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原因:
在其他条件不变时,对某一反应来说,单位体积的活化分子数与单位体积内反应物分子的总数成正比,即与反应物的浓度成正比。
注意:
改变固体或纯液体的量不改变反应速率。
(2)压强:
当其他条件不变时,增大压强,可以增大反应的速率。
适用:
有气体参加或生成的反应。
在解决有关反应速率问题时,应转换思维,将压强变化转化成浓度的变化考虑。
对于气体反应体系,有以下几种情况:
①恒温时:
增加压强
体积缩小
浓度增大
应速率加快。
②恒容时:
a.充入气体反应物
总压增大
反应速率加快。
b.充入“惰气”
总压增大,但各物质浓度不变,反应速率不变。
③恒压时:
充入“惰气”
体积增大
各反应物浓度减少
反应速率减慢。
(3)温度:
当其他条件不变时,升高温度,反应速率加快。
每升高10℃,反应速度增大到原来的2~4倍。
在一定条件下,升高温度,使部分原来能量较低的分子变成活化分子,增加了反应物活化分子百分数,使有效碰撞次数增多,反应速率加快。
(4)催化剂:
使用催化剂能同等倍数地改变正、逆反应速率。
催化剂概念:
参加化学反应,改变反应速率,但本身在反应前后质量及化学性质都不改变。
三.有关化学反应速率的计算
例1、由下列四种X的溶液,分别加入四个盛有10mL、2mol盐酸的烧杯中,并加水稀释至50mL,此时X与盐酸缓慢地进行反应,其中反应速率最大的是()
A、20mL,3mol·
L-1B、20mL,2mol·
L-1
C、10mL,4mol·
L-1D、10mL,2mol·
L-1
例2、在体积数V升的密闭容器中进行下列反应,mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)用A物质表示的平均反应速率为am/pmol·
L-1min-1,则十分钟内,D物质增加的物质的量是()
A、pqtm/aB、atm/qC、aqVt/pD、aVm/p
[巩固练习]
1、如右图所示,两个极易导热的密闭容器a和b,容器a的体积恒定,容器b的体积可变,在温度、压强体积均相同的条件下,往a、b中分别充入等物质的量NO2,发生如下反应:
2NO2====NO4+Q,以下说法正确的是()
A、反应起始时,两容器内的反应速率Va与Vb的关系是Va<
Vb
B、反应过程中,两容器内的反应速率Va与Vb的关系是Va<
C、两容器内的反应达到平衡时所需的时间一定相同
D、反应均达到平衡时,容器内的压强Pa与Pb的关系是Pa<
Pb
2.在密闭容器中,进行可逆反应,A与B反应生成C,且反应速率分别用υA、υB、υC[单位为mol/(L·
s)]表示,且υA、υB、υC之间有以下关系:
υB=3υA,3υC=2υB,υC=2υA。
则此反应可表示为()。
A.A+B<
===>
B.2A+2B<
3C
C.3A+B<
D.A+3B<
2C
3.设C+CO2
2CO-Q1,反应速率为V1;
N2+3H2
2NH3+Q2,反应速率为V2,对于上述反应,当温度升高时,V1和V2的变化情况为()
A.同时增大B.同时减少
C.V1增大,V2减小D.V1减小,V2增大
第二节化学平衡
一.化学平衡的概念
1、化学平衡研究的对象:
一定条件下的可逆反应。
2、化学平衡的概念:
在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
化学平衡的建立与途径无关
3、化学平衡的特征:
(1)“逆”:
研究对象为可逆反应
(2)“动”:
是动态平衡,V≠0
(3)“等”:
V正=V逆,即某一瞬间,某一成分的生成速率等于消耗速率
(4)“定”:
反应混合物或平衡混合物中各组分含量不变(如分子数,质量,体积,百分含量等)
(5)“变”:
当外界条件改变时,V正≠V逆,平衡发生移动,并逐步建立新的平衡。
(6)“同”:
相同条件下,同一个可逆反应可由不同途径(不同的起始量)达到同一平衡状态(等效平衡)
二.化学平衡的标志
1、速率标志:
A、对于同一物质V正=V逆
B、对于同一反应不同物质,V正与V逆与化学计量系数成正比
2、从体系内各成分含量分析
各成分的含量在反应达到平衡后保持不变
A、分子个数B、质量分数C、气体体积D、物质的量
3、压强标志
A、对于反应前后气体分子数不等的可逆反应,当压强保持不变时,说明反应达到平衡,如合成氨。
B、对于反应前后气体分子数相等的可逆反应,自始至终物质的量却不发生变化,压强始终保持不变,所以不能作为平衡的标志。
在何种情况下,气体平均分子量不变可作为化学平衡的标志吗?
