反應速率與平衡

1、【知識梳理】一、化學反應速率。1.概念：化學反應速率是用來衡量化學反應 的物理量,通常用 來表示。表達式： 。其常用的單位是 或 。注意：表示化學反應速率時，必須指明以何種物質的濃度變化表示。 化學反應速率實際是一段時間內的平均速率，而不是瞬時速率。 不能用固體和純液體來表示反應速率。 化學反應速率都是正值。 對于同一化學反應，用不同的物質表示其化學反應速率數(shù)值可能不相同，但其化學反應速率之比等于其計量數(shù)之比。如：aA+bB=cC+dD 則：v(A)v(B)v(C)v(D)=abcd 或 v(A)/a=v(B)/b=v(C)/c=v(D)/d3.不同物質表示的化學反應速率的比較 同一化學反應速

2、率用參與反應的不同物質的濃度變化表示時，其數(shù)值可能不同，但意義相同，在比較不同情況下的反應速率大小時不能只看數(shù)值大小，要把二者換算成用同一物質表示，再進行比較。 比較化學反應速率時要注意：僅限于同一反應的各種速率（不同條件或不同時段）之間進行比較。比較時要注意換算成同一物質表示比較時反應速率的單位要統(tǒng)一?！纠?】將4 mol A氣體和2 mol B氣體在2 L容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應：2A(g)+B(g)= 2C(g)若經(jīng)2 s后測得C的濃度為0.6 mol1，現(xiàn)有下列幾種說法，其中正確的是用物質A表示的反應的平均速率為0.3 mol11用物質B表示的反應的平均速率為0.6 mol

3、112 s時物質A的轉化率為70%2 s時物質B的濃度為0.7 mol1A.B.C.D.二、影響化學反應速率的因素內因 影響反應速率的外因主要有 （一） 濃度對化學反應速率的影響1.在其他條件不變的條件下，增大反應物的濃度，單位體積內 的數(shù)目增多， 次數(shù)增多，化學反應速率 。反之，減小反應物的濃度，化學反應速率 。2.對純固體或液體，其濃度視為常數(shù)。例1.下列四種X溶液,分別放入盛有10mL2mol/LHCl燒杯中,加水稀釋至50mL,X和HCl和緩進行反應,其中反應速率最大的是 A.20mL3mol/LX溶液 B. 20mL2mol/LX溶液 C.10mL4mol/LX溶液 D.10mL2m

4、ol/LX溶液（二）溫度對化學反應速率的影響1.在其他條件不變的情況下，溫度升高,反應物分子的 增加，使一部分原來能量較低的分子變成 ，從而增加了反應物分子中 的百分數(shù)，使 的次數(shù)增多，因而是化學反應速率 。反之，則化學反應速率 。 2.不管是放熱反應還是吸熱反應，只要其他條件不變，升高溫度，則速率增大，降低溫度，速率減小。 （三） 壓強對化學反應速率的影響1.對氣體參與的反應，在一定的溫度下，一定質量的氣體所占的體積與壓強成反比。也就是說，在相同的溫度下，壓強越大，一定質量的體積就越小，單位體積內氣體的分子數(shù)越多，對于氣體反應來說，增大壓強相當于增大反應物的 ，反應速率加快;減小壓強相當于減

5、小反應物 反應速率 。2.參加反應的物質是固體,液體或溶液時,壓強對反應速率_影響?(填有,無)思考12L密閉容器中,投入5molN2,8molH2,在催化劑存在的條件下發(fā)生反應,2min 時,測得容器內生成NH34mol,若將容器的體積減小為原來的一半,其他條件不變,同樣生成4molNH3所花費的時間_2min(<,=,>,),為什么? 探討N2 + 3H2=2NH3反應在密閉容器中進行1. 容器若為恒定容器,在容器內充入惰性氣體,則化學反應速率_(加快,不變,減慢)，原因是_ 2. 容器若為恒壓容器,在容器內充入惰性氣體,則反應速率(加快,不變,減慢)_,原因是 _ 。（四）催

6、化劑1.在其他條件不變的情況下，使用催化劑，能夠 反應所需的能量，這樣就會使更多的反應物分子成為 ，大大 單位體積內反應物分子中 所占的百分數(shù)，從而 化學反應速率。2.能加快反應速率的催化劑叫做正催化劑；能夠減慢化學反應速率的催化劑叫負催化劑。一般情況下所說的催化劑指正催化劑。例2. 一定條件反應N2+3H2=2NH3達平衡,當單獨改變下述條件后有關敘述錯誤的是 （ ） A.加催化劑,V(正)和V(逆)都發(fā)生變化,且變化的倍數(shù)相等B.加壓,V(正)和V(逆)都增,且V(正)增加倍數(shù)大V(逆)增加倍數(shù)C.降溫,V(正)和V(逆)都減少,且V(正)減少倍數(shù)大V(逆)減少倍數(shù)D.增加N2,V(正)和

