第一篇:高二化學重點難點疑點第2章 化學反應速率與化學平衡:11 等效平衡
1.等效平衡的原理
在一定條件(恒溫、恒容或恒溫、恒壓)下,只是起始加入情況不同的同一可逆反應達到平衡后,任何相同組分的物質的量分數(或體積分數)均相同,這樣的化學平衡互稱等效平衡. 2.等效平衡的建立
化學平衡狀態的建立與條件(如濃度、溫度、壓強等)有關,而與建立平衡時的途徑無關,因而同一可逆反應,從不同的狀態開始,只要達到平衡時的條件(濃度、溫度、壓強等)完全相同,則可形成等效平衡. 如常溫常壓下,可逆反應:
2SO2 +O2 ?2SO3
①2mol 1mol
0 ②0
0
2mol ③1mol 0.5mol 1mol ①從正反應開始,②從逆反應開始,③從正、逆反應同時開始,由于①、②、③三種情況如果按方程式的化學計量數比折算成同一方向的反應物,對應各組分的物質的量均相等如將②、③折算為①],因此三者為等效平衡。3.等效平衡的規律
(1)恒溫、恒容條件下的等效平衡
Ⅰ類:在恒溫、恒容條件下,對于反應前后氣體化學計量數不相等的可逆反應,只改變起始時加入物質的物質的量,若通過可逆反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量,所得反應物(或生成物)的物質的量與原起始量對應相同,則兩平衡等效.簡記:必須對應相同.
Ⅱ類:在恒溫、恒容條件下,對于反應前后氣體化學計量數相等的可逆反應,只改變起始時加入物質的物質的量,若通過可逆反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量,所得反應物(或生成物)的物質的量之比與原起始量之比對應相同,則兩平衡等效.簡記:對應成比例.(2)恒溫、恒壓條件下的等效平衡
在恒溫、恒壓條件下,對于反應前后氣體化學計量數任意性的可逆反應,只改變起始時加入物質的物質的量,若通過可逆反應的化學計量數之比換算成同一邊物質的物質的量,所得反應物(或生成物)的物質的量之比與原起始量之比對應相同,則兩平衡等效.簡記:對應成比例 【重難點指數】★★★ 【重難點考向一】恒溫恒容條件下,反應前后氣體化學計量數不相等的可逆反應
【例1】在一密閉的容器中充入2mol A和1mol B發生反應:2A(g)+B(g)?xC(g),達到平衡后,C的體積分數為w%;若維持容器的容積和溫度不變,按起始物質的量A:0.6mol、B:0.3mol、C:1.4mol充入容器,達到平衡后,C的體積分數仍為w%,則x的值為()A.只能為2
B.只能為3
C.可能為2,也可能為3
D.無法確定 【答案】C
【重難點點睛】考查化學平衡計算、等效平衡等,難度中等,理解等效平衡規律:
1、恒溫恒容,反應前后氣體體積不等,按化學計量數轉化一邊,對應物質滿足等量;反應前后氣體體積相等,按化學計量數轉化一邊,對應物質滿足等比;
2、恒溫恒壓,按化學計量數轉化一邊,對應物質滿足等比;恒溫恒容下,開始充入2molA和1molB與開始充入0.6molA、0.3molB和1.4molC達到平衡后,C的體積分數為w%,說明為完全等效平衡,按化學計量數轉化到左邊,滿足n(A)=2mol、n(B)=1mol,據此解答。
【重難點考向二】 恒溫恒容條件下,反應前后氣體化學計量數相等的可逆反應
【例2】一定溫度下,在恒容密閉容器中發生如下反應:2A(g)+B(g)?3C(g),若反應開始時充入2mol A和2mol B,達平衡后A的體積分數為a%.其它條件不變時,若按下列四種配比作為起始物質,平衡后A的體積分數小于a%的是()A.2mol C
B.2mol A、1mol B和1mol He(不參加反應)
C.1mol B和1mol C
D.2mol A、2mol B和3mol C 【答案】C 【解析】反應2A(g)+B(g)?3C(g)中,氣體的體積前后相同,在一定溫度下,在恒容密閉容器中得到平衡狀態,只要滿足物質全部轉化為A、B,且滿足n(A):n(B)=1:1,則: A.2molC相當于4/3molA和2/3molB,二者的比值為2:1,大于1:1,則平衡后A的體積分數大于a%,故A錯誤;B.2molA、1molB和1molHe(不參加反應),n(A):n(B)=2:1,大于1:1,則平衡后A的體積分數大于a%,故B錯誤;C.1molB和1molC,相當于2/3molA和4/3molB,n(A):n(B)=1:2,小于1:1,則平衡后A的體積分數小于a%,故C正確;D.2molA、2molB和3molC,相當于4molA和3molB,二者的比值為4:3,大于1:1,則平衡后A的體積分數大于a%,故D錯誤;故選C。
【名師點睛】考查等效平衡問題,反應2A(g)+B(g)?3C(g)中,氣體的體積前后相同,在一定溫度下,在恒容密閉容器中得到平衡狀態,只要滿足物質全部轉化為A、B,且滿足n(A):n(B)=1:1,即可得到相同平衡狀態,結合濃度對平衡移動的影響進行判斷。
【重難點考向三】 恒溫恒壓條件
【例3】將3mol A和1mol B混合于一體積可變的密閉容器P中,以此時的溫度、壓強和體積作為起始條件,發生了如下反應:3A(g)+B(g)?2C(g)+D(g),達到平衡時C的濃度為w mol/L保持溫度和壓強不變,按下列四種配比充入容器P中,平衡后C的濃度仍為w mol/L的是()A.6molA+2molB
B.3molA+1molB+2molC
C.2molC+1molB+1molD
D.1molC+2molD 【答案】A
【名師點睛】考查等效平衡的判斷及應用,注意明確常見的等效平衡規律,在恒溫恒壓條件下,兩個平衡中C的百分含量不變,說明兩個反應為等效平衡,按照化學計量數將各選項中各物質的物質的量轉化成A和B,只要滿足n(A):n(B)=3mol:1mol=3:1即可。
