化学反应速率和化学平衡基础.docx

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化学反应速率和化学平衡基础

化学反应速率和化学平衡

教学目标

1掌握反应速率的计算

2掌握影响平衡的因素

3平衡常数的计算

教学重难点

1化学速率的计算方法

2掌握化学平衡的标志

3平衡常数的计算

教学过程

一、化学反应速率

　　1、概念：

用来衡量化学反应进行快慢的物理量，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来表示，

　　2、表示方法：

　　3、单位：

mol/（L·s）；mol/（L·min）

4、同一化学反应用不同的物质表示时，该反应的化学反应速率可能不同。

化学计量数之比等于对应物质的化学反应速率之比。

例：

2A（g）+3B（g）

C（g）+4D（g）ν（A）:

ν（B）:

ν（C）:

ν（D）=2：

3：

1：

4

5、起始浓度不一定按比例，但是转化浓度一定按比例。

6、固体和纯液体的浓度视为常数（保持不变），因此，它们的化学反应速率也视为常数。

题型一：

根据化学计量数之比，计算反应速率

【例1】反应4NH3（g）+5O2（g）

4NO（g）+6H2O（g）在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率

（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（）

A．

B．

C．

D．

【规律总结】遇到这一类题目，一定要充分利用化学反应中各物质的反应速率之比等于它们的化学计量数之比这一规律进行计算。

题型二：

以图象形式给出条件，计算反应速率

【例2】某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。

由图中数据分析：

该反应的化学方程式为_________________。

反应开始至2min，用Z表示的平均反应速率为____________。

　　二、影响化学反应速率的因素

　　1．内因：

　　反应物本身的性质（如：

H2与F2和Br2反应）。

　　2．外因：

（1）浓度：

浓度大，分子之间碰撞机会增大，发生化学反应的几率加大，化学反应速率就快；因此，化学反应速率与浓度有密切的关系，浓度越大，化学反应速率越快。

增大反应物的浓度，正反应速率加快。

（2）温度：

温度越高，反应速率越快（正逆反应速率都加快）。

　　（3）压强：

对于有气体参与的化学反应，反应体系的压强增大，反应速率增大（正逆反应速率都增大）。

　　说明：

　　压强的改变是通过改变反应体系的浓度起作用的，如：

①缩小或增大反应体系的容积；②保持容积不变时向反应体系中加入反应物或减少反应物等。

但：

若保持体系容积不变，向反应体系加入惰性气体时化学反应速率不变。

（4）催化剂：

改变化学反应速率（对于可逆反应使用催化剂可以同等程度地改变正逆反应速率）。

【例3】把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（）

A．10℃20mL3mol/L的X溶液B．20℃30mL2mol/L的X溶液

C．20℃10mL4mol/L的X溶液D．10℃10mL2mol/L的X溶液

　三、化学平衡的概念

　　一定条件下的可逆反应，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叫做化学平衡状态。

　　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。

要从以下几个方面理解化学平衡：

1、逆：

化学平衡研究的对象是可逆反应。

　　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本质。

　　3、定：

当一定条件下可逆反应一旦达到平衡（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特征。

　　4、动：

指化学反应达化学平衡状态时，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），而与达到平衡的过程无关（化学平衡状态既可从正反应方向开始而达到平衡，也可以从逆反应方向开始而达到平衡）。

