专题五--化学反应速率与化学平衡专题复习汇总.doc
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1、专题五 化学反应速率与化学平衡专题复习一、考纲要求(1)了解化学反应速率的概念及反应速率的表示方法。理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。(2)了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的含义及其与反应速率之间的联系。(3)理解勒夏特列原理的含义。理解浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。(4)以合成氨工业生产为例,用化学反应速率和化学平衡的观点理解工业生产的条件。复习指导:(1)准确了解、掌握有关概念,学会从概念相关的定义出发思考、分析问题。如气体压强对平衡移动的影响,必须通过浓度的变化来分析、思考,即只有浓度变化时,压强变化才对平衡移动有效。(2)要准确理解图表所表示的
2、含义,也能通过图表获取关键信息,并用于分析与解决问题。同时,要会用文字、图表等方式进行清晰、准确地表述。(3)要善于归纳、整理影响物质变化的关键变量,并能运用这些变量找出其变化规律,然后再用图、表或文字的方式将这些规律进行准确表达。(4)学会一些常规的方法,对反应体系进行分析、判断,如典型的三步计算分析法、等效平衡分析法、平衡常数计算法等,这些都是解决化学反应速率与化学平衡相关问题的重要方法。二、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 2、表示方法: 3、单位:mol/(Ls);mol/(Lmin) 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。不同
3、物质表示反应速率的规律是 。4、注意事项:(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。一般我们把固体和纯液体的浓度视为常数“1”。(2)化学反应速率是某段时间内的平均速率,而不是即时速率,且计算时取正值。(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比。例1容积固定的2 L密闭容器中进行的某一可逆反应:A(s)2B(g)C(g),以B的浓度改变表示的反应速率v(正)、v(逆)与时间的关系如图表示,已知v的单位为mol/(Ls),则图中阴影部分的面积可表示为( ) A. A浓度的减少量 B. B浓度的减少量C.
4、C物质的量的增加量 D. B物质的量的减少量例2在2AB 3C4D反应中,表示该反应速率最快的是 ( ) Av(A)0.5 mol11 Bv(B)0.3 mol11 Cv(C)0.8 mol11 Dv(D)1 mol11例3一定温度下,固定体积的容器中发生下列反应,2HI H2+I2,若HI的浓度由0.1mol/L降到0.07mol/L时,需要15s,那么HI的浓度由0.07mol/L降到0.05mol/L时,所需反应的时间是 ( ) A、等于5s B、等于10s C、大于10s D、小于10s5、测量方法(1)基本思路 因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物),所以与
5、其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以可以加以利用。(2)基本性质 直接可观察的性质,如释放气体的体积和体系的压强 依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等 在溶液中,当反应物或产物本身有比较明显的颜色时,常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率 (3)化学方法 实验用品:锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 mol/L的硫酸、4mol/L的硫酸 实验装置图:实验步骤:取一套装置,加入40 mL 1 mol/L的的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。 取
6、另一套装置,加入40 mL 4 mol/L的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。 实验现象:锌跟硫酸反应产生气泡,收集10 mL气体。所用的时间比1所用的时间短。实验成功关键: 、 、 。思考:还可根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应速率? (4)知识拓展物理方法 量气法。对于反应 2H2O2 = 2H2O +O2 ,可测量反应中惟一的气体产物氧气在温度压强一定时的体积变化。比色法。由于物质对特定波长的光的吸收性能不同,因此可以通过吸光度来测定反应物浓度。例如,在丙酮的溴化反应过程中:CH3COOH+Br2 CH3COCH2Br +HBr 有色反应物Br2吸收波长为450nm的光波,
7、因此可用分光光度计测量溶液对该波长的吸光度,据此计算化学反应速率。电导法。根据离子导电能力的差异,通过电导率的变化测定反应物中离子浓度变化,从而计算化学反应速率。例如,在乙酸乙酯皂化反应中: CH3COOC2H5 + OH CH3COO +C2H5OH 由于OH的电导远大于CH3COO 的电导,可以利用电导仪测量出溶液电导的变化,据此求得OH浓度的变化,从而求得化学反应速率。此外,激光技术也已广泛应用于化学反应速率的测定。 例4、“碘钟”实验中,3IS2O82- I3 2SO42的反应速率可以用I3 与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20 进行实验,
8、得到的数据如下表: 实验编号c(I)/ molL10.0400.0800.0800.1600.120c(S2O82-)/molL10.0400.0400.0800.0200.040t/s88.044.022.044.0t1回答下列问题: (1) 该实验的目的是_。 (2) 显色时间t1_。 (3) 温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40 下进行编号对应浓度的实验,显色时间t2的范围为_ _(填字母)。 (A)22.0 s (B)22.0 s44.0 s (C)44.0 s (D)数据不足,无法判断 (4) 通过分析比较上表数据,得到的结论是_。三、影响反应速率的因素1、内因 2、影
9、响反应速率的外因主要有 3、化学动力学基础有效碰撞、活化能、过渡态理论(1)有效碰撞:能发生化学反应的碰撞。有效碰撞发生的条件是发生碰撞的分子具有较高的能量和分子在一定的方向上发生碰撞。(2)活化分子:在化学反应中,能量较高、可能发生有效碰撞的分子。(3)活化能:活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。右图中各数据的含义:E1 E2 E1E2: 4、外界条件对反应速率的影响活化能单位体积内有效碰撞反应速率活化分子数活化分子百分数增大浓度增大压强升高温度加催化剂注意事项:(1)一般的,化学上讲增大压强,是指 体积,此时反应速率一定改变吗?对于合成氨反应,如果固定体积,向体系中充入稀有气体(不