【重難點考向四】等效平衡的建立
【例4】在一個固定體積的密閉容器中,保持一定溫度,進行以下反應:H2(g)+I2(g)?2HI(g).已知起始時加入1mol H2和2mol I2(g),當達到平衡時H2的體積分數為φ.下列四種情況分別投入上述容器,且始終保持原溫度,平衡時H2的體積分數也為φ的是()A.2 mol H2(g)和1 mol I2(g)B.3 mol HI(g)C.2 mol H2(g)和2 mol I2(g)D.1 mol I2(g)和2 mol HI(g)【答案】D
【名師點睛】考查兩邊計量數相等的等效平衡判斷,理解等效平衡規律是解題的關鍵,等溫等容條件下,對于反應前后氣體物質的量不變的反應,經過等價轉化只要最初加入的物質的量之比與原平衡相等,就會建立等效平衡,平衡時各物質的體積分數相同,由此分析解答。
1.在恒溫恒容條件下,將4molA和2molB放入一密閉容器中2A(g)+B(g)?2C(g)+D(s),達到平衡時,C的體積分數為a;在相同條件下,按下列配比分別投放A、B、C、D,達到平衡時,C的體積分數不等于a的是()A.4mol、2mol、0mol、2mol B.2mol、1mol、2mol、2mol C.2mol、1mol、2mol、1mol D.2mol、1mol、0mol、1mol 【答案】D 【解析】A.4mol、2mol、0mol、2mol,D是固體不考慮,相當于加入了4molA、2molB,兩個平衡為完全等效平衡,達到平衡時C的體積分數仍為a,故A錯誤;B.2mol、1mol、2mol、2mol,固體剩余無影響,按照化學計量數轉化成反應物,相當于加入了4molA、2molB,兩個平衡為完全等效平衡,達到平衡時C的體積分數仍為a,故B錯誤;C.2mol、1mol、2mol、1mol,按照化學計量數轉化成反應物,相當于加入了4molA、2molB,兩個平衡為完全等效平衡,達到平衡時C的體積分數仍為a,故C錯誤;D.2mol、1mol、0mol、1mol,D是固體不考慮,相當于加入了2molA、1molB,與原反應中4molA、2molB不互為等效平衡,達到平衡時C的體積分數不等于a,故D正確;故選D。
【名師點睛】保持溫度、容器容積不變條件下,按照一定的配比將物質放入容器中,達平衡時C的體積分數為a的,說明新的平衡與原平衡為等效平衡;只要按照化學計量數將各物質轉化成反應物,滿足n(A)=4mol、n(B)=2mol,則兩個平衡互為完全等效平衡,則達到平衡時C的體積分數為a;否則達到平衡時,C的體積分數不等于a。2.如圖所示,隔板Ⅰ固定不動,活塞Ⅱ可自由移動,M、N兩個容器中均發生反應:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)△H=-192kJ?mol.向 M、N 中,都通入 xmol N2 和ymol H2的混合氣體,初始M、N容積相同,保持溫度不變.下列說法正確的是()
1A.若x:y=1;2,則平衡時,M中的轉化率:N2>H2
B.若x:y=1:3,當M中放出熱量172.8kJ時,N2的轉化率為90% C.若x=1,y=3,則達到平衡時反應物的轉化率N>M D.平衡時N2氣體在兩容器中體積分數可能相等 【答案】CD 【解析】M容器保持恒容,N容器保持恒壓,由于反應前后的氣體系數和不等,所以兩個平衡態也不一樣,A、x:y=1:2,即y=2 x,設反應中消耗掉amoN2l,則:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)初始(mol):x
2x
0 變化(mol):a
3a
2a 故N2的轉化率=a/x,H2的轉化率=3a/2x,則平衡時,M中的轉化率:N2<H2,故A錯誤;B、題目中熱化學方程式的意義:若1moN2l完全反應,放熱192 kJ,當M中放出熱量172.8 kJ時,參加反應的N2的物質的量為×1mol=0.9mol,故N2的轉化率為,故B錯誤;C、x=1,y=3,由于反應后氣體體積減小,N容器建立的平衡相當于恒溫恒容下建立的平衡減小容器體積,壓強增大,平衡正向移動,達到平衡后的轉化率關系為:α(M)<α(N),故C正確;
D、要讓M、N中平衡時A的體積分數一樣,那么只能是M或N中,反應前后不論限度多少,A的體積分數始終為定值,假定反應的A為zmol,則:
N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)起始:x
y
0 反應:z
3z
2z平衡:x-z y-3z 2z 故平衡時N2的體積分數為,N2的體積分數始終為定值,則x=y,即x=y時,平衡時N2氣體在兩容器中體積分數相等,故D正確;故選CD。
3.向一固定體積的密閉容器中通入a mol N2O4氣體,在密閉容器內發生反應:N2O4(g)?2NO2(g),達到平衡時再通入a mol N2O4氣體,再次達到平衡時,與第一次達平衡時相比,N2O4的轉化率()A.不變 B.增大 C.減小 D.無法判斷 【答案】C
【名師點睛】考查化學平衡的移動,關鍵是等效平衡途徑的構建,達到平衡時再通入a mol N2O4氣體,恒溫恒容條件下,投料等比增加同增壓,根據壓強變化對平衡移動的影響來回答。
