等级考单元6化学反应速率与反应平衡Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:16230967
- 上传时间:2022-11-21
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:162.25KB
等级考单元6化学反应速率与反应平衡Word文档下载推荐.docx
《等级考单元6化学反应速率与反应平衡Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《等级考单元6化学反应速率与反应平衡Word文档下载推荐.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
复述化学平衡移动的概念
列举浓度、温度、压强等影响化学平衡移动的因素
利用控制变量等方法设计简单实验探究温度、浓度、压强等对化学平衡移动的影响
归纳温度、浓度、压强、催化剂等对化学平衡移动的影响结论
从化学反应速率变化角度解释外界因素对化学平衡移动的影响
【6.2.4】勒夏特列原理及其应用
复述勒夏特列原理
根据不同实验事实归纳勒夏特列原理
解释勒夏特列原理的适用范围
利用勒夏特列原理解决生产、生活中有关化学平衡的实际问题
【6.3.1】化学平衡常数的表达式
复述化学平衡常数的概念
解释化学平衡常数的意义
书写给定可逆反应的化学平衡常数表法式
归纳化学平衡常数表达式的书写规则
【6.3.2】化学平衡常数的应用
说出影响化学平衡常数的因素
归纳温度对化学平衡常数的影响
应用化学平衡常数解决有关化学平衡问题
三、知识梳理:
A.化学反应速率的含义与表示方法:
1.化学反应速率的定义及公式
化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的,通常是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。
某一物质的化学反应速率的计算公式为:
表示某一化学反应进行快慢程度的一种物理量。
2.化学反应速率的表示方法及其计量特征
表达式:
(△c表示某一反应物或某一生成物物质的量浓度的绝对变化值,△t表示时间变化量)
单位:
mol·
L-1·
s-1或mol·
min-1或mol·
h-1
说明:
①化学反应速率无正负之分;
②化学反应速率不是瞬时速率而是平均速率;
③用不同物质来表示某一化学反应速率时,其数值一般不一定相等,所以必须标明物质;
④用不同物质来表达化学反应速率时,其数值不一定相等,但它们的速率比等于方程式中的系数比。
即:
对于反应aA+bB
cC+dD来说,υ(A):
υ(B):
υ(C):
υ(D)=a:
b:
c:
d
【注意】这里的速率均是指同一方向的,要么是正反应方向,要么是逆反应方向。
B.影响化学反应速率的因素;
内因:
反应物的性质
反应物颗粒大小(接触面积大小)
反应物浓度
影响反应速率的因素外因气体压强
反应温度
催化剂
外因各影响因素对化学反应速率影响的规律及影响本质如下:
1.反应物颗粒大小
规律:
固体颗粒越小,即表面积越大,化学反应速率越快;
固体颗粒越大,即表面积越小,化学反应速率就越慢。
实质:
固体物质在一般情况下,浓度是个常数。
但当将一定质量的固体粉碎后,颗粒变小,表面积增大,相当于增大了固体物质的浓度,故可加快化学反应速率。
2.浓度
在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度,可以加快化学反应速率;
减小反应物的浓度,可以减慢化学反应速率。
改变反应物的浓度,实际上就是改变单位体积内的活化分子数。
具体来说,增大反应物的浓度,必然提高了单位体积内活化分子数,故加快化学反应速率;
减小反应物的浓度,必然减少了单位体积内活化分子数,故减慢化学反应速率。
注意事项:
此规律只适用于浓度可以改变的物质(气体或溶液)所参与的反应,对于固体或纯液体来说,它们的浓度是常数,改变它们的量(质量、物质的量等)均不会影响化学反应速率。
3.压强
条件:
压强对固体或液体的浓度改变几乎无影响,所以此规律只适用于有气体参与的反应。
规律:
对于有气体参与的化学反应,在其他条件不变的情况下,增大压强,化学反应速率加快;
减小压强,化学反应速率减慢。
实质:
对于气体来说,在其他条件不变的情况下,增大压强,气体体积减小(相当于压缩容器),即增大了气体的浓度,所以,增大压强可以加快化学反应速率;
减小压强,气体体积增大(相当于增大容器),即减小了气体的浓度,所以,减小压强可以减慢化学反应速率。
4.温度
在其他条件一定的情况下,升高温度,可以加快化学反应速率;
降低温度,可以减慢化学反应速率。
实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。
当升高反应体系温度时,物质吸收能量后,内能增大,单位体积内活化分子百分数增加,同时分子运动加剧,增加了分子碰撞的机会,从而提高有效碰撞次数,故加快化学反应速率;
降低反应体系温度时,物质分子运动减弱,减少了分子碰撞的机会,从而降低了有效碰撞分子的百分数,故减慢化学反应速率。
5.催化剂
使用催化剂,能同等程度地加快(或减慢)正、逆反应速率。
分子必须具备一定的能量才能成为活化分子,才能发生化学反应。
而催化剂能改变化学反应的途径,降低活化分子所需的最低能量(即降低活化能),从而使更多的普通分子成为活化分子,提高了有效碰撞分子的百分数,故加快化学反应速率。
【说明】催化剂可分为正催化剂和负催化剂(或阻化剂)。
所谓正催化剂是指能加快反应速率的催化剂,负催化剂是指能降低反应速率的催化剂。
由于负催化剂较少,所以一般催化剂都是指正催化剂而言。
其他因素
原电池对化学反应速率的影响
对于较活泼的金属与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等)发生置换反应产生氢气时,若向此溶液中加入较不活泼金属或金属阴离子时,产生氢气的速率会加快。