7、V(逆)都增大,且V(正)增加倍數(shù)大V(逆)增加倍數(shù)例3.下圖為將Zn投入一定濃度一定體積的H2SO4中,解釋圖象的成因.(縱坐標為H2的生成速率) v（H2） t1 時間三、達到平衡的標志：以mA(g)+nB(g)pC(g)為例直接標志：速率關系：正反應速率與逆反應速率相等：A消耗速率與A的生成速率相等，A的消耗速率與C的消耗速率之比等于m：p，B生成速率與C的生成速率之比等于n：p。各物質的百分含量保持不變。間接標志：混合氣體的總壓強、總體積、總物質的量不隨時間的改變而改變。（注：m+np）各物質的濃度不隨時間的改變而改變。 各物質的物質的量不隨時間的改變而改變。 各氣體的體積、各氣體的分

8、壓不隨時間的改變而改變。對于密閉容器中的可逆反應：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，根據(jù)對化學平衡概念的理解，判斷下列各情況下，是否達到平衡。可能的情況舉例是否能判斷已達平衡1、混合物體系中各成分的含量各物質的物質的量或各物質的量的分數(shù)一定各物質的質量或各物質的質量分數(shù)一定各氣體的體積或體積分數(shù)一定總體積、總壓強、總物質的量一定2、正、逆反應速率的關系單位時間內消耗了m mol A，同時生成m mol A單位時間內消耗了n mol B，同時消耗了p mol Cv(A)：v(B)：v(C)：v(D)=m：n：p：q單位時間內生成n mol B，同時消耗q mol D3、壓強其他條件不

9、變，m+np+q時，總壓強一定其他條件不變，m+n=p+q時，總壓強一定4、平均相對分子質量M當m+np+q時，M一定當m+n=p+q時，M一定5、溫度其他條件一定時，體系溫度一定6、體系密度其他條件一定時，密度一定7、其他組成成分有顏色時，體系顏色不再變化四、影響平衡的因素1、濃度對化學平衡的影響結論是在其他條件不變的情況下，增大反應物濃度，或減小生成物濃度,化學平衡向 移動。減小反應物濃度，或增大生成物濃度,化學平衡向 移動。注意：固體物質和純液體無所謂濃度，其量改變，不影響平衡。例1已知氯水中存在如下平衡： Cl2+H2O HCl+HClO。常溫下，在一個體積為50ml的針筒內吸入40m

10、L氯氣后，再吸入10mL的水。寫出針筒中可能觀察到的現(xiàn)象。若將此針筒長時間放置，又可以看到何種變化？試用平衡的觀點加以解釋。2、壓強對化學平衡移動的影響對于有氣體參加的可逆反應來說，氣體的壓強改變，也能引起化學平衡的移動。對于3H2（g）+N2(g) 2NH3(g) 在反應中1體積的N2與3體積的H2反應生成2體積的NH3，即反應前后氣態(tài)物質的總體積發(fā)生了變化，反應后氣體總體積 了。下表列入的是450時，N2與H2反應生成NH3的實驗數(shù)據(jù)。壓強/MPH3/%2.09.216.435.553.669.4由上表實驗數(shù)據(jù)可以算出：對反應前后氣體總體積發(fā)生變化的化學反應，在其

11、他條件不變的情況下，增大壓強，會使化學平衡向著 移動。減小壓強，會使化學平衡向著 移動。例2 在一定的溫度和壓強下，合成氨反應 3H2+N2 2NH3達到平衡時，下列操作平衡不發(fā)生移動的是（ ） （A） 恒溫恒壓充入氨氣 （B） 恒溫恒壓充入氮氣（C） 恒溫恒容充入氦氣 （D） 恒溫恒壓充入氦氣注意：1.對于有些可逆反應，反應前后氣態(tài)物質的總體積沒有發(fā)生變化，如2HI(g) H2(g)+I2(g)在這種情況下，增大或減小壓強都不能使化學平衡移動。2.固態(tài)物質或液態(tài)物質的體積，受壓強的影響很小，可以忽略不計。因此，如果平衡混合物都是固體或液體 ，可以認為改變壓強不能使化學平衡移動。3.加入惰性氣