4.在一固定體積的密閉容器中加入2mol A和1mol B發生反應2A(g)+B(g)?3C(g)+D(g),達到平衡時C的濃度為w mol?L,若維持容器的體積和溫度不變,按下列四種配比方案作為反應物,達平衡后,使C的濃度仍為w mol?L的配比是()A.4 mol A+2 mol B B.3 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol B C.3mol C+1 mol D+1 mol B D.3 mol C+1 mol D 【答案】D 【解析】A.等效為在原平衡的基礎上壓強增大一倍到達的平衡狀態,與原平衡相比平衡向逆反應方向移動,C的物質的量減小大于混合氣體總物質的量減小,故C的物質的量百分含量降低,故A錯誤;B.等效為開始加入4molA+2molB,進一步等效為在原平衡的基礎上壓強增大一倍到達的平衡狀態,與原平衡相比平衡向逆反應方向移-
1-1動,C的物質的量減小大于混合氣體總物質的量減小,故C的物質的量百分含量降低,故B錯誤;C.等效為開始加入2molA+2molB,相當于在原平衡的基礎上在加入1molB,平衡向正反應方向移動,故C的物質的量百分含量增大,故C錯誤;D.等效為開始加入2molA+1molB,與原平衡為完全等效平衡,C的物質的量百分含量不變等于w,故D正確,故選D。
5.(雙選)Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g),該反應的平衡常數K=64,在1L恒容密閉容器甲和乙中,甲中加有四種物質各1mol,乙中加有Fe2O3,Fe,CO2各1mol,CO 2mol.達平衡后,兩容器中不等的是()A.用CO表示反應速率
B.平衡混合氣體的平均相對分子質量 C.CO的轉化率 D.CO2的體積分數 【答案】AC 【解析】可逆反應Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常數K==64,整理可得:,即達到平衡時二氧化碳和CO的濃度之比相等,則混合氣體中二氧化碳的體積分數、混合氣體的平均分子質量一定相等,故B、D錯誤;由于乙中CO濃度大于甲,則甲中反應速率加快,所以甲和乙中用CO表示反應速率不相等,故A正確;設達到平衡時甲消耗CO的物質的量為x,乙中消耗CO的物質的量為y,則:Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)起始量(mol):1(2)1(1)變化量(mol):x(y)
x(y)平衡量(mol):1-x(2-y)
1+x(1+y)反應前后氣體體積不變,可以用物質的量代替濃度計算平衡常數,CO的轉化率為:化率為:
×100%=60%;乙中根據平衡常數可得:,解得x=0.6mol,則甲中,解得:y=1.4mol,則乙中CO的轉×100%=70%,所以甲中CO的轉化率小于乙,故C正確;故選AC。
第二篇:化學反應速率與化學平衡知識點歸納
1.化學反應速率:
⑴.化學反應速率的概念及表示方法:通過計算式:v =Δc /Δt來理解其概念:
①化學反應速率與反應消耗的時間(Δt)和反應物濃度的變化(Δc)有關;
②在同一反應中,用不同的物質來表示反應速率時,數值可以相同,也可以是不同的。但這些數值所表示的都是同一個反應速率。因此,表示反應速率時,必須說明用哪種物質作為標準。用不同物質來表示的反應速率時,其比值一定等于化學反應方程式中的化學計量數之比。如:化學反應mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)的:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= m∶n∶p∶q③一般來說,化學反應速率隨反應進行而逐漸減慢。因此某一段時間內的化學反應速率,實際是這段時間內的平均速率,而不是瞬時速率。
⑵.影響化學反應速率的因素:
I.決定因素(內因):反應物本身的性質。
Ⅱ.條件因素(外因)(也是我們研究的對象):
①.濃度:其他條件不變時,增大反應物的濃度,可以增大活化分子總數,從而加快化學反應速率。值得注意的是,固態物質和純液態物質的濃度可視為常數;
②.壓強:對于氣體而言,壓縮氣體體積,可以增大濃度,從而使化學反應速率加快。值得注意的是,如果增大氣體壓強時,不能改變反應氣體的濃度,則不影響化學反應速率。③.溫度:其他條件不變時,升高溫度,能提高反應分子的能量,增加活化分子百分數,從而加快化學反應速率。
④.催化劑:使用催化劑能等同地改變可逆反應的正、逆化學反應速率。
⑤.其他因素。如固體反應物的表面積(顆粒大小)、光、不同溶劑、超聲波等。
2.化學平衡:
⑴.化學平衡研究的對象:可逆反應。
⑵.化學平衡的概念(略);
⑶.化學平衡的特征:
動:動態平衡。平衡時v正==v逆 ≠0
等:v正=v逆
定:條件一定,平衡混合物中各組分的百分含量一定(不是相等);
變:條件改變,原平衡被破壞,發生移動,在新的條件下建立新的化學平衡。
⑷.化學平衡的標志:(處于化學平衡時):
①、速率標志:v正=v逆≠0;
②、反應混合物中各組分的體積分數、物質的量分數、質量分數不再發生變化; ③、反應物的轉化率、生成物的產率不再發生變化;
④、反應物反應時破壞的化學鍵與逆反應得到的反應物形成的化學鍵種類和數量相同; ⑤、對于氣體體積數不同的可逆反應,達到化學平衡時,體積和壓強也不再發生變化。
【例1】在一定溫度下,反應A2(g)+ B2(g)2AB(g)達到平衡的標志是(C)
A.單位時間生成n mol的A2同時生成n mol的AB
B.容器內的壓強不隨時間變化
C.單位時間生成2n mol的AB同時生成n mol的B2
D.單位時間生成n mol的A2同時生成n mol的B2
⑸.化學平衡狀態的判斷:
舉例反應 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
