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化学反应速率和化学平衡


化学专题复习

化学反应速率和化学平衡

化学反应速率和化学平衡
知识提纲:
一、化学反应速率 浓度 1、化学反应速率 压强 2、影响反应速率的条件 温度 催化剂 二、化学平衡 其它 1、定义 浓度 2、影响平衡的条件 压强 温度 3、等效平衡 适宜条件选择 三、合成氨简介 合成氨工艺流程

考题

特点:
化学平衡是每年必考的试题,题型以选择 题为主,集中在 ①平衡状态的判断 ②应用平衡移动原理判断平衡移动的方向 ③图像题
④化学平衡的计算

一、化学反应速率
1、概念:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快 慢程度的,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。
m A(g)+n B(g) == p C(g)+q D(g) △ C (A) △ C (C) 2、表示方法:ひ(A)= ———— ひ(C)= ————
△t △t

△ C (A) = C (A) — C ′(A)

△ C (C) = C ′(C) — C (C)
C′(A)、 C′(C) 表示一定时间后的物质浓度 C (A) 、 C (C) 表示物质起始浓度

3、单位:mol/(L· S)或 mol/(L· min)或 mol/(L· h) 4、特点: ⑴化学反应速率是一段时间内的平均速率,且取正值 ⑵在同一反应中用不同的物质来表示反应速率时其数 值可以是不同的。 ⑶不同物质的速率的比值一定等于化学反应方程式中 相应的化学计量数之比。 ひ(A):ひ(B):ひ(C):ひ(D)== m :n : p :q
△C 5、有关计算:①求经历的时间性 △t = —— ひ

②求浓度的变化



△t C = ひ·

③求物质的量的变化



V △t · n = ひ·

二、影响化学反应速率的因素
1、内因: 参加反应的物质的性质和反应的历程, 是决定化学反应速率的主要因素。
例:Mg、Al、Cu与稀硫酸的作用。 Al与稀硫酸、浓硫酸的作用。

2、外因

⑴外界条件对化学反应速率影响的规律
条件 影响规律 说明
①是有气体参加或在溶液中的反应 ② 可逆反应中ひ正↑、ひ逆↑。 可逆反应中,若反应物、生成物中 均有气体,P ↑,ひ正↑、ひ逆↑ 可逆反应中,T ↑, ひ正↑、ひ逆↑。 可逆反应中,可同等程度 ひ正↑、 ひ逆↑。

C(反应物) ↑ 浓度 →ひ↑
压强 温度

p ↑→ひ↑ T ↑→ひ↑

使用催化剂 催化剂 →ひ↑

浓度、压强、温度、催化剂
是影响化学反应速率的四大因素 此外还有光、超声波、激 光、放射性、电磁波、反应物 的颗粒的大小、扩散速率、溶 剂效应等也影响了反应速率。

⑵外界条件对化学反应速率影响的原因
反应条件 影响原因 结 论

①增大反应 单位体积内分子数增加 物浓度 (活化分子百分数不变), ②增加气体 活化分子数相应增加 压强

③升高 温度
④合适 催化剂

反应物分子能量增加,
活化分子百分数增加 降低反应所需的能量, 使活化分子百分数增加

单位体积 内活化分 子数增加 有效碰撞 次数增多 反应速率 加快。

课堂练习
1 、试将外界条件对反应速率的影响结果 填入下表中:
外界 条件改变 影响 结果 单位体积内 分子 总数 活化分 子数 活化分子 百分数 有效 化学反应 碰撞 的速率 次数

增大反应物 浓度

增大压强
升高温度 使用催化剂

2、反应A+3B==2C+2D在四种不同的情况下的 反应速率分别为: ①ひ(A)=0.15mol/(L· S) ②ひ(B)= 0.6mol/(L· S) ③ひ(C)= 0.4mol/(L· S) ④ひ(D)= 0.45mol/(L· S) ④>③=②>① 该反应在四种情况下的快慢顺序为_____________. 分析 : ①根据反应速率之比等于物质的计量数 之比来判断。 ②将不同物质表示的反应速率换算成同 一物质表示的反应速率来判断。
在同一个反应中,用不同的物质来表示反应速率 时,其数值可以是不同的,但表示这个反应速率的含义 是相同的。

3、把镁条投入到装有盐酸的敞口容器中,产生 H2的速率可由下图表示,在下列因素中: ①盐酸的浓度;②镁条的表面积; ③溶液的温度;④Cl-的浓度。 影响反应速率的因素是( C ) (A)①④ (B) ③④
速 率