三、化学平衡的种类
1、化学平衡2、电离平衡3、水解平衡4、溶解平衡5、络合平衡
四、化学平衡常数
1平衡常数的概念:
在一定温度小,可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度的乘积除以反应物浓度乘积所得到的比值是一常数。
2表达式:
mA+nB===pC+qD
K=[C]p·
[D]q/[A]m·
[B]n
注意:
(1)各物质浓度必须是平衡浓度。
固体或纯液体不列入平衡常数的表达式。
(2)平衡常数对某一反应来说只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
(3)平衡常数指某一具体的反应的平衡常数,若反应方向改变,则平衡常数改变。
同一反应的正逆反应的平衡常数互为倒数。
意义:
可表示可逆反应进行的程度,K值越大,正反应进行的程度越大,反应物的转化率越高。
1.充分说明在恒温下的密闭容器中,反应2SO2+O2
2SO3已经达到平衡状态的标志是[]
A.容器中SO2、O2和SO3共存
B.SO2和SO3的物质的量浓度相等
C.容器中SO2、O2、SO3的物质的量比为2:
1:
2
D.反应器内压强不再变化
2.在一定温度下,反应A2(气)+B2(气)
2AB(气)达到平衡的标志是[]
A.单位时间内生成nmolA2同时生成nmol的AB
B.容器内总压强不随时间而变化
C.单位时间内生成2nmolAB,同时生成nmol的B2
D.单位时间生成nmolA2,同时生成nmol的B2
3.在一定温度下的定容密闭容器中,当下列物理量不再改变时,表明反应:
A(s)+2B(g)===C(g)+D(g)已达平衡的是
A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B物质的分子量D.气体的总物质的量
4.下列哪种说法可以证明N2+3H2
2NH3已达到平衡状态()
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成。
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂。
C.1个N≡N键断裂的同时,有6个H—H键断裂。
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个H—H键形成。
5.反应C(s)+CO2(g)====2CO(g)在一定温度下达到平衡,该温度下平衡常数表达式
K=,如果200℃下反应的平衡常数为K,300℃平衡常数为10K,则该反应的正反应是热反应。
第三节影响化学平衡的条件
一.化学平衡的移动
1、什么是平衡的移动可逆反应中旧化学平衡的破坏,新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动.
2、平衡移动的动力:
V正≠V逆
(1)V正>
V逆,平衡向正反应方向移动
(2)V正<
V逆,平衡向逆反应方向移动
(3)V正=V逆,平衡不移动
二.影响化学平衡的因素
1、浓度:
当其他条件不变时,增加反应物浓度或减少生成物浓度,化学平衡向正反应方向移动;
反之,平衡向逆反应方向移动。
改变物质浓度不包括固体和纯液体,即固体或纯液体物质的量的增加和减少,不影响浓度,从而不影响化学反应速率,也不影响化学平衡。
分别画出①增加反应物浓度,②减少生成物浓度,③减少反应物浓度,④增加生成物浓度时的速率------时间图像。
2、压强:
当其他条件不变时,在有气体参加的反应的平衡体系中,增大压强,平衡朝气体分子数减少的方向移动;
降低压强,平衡向气体分子数增多的方向移动。
对于无气体参加的反应(固体或液体)改变压强不能使化学平衡发生移动。
①若反应前后气体体积无变化,改变压强,能同时改变正、逆反应速率,V正=V逆,平衡不移动。
②压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压变化,若平衡混合物的体积不变,而加入“惰气”,虽然总压变化了,但平衡混合物的浓度仍不变,速率不变,平衡不移动。