混合物體系中各成分的含量 ①各物質的物質的量或各物質的物質的量分數一定平衡 ②各物質的質量或各物質的質量分數一定平衡③各氣體的體積或體積分數一定平衡 ④總壓強、總體積、總物質的量一定不一定平衡
正、逆反應速率的關系
①在單位時間內消耗了m molA同時生成m molA,即v正=v逆平衡
②在單位時間內消耗了n molB同時生成p molC,均指v正 不一定平衡
③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,v正不一定等于v逆 不一定平衡
④在單位時間內生成了n molB,同時消耗q molD,因均指v逆 不一定平衡
壓強 ①m+n≠p+q時,總壓力一定(其他條件一定)平衡
②m+n=p+q時,總壓力一定(其他條件一定)不一定平衡
混合氣體的平均分子量① 一定時,只有當m+n≠p+q時,平衡
② 一定,但m+n=p+q時,不一定平衡
溫度 任何化學反應都伴隨著能量變化,在其他條件不變的條件下,體系溫度一定時平衡 體系的密度 密度一定 不一定平衡
3.化學平衡移動:
⑴勒沙持列原理:如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強和溫度等),平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。其中包含:
①影響平衡的因素:濃度、壓強、溫度三種;
②原理的適用范圍:只適用于一項條件發生變化的情況(即溫度或壓強或一種物質的濃度),當多項條件同時發生變化時,情況比較復雜;
③平衡移動的結果:只能減弱(不可能抵消)外界條件的變化。
⑵、平衡移動:是一個“平衡狀態→不平衡狀態→新的平衡狀態”的過程。一定條件下的平衡體系,條件改變后,可能發生平衡移動。即總結如下:
⑶、平衡移動與轉化率的關系:不要把平衡向正反應方向移動與反應物轉化率的增大等同起來。
⑷、影響化學平衡移動的條件:
化學平衡移動:(強調一個“變”字)
①濃度、溫度的改變,都能引起化學平衡移動。而改變壓強則不一定能引起化學平衡移動。強調:氣體體積數發生變化的可逆反應,改變壓強則能引起化學平衡移動;氣體體積數不變的可逆反應,改變壓強則不會引起化學平衡移動。催化劑不影響化學平衡。
②速率與平衡移動的關系:
I.v正== v逆,平衡不移動;
Ⅱ.v正 > v逆,平衡向正反應方向移動;
Ⅲ.v正 < v逆,平衡向逆反應方向移動。
③平衡移動原理:(勒沙特列原理):
④分析化學平衡移動的一般思路:
速率不變:如容積不變時充入惰性氣體
強調:加快化學反應速率可以縮短到達化學平衡的時間,但不一定能使平衡發生移動。⑸、反應物用量的改變對化學平衡影響的一般規律:
Ⅰ、若反應物只有一種:aA(g)=bB(g)+ cC(g),在不改變其他條件時,增加A的量平衡向正反應方向移動,但是A的轉化率與氣體物質的計量數有關:(可用等效平衡的方法分析)。①若a = b + c :A的轉化率不變;
②若a > b + c : A的轉化率增大;
③若a < b + cA的轉化率減小。
Ⅱ、若反應物不只一種:aA(g)+ bB(g)=cC(g)+ dD(g),①在不改變其他條件時,只增加A的量,平衡向正反應方向移動,但是A的轉化率減小,而B的轉化率增大。
②若按原比例同倍數地增加A和B,平衡向正反應方向移動,但是反應物的轉化率與氣體物質的計量數有關:如a+b = c + d,A、B的轉化率都不變;如a+ b>c+ d,A、B的轉化率都增大;如a + b < c + d,A、B的轉化率都減小。
4、等效平衡問題的解題思路:
⑴、概念:同一反應,在一定條件下所建立的兩個或多個平衡中,混合物中各成分的含量相同,這樣的平衡稱為等效平衡。
⑵分類:
①等溫等容條件下的等效平衡:在溫度和容器體積不變的條件下,改變起始物質的加入情況,只要可以通過可逆反應的化學計量數比換算成左右兩邊同一邊物質的物質的量相同,則兩平衡等效,這種等效平衡可以稱為等同平衡。
②等溫等壓條件下的等效平衡:在溫度和壓強不變的條件下,改變起始物質的加入情況,只要可以通過可逆反應的化學計量數比換算成左右兩邊同一邊物質的物質的量比值相同,則兩平衡等效,這種等效平衡可以稱為等比例平衡。
③等溫且△n=0條件下的等效平衡:在溫度和容器體積不變的條件下,對于反應前后氣體總分子數不變的可逆反應,只要可以通過可逆反應的化學計量數比換算成左右兩邊任意一邊物質的物質的量比值相同,則兩平衡等效,這種等效平衡可以稱為不移動的平衡。
5、速率和平衡圖像分析:
⑴分析反應速度圖像:
①看起點:分清反應物和生成物,濃度減小的是反應物,濃度增大的是生成物,生成物多數以原點為起點。
②看變化趨勢:分清正反應和逆反應,分清放熱反應和吸熱反應。升高溫度時,△V吸熱>△V放熱。
③看終點:分清消耗濃度和增生濃度。反應物的消耗濃度與生成物的增生濃度之比等于反應方程式中各物質的計量數之比。
④對于時間——速度圖像,看清曲線是連續的,還是跳躍的。分清“漸變”和“突變”、“大變”和“小變”。增大反應物濃度V正 突變,V逆 漸變。升高溫度,V吸熱 大增,V放熱 小增。⑵化學平衡圖像問題的解答方法:
①三步分析法:一看反應速率是增大還是減小;二看△V正、△V逆的相對大小;三看化學平衡移動的方向。
②四要素分析法:看曲線的起點;看曲線的變化趨勢;看曲線的轉折點;看曲線的終點。③先拐先平:對于可逆反應mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g),在轉化率-時間曲線中,先出現拐點的曲線先達到平衡。它所代表的溫度高、壓強大。這時如果轉化率也較高,則反應中m+n>p+q。若轉化率降低,則表示m+n
