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高二化学选修4专题2知识总结


考前归纳专题 2
第一单元 化学反应速率 1.概念及计算公式 一、化学反应速率 对于反应体系体积不变的化学反应,通常 用单位时间内反应物浓度的减少或生成物 mol· -1· -1 L min 浓度的增大来表示化学反应速率
计算公式

改变化学反应速率。 原因:在其他条件不变时,对某一反应 来说,活化分子百分数是一定的,所以当反 应物的浓度增

大时, 单位体积内的分子数增 多,活化分子数也相应的增多,反应速率也 必然增大。 单位体积分子总数增多, 。 增大浓度 但活化分子百分数不变 (或加压)

? ?

?c ?t

单位

mol· -1· -1 L s

2.应用中应注意的问题 ①概念中的反应速率实际上是某段时间间 隔内的平均反应速率。时间间隔越短,在 这段时间发生的浓度变化越接近瞬时反应 速率(指在某一瞬间的反应速率) ②对某一具体化学反应来说,在用不同物 质表示化学反应速率时所得数值往往不 同。用各物质表示的化学反应速率的数值 之比等于化学方程式中各物质的系数之比
③、 气体的浓度用 来表示 容器的体积 ④、无论用任何物质来表示,无论浓度的变化是增 加还是减少,都取正值,反应速率都为正数(没有 负数) 。 ⑤、在反应中对于固体或纯液体而言,其物质的量 浓度无意义,所以不用它们来表示化学反应速率 气体的物质的量

反应速 率加快
升高温度 或催化剂

有效碰撞 次数增多

单位体积活化 分子数增多

单位体积分子总数不变, 但活化分子百分数增大

二,影响化学反应速率的因素 ㈠、内因: 物质本身的结构和性质是化学反应 速率大小的决定因素, 反应类型不同有不同 的化学反应速率, 反应类型相同但反应物不 同,化学反应速率也不同。

不同化学反应 决定于 同一化学反应 决定于

反应物性质 反应条件

浓 度

压 强

温 度

催 化 剂

其 他 因 素

㈡、外界条件对化学反应速率的影响 1、浓度对化学反应速率的影响。 结论:其他条件不变时,增大反应物的 浓度,可以增大反应速率;减小反应物的浓 度,可以减小化学反应的速率。 注意:a、此规律只适用于气体或溶液的 反应,对于纯固体或液体的反应物,一般情 况下其浓度是常数, 因此改变它们的量不会

2、压强对反应速率的影响。 结论:对于有气体参加的反应,若其他 条件不变,增大压强,反应速率加快;减小 压强,反应速率减慢。 原因:对气体来说,若其他条件不变, 增大压强, 就是增加单位体积的反应物的物 质的量,即增加反应物的浓度,单位体积内 活化分子数增多, 因而可以增大化学反应的 速率。 3、温度对化学反应速率的影响。 结论:其他条件不变时,升高温度,可以增 大反应速率, 降低温度, 可以减慢反应速率。 原因:(1)浓度一定时,升高温度,分子的能 量增加,从而增加了活化分子的数量,反应 速率增大。 (2)温度升高,使分子运动的速度加快,单 位时间内反应物分子间的碰撞次数增加, 反 应速率也会相应的加快。前者是主要原因。 4、催化剂对化学反应速率的影响。 结论:催化剂可以改变化学反应的 速率。正催化剂:能够加快反应速率的催化 剂。 负催化剂: 能够减慢反应速率的催化剂。 如不特意说明,指正催化剂。 原因:在其他条件不变时,使用催化 剂可以大大降低反应所需要的能量, 会使更 多的反应物分子成为活化分子, 大大增加活 化分子百分数,因而使反应速率加快。 5、其他因素:如光照、反应物固体的颗粒 大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等,也