③若加入“惰气”,保持总压不变,此时只有增大体系体积,这就相当于降低了平衡体系的压强,平衡向气体体积增大的方向移动。
3、温度:
当其他条件不变时,升高温度会使化学平衡向吸热方向移动,降低温度会使化学平衡向放热方向移动。
练习:
画出升温和降温时,2SO2+O2====2SO3+Q反应的速率时间图像。
4、催化剂:
催化剂对正逆反应速率改变的程度相同,所以对化学平衡无影响。
但可大大地缩短反应达到平衡所需的时间。
三.勒沙特列原理
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。
勒沙特列原理又称平衡移动原理,它不适合于未达到平衡的体系。
对于可逆反应来说,在建立平衡以前,无论怎样改变条件,反应总是向着建立平衡的方向进行。
(四)不与体系中物质反应的物质(如惰性气体等)
不与体系中物质反应的物质加入对化学平衡的影响,要具体分析,转换思维,将其转化成平衡体系中物质浓度的变化考虑。
如恒温、恒容时充入惰性气体,虽然体系的总压强增大,但没有改变原平衡混合物各组分的浓度,平衡不移动;
如果恒温恒压时充入惰性气体,为了恒压体系体积必须增大,则平衡混合物各组分浓度减小,又相当于减小压强,所以平衡向气体体积增大的方向移动。
(五).可逆反应进行程度的描述方法——转化率、产率。
(1)反应物的转化率=反应物的转化量/该反应物起始量×
100%
(2)产物的产率=产物的实际量/该产物的理论量×
1.可逆反应2SO2+O2
2SO3+Q已达到平衡,在恒温条件下,扩大容器体积则[]
A.V正,V逆均不变,平衡不移动
B.V正,V逆均减小,平衡左移
C.V正减小,V逆增大,平衡左移
D.V正减小,V逆不变,平衡左移
2.在密闭容器中进行的可逆反应mA(气)+nB(气)
pC(气)+qD(气)当反
3.三下图表示:
x(气)+y(气)
2Z(气)+Q反应变化过程中物质的浓度与反应的时间变化关系.图中t2→t3秒间的曲线变化是由于下列哪种条件的改变所引起的[]
A.增大了压强B.降低温度
C.增加了x和y的浓度D.使用了催化剂
4.在密闭容器中进行如下反应:
2NH3+热,若将平衡体系中各物质的量浓度都增加到原来的2倍,则产生的结果是[]
A.平衡不发生移动B.平衡沿着正反应方向移动
C.平衡沿着逆反应方向移动D.NH3的摩尔分数增加
E.正逆反应速率都增大
5.在A+B(固)
C反应中,若增加压强或降低温度,B的转化率均增大,则反应体系应是[]
A.A是固体,C是气体,正反应吸热
B.A是气体,C是液体,正反应放热
C.A是气体,C是气体,正反应放热
D.A是气体,C是气体,正反应吸热
6对于可逆反应mA(气)+nB(气)<
eC(气)+fD(气),当反应过程中其他条件不变时,C的质量分数(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示.下列叙述正确的是().
A.达到平衡后,若使用催化剂,C的质量分数将增大
B.达到平衡后,若升高温度,化学平衡向逆方向移动
C.化学方程式中n>
e+f
D.达到平衡后,增加A的量有利于化学平衡向正方向移动
7.下列措施肯定能使化学反应速率增大的是()
A.增大反应物的量B.增大压强
C.升高温度D.使用催化剂
第四节合成氨条件的选择
一.选择合成氨的适宜条件:
1.条件选择的基本原则:
(1)尽可能使反应速率快,但又防止设备无法承受。
(2)尽可能使原料转化率高,这样可以节省成本。
2.合成氨反应的特点:
(1)正反应为气体体积减小的反应。
(2)正反应为放热反应。
理论上合成氨过程中对外界条件的要求为低温高压。
3.合成氨的适宜条件:
(1)压强:
综合分析:
实际采用200atm---500atm。
请从反应速率,平衡移动,动力,设备综合分析。
(2)温度:
实际采用温度500度左右。
请从反应速率,平衡移动,催化剂活性分析。
(3)催化剂铁触媒。
(4)原料配比:
,原因是H2的制取成本较N2高,增大N2浓度,平衡右移,提高H2的转化率。
二.合成氨工业简述:
1.原料气体的制取、净化、压缩。
(1)N2:
的制取方法:
分离液态空气法。
(2)H2:
用反应式表示:
C+H2O(气)===CO+H2。
原料气为什么要净化、压缩?