④定一議二:圖像中有三個量時,先確定一個量不變,再討論另外兩個量的關系。化學反應速率化學反應進行的快慢程度,用單位時間反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。
通常用單位時間內反應物濃度的減小或生成物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。表達式:△v(A)=△c(A)/△t
單位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
影響化學反應速率的因素:溫度,濃度,壓強,催化劑。
另外,x射線,γ射線,固體物質的表面積也會影響化學反應速率
化學反應的計算公式:
例 對于下列反應:
mA+nB=pC+qD
有v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q
對于沒有達到化學平衡狀態的可逆反應:
v(正)≠v(逆)
影響化學反應速率的因素:
壓強:
對于有氣體參與的化學反應,其他條件不變時(除體積),增大壓強,即體積減小,反應物濃度增大,單位體積內活化分子數增多,單位時間內有效碰撞次數增多,反應速率加快;反之則減小。若體積不變,加壓(加入不參加此化學反應的氣體)反應速率就不變。因為濃度不變,單位體積內活化分子數就不變。但在體積不變的情況下,加入反應物,同樣是加壓,增加反應物濃度,速率也會增加。
溫度:
只要升高溫度,反應物分子獲得能量,使一部分原來能量較低分子變成活化分子,增加了活化分子的百分數,使得有效碰撞次數增多,故反應速率加大(主要原因)。當然,由于溫度升高,使分子運動速率加快,單位時間內反應物分子碰撞次數增多反應也會相應加快(次要原因)
催化劑:
使用正催化劑能夠降低反應所需的能量,使更多的反應物分子成為活化分子,大大提高了單位體積內反應物分子的百分數,從而成千上萬倍地增大了反應物速率.負催化劑則反之。濃度:
當其它條件一致下,增加反應物濃度就增加了單位體積的活化分子的數目,從而增加有效碰撞,反應速率增加,但活化分子百分數是不變的。
其他因素:
增大一定量固體的表面積(如粉碎),可增大反應速率,光照一般也可增大某些反應的速率;此外,超聲波、電磁波、溶劑等對反應速率也有影響。
溶劑對反應速度的影響
在均相反應中,溶液的反應遠比氣相反應多得多(有人粗略估計有90%以上均相反應是在溶液中進行的)。但研究溶液中反應的動力學要考慮溶劑分子所起的物理的或化學的影響,另外在溶液中有離子參加的反應常常是瞬間完成的,這也造成了觀測動力學數據的困難。最簡單的情況是溶劑僅引起介質作用的情況。
在溶液中起反應的分子要通過擴散穿周圍的溶劑分子之后,才能彼此接觸,反應后生成物分子也要穿國周圍的溶劑分子通過擴散而離開。
擴散——就是對周圍溶劑分子的反復擠撞,從微觀角度,可以把周圍溶劑分子看成是形成了一個籠,而反應分子則處于籠中。分子在籠中持續時間比氣體分子互相碰撞的持續時間大10-100倍,這相當于它在籠中可以經歷反復的多次碰撞。
籠效應——就是指反應分子在溶劑分子形成的籠中進行多次的碰撞(或振動)。這種連續反復碰撞則稱為一次偶遇,所以溶劑分子的存在雖然限制了反應分子作遠距離的移動,減少了與遠距離分子的碰撞機會,但卻增加了近距離分子的重復碰撞。總的碰撞頻率并未減低。據粗略估計,在水溶液中,對于一對無相互作用的分子,在依次偶遇中它們在籠中的時間約為10-12-10-11s,在這段時間內大約要進行100-1000次的碰撞。然后偶爾有機
會躍出這個籠子,擴散到別處,又進入另一個籠中。可見溶液中分子的碰撞與氣體中分子的碰撞不同,后者的碰撞是連續進行的,而前者則是分批進行的,一次偶遇相當于一批碰撞,它包含著多次的碰撞。而就單位時間內的總碰撞次數而論,大致相同,不會有商量級上的變
化。所以溶劑的存在不會使活化分子減少。A和B發生反應必須通過擴散進入同一籠中,反應物分子通過溶劑分子所構成的籠所需要的活化能一般不會超過20kJ·mol-1,而分子碰撞進行反應的活化能一般子40-400kJ·mol-1之間。
由于擴散作用的活化能小得多,所以擴散作用一般不會影響反應的速率。但也有不少反應它的活化能很小,例如自由基的復合反應,水溶液中的離子反應等。則反應速率取決于分子的擴散速度,即與它在籠中時間成正比。
從以上的討論可以看出,如果溶劑分子與反應分子沒有顯著的作用,則一般說來碰撞理論對溶液中的反應也是適用的,并且對于同一反應無論在氣相中或在溶液中進行,其概率因素P和活化能都大體具有同樣的數量級,因而反應速率也大體相同。但是也有一些反應,溶劑對反應有顯著的影響。例如某些平行反應,常可借助溶劑的選擇使得其中一種反應的速率變得較快,使某種產品的數量增多。
溶劑對反應速率的影響是一個極其復雜的問題,一般說來:
(1)溶劑的介電常數對于有離子參加的反應有影響。因為溶劑的介電常數越大,離子間的引力越弱,所以介電常數比較大的溶劑常不利與離子間的化合反應。
(2)溶劑的極性對反應速率的影響。如果生成物的極性比反應物大,則在極性溶劑中反應速率比較大;反之,如反應物的極性比生成物大,則在極性溶劑中的反應速率必變小。
(3)溶劑化的影響,一般說來。作用物與生成物在溶液中都能或多或少的形成溶劑化物。這些溶劑化物若與任一種反應分子生成不穩定的中間化合物而使活化能降低,則可以使反應速率加快。如果溶劑分子與作用物生成比較穩定的化合物,則一般常能使活化能增高,而減慢反應速率。如果活化絡合物溶劑化后的能量降低,因而降低了活化能,就會使反應速率加快。
(4)離子強度的影響(也稱為原鹽效應)。在稀溶液中如果作用物都是電介質,則反應的速率與溶液的離子強度有關。也就是說第三種電解質的存在對于反應速率有影響.