1

会对化学反应的速率产生影响 6、有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞。 活化分子:能量较高、有可能发生有效 碰撞的分子。 活化能: 活化分子的平均能量与所有分子平 均能量之差。 活化分子百分数: (活化分子数/反应物分子数)×100% 第二单元 化学反应的方向和限度 一、自发反应:在一定条件下,无需外界帮 助就能自动进行的反应。 能量判据:体系趋向于从高能状态转 变为低能状态(△H < 0) 。 对于化学反应而言,绝大多数的放热 反应能自发进行,且放出的热量越多,体系 能量降低越多,反应越完全 焓变(△H)是决定反应能否自发进行 的因素之一,但不是唯一因素 熵:衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵, 用符号 S 表示。 对于同一物质:S(g)﹥S(l)﹥S(s) 熵变: 反应前后体系熵的变化叫做反应的熵 变.用△S 表示。 △S=S 生成物总熵-S 反应物总熵 反应的△S 越大,越有利于反应自发进行 熵判据: 体系趋向于由有序状态转变为无序 状态,即混乱度增加( △S>0) 。且△S 越 大,越有利于反应自发进行。 正确判断一个化学反应 是否能够自发进 行: 必须综合考虑反应的焓变和熵变 焓变和熵变对反应方向的共同影响 判断依据: △G= △H-T △S < 0 反 应能自发进行 1. △H <0,△ S>0 该反应一定能自发进 行; 2. △H >0,△S<0 该反应一定不能自发进 行; 3. △H <0,△S<0 该反应在较低温度下 能自发进行 4. △H >0,△S>0 该反应在较高温度下 能自发进行 注意: 1. 反应的自发性只能用于判断反应的方向,

不能确定反应是否一定会发生和过程发生 的速率。例如金刚石有向石墨转化的倾向, 但是能否发生,什么时候发生,多快才能完 成, 就不是能量判据和熵判据能解决的问题 了。 2.在讨论过程的方向时,指的是没有外界 干扰时体系的性质。 如果允许外界对体系施 加某种作用,就可能出现相反的结果。例如 石墨经高温高压还是可以变为金刚石的。

二.可逆反应
(1)可逆反应:在相同条件下,能同时向正、 逆反应方向进行的反应。 不可逆反应:在一定条件下,进行得很彻底 或可逆程度很小的反应。 (2)可逆反应的普遍性: 大部分化学反应都是 可逆反应。 (3)可逆反应的特点: ①相同条件下, 正反应和逆反应同时发生 ②反应物、生成物共同存在 ③可逆反应有一定的限度(反应不能进行 到底) 三、化学平衡 1.化学平衡状态的定义 指在一定条件下的可逆反应里, 正反应和逆 反应的速率相等, 反应混合物中各组分的浓 度保持不变的状态。 注 意 对象
可逆反应

条件
一定

状态
V(正)=V(逆)

结果
X(B)不变

2.化学平衡状态的特征
逆 动 等 定 变 化学平衡的研究对象是可逆反应 动态平衡:V(正)≠0;V(逆)≠0 V(正)=V(逆)≠0 c(B)或n(B)或φ(B)一定 条件改变→平衡改变

3.化学平衡状态的标志 (1)υ 正 = υ 逆 (本质特征) ① 同一种物质: 该物质的生成速率等于

2

它的消耗速率。 ② 不同的物质: 速率之比等于方程式中 各物质的计量数之比, 但必须是不同方向的 速率。 (2)反应混合物中各组成成分的含量保持不 变(外部表现) : ① 各组成成分的质量、物质的量、分子数、 体积(气体) 、物质的量浓度均保持不变。 ② 各组成成分的质量分数、 物质的量分数、 气体的体积分数均保持不变。 ③ 若反应前后的物质都是气体,且总体积 不等, 则气体的总物质的量、 总压强 (恒温、 恒容) 平均摩尔质量、 、 混合气体的密度 (恒 温、恒压)均保持不变。 ④ 反应物的转化率、 产物的产率保持不变。 四.化学平衡常数 (1)定义:在一定温度下,当一个可逆反应达 到化学平衡时, 生成物浓度系数之幂的积与 反应物浓度系数之幂的积比值是一个常数, 这个常数就是该反应的化学平衡常数。 K 用 表示。 (2) 表达式: aA(g)+bB(g) cC(g)+ dD(g) 在一定温度下无论反应物的起始浓度如何, 反应达平衡状态后, 将各物质的物质量浓度 代入下式,得到的结果是一个定值。

(4)K>105 时,可认为反应进行基本完全。 (5)K 只与温度有关, 与反应物或生成物浓度 变化无关,与平衡建立的途径也无关,在使 用时应标明温度。温度一定时, K 值为定 值。 2 、平衡转化率 (1)定义:物质在反应中已转化的量与该物质 总量的比值 n(始) ? n(平) 转化率? ? ? 100 % (2)表达式: n(始)

?

c(始) ? c(平) ? 100 % c(始)

