化学反应速率与化学平衡知识点归纳.docx

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1、化学反应速率与化学平衡知识点归纳四维教育 化学平衡总复习 第二章 化 学 平 衡 考点梳理 考点一 化学反应的速率与平衡 1. 化学反应速率： . 化学反应速率的概念及表示方法：通过计算式：v =c /t来理解其概念： 化学反应速率与反应消耗的时间(t)和反应物浓度的变化(c)有关； 在同一反应中，用不同的物质来表示反应速率时，数值可以相同，也可以是不同的。但这些数值所表示的都是同一个反应速率。因此，表示反应速率时，必须说明用哪种物质作为标准。用不同物质来表示的反应速率时，其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量数之比。 如：化学反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 的：

2、v(A)v(B)v(C)v(D) = mnpq 一般来说，化学反应速率随反应进行而逐渐减慢。因此某一段时间内的化学反应速率，实际是这段时间内的平均速率，而不是瞬时速率。 . 影响化学反应速率的因素： 化学反应速率的单位是由浓度的单位(molL1)和时间的单位(s、min或h)决定的，可以是molL1 s1、 molL1min1或molL1h1，在计算时要注意保持时间单位的一致性 对于某一具体的化学反应，可以用每一种反应物和每一种生成物的浓度变化来表示该反应的化学反 应速率，虽然得到的数值大小可能不同，但用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相 应物质的化学计量数之比 如对于下列反应：

3、mA + nB pC + qD 有：n(A)n(B)n(C)n(D)mnpq 或：n(A)m=n(B)n=n(C)p=n(D)q 1 四维教育 化学平衡总复习 化学反应速率不取负值而只取正值 在整个反应过程中，反应不是以同样的速率进行的，因此，化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率 有效碰撞 化学反应发生的先决条件是反应物分子(或离子)之间要相互接触并发生碰撞，但并不是反应物分子(或离子)间的每一次碰撞都能发生化学反应能够发生化学反应的一类碰撞叫做有效碰撞 活化分子 能量较高的、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子 说明 活化分子不一定能够发生有效碰撞，活化分子在碰撞时必须要有合适的取向才能发生有

4、效碰撞活化分子在反应物分子中所占的百分数叫做活化分子百分数当温度一定时，对某一反应而言，活化分子百分数是一定的活化分子百分数越 大，活化分子数越多，有效碰撞次数越多 影响化学反应速率的因素 I. 决定因素：反应物本身的性质。 . 条件因素： . 浓度：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大活化分子总数，从而加快化学反应速率。值得注意的是，固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数； . 压强：对于气体而言，压缩气体体积，可以增大浓度，从而使化学反应速率加快。值得注意的是，如果增大气体压强时，不能改变反应气体的浓度，则不影响化学反应速率。 . 温度：其他条件不变时，升高温度，能提高反应分子的能量，

5、增加活化分子百分数，从而加快化学反应速率。 . 催化剂：使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率。 . 其他因素：如固体反应物的表面积、光、不同溶剂、超声波等。 图表如下： 影响因素 对化学反应速率的影响 说明或举例 2 四维教育 化学平衡总复习 反应物本 身的性质 不同的化学反应有不同的反应速率 Mg粉和Fc粉分别投入等浓度的盐酸中时，Mg与盐酸的反应较剧烈，产生H2的速率较快 增大(减小)反应物浓度，单位体积内活化分子数增多(减少)，有效碰撞次数增多(减少)，但活化分子百分数不其他条件不变时，增大(减小)变气、固反应或固、固反应时，固体的浓度可认为是浓 度 反应物的浓度，反应速率

6、增常数，因此反应速率的大小只与反应物之间的接触面积大(减小) 有关，而与固体量的多少无关改变固体的量不影响反应速率 温度一定时，对于有气体参压 强 改变压强，实际是改变气体的体积，使气体的浓度改加的反应，增大(减小)压强，变，从而使反应速率改变改变压强，不影响液体或固反应速率增大(减小) 体之间的反应速率 通常每升高10，反应速率增大到原来的24倍升温，使反应速率加快的原因有两个方面：a升温后，升高(降低)反应温度，反应速反应物分子的能量增加，部分原来能量较低的分子变为活化分子，增大了活化分子百分数，使有效碰撞次数增多(主要方面)；b升高温度，使分子运动加快，分子间的碰撞次数增多(次要方面)