第三篇:高二化學練習題教案第一節 化學反應速率
第二章 化學反應速率和化學平衡
第一節 化學反應速率
學習目標:
1、了解化學反應速率的涵義
2、理解化學反應速率的表達式及其簡單計算
3、了解化學反應速率的測量方法 學習過程:
一、化學反應速率
1、涵義:是描述 物理量,是指單位時間、單位體積內反應物或生成物的物質的量的變化。
2、表示方法:
3、數學表達式:
4、單位:、二、化學反應速率的簡單計算 如反應方程式∶mA+nB=pY+qZ 則 VA=,VB=,VY=,VZ=。例析:
密閉容器中,合成氨反應∶
N2 + 3H2 = 2NH3 起始濃度(mol/L)8 20 0 5min后(mol/L)6 濃度變化(mol/L)
則 V(N2)=△C/△t= ; V(H2)=△C/△t= ; V(NH3)=△C/△t=。由以上可知∶ V(N2): V(H2): V(NH3)= 學與問∶
一個化學反應的速率用不同的反應物或生成物來表示,數值可能 但含義 , 速率之比等于該反應方程式中對應 之比。練習
(1)在一定條件下,密閉容器中合成氨,3H2+N2==2NH3,開始時測得C=4mol/L,(H2)C(N2)=1mol/L,2S末,測得C(N2)=0.9mol/L。求V(H2)為多大?
思考與探究
提出問題∶在這節課我們的學習中,知道物質的濃度不同,反應速率也不同,那么影響反應速率的因素除了內因外,外因究竟有哪些呢?這是我們要研究的另一個問題。請同學們回去先復習必修2之專題二相關知識,然后預習下節內容。[推薦作業]
1、反應4NH3(氣)+5O2(氣)
4NO(氣)+6H2O(氣)在10L密閉容器中進行,半分鐘后,水蒸氣的物質的量增加了0.45mol,則此反應的平均速率v(X)(反應物的消耗速率或產物的生成速率)可表示為---------[C](A)v(NH3)=0.0100mol.L-1.s-(B)v(O2)=0.0010mol.L-1.S-1(C)v(NO)=0.0010mol.L-1.s-1
(D)v(H2O)=0.045mol.L-1.s-1
2、已知反應A+3B
2C+D在某段時間內以A的濃率變化表示的化學反應速率為,則此段時間內以C的濃率變化表示的化學反應速率為
A.0.5C.2
B.
D.3
第四篇:高考化學反應速率與化學平衡(寫寫幫整理)
化學反應速率和等效平衡
1.反應4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)在5L的密閉容器中進行,半分鐘后NO的物質的量增加了0.3mol,則此反應的平均速率v為
A.v(O2)?0.01mol/(L?s)
B.v(NO)?0.008mol/(L?s)
C.v(H2O)?0.002mol/(L?s)
D.v(NH3)?0.002mol/(L?s)
2.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),若反應速率分別用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[mol/(L·min)]表示則下列關系正確的是
45v(NH3)?v(O2)
B.v(O2)?v(H2O)5624C.v(NH3)?v(H2O)
D.v(O2)?v(NO)
35A.3.某溫度下,濃度都是1mol/L的兩種氣體X2和Y2,在密閉容器中反應生成氣體Z,達到平衡后c(X2)為0.4mol/L,c(Y2)為0.8mol/L,生成Z為0.4mol/L,則該反應的化學方程式為 A.X2+2Y22XY2 B.2X2+Y22X2Y C.3X2+Y22X3Y D.X2+3Y22XY3 4.把下列四種X溶液分別加入四個盛有10mL 2mol/L鹽酸的燒杯中,均加水稀釋到20mL,此時X與鹽酸和緩地進行反應。其中反應速率最大的是
A.20mL 3mol/L的X溶液
B.20mL 2mol/L的X溶液 C.10mL 4mol/L的X溶液
D.10mL 2mol/L的X溶液
5.將固體NH4Br置于密閉容器中,在某溫度下,發生下列可逆反應:
NH4Br(s)NH3(g)+HBr(g)
2HBr(g)Br2(g)+H2(g)2min后,測得c(H2)=0.5mol/L,c(HBr)=4mol/L,若上述反應速率用v(NH3)表示,下列反應速率正確的是
A.0.5mol/(L·min)
B.2.5 mol/(L·min)C.2 mol/(L·min)
D.5 mol/(L·min)6.在一定溫度下的固定容積的密閉容器中,當下列物理量不再變化時,表明反應:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已達平衡的是 A.混合氣體的壓強
B.混合氣體的密度 C.B的物質的量濃度
D.氣體的總物質的量 7.把3mol A和2.5mol B混合于2L密閉容器中,發生反應:
3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)5min后反應達到平衡,容器內壓強變小,測得D的平均反應速率為0.1mol/(L·min),下列結論錯誤的是
A.A的平均反應速率為0.1mol/(L·min)B.平衡時,C的濃度為0.125mol/L C.平衡時,B的轉化率為20%
D.平衡時,容器內壓強為原來的0.8倍 8.可逆反應:3A(g)3B(?)+C(?);△H>0,隨著溫度升高,氣體平均相對分子質量有變小的趨勢,則下列判斷正確的是 A.B和C可能都是固體 B.B和C一定都是氣體
C.若C固體,則B一定是氣體 D.B和C可能都是氣體 9.如圖所示,反應X(g)+3Y(g)2Z(g)(正反應為放熱反應),在不同溫度、不同壓強(p1>p2)下,達到平衡時,混合氣體中Z的體積分數?(Z)隨溫度變化的曲線應為