当向原溶液中加入不活泼金属或金属阳离子时,会形成原电池发生电化腐蚀,而电化腐蚀的速率要大于普通的化学腐蚀的速率。
C.化学平衡的定义、标志与特征:
1、定义:
化学平衡状态,就是指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
2、标志:
①v正=v逆;
②各组分成分的物质的量、质量、含量保持不变
3、特征:
①“逆”:
研究对象必须是可逆反应
②“等”:
处于密闭体系的可逆反应,化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。
即v(正)=v(逆)≠0。
这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。
③“定”:
当一定条件下可逆反应一旦达平衡(可逆反应进行到最大程度)状态时,在平衡体系的混合物中,各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量,物质的量浓度,质量分数,体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变)。
这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。
④“动”:
指定化学反应已达化学平衡状态时,反应并没有停止,实际上正反应与逆反应始终在进行,且正反应速率等于逆反应速率,所以化学平衡状态是动态平衡状态。
⑤“变”:
任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。
而与达平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡,也可以从逆反应方向开始达平衡)。
⑥“同”:
在恒温恒容时,根据化学方程式的化学计量关系,采用极限思维的方法,换算成反应物或生成物后,若对应各物质的物质的量相同时,达到平衡后平衡状态相同。
无论投料从反应物开始、从生成物开始、还是从反应物和生成物同时开始。
化学平衡状态的判断
反应举例
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
平衡判定
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或物质的量分数一定
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④m+n=p+q时,总体积、总压力、总物质的量一定
m+n≠p+q时,总体积、总压力、总物质的量一定
平衡
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
②在单位时间内消耗了nmolB,同时消耗了pmolC,即v正=v逆
③v(A):
v(B):
v(C):
v(D)=m:
n:
p:
q,v正不一定等于v逆
④在单位时间内生成nmolB,同时消耗了qmolD
压强
①m+n≠p+q时,总压强一定,其他条件一定
②m+n=p+q时,总压强一定,其他条件一定
混合气体平均相对分子质量Mr
①m+n≠p+q时,Mr一定
②m+n=p+q时,Mr一定
温度
任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时
体系的密度
密度一定
颜色
体系颜色不再变化
【思考】颜色发生变化,化学平衡一定被破坏吗?
不一定,如2HI(g)
H2(g)+I2(g),增大压强,碘蒸气浓度增大,颜色变深,但化学平衡未被破坏。
【补充说明】特殊标志
“特殊标志”是指在特定环境、特定反应中,能间接衡量某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志。
离开上述界定,它们不能作为一般反应是否达到化学平衡的判断依据。
(1)压强
①对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应,当体系总压强不变时,可逆反应一定处于化学平衡状态。
如:
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)、2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)、C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)等。
②对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应,当体系总压强不变时,可逆反应不一定处于化学平衡状态。
H2(g)+I2(g)
2HI(g)、CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)等。
(2)气体平均摩尔质量
数学表达式:
①均为气体参与的可逆反应,则根据质量守恒定律mg一定不变,
当△n(g)≠0,
一定时,可逆反应一定处于化学平衡。
如N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
当△n(g)=0,
为一定时,可逆反应不一定处于化学平衡。
2HI(g)
②有非气体参与的可逆反应,需具体问题具体分析:
NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)
若投入一定量NH2COONH4,
CaO(s)+CO2(g)
CaCO3(s)
气体只有二氧化碳,
始终都等于44,可逆反应不一定处于化学平衡。
2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g)
(反应物)=30g/mol,
一定时,可逆反应不一定处于化学平衡。
(反应物)≠30g/mol,
【思考】为什么以
(反应物)=30g/mol为标准?