7、催化剂增大化学反应速率的原因：降低了反应所需的能量(这个能量叫做活化能)，使更多的反应物分子成为活温 度 率增大(减小) 催化剂 增大化学反应速率 化分子，增大了活化分子百分数，从而使有效碰撞次数增多 光、反应物将反应混合物进行光照、将AgBr、HClO、浓HNO3等见光分解加快，与盐酸反应 3 四维教育 化学平衡总复习 颗粒的大小等 块状固体粉碎等均能增大化学反应速率 时，大理石粉比大理石块的反应更剧烈 2. 化学平衡： 前提密闭容器中的可逆反应 条件一定条件的T、P、c 影响化学平衡的因素 本质V正=V逆0 特征表现各组分的质量分数不变 (5). 化学平衡的特征： 逆：研究对象是可逆反应

8、动：动态平衡。平衡时v正v逆 0 等：v正v逆 定：条件一定，平衡混合物中各组分的百分含量一定； 变：条件改变，原平衡被破坏，发生移动，在新的条件下建立新的化学平衡。 a绝大多数化学反应都有一定程度的可逆性，但有的逆反应倾向较小，从整体看实际上是朝着同方向进行的，例如NaOH + HCl NaCl + H2O b有气体参加或生成的反应，只有在密闭容器中进行时才可能是可逆反应如CaCO3受热分解时，若在敞口容器中进行，则反应不可逆，其反应的化学方程式应写为：CaCO3容器进行时，则反应是可逆的，其反应的化学方程式应写为：CaCO3CaO + CO2；若在密闭CaO + CO2 可逆反应的特点：反

9、应不能进行到底可逆反应无论进行多长时间，反应物都不可能100地全部转化为生成物 (2)化学平衡状态 4 四维教育 化学平衡总复习 定义：一定条件(恒温、恒容或恒压)下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物(包括反应物和生成物)中各组分的质量分数(或体积分数)保持不变的状态 化学平衡状态的形成过程：在一定条件下的可逆反应里，若开始时只有反应物而无生成物，根据浓度对化学反应速率的影响可知，此时正最大而逆为0随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，则正越来越小而逆越来越大当反应进行到某一时刻，正逆，各物质的浓度不再发生改变，反应混合物中各组分的质量分数(或体积分数)也

10、不再发生变化，这时就达到了化学平衡状态 . 化学平衡的标志： 、速率标志：v正v逆0； 、反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化； 、反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化； 、反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同； 、对于气体体积数不同的可逆反应，达到化学平衡时，体积和压强也不再发生变化。 在一定温度下，反应A2(g) + B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是 ( C ) A. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB B. 容器内的压强不随时间变化 C. 单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2 D

11、. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2 . 化学平衡状态的判断： 举例反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g) 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡 各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡 总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡 5 四维教育 化学平衡总复习 正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v正=v逆平衡 在单位时间内消耗了n molB同时生成p molC，均指v正 不一定平衡 vA:vB:vC:vD=m:n:p:q，v正不一定等于v逆 不一定平衡 在单

12、位时间内生成了n molB，同时消耗q molD，因均指v逆 不一定平衡 压强 m+np+q时，总压力一定 平衡 m+n=p+q时， 总压力一定 不一定平衡 混合气体的平均分子量 一定时，只有当m+np+q时，平衡 一定，但m+n=p+q时，不一定平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定时 平衡 体系的密度 密度一定 不一定平衡 判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据图表 例举反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 混合物体系中 各成分的含量 各物质的质量或各物质质量分数一定 各气体的体积或体积分数

13、一定 总体积、总压力、总物质的量一定 在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即平衡 V(正)=V(逆) 正、逆反应 在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则速率的关系 V(正)=V(逆) V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q，V(正)不一定等于V(逆) 不一定平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 不一定平衡 6 四维教育 化学平衡总复习 在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指V(逆) m+np+q时，总压力一定 压强 m+n=p+q时，总压力一定 混合气体平均相对分子质量Mr 温度 体系的密度 其他 3化学平衡移动： 勒沙持列原理：

14、如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含： 影响平衡的因素：浓度、压强、温度三种； 原理的适用范围：只适用于一项条件发生变化的情况，当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂； 平衡移动的结果：只能减弱外界条件的变化。 、平衡移动：是一个“平衡状态不平衡状态新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。即总结如下： 、平衡移动与转化率的关系：不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来。 、影响化学平衡移动的条件：化学平衡移动： 浓度、温度的改变，都能引起化学平衡移动。而改变压强则不一定能引起化学平衡移动。强调：气体体积数发生

