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文档简介
第二章化学反应速率与化学平衡
第一节化学反应速率
一、化学反应速率
1、化学反应速率:定量描述________________程度的物理量。
2、表示方法:用单位时间内反应物浓度________________或生成物浓度的________________来表示。
(1)表达式:V=Δc/Δt
(2)单位:mol/(L·min)或mol/(L·s)
3、化学反应速率的测定
(1)测定原理:利用与化学反应中任何一种化学物质的________________相关的可观测量进行测定。
(2)测定方法
①直接观察测定:如________________和________________等。
②科学仪器测定:在溶液中,当反应物或生成物本身有较明显的颜色时,可利用________________和
________________变化间的比例关系测量反应速率。
4、化学反应速率的计算
(1)公式法:
ΔcΔn
v==
ΔtVΔt
-Δc反应物Δc生成物
v(反应物)=v(生成物)=
ΔtΔt
(2)运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。
ΔcAΔcBΔcC
对于一个化学反应:mA+nB===________________,v(A)=-,v(B)=-,v(C)=,
ΔtΔtΔt
ΔcD
v(D)=,
Δt
且有:vA=vB=vC=vD。
mnpq
(3)“三段式”法
①求解化学反应速率计算题的一般步骤:
写出有关反应的化学方程式;找出各物质的________________、某时刻量;转化量之比等于化学计量数之
比;
先根据已知条件列方程计算:
反应:mA(g)+nB(g)=pC(g)
起始浓度/mol·L-1:abc
1
-nxpx
转化浓度/mol·L1:x
mm
某时刻(ts)浓度/mol·L-1:________________再利用化学反应速率的定义式求算:
x--nx--px--
v(A)=mol·L1·s1;v(B)=mol·L1·s1;v(C)=mol·L1·s1。
tmtmt
②计算中注意以下量的关系。
对反应物:________________=c(某时刻);对生成物:________________=c(某时刻);
c转化
转化率=×100%。
c起始
二、影响化学反应速率的因素
1、实验Ⅰ:定性探究影响化学反应速率的外界因素
催化剂
实验原理:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O2H2O2=====2H2O+O2↑
影响因素实验步骤实验现象实验结论
增大浓度,化学反应
均出现________________,
浓度速率
但后者________________
________________
升高温度,化学反应
混合后均出现__________,
温度速率
但70℃热水一组__________
________________
前者________________,后催化剂能_________
催化剂
者________________化学反应速率
2、实验Ⅱ:反应速率的定量测定和比较
2
反应时间反应速率
加入试剂实验结论
(填“长”或“短”)(填“快”或“慢”)
---
40mL1mol·L1硫酸________________________________4mol·L1硫酸与锌反应比1mol·L1
硫酸与锌反应的速率
-
40mL4mol·L1硫酸________________________________
________________。
3、影响化学反应速率的其他因素
(1)浓度:底物浓度越大,化学反应速率________________。
(2)温度:当其他条件相同时,________________反应速率增大,________________反应速率减小。
(3)催化剂:同一反应,用不同催化剂,反应速率不相同。
(4)压强:对有气体参加的反应,压强对化学反应速率的影响可简化理解如下
①对于气体来说,在一定温度下,一定质量的气体所占的体积与压强成________________,其他条件不变
时,增大压强,气体体积________________,浓度________________。
②对于有气体参加的化学反应,在相同温度下,增大压强,反应速率________________;减小压强,反
应速率________________。
三、活化能
1、有效碰撞:能够________________的碰撞。
2、无效碰撞:不能够________________的碰撞。
3、活化分子:能够发生________________的分子。
4、活化能:活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的________________。
5、反应物、生成物的能量与活化能的关系图
活化能越小,普通分子就越容易变成________________。如图所示:反应的活化能是E1,反应热是E1-E2。
6、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释
(1)浓度:反应物浓度增大→单位体积内活化分子数________________→单位时间内有效碰撞的次数
________________→反应速率________________;反之,反应速率________________。
(2)压强:增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数________________→单位
时间内有效碰撞的次数________________→反应速率________________;反之,反应速率________________。
3
(3)温度:升高温度→活化分子的百分数________________→单位时间内有效碰撞的次数
________________→反应速率________________;反之,反应速率________________。
(4)催化剂:使用催化剂→改变了反应的历程(如上图),反应的活化能________________→活化分子的百
分数________________→单位时间内有效碰撞的几率________________→反应速率________________。
第二节化学平衡
一、化学平衡状态
1、可逆反应:在相同条件下,既能向________________方向进行,同时又能向________________方向进行
的反应。
2、化学平衡状态的建立
(1)如图1所示,N2与H2随着反应的进行,其浓度逐渐________________,v正逐渐________________,
而c(NH3)逐渐________________,v逆逐渐________________,t1时刻,它们的浓度不再改变,v正=v逆,反
应达到平衡。
(1)如图2所示,随着NH3的分解,其浓度逐渐________________,v逆逐渐________________,而c(N2)、
c(H2)逐渐________________,v正逐渐________________,t2时刻起,它们的浓度不再改变________________,
反应达到平衡。
3、化学平衡状态:在一定条件下的可逆反应,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”,这时的状态我们称为化学
平衡状态,简称化学平衡。
二、化学平衡常数
1、化学平衡状态时浓度数据分析
分析课本表2-1:457.6℃时反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度数据,我们可以发现以下规律:
c2HI
(1)无论该反应从正向进行还是从逆向进行,平衡⇄时,只要温度一定,的值近似相等。
cH2·cI2
c2HI
(2)无论反应物或生成物的浓度如何改变,平衡时只要温度一定,的值也近似相等。
cH2·cI2
2、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________________与反应物
________________的比值是一个常数,用符号________________表示。
3、浓度商与化学平衡常数的表达式
cpC·cqD
(1)浓度商:对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意时刻的称为
cmA·cnB
⇄
4
cpC·cqD
________________,常用________________表示,即Q=。
cmA·cnB
cpC·cqD
(2)化学平衡常数表达式:当在一定温度下达到化学平衡时,K=。
cmA·cnB
(3)Q与K关系:当反应中有关物质的浓度商________________平衡常数时,表明反应达到化学平衡状态。
三、影响化学平衡的因素
1、浓度对化学平衡移动的影响
3+-
实验原理Fe+3SCNFe(SCN)3(红色)
⇄
实验操作
b溶液颜色________________,平衡向c溶液颜色________________,平衡向
现象与结论
________________移动________________移动
发生Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe3+浓度减小,Q=
-c[FeSCN3]
c(SCN)增大,Q=
c[FeSCN3]3+3-
理论解释增大,Q>K,平衡逆向cFe·cSCN
cFe3+·c3SCN-
减小,Q<K,平衡正向移动
移动
2、化学平衡移动:在一定条件当可逆反应达到平衡状态后,如果________________、________________、
温度等反应条件改变,原来的平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着________________,直至达到
新的平衡状态。这种由________________达到________________的过程。
3、化学平衡移动方向的判断
当Q=K时:反应处于________________状态,________________;
当Q<K时:反应向________________进行,v正>v逆;
当Q>K时:反应向________________进行,v正<v逆。
4、压强变化对化学平衡移动的影响
实验原理2NO2N2O4
红棕色无色
⇄
实验步骤
5
活塞Ⅱ处→Ⅰ处,压强增大活塞Ⅰ处→Ⅱ处,压强减小
混合气体的颜色先________________混合气体的颜色先________________又逐渐
实验现象
又逐渐________________________________
活塞往里推,体积减小,压强增大,c(NO2)增大,颜色变深,但颜色又变浅,说明c(NO2)
减小,平衡向________________方向移动。
实验结论
活塞往外拉,体积增大,压强________________,c(NO2)减小,颜色变浅,但气体颜色
又变深,说明c(NO2)增大,平衡向________________方向移动
5、温度对化学平衡移动的影响
-1
2NO2gN2O4gΔH=-56.9kJ·mol
实验原理
红棕色⇄无色
实验步骤
实验现象热水中混合气体颜色________________;冰水中混合气体颜色________________
混合气体受热颜色________________,说明NO2浓度________________,即平衡向
实验结论________________方向移动;混合气体被冷却时颜色________________,说明NO2浓度
________________,即平衡向________________方向移动
6、勒夏特列原理:如果改变影响平衡的条件之一(如温度、浓度、压强等),平衡将向着能够________________
这种改变的方向移动。
7、化学平衡图像的类型及特点
(1)速率—时间图像(v-t图像)
Ⅰ.正反应速率突变,逆反应速率渐变,v′正>v′逆,说明是增大了________________,使正反应速率突变,且
平衡________________移动。
Ⅱ.v正、v逆都是突然减小的,v′正>v′逆,平衡________________移动,说明该反应的正反应可能是
________________反应或________________的反应,改变的条件是________________或________________。
Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的,并且v正、v逆增大程度相同,说明该化学平衡________________移动,可能是
6
使用了________________,也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强所致。
(2)百分含量—时间—温度图像
Ⅰ.T2>T1,温度升高,平衡________________移动,正反应是________________反应。
Ⅱ.p2>p1,压强增大,A(反应物)的转化率________________,说明正反应是气体总体积________________
的反应。
Ⅲ.生成物C的百分含量________________,说明平衡________________移动,但反应速率a>b,故a可能
使用了________________;若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应,a也可能是增大了压强。
第三节化学反应的方向
1、自发过程和自发反应的比较
自发过程自发反应
在一定条件下,________________,就能自发在给定的条件下,可以________________进行
含义
进行的过程。到显著程度的化学反应。
具有________________,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
特征
件下肯定________________
举例高山流水,自由落体,冰雪融化钢铁生锈
可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成________________。
应用
非自发过程要想发生,必须对它做功。如通电将水分解为________________。
2、化学反应进行方向的判据
(1)焓变与反应的方向
放热反应过程中体系能量________________,因此具有________________进行的倾向,科学家提出用
________________来判断反应进行的方向,这就是________________。
①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。②有些吸热反应也可以自发进行,如:
-1
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)ΔH=+109.8kJ·mol。
(2)熵变与⇄反应的方向
①体系的熵值:体系的________________越大,体系的熵值就________________。
②同一物质的熵值:S(g)>S(l)>S(s),同一条件下,不同物质
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