12、體后平衡體系是否發(fā)生移動，取決于平衡體系所占據(jù)的體積是否發(fā)生變化。若在恒容的條件下加入惰性氣體，它并不能引起體系中其它物質的濃度改變，所以平衡不移動；若在恒壓情況下加入惰性氣體，必然引起平衡體系占據(jù)的體積增大，體系中其它物質的濃度發(fā)生變化，使平衡發(fā)生移動。思考： 對平衡N2+3H22NH3 （1）如果在恒溫恒容下加入氮氣，平衡向 移動。（2）如果在恒溫恒容下加入氨氣呢？加入氬氣又怎么樣呢？（3）如果需要增加氫氣的轉化率，可以有什么辦法？（4）如果增大壓強，正反應速率 ，逆反應速率 ，氮氣的轉化率 。3、溫度對化學平衡的影響 任何反應都伴隨著能量的變化，通常表現(xiàn)為放熱或吸熱；所以溫度對化學平衡移

13、動也有影響。觀察試驗2-7，得出結論：如果升高溫度，平衡向 的方向移動；降低溫度平衡向 的方向移動?？偨Y：（1）什么是平衡移動？ （2）化學平衡移動的實質是外界條件改變時，正、逆反應速率變化的程度 ，從而導致正逆反應速率 ，破壞了原平衡狀態(tài)，使平衡移動。(3)濃度、壓強、溫度對化學平衡的影響可以概括為平衡移動的原理，也叫勒夏特列原理： (4)催化劑能夠 的改變正逆反應的速率，所以使用催化劑 使平衡發(fā)生移動，但是可以 達到平衡所需要的時間?；瘜W平衡常數(shù)：1、化學平衡常數(shù)的表示方法對于一般的可逆反應：mA(g)+ n B(g) p C(g) + q D(g)。其中m、n、p、q分別表示化學方程式中

14、反應物和生成物的化學計量數(shù)。當在一定溫度下達到化學平衡時，這個反應的平衡常數(shù)可以表示為：k= 在一定溫度下，可逆反應達到化學平衡時，生成物的濃度，反應物的濃度的關系依上述規(guī)律，其常數(shù)（用K表示）叫該反應的化學平衡常數(shù)注意：反應物或生成物中有固體和純液體存在時，其濃度可看作是“1”而不代入公式。2、化學平衡常數(shù)的意義（1）平衡常數(shù)的大小不隨 而改變，只隨 改變而改變。 即，K=f （T）。（2）平衡常數(shù)表示的意義：可以推斷反應進行的程度。K很大，反應進行的程度很大，轉化率大K的意義 K居中，典型的可逆反應，改變條件反應的方向變化。 K 很小，反應進行的程度小，轉化率小例3對于一般的可逆反應mA+

15、nBpC+qD，在一定溫度下達平衡時反應物及生成物濃度滿足下面關系：=K，式中K為常數(shù)，在1L密閉容器中給CO和水蒸氣的混合物加熱到800時，有下列平衡：CO+H20C02+H2且K=1，若用2molCO和10molH20(氣)相互混合并加熱到800，達平衡時CO的轉化率約為 A.16.7 B.50 C.66.7 D.83 五、等效平衡規(guī)律 根據(jù)反應條件(定溫、定壓或定溫、定容)以及可逆反應的特點(反應前后氣體分子數(shù)是否相等)，可將等效平衡問題分成三類： I.在恒溫、恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應只改變起始時加入物質的物質的量，如通過可逆反應的化學計量數(shù)比換算成同一半邊的物質

16、的物質的量與原平衡相同，則兩平衡等效。 例1在一固定體積的密閉容器中，加入2 mol A和1 mol B發(fā)生反應2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)，達到平衡，c的濃度為w mol/L。若維持容器體積和溫度不變，下列四種配比作為起始物質，達平衡后，c的濃度仍為w mol/L的是A. 4 mol A +2 mol B B. 1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol DC. 3 mol C+1 mol D +1 mol B D. 3 mol C+1 mol D解題規(guī)律：此種條件下，只要改變起始加入物質的物質的量，若通過可逆反應的化學計量數(shù)之比換算成同一半邊的物質的物質的量與原平衡相同，則兩平衡等效(此種情況下又稱等同平衡，此法又稱極限法)。II.在恒溫、恒容條件下，對于反應前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應，只要反應物(或生成物)的物質的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效。例2恒溫恒容下，可逆反應2HIH2+I2（氣）達平衡。下列四種投料量均能達到同一平衡，請?zhí)顚懀浩鹗紶顟B(tài)物質的量n/mol平衡時HI的物質的量n/molH2I2HI120a24010.5amg(g2m)解題規(guī)律：此條件下，只要換算到同一半