10.在一密閉容器中,aA(g)bB(g)達到平衡后,保持溫度不變,將容器體積增大一倍,當達到新的平衡時,B的濃度是原來的60%,則 A.平衡向正反應方向移動了 B.物質A的轉化率減小了 C.物質B的質量分數增大了 D.a>b
11.在溫度不變下,在恒壓容器a與恒容容器b中,分別充入體積比為1∶3的N2和H2。若開始時兩容器的體積相等,且在相同條件下達到平衡時,兩容器中N2的轉化率應當是 A.a中大
B.b中大
C.a、b中一樣大 D.無法判斷 12.恒溫條件下,將NO2裝入帶活塞的密閉容器中,當反應2NO2(g)N2O4(g)達到平衡后,慢慢壓縮氣體體積,下列敘述正確的是 A.若體積減小一半,則壓強為原來的兩倍 B.平衡向右移動,混合氣體顏色一定會變淺
C.若體積減小一半,壓強增大,但小于原來的兩倍 D.平衡向右移動,混合氣體密度增大
13.在一定溫度下,容器中加入CO和H2O(g)各1mol,發生反應: CO+H2OCO2+H2,達到平衡時生成0.7mol的CO2,若其他條件不變,一開始就加入4mol H2O(g),則達到平衡可能生成的CO2是 A.0.6mol
B.0.95mol
C.1mol D.1.5mol 14.可逆反應A(g)+BC(g)+D 達到平衡時,下列說法不正確的是 A.若增大A的濃度,平衡體系顏色加深,D不一定是有顏色的氣體 B.增大壓強,平衡不移動,說明B、D必定是氣體
C.升高溫度,C的百分含量減少,說明正反應是放熱反應 D.若B是氣體,增大A的濃度會使B的轉化率增大 15.在一密閉容器中充入1mol NO2,建立如下平衡:2NO2N2O4,此時NO2的轉化率為x%,在其他不變的情況下,再充入1mol NO2,待新平衡建立時測得NO2的轉化率為y%,則下列大小關系正確的是 A.x>y
B.x=y
C.x D.不能確定 16.將2molSO2和2molSO3氣體混合于容積一定的密閉容器中,在一定條件下發生反應:2SO2+O22SO3,達平衡時SO3為n mol。在相同溫度下,按下列配比在該容器中放入起始物質,達平衡時,SO3的物質的量將大于n mol的是 A.2molSO2和1molO2 B.2molSO2、1molO2和2molSO3 C.4molSO2和1molO2 D.3molSO2、1molO2和1molSO3 17.一個真空密閉容器中盛有1molPCl5,加熱到200℃時發生了反應: PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),反應達到平衡時PCl5的分解率為M%,若在同一溫度和同樣容器中最初投入的是2molPCl5,反應達到平衡時PCl5的分解率為N%。M與N的關系是 A.M>N B.M>N C.M>N D.無法確定 18.在四個同樣密閉容器中發生反應:A(g)+3B(g)2C(g),在同一時間內測得容器內的反應速率:甲為:v(A)=3 mol/(L·min);乙為v(B)=4.5 mol/(L·min);丙為v(C)=4 mol/(L·min);丁為v(A)=0.75mol/(L·s)。若其它條件相同,溫度不同,則溫度由低到高的順序是___________________。 19.取a molA和b molB置于V L容器內,發生反應aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)。1min末,測得容器內A的物質的量濃度為x mol/L,這時B的物質的量濃度為______mol/L,C的物質的量濃度為______mol/L。這段時間內反應的速率若以物質A的物質的量濃度的變化來表示,應為________mol/(L·min)。 20.一定溫度下,在一個固定容積的密閉容器中,可逆反應:A(g)+2B(g) C(g)達到-1-1-1平衡時,c(A)=2mol·L,c(B)=7mol·L,c(C)=3mol·L。試確定B的起始濃度c(B)的取值范圍是______________;若往容器中繼續注入一定量的氦氣(不參加反應),足夠長的時間后,體系中B的物質的量濃度_________(填“增大”、“減小”或“不變”,下同),混合氣體的密度_________。 21.在一定條件下,x A+y Bz C的反應達到平衡。 (1)已知A、B、C都是氣體,在減壓后平衡向逆反應方向移動,則x、y、z之間的關系是__________________;(2)已知C是氣體,且x+y=z,在增大壓強時,如果平衡發生移動,則平衡一定向_____________移動; (3)已知B、C是氣體,當其他條件不變,增大A的物質的量時,平衡不發生移動,則A是_____________態物質。 (4)若加熱后C的質量分數減少,則正反應是_________(填“放熱”或“吸熱”)反應。22.發生反應:2SO2+O22SO3,當此反應進行到一定程度時,就達到了化學平衡狀態。若該容器中維持溫度不變,令a、b、c分別代表起始的SO2、O2和SO3的物質的量,如果a、b、c取不同的數值,它們必須滿足一定的相互關系,才能保持達到平衡時,反應混合物中三種氣體的體積分數仍跟上述平衡時完全相同。試填寫下列空白:(1)若a=0,b=0,則c=______; (2)若a=0.5mol,則b=________,c=_________; (3)a、b、c取值必須滿足的一般條件是(請用兩個不同的式子表示)____________ _______________________________________。 23.有兩只密閉容器A和B。