15、变化的可逆反应，改变压强则能引起化学平衡移动；气体体积数不变的可逆反应，改变压强Mr一定时，只有当m+np+q时 Mr一定时，但m+n=p+q时 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 密度一定 如体系颜色不再变化等 不一定平衡 平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 平衡 平衡 不一定平衡 7 四维教育 化学平衡总复习 则不会引起化学平衡移动。催化剂不影响化学平衡。 速率与平衡移动的关系： I. v正= v逆，平衡不移动； . v正 v逆，平衡向正反应方向移动； . v正 b + c ： A的转化率增大； 若a c+ d，A、B的转化率都增大； 如a + b c + d，A、B的转化率都减小

16、。 8 四维教育 化学平衡总复习 对以上3种情况可分别举例，可让学生加深对概念的理解： 例1：某恒温恒容的容器中，建立如下平衡：2NO2 N2O4，在相同条件下， 若分别向容器中通入一定量的NO2气体或N2O4气体，重新达到平衡后，容器内N2O4的体积分数比原平衡时 A都增大 B都减小 C前者增大后者减小 D前者减小后者增大 解析：2NO2 N2O4是气体体积减小的可逆反应。反应达到平衡后，无论向密闭容器中加入NO2还是N2O4气体，可视为加压，平衡都向右移动，达到新平衡时NO2的转化率都增大。答案选A 例2：例一定温度下，将amol PCl5通入一个容积不变的反应器中，达到如下平衡：PCl5

17、 PCl3+Cl2，测得平衡混合气体压强为p1，此时再向反应器中通入amol PCl5，在温度不变的条件下再度达到平衡，测得压强为p2，下列判断正确的是 A.2p1p2 B.PCl5的转化率增大 C.2p1p2 D.PCl3%减少 解析：PCl5 PCl3+Cl2是气体体积增大的可逆反应。如反应达到平衡后，再向密闭容器中加入PCl5， PCl3的物质的量会有增加，此时可视为加压，平衡向左移动，反应达到新的平衡时PCl5在平衡混合物中的百分含量也较原平衡时有所增加，但PCl5的转化率降低。答案选A 例3： 2HI H2+I2是气体体积不变的可逆反应，反应达到平衡后，再向固定密闭容器中加入HI，使

18、c的浓度增大，HI平衡转化率不变。对于气体体积不变的可逆反应，反应达到平衡后增加反应物，达到新的化学平衡时反应物的转化率不变。 由以上三个例题可以总结为：恒温恒容的容器，当增大某物质的量时，可将浓度问题转换为压强问题，增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动，最后再判断转化率变化。 增大压强判断各反应物转化率变化 对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)，在压强变化导致平衡移动时，学生感到困惑的是充入“惰性气体”化学平衡朝哪个方向移动？转化率如何变化？可归纳为以下两方面： 9 四维教育 化学平衡总复习 1. 恒温恒容条件下充入“惰性气体”，化学平衡不移动。因平衡体系的各组分浓度

19、均未发生变化，故各反应物转化率不变。 2. 恒温恒压条件下充入“惰性气体”，化学平衡向气体体积增大的方向移动。因为此时容器容积必然增大，相当于对反应体系减压，继而可判断指定物质的转化率变化。 变式训练： 1、在一容积可变的密闭容器中，通入1molX和3molY，在一定条件下发生如下反应：X(g)+3Y(g) 2Z(g)，到达平衡后，Y的转化率为a%，然后再向容器中通入2molZ，保持在恒温恒压下反应，当达到新的平衡时，Y的转化率为b%。则a与b的关系是 Aab Bab Cab D不能确定 2、两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入SO2和O2各1mol，在B中充入SO2和O2各2 mol，加

20、热到相同温度，有如下反应2SO2(g)+ O2(g) A反应速率BA BSO2的转化率BA C平衡时各组分含量B = A D平衡时容器的压强BA 3、一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应：xA(气)+yB(气) nC(气)，达到平衡后，测得A气体 2SO3(g)，对此反应，下述不正确的是 的浓度为0.5mol/L。保持温度不变将容器的容积扩大1倍，再达平衡时，测得A气体的浓度为0.3mol/L，则下列叙述中正确的是 A、x+yp+q。若转化率降低，则表示m+np+q。 定一议二：图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。 化学反应速率 化学反应进行的快慢程度，用单位时间反应

