化学反应速率与化学平衡基础训练教师版文档格式.doc
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当和相等了,各物质的量才保持不变,各物质的百分含量才能保持一定,所以后者是化学平衡的现象。
2.化学平衡状态的标志及判断
(1)对于同一种物质=生成,即=。
对于两种反应物A、B,当与的速率比等于方程式前系数比,说明化学反应达到了平衡状态。
对于一种反应物A和一种生成物C,与,速率比等于方程式前系数比,也说明反应达到了平衡状态。
(2)体系中各组分的物质的量浓度或体积分数,物质的量分数保持不变。
(3)全是气体参加的前后系数改变的可逆反应,物质的量保持不变或压强保持不变。
(4)全是气体参加的前后系数改变的可逆反应,平均相对分子质量保持不变。
(5)对于有颜色物质参加或生成的可逆反应,颜色不随时间变化而变化。
(6)对于同一物质而言,断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
(二)化学平衡移动及影响因素
1.平衡移动定义及原因
化学平衡移动:
对一个可逆反应达到平衡状态以后,反应条件改变了,原平衡被破坏,建立一个新的条件下的新平衡的过程叫化学平衡移动。
平衡移动的原因:
条件改变,引起_________________平衡才能移动。
2.影响平衡移动的因素
(1)浓度:
在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度,使正反应速率瞬间_______;
使逆反应速率缓慢_______,结果导致_______(填“大于”、“小于”或“等于”),化学平衡向_______方向移动(填“正反应”、“逆反应”或“不移动”)。
同理,若减小生成物浓度,使逆反应速率_______,正反应速率_______,导致_______,平衡向_______方向移动。
(2)压强:
在_______的可逆反应里,其他条件不变时,增大压强,、都增大,对于反应前后气体体积不变的可逆反应,正逆反应速率增大的一样多,导致=平衡_______;
对于反应前后气体体积不等的可逆反应,增大压强使体积缩小方向的速率增大再更多,所以平衡向体积减小的方向移动。
若减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。
(3)温度:
在其他条件不变时,升高温度,平衡向_______移动,降低温度,、都减小,但减小得更多,导致<
,所以平衡向_______移动。
使用催化剂能_______地改变正、逆反应速率,即正、逆反应速率相对不变,所以催化剂对平衡无影响。
平衡移动原理(勒夏特列原理):
已达到平衡的可逆反应,如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向着_______________________的方向移动。
3.惰性气体与化学平衡
(1)在恒温恒容下:
充入“惰气”,因为体积不变,反应混合物中各气体组分的浓度不变,所以反应速率不变,平衡不移动。
也可认为各气体的“分压”没有变,即平衡体系的压强没有变,只是容器的总压增大了。
所以平衡体系的温度、浓度、压强均没有改变.,平衡不移动。
(2)在恒温恒压下:
充人“惰气”,因为恒压,相当于平衡体系压强减小了:
平衡向气体体积增大的方向移动。
也可认为因为恒压,充人“惰气”,容器体积增大,各气体组分的浓度减小,也相当于减小平衡体系压强(扩大体积=减小压强)。
但对于反应前后气体体积不变的可逆反应,平衡不移动。
(三)化学平衡常数
平衡常数数值的大小是反应进行程度的标志。
对于aA(g)+bB(g)dD(g)+eE(g)可逆反应,达到平衡时,各物质的物质的量浓度之间存在如下关系。
K=K是此反应的平衡常数,它只随温度变化而变化。
如果≠K说明这个反应未达到平衡状态,此时有二种情况:
(1)>
K,说明<
,反应向逆反应进行,随着反应物浓度不断增大,生成物浓度不断减小,上述比值才能等于K值,达到平衡状态。
(2)<
K说明>
,反应向正反应方向移动,使生成物浓度不断增大,反应物浓度减小,上述比值才能等于K值,从而达到平衡状态。
(四)平衡图象
1.如何分析浓度一时间和速率一时间图象
①看起点:
分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物而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、逆反应,分清放热反应和吸热反应。
③看终点:
分清消耗浓度和增大的浓度,消耗浓度和增加浓度的比值等于方程式前系数比,由此可确定化学方程式。
④对于υ—t图象:
要看清曲线是连续的还是跳跃的,是“渐变”还是突变。
例如增大反应物浓度,则“突变”,则“渐变”。
对于正反应为吸热的可逆反应,升高温度,、都突变(增大),但u正变化大,可逆变化小。
⑤全程速率一时间图
例如:
镁与足量盐酸反应,反应速率随时间的变化如图:
解释原因:
AB段(υ增大)_________________
BC段(υ减小)_________________
分析时要抓住各阶段的主要矛盾,认真探究。
2.含量一时间一温度(压强)图象
①“先拐先平,数值大”意思是先出现拐点的则先达到平衡,说明反应速率快,所需时间短,则该曲线表示温度较高或压强较大。
例:
mA(g)+n(B)p(C)反应如图:
②“定一议二”该类图像有三个变量,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。
例如:
反应物转化随T、p变化的曲线如图:
3.速率—温度、速率—压强图像,这类图有两种情况:
一种是不隐含时间因素的图像,以SO2+O22SO3+Q为例,如图:
二是隐含时间变化的图像,如图:
【答案】可逆正反应速率等于逆反应速率反应混合物中各组成成分的百分含量
正、逆反应速率相对改变增大增大大于正反应瞬间减小缓慢减小大于正反应
有气体参加或生成不发生移动吸热反应方向放热反应方向同等程度减弱这种改变
反应放热,使反应速率加快随着反应进行,反应物盐酸的浓度逐渐减少
二、典型例题与疑难解析
【例1】下列说明中可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是_______。
(1)单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI
(2)一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
(3)百分组成HI%=H2%
(4)反应速率υ(H2)=υ(I2)=1/2υ(HI)时
(5)c(HI):
c(I2):
c(H2)=2:
1:
1时
(6)温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化
(7)温度和体积一定时,容器内压强不再变化
(8)条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化
(9)温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
(10)温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
讨论:
在上述(6)~(10)的说法中能说明2NO2N2O4反应达到平衡状态的是_______。
【解析】本题着重考查达到平衡的标志,可以从某种物质生成和消耗的速率、浓度变化、体系中各物质的质量分数、颜色变化等方面考虑。
(1)表示的是不同方向的反应,但证明的是>
,若改为生成nmolH2同时生成2nmolHI就证明达到了平衡状态。
(2)表示=,正确。
(3)HI%=H2%不能表示,若改为HI%或I2%保持不变,就可以证明。
(4)反应在任何时刻速率的关系都是υ(H2)=υ(I2)=1/2υ(HI),不能证明。
(5)c(HI):
1可能平衡也可能没达到平衡,若改为各成分浓度保持不变(不是相等)即可证明。
(6)浓度保持不变,说明单位时间内生成的量和消耗的量相等,即=,可证明。
(7)此反应特点是反应前后气体的物质的量相等的反应,所以任何时刻气体总物质的量、压强都没变化,所以不可证明。
(8),根据质量守恒和反应的特点可知气体的总质量m和n都没变化,所以不变,不可证明。
(9)气体的颜色不变,说明I2的量不改变,可证明达到平衡。
(10)同T、P下气体的密度比等于气体的平均摩尔质量()之比,(8)中已知不变,所以密度也不会改变,所以不可证明。
答案:
(2)(6)(9);
(6)(7)(8)(9)(10)。
【例2】在一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)达到平衡状态的标志是()
①C的生成速率与C的消耗速率相等②单位时间内生成amolA同时生成3amolB
③A、B、C的浓度不再变化④混合气体的总压强不再变化⑤混合气体的物质的量不再变化
⑥单位时间内消耗amolC的同时,消耗1/2amolB⑦A、B、C、D的分子数之比为1:
3:
2:
2
A.②⑦B.②⑤⑦C.①③④⑦D.②⑤⑥
A
【例3】
(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度,K值越大,表示_________________,K值大小与温度的关系是:
温度升高,K值_______。
(填“一定增大”、“一定减小”或“可能增大也可能减小”)
(2)在一体积为10L的容器中,通入一定量的CO和H2O,在850℃时发生如下反应:
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)+Q(Q>
0)
CO和H2O浓度变化如图,则0~4min的平均反应速率可(CO)=_______mol/(L•min)
(3)t1℃(高于850℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如下表:
t1时物质的量浓度的变化
时间(min)
CO
H2O
CO2
H2
0.200
0.300
0.138
0.238
0.062
c1
c2
c3
4
5
0.116
0.216
0.084
6
0.096
0.266
0.104
①表中3min~4min之间反应处于_______状态,c1数值_______0.08mol/L(填“大于”、“小于”或“等于”)。
②表中4min~5min间,平衡向逆反应方向移动,可能的原因是_______,表中5min~6min之间数值发生变化,可能的原因是_______。
(单选)
a.增加水蒸气b.降低温度c.使用催化剂d.增加氢气浓度
【解析】本题着重考虑化学平衡移动及影响因素、平衡常数。
(1)化学平衡常数K是一个可表示反应完成程度的定量指标。
在一定温度下,K是一个常数,不随反应物起始浓度改变而改变,也不随压强变化而变化。
此反应的平衡常数K=。
K值越大,表示正向反应进行的程度越大,反应进行得越完全,平衡转化率也越大。
K值大小随温度而变,温度升高,平衡向吸热方向移动;
温度降低平衡向放热方
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