2molNH3和1molCO2完全反应时,△m(气体)=m(CO(NH2)2)=60g,△n(g)=2+1-1=2mol,则△
=30g/mol,若开始时
(反应物)=30g/mol,则
始终保持该值,无法判断是否达到平衡。
(3)气体密度
ρ=mg÷
Vg
①各组分均为气体,则根据质量守恒定律,mg始终保持不变:
△n(g)=0.ρ总为恒值,不能作平衡标志
当△n(g)≠0,恒容:
体积不变,则ρ总为恒值,不能作平衡标志
恒压:
体积会发生变化,则ρ为一定值时,可逆反应一定处于化学平衡。
②部分组分为非气体,则根据质量守恒定律,mg会发生变化:
恒容:
体积不变,则ρ为一定值时,可逆反应一定处于化学平衡。
△n(g)=0,则体积始终保持不变,那么ρ为一定值时,可逆反应一定处于化学平衡。
(4)化学键
断键代表消耗,合键代表生成,若能表示v正=v逆,可逆反应处于化学平衡。
2NH3(g)有一个H-H键断裂,同时有一个H-H键合成,则可逆反应一定处于化学平衡。
有3个H-H键断裂,同时有6个N-H键断裂,则可逆反应一定处于化学平衡。
D.影响化学平衡的外界因素:
1、浓度对化学平衡的影响:
其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,都可以使平衡向正反应方向移。
2、压强对化学平衡的影响:
反应类型
平衡移动方向
压强改变
无气体参与的化学平衡
增大压强
向气体体积减小的方向移动
不移动
减小压强
向气体体积增大的方向移动
3、温度对化学平衡的影响:
在其他条件不变的情况下,升高温度,会使化学平衡向着吸热的方向移动;
降低温度,会使化学平衡向着放热的方向移动。
【注意】:
催化剂能等同程度的增大正反应速率和逆反应速率,所以不能改变化学平衡,即使用催化剂平衡不移动。
E.勒夏特列原理(平衡移动原理):
对一个平衡体系,如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
外因的变化
备注
对反应速率的影响
对化学平衡的影响
浓度
增大反应物的浓度
固体物质除外
v正增大,且v正>
v逆
向正反应方向移动
减小生成物的浓度
v逆减小,且v正>
减小反应物的浓度
v逆减小,且v正<
向逆反应方向移动
增大生成物的浓度
v逆增大,且v正<
增压引起浓度改变
固体和液体、恒容时充入不反应气体情况除外
v正、v逆均增大,只是增大的倍数不同
减压引起浓度改变
v正、v逆均减小,只是减小的倍数不同
恒容时冲入不反应气体
各物质浓度不变,v正、v逆均不变
平衡不移动
恒压时冲入不反应气体
容器体积增大,各物质浓度减小,v正、v逆均减小,按照减压进行思考。
增大温度
v正、v逆均增大,v吸热>
v放热
向吸热方向移动
减小温度
v正、v逆均增大,v吸热<v放热
向放热方向移动
加入(正)催化剂
v正、v逆均增大,且增大程度相同
平衡移动与转化率的改变:
二者不是等同的关系。
反应实例
条件变化
达新平衡后转化率变化
达平衡后浓度变化
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)+Q
增大O2浓度
正移
O2转化率降低,SO2转化率增大
O2浓度增大,SO2浓度减小,SO3浓度增大
增大SO3浓度
逆移
O2转化率降低,SO2转化率降低
O2浓度增大,SO2浓度增大,SO3浓度增大
升高温度
O2浓度增大,SO2浓度增大,SO3浓度减小
增大压强(压缩体积)
O2转化率增大,SO2转化率增大
2NO2(g)
N2O4(g)
体积不变时,加入NO2
NO2转化率增大
NO2浓度增大,N2O4浓度增大,
2HI(g)
增大HI的浓度,平衡
HI转化率不变
HI浓度增大,H2浓度减小,I2浓度增大
HI浓度增大,H2浓度增大,I2浓度增大
四、例题分析:
例1.合成氨的反应为:
3H2+N2
2NH3,其反应的速率可分别表示为v(H2)、v(N2)、v(NH3)(单位为mol/(L·
s),则下列关系正确的是()
A.v(H2)=v(N2)=v(NH3)B.v(H2)=3v(N2)C.v(N2)=2v(NH3)D.v(NH3)=v(H2)
例2.一定量的铁粉跟过量的稀盐酸反应时,为了加快反应速率,且不影响生成氢气的总量,可向盐酸中加入适量的()
A.CuSO4溶液B.浓盐酸C.浓硝酸D.CH3COONa(固体)
例3.对应反应N2+3H2
2NH3,只改变一个条件化学反应速率变化正确的是()
A.升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大
B.保持体积不变,向容器中充入N2,正逆反应速率均增大
C.保持压强不变,向容器中充入He,反应速率不变
D.升高温度速率增大的程度一定比使用催化剂速率增大的程度大
例4.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:
2NH3(g)+CO2(g)。
可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是( )
A.2v(NH3)=v(CO2)B.密闭容器中总压强增大
C.密闭容器中混合气体的密度不变D.密闭容器中氨气的体积分数不变
例5.下列方法中可以证明2HI(g)
H2(g)+I2(g)已达平衡的是________________(多选)
A.单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHIB.一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断
C.分子组成HI%=I2%D.速率v正(H2)=v正(I2)=v正(HI)/2
E.c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1F.温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化
G.条件一定,混合气体的平均分子质量不再发生变化H.温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
I.温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
例6.反应CO(g)+NO2(g)
CO2(g)+NO(g),达平衡后将容器容积扩大10倍,此时()
A.混合气体颜色变浅B.平衡向正反应方向移动
C.容器内颜色变深D.化学反应速率不变
例7.反应A(g)+2B(g)
2C(g)-Q达到平衡后,降低反应混合物的温度,下列叙述正确的是()
A.