21、物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 平衡图像典型专题训练 解化学平衡图像题的技巧 1、弄清横坐标和纵坐标的意义。 2、弄清图像上点的意义，特别是一些特殊点(如与坐标轴的交点、转折点、几条曲线的交叉点)的意义。 3、弄清图像所示的增、减性。 4、弄清图像斜率的大小。 5、看是否需要辅助线。 6、看清曲线的起点位置及曲线的变化趋势 7、先出现拐点的曲线先平衡，所处的温度较高或压强较大；还可能是使用正催化剂 8、定压看温度变化；定温看压强变化。 13 四维教育 化学平衡总复习 14 四维教育 化学平衡总复习 5化学平衡常数 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物的平衡浓度用化学方程式

22、中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数，这个常数叫做化学平衡常数，简称平衡常数用符号K表示 (1)平衡常数K的表达式：对于一般的可逆反应：mA(g) + nB(g) 当在一定温度下达到化学平衡时，该反应的平衡常数为： c(C)pc(D)q K=c(A)mc(B)n pC(g) + qD(g) ： a在平衡常数表达式中，反应物A、B和生成物C、D的状态全是气态，c(A)、c(B)、c(C)、c(D)均为平衡时的浓度 b当反应混合物中有固体或纯液体时，他们的浓度看做是一个常数，不写入平衡常数的表达式中例如，反应在高温下 Fe3O4(s

23、) + 4H2 c(H2O)4 3Fe(s) + H2O(g)的平衡常数表达式为：K= c(H2)4又如，在密闭容器中进行的可逆反应CaCO3(s) CaO(s) + CO2的平衡常数表达式为：Kc(CO2) c平衡常数K的表达式与化学方程式的书写方式有关例如： 15 四维教育 化学平衡总复习 N2 + 3H22NH313N2 +H222c(NH3)22NH3 K1= c(H2)3c(N2)c(N2)c(H2)3N2 + 3H2 K2= c(NH3)2NH3 K3=c(NH3)c(H2)1/2c(N2)3/2显然，K1、K2、K3具有如下关系：K2=(2)平衡常数K值的特征： 1，K3=(K1

24、)1/2 K1K值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关即对于一个给定的反应，在一定温度下，不论起始浓度(或压强)和平衡浓度(或压强)如何，也不论是否使用催化剂，达平衡时，平衡常数均相同 K值随温度的变化而变化对于一个给定的可逆反应，温度不变时，K值不变(而不论反应体系的浓度或压强如何变化)；温度不同时，K值不同因此，在使用平衡常数K值时，必须指明反应温度 (3)平衡表达式K值的意义： 判断可逆反应进行的方向对于可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，如果知道在一定温度下的平衡常数，并且知道某个时刻时反应物和生成物的浓度，就可以判断该反应是否达到平衡状态，如果没有达到

25、平衡状态，则可判断反应进行的方向 将某一时刻时的生成物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积，与某一时刻时的反应物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积之比值，叫做浓度商，用Q表示即： c(C)pc(D)q=Q c(A)mc(B)n 当QK时，体系达平衡状态；当QK，为使Q等于K，则分子(生成物浓度的乘积)应增大，分母(反应物浓度的乘积)应减小，因此反应自左向右(正反应方向)进行，直至到达平衡状态；同理，当QK时，则反应自右向左(逆反应方向)进行，直至到达平衡状态 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(平衡时生成物的浓度大，反应物的浓度小)，反应物的转化率

26、越高；K值越小，正反应进行的程度越小，逆反应进行的程度越大，反应物的转化率越低 16 四维教育 化学平衡总复习 通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。 表达式：v=c(A)/t 单位：mol/(Ls)或mol/(Lmin) 影响化学反应速率的因素：温度，浓度，压强，催化剂。 另外，x射线，射线，固体物质的表面积也会影响化学反应速率 化学反应的计算公式: 例 对于下列反应: mA+nB=pC+qD 有v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q 对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:v(正)v(逆) 影响化学反应速率的因素： 压强： 对于有气体参与的