(C) ①②③

(D) ②③

时间

6、右图为反应 2A(g)= B(g)+ C(g)
的速率ひ(A)变化的图像,其中纵坐标可 能是( A. 温度

D )
B. 压强
0 ひ(A)

C. A的浓度 D. 反应时间

三、化学平衡的建立

1、化学平衡的建立
从反应物开始

从生成物开始

2、化学平衡状态
在一定条件下的可逆反应里,正反应 速率和逆反应速率相等,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。 概念的理解: 前提 是一定条件下的可逆反应

实质 是ひ正=ひ逆 ≠ 0
标志 是反应混合物中各组分的浓度 保持不变

3、化学平衡的特征
(1) 逆—— 可逆反应 (2) 等—— ひ正=ひ逆 ≠ 0 (3) 动—— 动态平衡

(4) 定—— 平衡状态时,反应混合物中各 组分的浓度保持不变 (5) 变—— 当浓度、压强、温度等条件改变 时,化学平衡即发生移动

4、判断化学平衡状态的方法⑴

项 目 混 合 体 系 中 各 组 分

mA(g) + nB(g)

pC(g) +qD(g)

是否 平衡
平衡 平衡 平衡 不一定 平衡

各物质的物质的量 或物质的量的分数一定 各物质的质量或质量分数一定 各气体的体积或体积分数一定

总压强、总体积、

4、判断化学平衡状态的方法⑵
项 目 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 是否平衡

在单位时间内消耗了mmolA 的同时生成了mmolA
正 逆 反 应 速 率 关 系 在单位时间内消耗了nmolB 的同时消耗了pmolC 在单位时间内生成了nmolB的 同时消耗了qmolD(均指ひ逆)

平衡 平衡 不一定 平衡 不一定 平衡

ひ(A) ???ひ(B) ???ひ(C) ???ひ(D) ==m ? ??n ? ??p ? ??q ひ正不一定等于ひ逆

4、判断化学平衡状态的方法⑶
是否 项目 mA(g) + nB(g) pC(g) +qD(g) 平衡 当 m + n≠ p + q 时,总压力一定 平衡 (其它条件一定) 压强 当 m + n = p + q 时,总压力一定 不一定 (其它条件一定) 平衡 混合 气 体的 平 均相 对 分子 当 m + n≠ p + q 时,M一定

平衡
不一定 平衡

当 m + n = p + q 时,M一定

4、判断化学平衡状态的方法⑷
项 目 注意化学反应的特点 C(s)+CO2(g) 2CO(g) (ρ一定) 密 度 (ρ) 是否平衡 一定 平衡 不一定 平衡 不一定 平衡

N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) (ρ一定)
H2(g)+I2(g) 2HI(g) (ρ一定)

课堂练习
1、下列方法中可以证明A(s) + 2B2(g) 2C2(g) +D2(g) ⑴、⑸、⑹、⑺、⑻ 已经达到平衡状态的是______________________. ⑴、单位时间内生成了2molC的同时也生成了1molA ⑵、一个B — B键的断裂的同时有一个C — C键的生成
⑶、反应速率ひ(B2)=ひ(C2)=1/2ひ(D2) ⑷、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1 ⑸、温度、体积一定时,[B2]、[C2]、[D2]浓度不再变化 ⑹、温度、体积一定时,容器内的压强不再变化

⑺、条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑻、温度、压强一定时,混合气体的密度不再变化

⑼、百分组成 B2% = C2% = D2%

2、在一定温度下,可逆反应: A2(气)+B2(气) 2AB(气)达到平衡的标志是 AC (A) A2、B2、AB的浓度不再变化 (B) 容器中的压强不再随时间变化 (C) 单位时间内生成n mol的A2同时生成2n mol的AB (D) A2、B2、AB的浓度之比为1:1:2

小结:化学平衡的标志
① 正反应速率等于逆反应速率 ② 各成分的百分含量保持不变 ③ 各物质的浓度不变 ④ 各物质的转化率不变 ⑤ 对于气体计量数和前后不相等的反应, 压强保持不变

四、化学平衡移动

对一个可逆反应,达到化学平衡状态 以后,反应条件(如温度、压强、浓度等) 发生改变,平衡混合物里各组分的浓度也 就随着改变而达到新的平衡状态,这个过 程叫做化学平衡移动。 化学平衡移动的根本原因:外界条件 改变,引起ひ正、ひ逆发生改变,且: ひ正≠ひ逆≠0,造成化学平衡移动。 五、影响化学平衡移动的因素 1、浓度:在其他条件不变时,增大反应物 浓度或减小生成物浓度都可使化学平衡向正 反应方向移动;反之化学平衡向逆反应方向移动。