10、参加反应),此时反应速率 ;如果恒定压强,向体系中充入稀有气体(不参加反应),此时反应速率 。(2)增加反应物的量,此时反应速率一定改变吗?5、写出下列反应的化学方程式酸性高锰酸钾氧化草酸 向硫代硫酸钠溶液中滴加硫酸 向过氧化氢溶液中加入二氧化锰 6、试画出下列反应的化学反应速率与时间的变化关系曲线(1)将铝片投入盛有稀盐酸的试管中,产生氢气的速率随时间的变化关系(2)过氧化氢在酶催化作用下的分解反应速率随温度的变化关系四、可逆反应1、定义: 。2、实例: 3、如何证明一个反应是可逆反应呢?五、化学平衡1、定义: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
11、状态叫做化学平衡状态。2、化学平衡的特征 (1)逆:研究对象必须是 反应 (2)动:化学平衡是 平衡,即当反应达到平衡时,正反应和逆反应仍都在进行。 (3)等:正反应速率等于逆反应速率0 (4)定:反应混合物中,各组分的 、 、 、 等保持一定。 (5)变:化学平衡状态是有条件的、相对的、暂时的,改变影响平衡的条件,平衡会被破坏,直至达到新的平衡。 (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。注意:什么叫体积分数?如何计算
12、?体积分数和物质的量浓度有何不同?六、等效平衡1、等效平衡原理:在一定条件(定温、定压或定温、定容)下,对于同一可逆应,只要起始时加入物质的物质的量不同,而达到平衡时,同种物质的物质的量或物质的量分数(或体积分数)相同,这样的平衡称为等效平衡。2SO2 + O2 2SO2 2SO2 + O2 2SO2 2mol 1mol 0mol 0mol 0mol 2mol 0.5mol 0.25mol 1.5mol a b c从正反应开始,从逆反应开始,从正逆反应同时开始,由于、三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物,对应各组分的物质的量均相等(如将、折算为),因此三者为等效平衡。如果第种情
13、况也是等效的,请问a、b、c应满足什么关系 、 。2、等效平衡规律 根据反应条件(定温、定压或定温、定容)以及可逆反应的特点(反应前后气体分子数是否相等),可将等效平衡问题分成三类:I.在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始时加入物质的物质的量,如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。例5在一固定体积的密闭容器中,加入2 mol A和1 mol B发生反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g),达到平衡,c的浓度为w mol/L。若维持容器体积和温度不变,下列四种配比作为起始物质,达平衡后,c的浓度仍为w mol/
14、L的是( )A.4mol A + 2mol B B.1mol A + 0.5molB + 1.5mol C + 0.5mol D C.3mol C + 1mol D + 1mol B D.3mol C + 1mol D II.在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量之比与原平衡相同,则两平衡等效。 例6恒温恒容下,可逆反应2HI H2+I2(气)达平衡。下列四种投料量均能达到同一平衡,请填写: 起始状态物质的量 n (mol)平衡时HI的量(mol)H2I2HI120a24010.5amg(g2m)III.在恒温、恒压下,改变起始时加入物质的物
15、质的量,只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后与原平衡等效。例7恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下反应: (气)(气) (气) ()若开始时放入1molA和1molB,平衡后,生成amolC,这时的物质的量为_mol。()若开始时放入3mol A和3mol B,到达平衡后,生成的物质的量为_mol;()若开始时放入x mol A、2 mol B和1 mol C,到达平衡后,A和C的物质的量分别是y mol和3a mol,则x= mol,y= mol。平衡时,B的物质的量 (甲)大于2 mol (乙)等于2 mol (丙)小于2 mol (丁)可能大
16、于、等于或小于2 mol 作出此判断的理由是_。 ()若在()的平衡混合物中再加入3 molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是_ 。II若维持温度不变,在一个与()反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应 ()开始时放入1 mol A和1 mol B到达平衡后生成b mol C。将b与()小题中的a进行比较_ (甲)ab (丙)a=b (丁)不能比较a和b的大小 作出此判断的理由是_例8、某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时,A、B、C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调
17、整,可使平衡右移的是( )A.均减半 B.均加倍 C.均增加1mol D.均减少1mol例9、在等温、等容条件下,有下列气体反应:2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡:、A和B的起始浓度均为2 mol/L;、C和D的起始浓度分别为2 mol/L和6 mol/L。下列叙述正确的是 ( )A、和两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数相同B、和两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数不同C、达平衡时, 、两途径的反应速率相等D、达平衡时, 途径的混合气体密度等于途径混合气体密度的1/23、三类等效平衡的比较:等效类型IIIIII条件恒温、恒容恒温、恒容
18、恒温、恒压起始投料换算为方程式同一边物质,其“量”相同换算为方程式同一边物质,其“量”符合同一比例换算为方程式同一边物质,其“量”符合同一比例对反应的要求任何可逆反应反应前、后气体体积相等任何可逆反应平衡特点气体的物质的量分数相同相同相同浓度c相同成比例相同物质的量n相同成比例成比例七、化学平衡标志例举反应m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(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质量分数一定各物质的质量或物质的质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总体积、总压强、总物质的量一定正、逆反应速率相等在单位时间内消耗了m mol A,同时也生成了m mol A,
19、即v(正)=v(逆)在单位时间内消耗了n mol B,同时也消耗了p mol C,即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)在单位时间内生成了n mol B,同时也消耗了p mol C,因均指v(逆)压强m + n p + q 时,总压强一定(其他条件一定)m + n = p + q 时,总压强一定(其他条件一定)混合气体的平均相对分子质量MrMr一定时,且m + n p + q时(非气体的不算)Mr一定时,且m + n = p + q时(非气体的不算)温度任何化学反应都伴有能量的变化,当体系温度一定时(其他不变)气体的密度密度
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