2.氨的合成:
在合成塔中进行反应。
3.氨的分离:
在冷却设备和分离器中进行分离,及时分离的目的是降低生成物氨的浓度,平衡向右移动,提高产率。
1下列说法中可以证明反应N2+3H2<
2NH3+Q已达到平衡状态的是().
A.1molN≡N键断裂的同时,有3molH-H键生成
B.1molN≡N键断裂的同时,有3molH-H键断裂
C.1molN≡N键断裂的同时,有6molH-H键断裂
D.1molN≡N键断裂的同时,有6molH-H键生成
2在N2+3H2<
2NH3+Q的平衡体系中,当分离出氨时,下列说法正确的是().
A.正反应速率增大
B.平衡向逆反方向移动
C.正反应速率先变大后变小
D.逆反应速率先变小后逐渐增大
3.在N2+3H2<
2NH3反应中,使用催化剂的理由是().
A.使平衡向正方向移动
B.没有催化剂该反应不能发生
C.使化学反应速率增大
D.抑制逆反应的发生
4.在固定容积的密闭容器中,氮、氢合成氨反应达到了平衡,容器内含有0.1molN2、0.3molH2、0.1molNH3,若维持原来的条件,向该容器中再同时加入0.1molN2、0.3molH2、0.1molNH3,则()
A.正、逆反应速率同时增大,平衡不移动
B.正、逆反应速率同时增大,NH3的质量分数升高
C.正、逆反应速率同时增大,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率不变,平衡不移动
5.合成氨所需的氢气可由水煤气反应制得,其中一步反应为CO(气)+N2O(气)<
CO2(气)+H2(气)+43kJ,下列措施中能提高CO转化率的是().
A.增大压强B.降低温度
C.增大水蒸气的浓度D.增大CO的浓度
第五节化学平衡的计算
一.常规方法:
平衡模式法。
根据可逆反应方程式,求出反应物、产物各物质的
(1)初始物质的量或浓度。
(2)过程中转化的物质的量或浓度。
(3)平衡时(终态时)各物质的量或浓度。
例1.某体积可变的密闭容器,盛有质量的A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:
A+3B
2C,若维持温度和压强不变当达到平衡时,容器的体积为VL,其中C的气体体积占10%,下列推断正确的是()
①原混合气体的体积为1.2VL
②原混合气体的体积为1.1VL
③反应达到平衡时气体A消耗掉0.05VL
④反应达到平衡时气体B消耗掉0.05VL
A.②③B.②④C.①③D.①④
练习1.将固体NH4I置于密闭容器中,在某温度下发生下列反应:
()
NH4I(固)
NH3(g)+HI(g),2HI(g)
H2(g)+I2(g),当达到平衡时,[H2]=0.5mol/L,[HI]=4mol/L,则NH3的浓度为
A.3.5mol/LB.4mol/LC.4.5mol/LD.5mol/L
二.差量法
根据初态终态体积的变化或总物质的量的变化或压强变化进行计算。
一般题干给出反应前后(初、终)体积(物质的量、压强)或可以求出反应前后体积或总物质的量时,用差量法解题较简单。
例2.练习2.