2、压强: 对于反应前后气体总体积发生变化的可逆反应, 在其他条件不变时,增大压强,化学平衡向气体体 积缩小的方向移动;反之,化学平衡向气体体积增 大的方向移动。 其他条件不变时,压强增大,ひ正、ひ逆 都提高,但气体体积之和大的反应速率增大的 幅度更大。N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

压强对平衡的影响, 只考虑对参加反应的气态物质的影响。

3、温度: 在其他条件不变的情况下,升高温度, 化学平衡向吸热反应方向移动,降低温度, 化学平衡向放热反应方向移动。 升高温度,吸热反应方向的速率增大的幅度更大。 降低温度,吸热反应方向的速率降低的幅度更大。 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H<0

催化剂对化学平衡移动无影响,它的使用能 同等程度地改变正、逆反应速率(即反应速率改 变但仍然相等),可以改变化学反应达到平衡所 需要的时间。正催化剂可以加快反应速率,缩短 反应达到平衡所需要的时间。
产 物 含 量 使用催化剂

t1

t2

t

勒夏特列原理: ——化学平衡移动原理
若改变影响平衡的一个 条件(浓度、压强、温度),

平衡就向能够减弱这种改变 的方向移动。

课堂练习: 1、反应 X(g) +Y(g) 2Z(g) (正反应放热),从正 反应开始经t1时间达到平衡状态,在t2末由于条件 变化,平衡受到破坏,在t3时达到新的平衡,下图 表示上述反应过程中 物质的浓度与反应时 间的变化关系,试问 图中的曲线变化是由 哪种条件的改变引起 的? ( D )

A、增大X或Y的浓度 B、增大压强 C、增大Z浓度 D、降低温度

2、下图表示可逆反应: A(g) + B(g) C(g),当增大压强时, 平衡由a点移动到b点,正确的曲线是( B )。

3、对于可逆反应 : A(g) + 2B(g) 2C(g);△H>0,下列图像
中下列的是( D )。

4、如图曲线是在其他条件一定时,反应: 2NO2 N2O4 ; △H <O中,NO2最大转 化率与温度的关系曲线。 图上标有A、B、C、D、E 5点,其中表示 未达到平衡状态且ひ(正)>ひ(逆)的点是( B ) ( A) A 或 E

(B) C
( C) B ( D) D

5、可逆反应: mA(S) +nB(g) pC(g);△H<0

在一定温度的密闭容器中进行,B的

体积分数(VB%)与压强关系如图所示。
下列叙述正确的是( C D ) ( A) m + n < p (B) n > p ( C) n < p (D) x点时: ひ(正)>ひ(逆)

6、对于反应:2A+B 2C在反应过程中C的 百分含量随温度变化如右图所示,则: ⑴T0对应的V正与V逆的关系是_____________. ⑵正反应为_________热反应. ⑶A、B两点正反应速率的大小关系 是________________. ⑷温度T<T0时,C%逐渐增大的原因 是_______________. C%
C

A

·

·

·

B

0

T T0

T

五、有关化学平衡的计算 1、可逆反应达到平衡过程中物质浓度的变化关系
(1)反应物的平衡量 == 起始量 转化量

(2)生成物的平衡量 == 起始量 + 转化量 (3)各物质转化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量 数之比 (4)化学平衡前后,同种元素原子的物质的量相等

2、反应的转化率 C反应物起始浓度 C反应物平衡浓度
×100%

C反应物起始浓度

n反应物起始时物质的量 n反应物平衡时物质的量 n反应物起始时物质的量
(体积变化也可以)

×100%

3、产率
实际生成产物的物质的量(或体积、质量)

产率 ==

理论上可得到产物的物质的量(或体积、质量)

×100%

4、反应物转化率与浓度的关系
(1)对于多种物质参加的反应(气、液态)

m A (g) +n B (g) ? p C (g) +q D (g)
反应达到平衡后,C A ↑ ,B的转化率可提高,但A的转 化率一般降低; C B ↑ ,A的转化率可提高,但B 的转化率 一般降低。 同时增加A、B的浓度, m +n > p +q A、B的转化率都增大。

m +n< p +q m +n= p +q

同时增加A、B的浓度, A、B的转化率都减小。 同时增加A、B的浓度, A、B的转化率都不变。

(2)对于分解反应,要视反应前后物质的化学计量 数而定。

m A(g)? n B(g) + p C(g)
m=n+p
不论如何改变反应物的浓度, 反应物的转化率都不变。

例:2HI (g)? H2 (g) + I2(g)

m < n +p m > n+ p

增加反应物的浓度时, 反应物的转化率减小。

例:2NH3(g)? N2 (g)+ 3H2(g)