27、化学反应，其他条件不变时，增大压强，即体积减小，反应物浓度增大，单位体积内活化分子数增多，单位时间内有效碰撞次数增多，反应速率加快；反之则减小。若体积不变，加压反应速率就不变。因为浓度不变，单位体积内活化分子数就不变。但在体积不变的情况下，加入反应物，同样是加压，增加反应物浓度，速率也会增加。 温度： 只要升高温度，反应物分子获得能量，使一部分原来能量较低分子变成活化分子，增加了活化分子的百分数，使得有效碰撞次数增多，故反应速率加大。当然，由于温度升高，使分子运动速率加快，单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快 催化剂： 使用正催化剂能够降低反应所需的能量，使更多的反应物分子成为活化

28、分子，大大提高了单位体积内 17 四维教育 化学平衡总复习 反应物分子的百分数，从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之。 浓度： 当其它条件一致下，增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目，从而增加有效碰撞，反应速率增加，但活化分子百分数是不变的 。 其他因素： 增大一定量固体的表面积，可增大反应速率，光照一般也可增大某些反应的速率；此外，超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响。 溶剂对反应速度的影响 在均相反应中，溶液的反应远比气相反应多得多。但研究溶液中反应的动力学要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响，另外在溶液中有离子参加的反应常常是瞬间完成的，这也造成了观测动力学数

29、据的困难。最简单的情况是溶剂仅引起介质作用的情况。 在溶液中起反应的分子要通过扩散穿周围的溶剂分子之后，才能彼此接触，反应后生成物分子也要穿国周围的溶剂分子通过扩散而离开。 扩散就是对周围溶剂分子的反复挤撞，从微观角度，可以把周围溶剂分子看成是形成了一个笼，而反应分子则处于笼中。分子在笼中持续时间比气体分子互相碰撞的持续时间大10-100倍，这相当于它在笼中可以经历反复的多次碰撞。 笼效应就是指反应分子在溶剂分子形成的笼中进行多次的碰撞。这种连续反复碰撞则称为一次偶遇，所以溶剂分子的存在虽然限制了反应分子作远距离的移动，减少了与远距离分子的碰撞机会，但却增加了近距离分子的重复碰撞。总的碰撞频率

30、并未减低。 据粗略估计，在水溶液中，对于一对无相互作用的分子，在依次偶遇中它们在笼中的时间约为10-12-10-11s，在这段时间内大约要进行100-1000次的碰撞。然后偶尔有机 18 四维教育 化学平衡总复习 会跃出这个笼子，扩散到别处，又进入另一个笼中。可见溶液中分子的碰撞与气体中分子的碰撞不同，后者的碰撞是连续进行的，而前者则是分批进行的，一次偶遇相当于一批碰撞，它包含着多次的碰撞。而就单位时间内的总碰撞次数而论，大致相同，不会有商量级上的变化。所以溶剂的存在不会使活化分子减少。A和B发生反应必须通过扩散进入同一笼中，反应物分子通过溶剂分子所构成的笼所需要的活化能一般不会超过20kJm

31、ol-1，而分子碰撞进行反应的活化能一般子40 -400kJmol-1之间。 由于扩散作用的活化能小得多，所以扩散作用一般不会影响反应的速率。但也有不少反应它的活化能很小，例如自由基的复合反应，水溶液中的离子反应等。则反应速率取决于分子的扩散速度，即与它在笼中时间成正比。 从以上的讨论可以看出，如果溶剂分子与反应分子没有显著的作用，则一般说来碰撞理论对溶液中的反应也是适用的，并且对于同一反应无论在气相中或在溶液中进行，其概率因素P和活化能都大体具有同样的数量级，因而反应速率也大体相同。但是也有一些反应，溶剂对反应有显著的影响。例如某些平行反应，常可借助溶剂的选择使得其中一种反应的速率变得较快，使某种产品的数量增多。 溶剂对反应速率的影响是一个极其复杂的问题，一般说来： 溶剂的介电常数对于有离子参加的反应有影响。因为溶剂的介电常数越大，离子间的引力越弱，所以介电常数比较大的溶剂常不利与离子间的化合反应。 溶剂的极性对反应速率的影响。如果生成物的极性比反应物大，则在极性溶剂中反应速率比较大；反之，如反应物的极性比生成物大，则在极性溶剂中的反应速率必变小。 溶剂化的影响，一般说来。作用物与生成物在溶液中都能或多或少的形成溶剂化物。这些溶剂化物若与任一种反应分子生成不稳定