小结: 反应的平衡转化率能表示在一定温度 和一定起始浓度下反应进行的限度。 利用化学平衡常数可预测一定温度和各种 起始浓度下反应进行的限度。 (3)产品的产率:转化率的研究对象是反应 物,而产率的研究对象是生成物。

实际生成产物的物质的量 产率 ? (或质量、 气体体积) ? 100 % 理论上可得到的产物的物质的量

( 或质量、 气体体积)
第三单元 化学平衡的移动 一、化学平衡的移动 (1)定义:可逆反应中旧的化学平衡的破 坏, 新化学平衡的建立过程叫化学平衡的移 动。 (2)移动的原因:外界条件发生变化。
条件改变 一段时间

K?

c c (C ) ? c d ( D ) c a ( A) ? c b ( B )

这个常数称作该反应的化学平衡常数,简称 平衡常数 (1)K 的意义: K 值越大,说明平衡体系中 生成物所占的比例越大, 它的正反应进行的 程度大,反应物的转化率也越大。 因此, 平衡 常数的大小能够衡量一个化学反应进行的 程度,又叫反应的限度。 (2)一定温度时,同一个反应,其化学方程式 书写方式、配平计量数不同,平衡常数表达 式不同。 (3)在平衡常数的表达式中, 物质的浓度必须 是平衡浓度(固体、纯液体不表达) 。在稀 溶液中进行的反应,水的浓度可以看成常 数,不表达在平衡常数表达式中,但非水溶 液中的反应,如果反应物或生成物中有水, 此时水的浓度不能看成常数。

旧平衡

v正≠v逆 后

新平衡

移动的方向: v 正和 v 逆的相对大小决定。 由

①若V正>V逆 , 平衡向正反应方向移动。 ②若V正=V逆 , 平衡不移动。 ③若V正<V逆 ,平衡向逆反应方向移

动 (3)平衡移动的标志: 各组分浓度与原平衡比较发生改变。

(4)影响化学平衡的条件
(1)增大反应物或减小生成物的浓

度化学平衡向正反应方向移动
3

减小反应物或增大生成物的 浓度化学平衡向逆反应方向移动

改变压强不能使化学平衡移动; ②对于只有固体或液体参加的反应, 改变压强不能使化学平衡移动; (4)催化剂只能使正逆反应速率等

倍增大,不能使化学平衡移动。
二、勒夏特列原理∶

如果改变影响平衡的条件之一(如 温度,压强,以及参加反应的化学物 质的浓度) ,平衡将向着能够减弱这种 改变的方向移动。
三、等效平衡 化学平衡的建立与途径无关, 即可逆反应无 论从反应物方向开始, 还是从生成物方向开 始,只要条件不变(定温定容、定温定压) , 都可以达到同一平衡状态,此为等效平衡。 (1)定义:在一定条件下(恒温恒容或恒 温恒压)下,只是起始加入情况不同的同一 可逆反应达到平衡后, 任何相同组分的分数 (体积、物质的量)均相等,这样的化学平 衡互称为等效平衡。 在等效平衡中, 若不仅任何相同组分的分数 (体积、物质的量)均相同,而且相同组分 的物质的量均相同, 这类等效平衡又互称为 同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。 (2) 等效平衡的规律: ①在定温定容条件下, 对于反应前后气体分 子数可变的可逆反应, 只改变起始时加入物 质的物质的量, 如通过反应的计量数换算成 同一半边物质的物质的量与原平衡的相同, 则两平衡等效。 ②在定温定容条件下, 对于反应前后气体分 子数不变的反应, 只改变起始时加入物质的 物质的量, 如通过反应的计量数换算成同一 半边物质的物质的量之比与原平衡的相同, 则两平衡等效。 ③在定温定压条件下, 改变起始时加入物质 的物质的量, 如通过反应的计量数换算成同 一半边物质的物质的量之比与原平衡的相 同,则两平衡等效。

(2)

A:温度升高,会使化学平衡

向着吸热反应的方向移动; B:温度降低,会使化学平衡向 着放热反应的方向移动。
如正反应是放热反应,改变温度时其平衡移动的图象是: V V( 逆 V(正)
)

V V(正)

V(正)

V( 正

V(逆)
0

V(逆)

) (逆 V )

t
① 升高温 度度

0

t

② 降低温 度

(3) (对于反应前后气体体积改变的反应)

A:增大压强,会使化学平衡向 着气体体积缩小的方向移动; B:减小压强,会使化学平衡向 着气体体积增大的方向移动。
[注意] ①对于反应前后气体总体积相等的反应,

4


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