化学反应速率和平衡移动知识点讲解及例题文档格式.docx
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③.温度:
其他条件不变时,升高温度,能提高反应分子的能量,增加活化分子百分数,从而加快化学反应速率。
④.催化剂:
使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率。
⑤.其他因素。
如固体反应物的表面积(颗粒大小)、光、不同溶剂、超声波等。
2.化学平衡:
⑴.化学平衡研究的对象:
可逆反应。
⑵.化学平衡的概念(略);
⑶.化学平衡的特征:
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。
⑷.化学平衡的标志:
(处于化学平衡时):
①、速率标志:
v正=v逆≠0;
②、反应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;
③、反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化;
④、反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同;
⑤、对于气体体积数不同的可逆反应,达到化学平衡时,体积和压强也不再发生变化。
⑸.化学平衡状态的判断:
举例反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡
③各气体的体积或体积分数一定平衡
④总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡
正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,即v正=v逆平衡
②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC,均指v正不一定平衡
③vA:
vB:
vC:
vD=m:
n:
p:
q,v正不一定等于v逆不一定平衡
④在单位时间内生成了nmolB,同时消耗qmolD,因均指v逆不一定平衡
压强①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定)平衡
②m+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()
①一定时,只有当m+n≠p+q时,
平衡
②一定,但m+n=p+q时
不一定平衡
温度任何化学反应都伴随着能量变化,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
3.化学平衡移动:
⑴、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:
①影响平衡的因素:
浓度、压强、温度三种;
②原理的适用范围:
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;
③平衡移动的结果:
只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。
⑵、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:
—34—
⑶、平衡移动与转化率的关系:
不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来。
具体分析可参考下表:
反应实例条件变化与平衡移动方向达新平衡后转化率变化
2SO2+O2
2SO3(气)+热增大O2浓度,平衡正移SO2的转化率增大,O2的转化率减小
增大SO3浓度,平衡逆移从逆反应角度看,SO3的转化率减小
升高温度,平衡逆移SO2、O2的转化率都减小
增大压强,平衡正移SO2、O2的转化率都增大
2NO2(气)N2O4
体积不变时,无论是加入NO2或者加入N2O4NO2的转化率都增大(即新平衡中N2O4的含量都会增大)
2HIH2+I2(气)
增大H2的浓度,平衡逆移H2的转化率减小,I2的转化率增大
增大HI的浓度,平衡正移HI的转化率不变
增大压强,平衡不移动转化率不变
⑷、影响化学平衡移动的条件:
化学平衡移动:
(强调一个“变”字)
①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应,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应,改变压强则不会引起化学平衡移动。
催化剂不影响化学平衡。
②速率与平衡移动的关系:
I.v正==v逆,平衡不移动;
Ⅱ.v正>
v逆,平衡向正反应方向移动;
Ⅲ.v正<
v逆,平衡向逆反应方向移动。
③平衡移动原理:
(勒沙特列原理):
如果改变影响平衡的一个条件(浓度、温度或压强),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
④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
加快化学反应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。
⑸、反应物用量的改变对化学平衡影响的一般规律:
Ⅰ、若反应物只有一种:
aA(g)bB(g)+cC(g),在不改变其他条件时,增加A的量平衡向正反应方向移动,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)。
①若a=b+c:
A的转化率不变;
②若a>
b+c:
A的转化率增大;
③若a<
b+cA的转化率减小。
Ⅱ、若反应物不只一种:
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),
①在不改变其他条件时,只增加A的量,平衡向正反应方向移动,但是A的转化率减小,而
—35—
B的转化率增大。
②若按原比例同倍数地增加A和B,平衡向正反应方向移动,但是反应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。
4、等效平衡问题的解题思路:
⑴、概念:
同一反应,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相同,这样的平衡称为等效平衡。
⑵分类:
①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,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等同平衡。
②等温等压条件下的等效平衡:
在温度和压强不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应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相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等比例平衡。