当外界条件变化时，原来的化学平衡被打破，在新的条件下建立起新的化学平衡。

6、径：

化学平衡状态的建立与途径无关。

无论从正反应、还是从逆反应方向建立，只要条件相同均能达到同一平衡状态（等效平衡）。

四、平衡标志：

1、如何理解V（正）＝V（逆）

例如，一定条件下，可逆反应N2＋3H2

2NH3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：

（1）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有1molN2生成

（2）单位时间内，有3molH2反应掉，同时有2molNH3反应掉

（3）单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成

以上均表示V（正）＝V（逆）

2、判断化学平衡状态的标志：

（1）任何情况下均可作为标志的：

　　①υ正＝υ逆（同一种物质）；

　　②某反应物的消耗（或生成）速率：

某生成物的消耗（或生成）速率＝化学计量数之比；

　　③各组分含量（百分含量、物质的量、质量等）不随时间变化。

（2）在一定条件下可作为标志的：

　　①对于有色物质参加或生成的可逆反应，颜色不再变化；

　　②对于有气态物质参加或生成的可逆反应，若反应前后气体的物质的量变化不为0，恒温恒容，混合气体平均相对分子质量M和总压p不变；

　　③对于绝热体系，体系的温度不变。

　　（3）不能作为判断标志的：

　　①各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比＝化学计量数之比；

　　②对于有气态物质参加或生成的可逆反应，若反应前后气体的物质的量变化为0，恒温恒容，混合气体平均相对分子质量M和总压p不变。

反应

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）

是否平衡

混合物

体系

中各

成分

的含量

①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定

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

④总压强、总体积、总物质的量一定

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

②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC

③vA:

vB:

vC:

vD=m:

n:

p:

q

④在单位时间内生成了nmolB同时消耗qmolD

总压强

①m+n≠p+q时，总压强一定（其它条件一定）

②m+n=p+q时，总压强一定（其它条件一定）

混合气体的平均分子量

①m+n≠p+q时，混合气体的平均相对分子质量一定

②m+n=p+q时，混合气体的平均相对分子质量一定

温度

绝热体系的温度不再变化

密度

恒温恒容体系中混合气体的密度一定

颜色

有色物质参加或生成的可逆反应，颜色不再变化

【例4】下列方法中可以证明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%=I2%

④反应速率V（H2）=V（I2）=1/2V（HI）时

⑤〔HI〕∶〔H2〕∶〔I2〕=2∶2∶1时

⑥温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化

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在变化

⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体密度不再变化

五、影响化学平衡的外界因素

一）、浓度对化学平衡的影响：

1）结论：

在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度（或减少生成物的浓度），平衡向正反应方向移动；

反之，增加生成物的浓度（或减少反应物的浓度），平衡向逆反应方向移动。

二）、压强对化学平衡的影响：

1）前提条件：

反应体系中有气体参加且反应。

2）结论：

在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动，减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。

3）速率-时间关系图：

注意：

增大体系的压强，平衡不移动，但浓度增大，颜色加深，速率加快！

2.充入”惰性气体”

a恒压当成”减压”

b恒容速率不变，平衡不移动

三）、温度对化学平衡的影响：

结论:

在其它条件不变的情况下，升高温度,平衡向吸热反应方向移动。

降低温度,平衡向放热反应方向移动。

四）、催化剂对化学平衡的影响：

催化剂对可逆反应的影响：

同等程度改变化学反应速率，V’正=V’逆，只改变反应到达平衡所需要的时间，而不影响化学平衡的移动。

平衡移动的结果

影响平衡的条件

平衡移动的方向

平衡移动的结果

浓度

增大反应物

向正向移动

使反应物浓度减小

减小生成物

使生成物浓度增大

减小反应物

向逆向移动

使反应物浓度增大

增大生成物

使生成物浓度减小

压强

增大压强

向体积缩小移动

使压强减小

减小压强

向体积增大移动

使压强增大

温度

升高温度

向吸热方向移动

使温度降低

降低温度

向放热方向移动

使温度升高

要引起化学平衡的移动，必须是由于外界条件的改变而引起V正≠V逆。

平衡移动原理（勒夏特列原理）：

改变影响化学平衡的一个条件（如浓度、压强、或温度），平衡就向能减弱这种改变的方向移动。

练习

一、选择题

1．关于催化剂的叙述，正确的是（）

A.催化剂在化学反应前后性质不变

B.催化剂在反应前后质量不变，故催化剂不参加化学反应

C.使用催化剂可以改变反应达到平衡的时间

D.催化剂可以提高反应物的转化率

2．对于可逆反应2A2（g）+B2（g）

2A2B

（1）（正反应为放热反应）达到平衡，要使正、逆反应的速率都增大，而且平衡向右移动，可以采取的措施是（）

A．升高温度B．降低温度C．增大压强D．减小压强

3．在一容积固定的密闭容器中，反应2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）达平衡后，再通入18O2气体，重新达平衡。