三.极端假设法
例3.在密闭容器中进行下列各反应,达到平衡以后,保持温度不变,压缩容器的体积,混合气体的平均分子量增大的是()
A.Fe2O3(固)+3CO(气)
2Fe(固)+3CO2(气)
B.4NH3(气)+5O2(气)
4NO(气)+6H2O(气)
C.2NH3(气)+2CO2(气)
CO(NH2)2(固)+H2O(气)
D.C(固)+H2O(气)
CO(气)+H2(气)
练习3.在一密闭容器中进行下列反应:
2SO2+O2
2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L,0.1mol/L,0.2mol/L,当反应达到平衡时,可能存在的数据是()
A.SO2为0.4mol/L,O2为0.2mol/L
B.SO2为0.25mol/L
C.SO2,SO3均为0.15mol/L
D.SO3为0.4mol/L
四、等效过程法(转换过程法)
例4.在容积为1升的密闭容器中,加入1mol氮气和3mol氢气,达到平衡时,氨的浓度为0.52mol/L,若温度不变,将1mol氮气和2mol氢气,作为初始物质加入上述容器中,达到平衡时,NH3的浓度为()
A.0.52mol/LB.大于0.52mol/L
C.小于0.52mol/LD.以上均不正确
练习4.在温度、催化剂不变的状况下,向一固定体积的密闭容器中加入H2、N2、NH3初始物质的量(单位摩尔)如下表格,反应达到平衡时,氨气浓度最大的一组是()
A
D
H2
6
1
3.5
5
N2
1.5
NH3
4
练习5.有体积相同的容器甲和乙,在甲充入1molO2、2molSO2,在乙充入2molSO3。
密封后都加热至相同温度,达平衡后,下列说法正确的是()。
A.甲中有2molSO3,乙中有2molSO2和1molO2
B.甲中SO2转化率与乙中SO3转化率一定相等
C.甲、乙中平衡混合气的质量分数相同
D.甲、乙两容器内气体压强相等
五、理论指导法,寻找突破口:
例5.在V升的密闭容器中加入2升A(气)和1升B(气)。
在一定的条件下发生反应:
3A(气)+B(气)
nC(气)+2D(气),达到平衡时,A的浓度减少1/2,混合气体的平均分子量增大1/8,则该反应方式中n的值是()
A.1B.2C.3D.4
练习6.在一个固定体积的密闭容器中,放入3LX(气)和2LY(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
A.3B.4C.5D.6
六、综合法
例6.在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个定容积的密闭容器中,发生了如下反应:
2SO2+O2
2SO3,当反应达到一定的程度时,反应混合物处于一定的平衡状态,现在该容器中维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量,如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证反应达平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍与上述平衡相同,请填空:
(1)若a=0,b=0,则c=______。
(2)若a=0.5,则b=_____c=______。
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c)。
________________________________________
练习7.在一个容积固定的反应器中,有一个可左右滑动的隔板,两侧分别进行如下图所示的可逆反应。
各物质的起始加入量如下:
A、B、C均为4.0mol,D为6.5mol,F为2.0mol。
设E为Xmol。
当X在一定范围内变化时,均可以通过调节反应器的温度,使两侧反应都达到平衡,并且隔板恰好处于反应器的正中位置。
请填写如下空白:
(1)若X=4.5时,则右侧反应在起始时间(填“正反应”“逆反应”)方向进行。
欲使起始反应维持向该方向进行,则X的最大取值应小于。
若X分别为4.5和5.0时,则在这两种情况下,为反应达平衡时,A的物质的量是否相等?
(填“相等”、“不相等”或“不能确定”)。
其理由是。
知识点:
本题是一道信息试题,涉及到外界条件对化学平衡的影响及关于化学平衡的相关计算。
能力点:
培养学生自学能力、综合能力。
《化学平衡》单元检测题(A)
一、选择题
1、将表面积和体积均相等的大理石分别投入过量的A溶液(0.1mol·
L-1HCl)与B溶液(0.1mol·
L-1CH3COOH)中,则:
A、初始的速度A、B相同,生成CO2的总量A、B也相同
B、初始的速度A大于B,生成CO2的总量也是A大于B
C、初始的速度A大于B,生成CO2的总量也是A等于B
D、反应速率和生成CO2的总量均不相同
2、mA(S)+nB(q)====qC(g);
△H=-Q的可逆反应在一定的温度下的密闭容器中进行,B的体积分数B%与压强的关系如图,下列叙述正确的是()
A、m+n<
q
B、n>
qB%
C、处于X点的混合物中,V正>
V逆
D、X点比Y点的正反应速率慢P
3.关于化学反应速率的说法正确的是().
A.化学反应速率可表示可逆反应进行的程度
B.化学反应速率是指一定时间内,任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
C.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
D.根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢
4.合成氨:
3H2+N2<
2NH3,其反应速
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