③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,对于反应前后气体总分子数不变的可逆反应,只要可以通过可逆反应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相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为不移动的平衡。
【例3】
(2003年全国12)某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g)2C(g)达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。
保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整,可使平衡右移的是(C)
A.均减半B.均加倍C.均增加1molD.均减少1mol
5、速率和平衡图像分析:
⑴、分析反应速度图像:
①看起点:
分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。
②看变化趋势:
分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应。
升高温度时,△V吸热>△V放热。
③看终点:
分清消耗浓度和增生浓度。
反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
④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”。
增大反应物浓度V正突变,V逆渐变。
升高温度,V吸热大增,V放热小增。
⑵化学平衡图像问题的解答方法:
①三步分析法:
一看反应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。
②四要素分析法:
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。
③先拐先平:
对于可逆反应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达到平衡。
它所代表的温度高、压强大。
这时如果转化率也较高,则反应中m+n>
p+q。
若转化率降低,则表示m+n<
④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。
化学反应速率化学反应进行的快慢程度,用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
通常用单位时间内反应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:
△v(A)=△c(A)/△t
单位:
mol/(L·
s)或mol/(L·
min)
影响化学反应速率的因素:
温度,浓度,压强,催化剂。
另外,x射线,γ射线,固体物质的表面积也会影响化学反应速率
化学反应的计算公式:
对于下列反应:
mA+nB=pC+qD
有v(A):
v(B):
v(C):
v(D)=m:
q
对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:
v(正)≠v(逆)
压强:
温度:
催化剂:
浓度:
【知识点拨】其它条件不变时,增大有气体参与的反应体系的压强,可以加快反应速率,反之,减小反应体系的压强则可以减慢反应速率。
这里需注意:
①压强改变针对气体而言,固体或液体,压强对其没有影响。
②针对可逆反应,压强对v正、v逆影响相同,但影响程度不一定相同。
③压强的改变,本质上是改变气体的浓度,因此,压强改变,关键看气体浓度有没有改变,v才可能改变。
【知识点拨】其它条件相同时,反应所处的温度越高,反应的速率越快。
一般认为温度的改变对化学反应速率的影响较大。
实验测得,温度每升高10℃,反应速率通常增大到原来的2~4倍。
温度对反应速率的影响与反应物状态无多大关系。
某反应为可逆反应,正逆反应速度受温度改变而引起的变化倾向相同,但程度不同。
【知识点拨】使用催化剂可以改变反应速率。
但需注意:
这里的“改变”包括加快或减慢。
通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂,减慢反应速率的催化剂称为负催化剂。
催化剂具有选择性,即不同的反应一般有不同的催化剂。
催化剂不能改变化学反应。
如果反应是可逆反应,则催化剂可同等程度地改变正逆反应的速率。
【知识点拨】其它条件不变时,增大反应物浓度可以加快反应速率,反之,减小反应物浓度则可以减慢反应速率。
浓度的一般讨论对象为气体或溶液,对于纯液体或固体一般情况下其浓度是定值。
若反应为可逆反应,浓度改变的物质既可以是反应物也可以是生成物,甚至可以两者同时
【知识点拨】一定条件下可逆反应中正反应与逆反应的速率相等,反应混和物中各组分的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态。
化学反应达到平衡后,反应混和物的百分组成一定可引伸为物质的物质的量浓度、质量分数、体积(物质的量)分数一定、反应物的转化率(利用率)一定。
化学平衡的特征:
化学平衡是一种动态平衡,即v正=v逆≠0。
(动)
外界条件(如浓度、温度和压强等)不改变时,化学平衡状态不变。
(定)
说明:
化学平衡状态与反应从正反应开始还是从逆反应无关。
当外界条件发生改变时,化学平衡发生移动,直至达到新的化学平衡。
(变)
【知识点拨】等价转化是一种数学思想,借用到化学平衡中,可以简化分析过程。
它指的是:
化学平衡状态的建立与反应途径无关,即不论可逆反应是从正方向开始,还是从逆方向开始,抑或从中间状态开始,只要起始所投入的物质的物质的量相当,则可达到等效平衡状态。
这里所说的“相当”即是“等价转化”的意思。
【知识点拨】影响化学平衡移动的外界因素之一:
浓度。
在其它条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物浓度可使化学平衡向正反应方向移动;
若增大生成物的浓度或减小反应物浓度则化学平衡向逆反应方向移动。
注意:
①浓度对气体或溶液才有意义,所以改变固体的量时化学平衡不发生移动。
②只要增大浓度(反应物或生成物)无论平衡移动方向如何,新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值,反之亦然。
速率——时间图象。
增大反应物浓度减小反应物浓度
【知识点拨】影响化学平衡移动的外界因素之三:
温度。
在其它条件不变的情况下,升高反应体系的温度,平衡向吸热反应的方向移动;
降低反应体系的温度,平衡向放热反应的方向移动。
【知识点拨】催化剂不能使化学平衡发生移动,只能改变达到化学平衡所需的时间。
这里的改变包括“增大”和“缩短”,应视催化剂的种类。
一般为“缩短”。
原因:
因催化剂能同等程度地改变正反应速率和逆反应速率,所以不能使平衡移动。
【知识点拨】勒沙特列原理:
已达平衡的可逆反应,如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
此原理只适用于已达平衡的体系。
正确理解“减弱”的含义。
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