分子成为活化分子，增大了单位体积内反应物分子中活化分子的数目，化学反应速率加快特点：催化剂在化学变化中能改变化学反应速率，但不能改变反应物的转化率，也不能使本来不发生的反应发生小结：活化分子、有效碰撞与反应速率的关系浓度、压强、温度、催化剂的改变影响单位体积内的活化分子数，温度和催化剂的改变也同时影响活化分子的百分数考点3化学平衡状态1．概念在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。2．特征化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变。(1)逆：研究的对象是可逆反应。(2)等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。(3)动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。(4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。(5)变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。注：化学平衡状态是在一定条件下可逆反应所能达到的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率3.判断达化学平衡的标志(1)用速率判断：方法：先找出正、逆反应速率，再看物质：若同一物质，则正逆速率相等若不同物质，则速率之比=系数之比(2)用含量判断：①平衡时，各组分的物质的量、质量、浓度、体积、物质的量分数、质量分数、体积分数、转化率、产率都不变②若反应中有颜色变化，颜色不变时可认为达平衡③绝热的恒容反应体系中温度或压强保持不变，说明已达平衡④有固态、液态、气态不同状态物质参与的反应，混合气体总质量不变，或混合气体密度不变，都可以判断达平衡⑤对于反应前后气态物质前面的总系数发生改变的反应，混合气体的总物质的量不变，或混合气体的摩尔质量不变，或混合气体的压强不变都可以用来判断达平衡4．化学平衡的计算模式及解题思路(1)计算模式aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)c(初)/(mol·L－1)n1n200Δc/(mol·L－1)xeq\f(b,a)xeq\f(c,a)xeq\f(d,a)xc(平)/(mol·L－1)n1－xn2－eq\f(b,a)xeq\f(c,a)xeq\f(d,a)x(2)解题思路①巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。②确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按(1)中“模式”计算。③解题设问题：明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。(3)计算公式①v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(未达到平衡时，用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。②K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)＝eq\f(px/Vp·qx/Vq,[a－mx/V]m·[b－nx/V]n)若用任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用Q表示。则其与K比较，当Q>K，v正<v逆；Q<K，v正>v逆。③c(A)平＝eq\f(nA平,V)＝eq\f(a－mx,V)。④α(A)＝eq\f(nA消耗,nA起始)×100%＝eq\f(mx,a)×100%。⑤φ(A)＝eq\f(nA平,n总)×100%。⑥平衡时与起始时的压强比eq\f(p平,p始)＝eq\f(n平,n始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)(同T、V时)，混合气体的密度比eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(\x\to(M)1,\x\to(M)2)(同T、p时)，eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(V2,V1)(同质量的气体时)等。⑦混合气体的密度eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(m,V)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)(g·L－1)(T、V不变时，eq\x\to(ρ)不变)。⑧混合气体的平均摩尔质量eq\x\to(M)＝eq\f(m,n)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)(g·mol－1)。考点4化学平衡常数1．浓度商对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)称为浓度商，常用Q表示。2．平衡常数(1)定义：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（简称平衡常数），用符号K表示(2)表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则(3)说明：①表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次②有固体或纯液体（H2O）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，由于化学方程式的书写不同，平衡常数的表达式不同，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，K＝a则有：2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)，K′＝eq\f(1,a)；eq\f(1,2)N2＋eq\f(3,2)H2NH3，K″＝eq\r(a)。④对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即⑤方程式扩大一定的倍数，K就扩大相应的幂次；方程式缩小一定的倍数，K就相应的开几次幂；方程式做加法，K相应的做乘法；方程式做减法，K相应的做除法。注意事项：a.在平衡常数表达式中，反应物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.