有关下列说法不正确的是（）

A．平衡向正方向移动

B.SO2、O2、SO3中18O的含量均增加

C．SO2、O2的转化率均增大

D．通18O2前、通18O2后、重新达平衡后三个时间段v（正）与v（逆）的关系依次是：

==、＞、==。

4．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（）

A．Cl2在饱和食盐水中溶解度比纯水中小

B．加压有利于N2和H2反应生成NH3

C．可以用浓氨水和氢氧化钠来制取氨气

D．加催加剂，使SO2和O2在一定条件下转化为SO3

5．某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应：

　Ｘ（ｇ）＋Ｙ（ｇ）

Ｚ（ｇ）＋Ｗ（ｓ）；ΔＨ＞0

下列叙述正确的是（）

A．加入少量Ｗ，逆反应速率增大B．当容器中气体压强不变时，反应达到平衡

C．升高温度，平衡逆向移动D．平衡后加入Ｘ，上述反应的ΔＨ增大

6．有一处于平衡状态的可逆反应：

X（s）+3Y（g）

2Z（g）（正反应为放热反应）。

为了使平衡向生成Z的方向移动，应选择的条件是（）

①高温②低温③高压④低压⑤加催化剂⑥分离出Z

A．①③⑤B．②③⑤C．②③⑥D．②④⑥

7．下图为PCl5（g）

PCl3（g）+Cl2（g）（正反应为吸热反应）的平衡状态Ⅰ移动到状态Ⅱ的反应速率（V）与时间的曲线，此图表示的变化是（）

A．降温B．降压C．增加PCl5的量D．增加PCl3的量

8．一个6L的密闭容器中放入3L的X（g）和2L的Y（g）,在一定的条件下发生下列反应:

4X（g）+3Y（g）

2Q（g）+nR（g）达到平衡后,容器内的温度保持不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减小1/3,则反应式中的n的值为（）

A.3B.4C.5D.6

9．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

10.右图为化学反应：

4NH3（g）＋5O2（g）

4NO（g）＋6H2O（g）；△H＜0在一密闭容器中反应的v—t图。

下列叙述不符合右图所给信息的是（）

A．t1时，向容器中通入一定量的NO气体

B．t1时，缩小容器的体积

C．t1时改变外界单一条件时，该反应的平衡常数一定减小

D．从t1开始到新的平衡建立的过程中，平衡向逆反应方向移动

11.在一定温度下,可逆反应A（气）+3B（气）==2C（气）达到平衡的标志是（）　　　　　　　　　　　　　　

A.　C的生成速率与C分解的速率相等B.　单位时间内生成nmolA，同时生成3nmolB

C.　A、B、C的浓度不再变化D.　A、B、C的分子数比为1:

3:

2

12、下列说法中可以充分说明反应:

P（气）+Q（气）==R（气）+S（气）,在恒温下已达平衡状态的是（　　　）

A.　反应容器内压强不随时间变化B.　P和S的生成速率相等

C.　反应容器内P、Q、R、S四者共存D.　反应容器内总物质的量不随时间而变化

13、下列说法可以证明反应N2+3H2==2NH3已达平衡状态的是（）

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N－H键断裂

D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成

14、可逆反应mA（s）+nB（g）==pC（g）+qD（g）。

反应中，当其它条件不变时，C的质量分数与温度（T）和压强（P）的关系如上图，根据图中曲线分析，判断下列叙述中正确的是（）

（A）达到平衡后，若使用催化剂，C的质量分数增大

（B）平衡后，若升高温度，则平衡向逆反应方向移动

（C）平衡后，增大A的量，有利于平衡正向移动

（D）化学方程式中一定有n＞p+q

二、填空题

15．某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

根据图中数据，试填写下列空白：

（1）该反应的化学方程式为

（2）反应开始至2min，气体Z的平均反应速率为

（3）当反应达平衡时后

①若X、Y、Z均为气体，若此时只将容器的体积扩大为原来

的2倍，达新平衡时，容器内温度将降低（容器不与外界进行热交换），则该反应为

反应（填放热或吸热）；达到新平衡时，容器内混合气体的平均分子量比原平衡时

（填“增大”“减小”或“相等”）

②若只加大体系压强，Z的物质的量减少，若Y是气体，则X的聚集状态是

16、对于反应I2（气）+H2（气）==2HI（气）,采取下列措施时，正逆反应速率如何变化？

变化

A、缩小体积………………………………………….（）

B、保持体积不变，通入稀有气体He………………（）

C、保持压强不变，通入稀有气体He………………（）

D、保持体积不变，通入HI气体1mol……………（）