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化学反应速率和化学平衡专题化学反应速率和化学平衡专题一、关于化学反应速率问题一、关于化学反应速率问题11、定义:
、定义:
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减化学反应速率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表示。
少或生成物浓度的增加表示。
=C/C/tt式式中中:
化化学学反反应应速速率率,单单位位mol/(Lmol/(Lmin)min),mol/(Lmol/(Ls)s),mol/(Lmol/(Lh)h)CC浓度变化,单位浓度变化,单位mol/Lmol/Ltt时间,单位时间,单位ss、minmin、hh例例11下列反应:
下列反应:
3A(3A(气气)+B()+B(气气)2C()2C(气气)+2D()+2D(气气)在不同条件下在不同条件下反应速率分别为:
反应速率分别为:
VVAA=0.6mol/(L=0.6mol/(Ls)s)VVBB=0.45mol/(L=0.45mol/(Ls)s)VVCC=0.4mol/(L=0.4mol/(Ls)s)VVDD=0.45mol/(L=0.45mol/(Ls)s)则此反应在不同条件下进行最快的是则此反应在不同条件下进行最快的是AABBCCDD例例11下列反应:
下列反应:
3A(3A(气气)+B()+B(气气)2C()2C(气气)+2D()+2D(气气)在不同条件下在不同条件下反应速率分别为:
反应速率分别为:
VVAA=0.6mol/(L=0.6mol/(Ls)s)VVBB=0.45mol/(L=0.45mol/(Ls)s)VVCC=0.4mol/(L=0.4mol/(Ls)s)VVDD=0.45mol/(L=0.45mol/(Ls)s)则此反应在不同条件下进行最快的是则此反应在不同条件下进行最快的是AABBCCDD答案:
答案:
A22、说明、说明化学反应速率是指某时间段内的平均反应速率,而不是某时刻的瞬时速率。
化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢,均为正值。
因为纯固体、纯液体的浓度视为定值,所以该表达式只适用于有气态物质参加或溶液中的反应。
同一反应选用不同物质表示速率,数值可能不同,但表示的意义相同。
对于同一反应,各物质化学反应速率之比=化学计量数之比=各物质转化浓度之比。
如:
化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),(A):
(B):
(C):
(D)=m:
n:
p:
q。
例例2下下列列两两个个反反应应的的反反应应速速率率随随时时间间变变化化的的情情况况如如下下图图所所示示。
其其中中t1t2速速率率变变化化的的主主要要原原因因是是;t2t3速速率率变变化化的的主主要要原原因是因是。
(1)把除去氧化膜的镁条投入稀盐酸中。
)把除去氧化膜的镁条投入稀盐酸中。
影响反应的因素:
影响反应的因素:
放热大于浓度减小;放热大于浓度减小;浓度减小大于放热。
浓度减小大于放热。
(2)氯酸钾和亚硫酸氢钠发生如下反应:
)氯酸钾和亚硫酸氢钠发生如下反应:
KClO3+3NaHSO3=KCl+3NaHSO4(已知已知该反应的速率随着溶液中该反应的速率随着溶液中H+增大而加快)增大而加快)影响反应的因素:
影响反应的因素:
C(H+)增大大于增大大于c(反应物反应物)减小;减小;C(反应物反应物)减小为主要因素。
减小为主要因素。
二、化学平衡状态的标志二、化学平衡状态的标志1、什么是化学平衡状态?
、什么是化学平衡状态?
化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里,正反应速率=逆反应速率,反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。
平衡状态的判断方法平衡状态的判断方法:
直接判定直接判定:
正正=逆逆(实质)(实质)同一物质:
该物质的生成速率等于它的消耗速率。
同一物质:
该物质的生成速率等于它的消耗速率。
不同的物质:
速率之比等于方程式中的系数比,但必须是不同不同的物质:
速率之比等于方程式中的系数比,但必须是不同方向的速率。
方向的速率。
各物质的浓度保持不变(特征)各物质的浓度保持不变(特征)间接判定:
间接判定:
各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度保持不变。
的量浓度保持不变。
各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。
不变。
若反应前后的物质都是气体,且系数不等,总物质的量、总压若反应前后的物质都是气体,且系数不等,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、恒强(恒温、恒容)、平均摩尔质量、混合气体的密度(恒温、恒压)保持不变。
压)保持不变。
反应物的转化率、产物的产率保持不变。
反应物的转化率、产物的产率保持不变。
例例11.下列方法中可以证明下列方法中可以证明2HI(g)H2HI(g)H22(g)+I(g)+I22(g)(g)已达平衡状态已达平衡状态的是的是单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂百分组成HI%=I2%反应速率(H2)=(I2)=0.5(HI)时c(HI)=c(H2)=c(I2)=2:
1:
1温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时,容器内压强不再变化条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时混合气体密度不再变化例例11.下列方法中可以证明下列方法中可以证明2HI(g)H2HI(g)H22(g)+I(g)+I22(g)(g)已达平衡状态已达平衡状态的是的是单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂百分组成HI%=I2%反应速率(H2)=(I2)=0.5(HI)时c(HI)=c(H2)=c(I2)=2:
1:
1温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化温度和体积一定时,容器内压强不再变化条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时混合气体密度不再变化答答案:
案:
例例2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应达到平衡在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应达到平衡的标志是的标志是反应速率反应速率v(N2):
v(H2):
v(NH3)=1:
3:
2各组分的物质的量浓度不再改变各组分的物质的量浓度不再改变体系的压强不再发生变化体系的压强不再发生变化混合气体的密度不变混合气体的密度不变体系的温度不再发生变化体系的温度不再发生变化2V(N2正正)V(NH3逆逆)单位时间内单位时间内3molHH断键反应同时断键反应同时2molNH也断键反应也断键反应A、B、C、D、N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H0例例2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应达到平衡在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应达到平衡的标志是的标志是反应速率反应速率v(N2):
v(H2):
v(NH3)=1:
3:
2各组分的物质的量浓度不再改变各组分的物质的量浓度不再改变体系的压强不再发生变化体系的压强不再发生变化混合气体的密度不变混合气体的密度不变体系的温度不再发生变化体系的温度不再发生变化2V(N2正正)V(NH3逆逆)单位时间内单位时间内3molHH断键反应同时断键反应同时2molNH也断键反应也断键反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H0例例2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应达到平衡在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应达到平衡的标志是的标志是反应速率反应速率v(N2):
v(H2):
v(NH3)=1:
3:
2各组分的物质的量浓度不再改变各组分的物质的量浓度不再改变体系的压强不再发生变化体系的压强不再发生变化混合气体的密度不变混合气体的密度不变体系的温度不再发生变化体系的温度不再发生变化2V(N2正正)V(NH3逆逆)单位时间内单位时间内3molHH断键反应同时断键反应同时2molNH也断键反应也断键反应A、B、C、D、N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H0答案:
答案:
B例例2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应达到平衡在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应达到平衡的标志是的标志是反应速率反应速率v(N2):
v(H2):
v(NH3)=1:
3:
2各组分的物质的量浓度不再改变各组分的物质的量浓度不再改变体系的压强不再发生变化体系的压强不再发生变化混合气体的密度不变混合气体的密度不变体系的温度不再发生变化体系的温度不再发生变化2V(N2正正)V(NH3逆逆)单位时间内单位时间内3molHH断键反应同时断键反应同时2molNH也断键反应也断键反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g);HbD.ab例例2.2.在一密闭容器中,反应在一密闭容器中,反应aAaA(gg)bBbB(gg)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,当达到新的平衡时,BB的浓度是原来的的浓度是原来的6060,则,则A.A.平衡向正反应方向移动了平衡向正反应方向移动了B.B.物质物质AA的转化率减少了的转化率减少了C.BC.B的质量分数增加了的质量分数增加了D.abD.ab答案:
答案:
A例例3在在一一个个密密闭闭容容器器中中充充入入1molCO2和和3molH2,在在850时气体混合物达到下式所示平衡:
时气体混合物达到下式所示平衡:
CO2+H2CO+H2O。
已已知知达达到到平平衡衡时时生生成成0.75molCO,当当H2改改为为9mol时时,在在上上述述条条件件下下平平衡衡时时生成生成CO与水蒸气物质的量之和可能是与水蒸气物质的量之和可能是A1.2molB1.5molC1.8molD2.5mol例例3在在一一个个密密闭闭容容器器中中充充入入1molCO2和和3molH2,在在850时气体混合物达到下式所示平衡:
时气体混合物达到下式所示平衡:
CO2+H2CO+H2O。
已已知知达达到到平平衡衡时时生生成成0.75molCO,当当H2改改为为9mol时时,在在上上述述条条件件下下平平衡衡时时生成生成CO与水蒸气物质的量之和可能是与水蒸气物质的量之和可能是A1.2molB1.5molC1.8molD2.5mol答案:
答案:
C例例4.在一定温度和压强下,合成氨反应达到平衡在一定温度和压强下,合成氨反应达到平衡时,下列操作平衡不发生移动的是时,下列操作平衡不发生移动的是A.恒温恒压时充入氨气恒温恒压时充入氨气B.恒温恒容时充入氮气恒温恒容时充入氮气C.恒温恒容时充入氦气恒温恒容时充入氦气D.恒温恒压时充入氦气恒温恒压时充入氦气例例4.在一定温度和压强下,合成氨反应达到平衡在一定温度和压强下,合成氨反应达到平衡时,下列操作平衡不发生移动的是时,下列操作平衡不发生移动的是A.恒温恒压时充入氨气恒温恒压时充入氨气B.恒温恒容时充入氮气恒温恒容时充入氮气C.恒温恒容时充入氦气恒温恒容时充入氦气D.恒温恒压时充入氦气恒温恒压时充入氦气答案:
答案:
AC例例55已已建建立立化化学学平平衡衡的的某某可可逆逆反反应应,当当改改变变条条件件使使化学平衡向正向移动时,下列有关叙述正确的是化学平衡向正向移动时,下列有关叙述正确的是生生成成物物的的百百分分含含量量一一定定增增加加生生成成物物的的产产量量一一定定增增加加反反应应物物的的转转化化率率一一定定增增大大反反应应物物的的浓浓度度一一定定降降低低正正反反应应速速率率一一定定大大于于逆逆反反应应速速率率使用了合适的催化剂使用了合适的催化剂AABBCCDD例例55已已建建立立化化学学平平衡衡的的某某可可逆逆反反应应,当当改改变变条条件件使使化学平衡向正向移动时,下列有
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