当反应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。c.平衡常数K的表达式与化学方程式的书写方式有关。(4)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应，在一定温度下，不论起始浓度(或压强)和平衡浓度(或压强)如何，也不论是否使用催化剂，达平衡时，平衡常数均相同。影响因素：K只与温度有关(5)平衡表达式K值的意义K值表示可逆反应进行的程度K值越大，正反应进行的程度越大(平衡时生成物的浓度大，反应物的浓度小)，反应物的转化率越高;K值越小，正反应进行的程度越小，逆反应进行的程度越大，反应物的转化率越低。(6)应用：①判断反应进行的程度K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；当K<10-5时，反应很难进行②判断反应的热效应当温度升高→K增大→正反应为吸热反应；当温度升高→K减小→正反应为放热反应③判断反应进行的方向当Q=K时，反应达平衡，正反应速率=逆反应速率，不移动当Q<K时，正反应速率>逆反应速率，正向移动当Q>K时，正反应速率<逆反应速率，逆向移动：浓度商，其中的浓度是任意时刻的浓度值考点5影响化学平衡的因素1．含义：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直至达到新的平衡状态的过程。2．实质：改变条件后(1)v正≠v逆。(2)各组分的百分含量发生改变。3．图示4.化学平衡移动方向的判断：若Q<K时，v(正)>v(逆),平衡向正反应向移动；若Q>K时，v(正)<v(逆),平衡向逆反应向移动；若Q=K时，v(正)=v(逆),平衡不移动。5.化学平衡移动的影响因素：(1)内因：物质本身的性质(2)外因：A.浓度：在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动说明：①增加固体或纯液体的量，平衡不移动②改变的浓度必须是真正参与反应的物质的浓度，否则平衡不移动③在溶液中进行的反应，稀释溶液，平衡向方程式中化学计量数之和增大的方向移动意义：工业生产中，适当增加廉价反应物的浓度，可提高较高价格原料的转化率，降低成本，其本身的转化率降低B.压强：在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体体积减小的反应方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的反应方向移动说明：①只适用于有气体参与的反应②压强对平衡的影响实际上就是浓度对平衡的影响，只有当这些“改变”能改变反应物或生成物的浓度时，平衡才能移动I、恒温恒容条件下，充入无关气体，平衡不移动原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。II、恒温恒压条件下，充入无关气体，平衡发生移动原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小③对于反应前后气体体积不变的反应，改变压强，平衡不移动④溶液稀释或浓缩与气体减压或增压的化学平衡移动规律相似⑤同等程度改变反应混合物中各物质的浓度时，可视为压强的改变C.温度：在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动D.催化剂：催化剂同等程度的改变正、逆反应速率，所以平衡不受到催化剂的影响，不移动。使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间总结：勒夏特列原理（化学平衡移动原理）：如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。（1）说明：“减弱这种改变”的正确理解从定量角度看，平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能抵消更不能超越外界条件的改变。即外界因素对物质的影响大于平衡移动对物质的影响.也就是说：外界因素对平衡体系的影响占主要方面。（2）适用范围:①已达平衡的体系、所有的平衡状态(如

溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡等)②用来判断移动的方向，不能判断达新平衡的时间（3）适用条件：只限于改变影响平衡的一个条件补充：化学反应速率和平衡中常见的反应方程式：1、2SO2+O22SO3N2+3H22NH3都是放热反应（即ΔH<0）2NO2N2O42、Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2↑+S↓+H2OS2O32-+2H+=SO2↑+S↓+H2O3、FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KClFe3++3SCN-Fe(SCN)3浅黄色红色4、Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+橙色黄色5、[CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl-ΔH<0黄色蓝色考点6反应物平衡转化率的计算公式1.某一反应物的平衡转化率转化率=；2.反应物用量对平衡转化率的影响(1)若反应物只有一种，如aA(g)bB(g)+cC(g)，则增加A的量，平衡向正反应方向移动，但A的平衡转化率究竟如何变化，要具体分析反应前后气体体积的相对大小。如：①若a=b+c，则A的转化率不变;②若a>b+c，则A的转化率增大;③若a<

b+c，则A的转化率增大。(2)若反应物不只一种，如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)。则：若只增加反应物A的量，平衡向正反应方向移动，则反应物B的转化率增大，但由于外界因素占主要方面，故A的转化率减小。考点7化学反应自发进行方向的判据1、自发过程与自发反应的比较自发过程自发反应含义在一定条件下，不需借助外力就能自发进行的过程在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应特征具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行举例高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O22.焓判据大多数放热反应是可以自发进行的，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素。2.熵判据1．熵的含义自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