六、反应物转化率的计算及判断:
C反应物起始浓度 C反应物平衡浓度 C反应物起始浓度
×100%

n反应物起始时物质的量 n反应物平衡时物质的量 n反应物起始时物质的量

×100%

m A(g)+n B(g) ? p C(g)+q D(g)
以上反应达到平衡后,增大反应物A的浓度,B的转 化率可提高,但A的转化率反而降低;增大反应物B的 浓度,A的转化率可提高,但B的转化率反而降低。

在一定容密闭容器中,加入m mol A,n mol B发生下列反应:mA(气) +nB(气) pC(气),平衡时C的浓度为w mol· L-1,若 维持容器体积和温度不变,起始加入a molA,b molB,c molC,要使平衡后C的浓度 仍为w mol· L-1,则a,b,c必须满足的关系是 ( B C) (A) a:b:c=m:n:p ( B) a:b=m:n; ap/m+c=p (C) mc/p+a=m;nc/p+b=n (D) a=m/3;b=n/3; c=p/3

在某定容密闭容器中建立下列平衡, 3A(g)+B(g) 2C(g)+D(g) ① 当起始时向容器中加入3molA、 2molB时,达到平衡时测的D的体积分 数为 m%。 ②当起始时向容器中加入2molB、 2molC、1molD时达到平衡时测的D的 < 、> 或 = n(>、 体积分数为 n%。则m_________ <、=)。 在上述反应中如果加入B的量颜色加深, 则有颜色的物质可能为___________. B、C 或D

在一个固定体积的密闭的容器中,放入3升 X(气)和2升Y(气),在一定条件下发生下列反应: 4X(气)+3Y(气) ≒2Q(气)+nR(气)。达到平衡后,容器内 温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的 浓度减小1/3,则该反应方程式中的n值是 ( D ) (A) 3 (B) 4 (C) 5 (D) 6
在密闭容器中进行反应N2+3H2≒2NH3+Q, 一 定温度下达到平衡,若将平衡体系中各物质浓度 都增加到原来的2倍,则产生结果是 ( B ) ① 平衡不移动 ② 平衡向正反应方向移动 ③ NH3 的百分含量增加 ④ H2的转化率增大 ⑤ 达到新平 衡后容器的压强等于原平衡的压强的2倍 ⑥ [N2]减 小 ⑦ [NH3]新>2[NH3]原 (A) ① ② ③ ④ (B) ② ③ ④ ⑦ (C) ③ ④ ⑤ ⑥ (D) ④ ⑤ ⑥ ⑦

对于平衡① C2H2+H2≒C2H4和 平衡② 2CH4≒C2H4+2H2,在其他 条件不变时,温度降低① 式向右移 动② 式相左移动。则热化学方程式 C(固)+2H2(气)=CH4(气)+Q1、 2C(固)+H2(气)=C2H2(气)+2Q2和 2C(固)+2H2(气)=C2H4(气)+2Q3中Q1、 Q2、Q3值得大小比较是 ( B ) (A) Q1>Q2>Q3 (B) Q1>Q3>Q2 (C) Q2>Q1>Q3 (D) Q3>Q2>Q1

下列事实中不能用平衡移动原理解释的是( D ) (A) 密闭、低温是存放氨水的必要条件 (B) 实验室用排饱和食盐水法收集氯气 (C) 硝酸工业生产中,使用过量空气以提高NH3 的利用率 (D) 在FeSO4溶液中,加入铁粉以防止氧化 已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使 化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正 确的是 ( B ) ① 生成物的百分含量一定增加② 生成物的产量一 定增加③ 反应物的转化率一定增大④ 反应物浓度 一定降低⑤ 正反应速率一定大于逆反应速率⑥ 使 用了合适的催化剂 A①② (B) ② ⑤ (C) ③ ⑤ (D) ④ ⑥

对于平衡体系:mA(气)+nB(气) ≒pC(气)+qD(气)+Q,下列判断正确的是( BC ) (A) 若温度不变,将容器的体积增大1倍,此时 A的浓度变为原来的0.48倍, 则m+n>p+Q (B) 若平衡时,A、B的转化率相等,说明反应 开始时A、B的物质的量之比为m:n (C) 若平衡体系共有气体a mol,再向其中加入b molB物质,当重新达到平衡时,气体的总物质 的量等于(a+b)mol,则m+n=q+p (D) 温度不变时,若压强增大为原来的2倍,达 到新平衡时,总体积一定比原体积的1/2要小


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