增大,
减小,平衡向正反应方向移动B.
减小,
增大,平衡向逆反应方向移动
C.
和
都增大,平衡向正反应方向移动D.
都减小r平衡向逆反应方向移动
例8.对于一个化学平衡体系,以下变化或采取的措施,平衡一定发生移动的是( )
①加入一种反应物,②增大体系的压强,③升高温度,④使用催化剂,⑤化学平衡常数减小
A.①②③⑤ B.①②③④⑤C.③⑤D.①②③
例9.在一定条件下,无色的N2O5可以发生如下平衡:
2N2O5(g)
4NO2(g)+O2(g)-QkJ(Q>0),下列叙述中正确的是( )
A.恒温恒容,再充入N2O5气体,新平衡时N2O5转化率大于原平衡
B.压缩容器体积,平衡向逆反应方向移动,混合气体颜色变浅
C.若该反应平衡常数增大,则一定是升高了温度
D.当v正(N2O5)=2v逆(NO2)时,反应达到化学平衡状态
例10.在反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)+Q的平衡体系中,采取以下措施:
(1)增大氧气浓度时,
____,平衡向________移动,SO2转化率。
(2)升高反应温度时,
(3)增大体系压强时,
例11下列有关合成氨工业的叙述,可用勒夏特列原理来解释的是()
A.使用铁触媒使N2、H2混合气体的反应有利于合成氨B.高压比常压更有利于合成氨的反应
C.500℃左右比室温更有利于合成氨反应D.合成氨时采用循环操作可提高原料的利用率
例12已知在800K时,有反应:
CO(g)+H2O(g)
H2(g)+CO2(g)若起始浓度c(CO)=2mol•L-1,c(H2O)=3mol•L-1,则反应达平衡时,CO转化成CO2的转化率为60%,如果将H2O的起始浓度加大为6mol•L-1,试求此时CO转化为CO2的转化率。
五、课堂习题:
1.在450℃密闭容器中,起始时c(SO2)=0.010mol/L,c(O2)=0.020mol/L,10s后气体压强为起始时的95%,则10s内的平均反应速率是()
A.v(O2)=1.5×
10-3mol/(L·
s)B.v(O2)=1.5×
10-4mol/(L·
s)
C.v(SO2)=3.0×
s)D.v(SO3)=3.0×
10-5mol/(L·
2.反应CH4+2O2
CO2+2H2O(g)在四个密闭容器中进行,一段时间内用不同物质表示的化学反应速率如下,则反应最快的是()
A.v(CH4)=3.2mol/(L·
min)B.v(O2)=0.1mol/(L·
C.v(CO2)=180mol/(L·
h)D.v(H2O)=6mol/(L·
min)
3.以下关于催化剂对化学反应速率影响的叙述中不正确的是()
A.催化剂能改变化学反应速率
B.一个反应的催化剂不一定对另一个反应的速率产生影响
C.催化剂在改变反应速率的过程中,也参与了反应,但反应前后本身的质量和化学性质都不变
D.使用催化剂的同时若给反应体系进行高温加热,可使反应的速率进行得更快
4.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示。
下列描述正确的是()
A.反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol/(L·
B.反应开始到10s,X的物质的量浓度减少0.79mol/L
C.反应开始到10s,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)
Z(g)
5.把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中,不影响氢气产生速率的因素是( )
A.盐酸的浓度 B.铝条的表面积C.溶液的温度D.加少量Na2SO4
6.制取水煤气的反应为C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)—Q;
在一定条件下达化学平衡后,在时间为t时突然改变条件,反应速率的变化如图所示,在t时所改变的条件是( )
A.加压B.升温
C.增大水蒸气浓度D.增大碳的物质的量
7.反应2A(g)
2B(g)+E(g)-Q达到平衡时,要使正反应速率增大,A的浓度减小,应采取的措施是()
A.加压B.减压C.增加E的浓度D.升温
8.在密容器中,aA(g)
bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积扩大1倍,当达到新平衡时,B的浓度是原来的60%,下列说法正确的是()
A.平衡向逆反应方向移动了 B.物质A的转化率减
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 等级 单元 化学反应 速率 反应 平衡