A容器有一個可以移動的活塞能使容器內保持恒壓,B容器能保持恒容。起始時向這兩個容器中分別充入等物質的量的體積比為2∶1的SO2和O2的混合氣體,并使A和B容積相等(如下圖所示)。在保持400℃的條件下使之發生如下反應:2SO2+O22SO3。試填寫下列空格: (1)A容器達到平衡時所需的時間比B容器__________;平衡時A容器中SO2的轉化率比B容器_______;(2)達到(1)所述平衡后,若向兩容器中通入數量不多的等物質的量的氬氣,A容器中化學平衡_________移動,B容器中化學平衡__________; (3)達到(1)所述平衡后,若向兩容器中通入等物質的量的原反應氣體,達到平衡時,A容器的混合氣體中SO3的體積分數_________(填“增大”、“減小”或“不變”,下同);B容器的混合氣體中SO3的體積分數_________。 高二化學《化學等效平衡的突破》學案 分析 一、等效平衡的概念 在一定條件下,對于同一可逆應,只要起始時加人物質的物質的量不同,而達到平衡時,同種物質的物質的量分數相同,這樣的平衡稱為等效平衡。 二、等效平衡問題的類型 根據反應條件以及可逆反應的特點,可將等效平衡問題分成三類: 1.定溫、定容條件下,反應前后氣體分子數不相等的可逆反應 解題要領: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。 2.定溫、定容條件下,反應前后氣體分子數相等的可逆反應 解題要領:此條件下,只要換算到同一半邊時,反應物的物質的量的比例與原平衡相等,則兩平衡等效。 3.定溫、定壓條件下,反應前后氣體分子數任意型的可逆反應 解題要領:此條件下,只要按化學計量數換算到同一半邊后,各物質的量之比與原平衡相等,則兩平衡等效。 三、三類等效平衡的比較: 等效類型IIIIII 條件恒溫、恒容恒溫、恒容恒溫、恒壓 起始投料換算為方程式同一邊物質,其“量”相同換算為方程式同一邊物質,其“量”符合同一比例換算為方程式同一邊物質,其“量”符合同一比例 對反應的要求任何可逆反應反應前、后氣體體積相等任何可逆反應 平衡特點質量分數w%相同相同相同 濃度c相同成比例相同(氣體) 物質的量n相同成比例成比例 四鞏固練習: 1、(恒溫恒容)在450℃、101Pa條件下,可逆反應:2So2+o22So3由以下三種情況建立平衡: ①2摩So2+1摩o2→平衡Ⅰ②2摩So3→平衡Ⅱ ③a摩So2+b摩o2+c摩So3→平衡Ⅲ 問:(1)前兩種反應①和②達到平衡時,體系中各物質的體積分數是否相等? (2)若③達到平衡時,體系中各物質的體積分數與①相同,則a,b,c應滿足什么條件? 2、某恒溫恒壓下,向可變容積的密閉容器中充入3升A和2升B,發生如下反應:3A+2Bxc+yD達到平衡時c的體積百分比為m%,若維持溫度,壓強不變,將0.6升A,0.4升B、4升c、0.8升D作為起始物質充入密閉容器內,則達到平衡時c的體積百分比仍為m%,則x=,y=。 3、在一密閉容器中加入3molA和1molB發生反應:,達到平衡時,c的濃度為amol/L。 (1)當n=2時,請分析下列情況下達平衡后c的濃度(用“>”、“<”、“=”填空)。 ①恒溫、恒容條件下加入1molA和1molB時,c的平衡濃度___________amol/L; ②恒溫、恒容條件下加入2molc,c的平衡濃度____________amol/L; ③恒溫、恒容條件下加入3molA和3molB時,c的平衡濃度____________amol/L; ④恒溫、恒容條件下加入2molB和2molc時,c的平衡濃度____________amol/L; ⑤恒溫、恒容條件下加入3molA、1molB和1molc時,c的平衡濃度_______________amol/L; ⑥恒溫、恒壓條件下加入6molA和2molB時,c的平衡濃度___________amol/L; ⑦恒溫、恒壓條件下加入3molA、1molB和3molc時,c的平衡濃度___________amol/L; ⑧恒溫、恒壓條件下加入3molc,c的平衡濃度____________amol/L(2)當n=5時 ①如恒溫、恒容條件下要使c的平衡濃度仍為amol/L,當加入1molA 時,應加入 B____________mol,c___________mol; ②如起始加入xmolA、ymolB和zmolc,在恒溫、恒容條件下,要使達到平衡后c的濃度仍為amol/L,x、y、z應滿足的關系是________________,在恒溫、恒壓條件下要使平衡后c的濃度仍為amol/L,當x=0、y=0時,z__________,x、y、z應滿足的關系是____________; ③加入6molA、2molB,在恒溫、恒容條件下達平衡時,c的濃度為___________,在恒溫、恒壓條件下達平衡時c的濃度為____________; ④恒溫、恒容條件下加入1.5molA、0.5molB,達平衡時c的濃度為___________; ⑤恒溫、恒壓條件下加入0.2molB,平衡時要使c的濃度仍為amol/L,應加入A_____________mol.(3)當n=4時,①加入6molA、2molB,在恒溫、恒容條件下達平衡時c的濃度為___________,在恒溫、恒壓條件下達平衡時c的濃度為___________; ②加入1.5molA、0.5molB,在恒溫、恒容條件下達平衡時,c的濃度為_________,在恒溫、恒壓條件下達平衡時,c的濃度為____________; ③加入2molc,在恒溫、恒容條件下達平衡時,c的濃度為___________,在恒溫、恒壓條件下達平衡時,c的濃度為____________。第五篇:高二化學《化學等效平衡的突破》學案分析