化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

1、考點(diǎn)： 一、化學(xué)反應(yīng)的速率1.定義2.計(jì)算公式3.影響因素及本質(zhì)原因二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡1.可逆反應(yīng)2.化學(xué)平衡狀態(tài)及其特征3.達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志判斷依據(jù)4.等效平衡及其規(guī)律5.反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響6.化學(xué)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率7.有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算8.關(guān)于化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合應(yīng)用三、合成氨條件的選擇一、化學(xué)反應(yīng)速率1.意義：表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量2.表示方法：（1）可用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量的變化來表示，即：（2）對于反應(yīng)體系的體積不變的化學(xué)反應(yīng)，可用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物物質(zhì)的量濃度的變化量來表示，即：單位：mol/(Ls)、 mol/(Lmin)或

2、mol/(Lh)。tnvtcv計(jì)算結(jié)果是平均速率，不是瞬時(shí)速率固體或純液體不用于表示反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比計(jì)量數(shù)之比練習(xí)：1.將5.6g鐵粉投入到盛有100mL 2mol/L稀硫酸的燒杯中，2 min時(shí)鐵粉剛好溶解，下列表示這個(gè)反應(yīng)的平均速率正確的是A.v(Fe) = 0.5 mol/(L.min) B.v(H2SO4)= 1 mol/(L.min)C.v(H2) = 0.5 mol/(L.min)D.v(FeSO4)= 0.5 mol/(L.min)D練習(xí)：2.在四個(gè)不同的容器中，在不同條件下進(jìn)行 合成氨反應(yīng)。根據(jù)下列在相同時(shí)間內(nèi)測定的結(jié)果判斷生成氨的速率最快的是 Av(H2)

3、=0.1mol(Lmin)-1 Bv(N2)=0.1mol(Lmin)-1 Cv(N2)=0.2mol(Lmin)-1 Dv(NH3)=0.3mol(Lmin)-1C練習(xí)：3.A(g)與B(g)在密閉容器反應(yīng)生成C(g)，其反應(yīng)速率可分別用v(A)、v(B) 、v(C) 表示，且3v(A)v(B) ， 2v(B)3v(C)，則此反應(yīng)可表示為：A.2A3B2CB.A3B2CC.3AB2CD.ABCB一、化學(xué)反應(yīng)速率3.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（1）內(nèi)因(主要因素)：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)（2）外因(次要原因)：濃度：濃度增大，反應(yīng)速率加快；濃度減小，反應(yīng)速率減慢。溫度：溫度每升高10，速率增加24倍練習(xí)

4、：4.20時(shí)，將10 mL0.1 mol/Na2S2O3溶液和 10 mL0.01 mol/H2SO4溶液混合，2 min后溶液中明顯出現(xiàn)渾濁，已知溫度每升高10，化學(xué)反應(yīng)速率增大到原來的2倍，那么50時(shí)，同樣的反應(yīng)要看到同樣的渾濁，需要的時(shí)間是 A40s B15s C48s D20sB二、化學(xué)反應(yīng)速率壓強(qiáng):（只影響有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)）恒溫時(shí)：p增大V減小c增大v增大恒溫、恒容時(shí)：充入無關(guān)氣體， V不變 c不變v不變恒溫、恒壓時(shí)：充入無關(guān)氣體， V增大c減小v減小對于無氣體參與，但有氣體生成的非可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)改變不影響反應(yīng)的速率。催化劑：催化劑能同時(shí)、同等程度（成千上萬倍）改變正、逆反應(yīng)的速

5、率。加快化學(xué)反應(yīng)速率的催化劑叫正催化劑，減慢化學(xué)反應(yīng)速率的催化劑叫負(fù)催化劑。練習(xí)：5. 用3g塊狀大理石與30mL3mol/L鹽酸反應(yīng)制取CO2氣體，下列措施對反應(yīng)有何影響？再加入30mL3mol/L 鹽酸改用30mL6mol/L 鹽酸改用3g粉末狀大理石適當(dāng)升高溫度改用30mL6mol/L 硝酸改用30mL3mol/L 硫酸將石灰石粉碎并加入30mL3mol/L 硫酸加入CH3COONa固體加入NaCl溶液加入Na2CO3固體練習(xí)：6. 用30mL6mol/L硫酸與過量鋅粒制取氫氣，下列措施對產(chǎn)生H2的速率和體積有何影響？（1）升溫（2）加水或NaCl溶液（3）改用鋅粉（4）改用鎂條（或鐵釘

6、、銅絲）（5）改用30mL6mol/L硝酸（6）加入NaNO3固體（7）滴加少量濃硫酸（8）改用10mL18mol/L的硫酸（9）加入CH3COONa固體（10）加入Na2CO3固體（11）加入少量CuSO4粉末一、化學(xué)反應(yīng)速率4.活化分子和有效碰撞理論（1）相關(guān)概念有效碰撞：活化分子按適當(dāng)取向發(fā)生的碰撞，有效碰撞引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。分子百分?jǐn)?shù)能量0EaEcE等溫下的分子能量分布曲線圖Ea表示分子平均能量Ec表示活化分子的最低能量E表示活化能活化分子：能發(fā)生有效碰撞的、能量較高的分子?；罨埽夯罨肿拥淖畹湍芰扛叱龇磻?yīng)物分子平均能量的部分。反應(yīng)物分子的平均能量生成物分子的平均能量活化分子的最低能量活

7、化能一、化學(xué)反應(yīng)速率4.活化分子和有效碰撞理論增大不變增大不變增大增大增大增大增大不變增大不變增大增大增大增大活化分子百分?jǐn)?shù)單位體積內(nèi)活化分子數(shù)溫度升高正催化劑壓強(qiáng)增大濃度增大有效碰撞機(jī)率單位體積內(nèi)分子數(shù)（2）對影響化學(xué)反應(yīng)速度外因的解釋二、化學(xué)平衡1.可逆反應(yīng)（1）可逆反應(yīng)：在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)，用“ ”表示。（2）可逆反應(yīng)的特征：在同一條件下同時(shí)向兩個(gè)方向進(jìn)行；可逆是絕對的，不可逆是相對的；可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底，不能實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化；反應(yīng)物、生成物同時(shí)共存。（3）常見可逆反應(yīng)I2、Cl2、Br2、CO2、SO2、NH3與H2O反應(yīng)、水解H2I22HIN23H

8、22NH3高溫高壓催化劑2.化學(xué)平衡狀態(tài)及其特征（1）定義：在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。（2）化學(xué)平衡的建立與反應(yīng)途徑的關(guān)系：化學(xué)平衡的建立與反應(yīng)途徑無關(guān)，從正反應(yīng)或逆反應(yīng)開始都可以建立平衡狀態(tài)；可逆反應(yīng)同時(shí)向正、逆兩個(gè)方向進(jìn)行，起始加入的量僅能影響v正、v逆的大小，只要v正v逆，在外觀上反應(yīng)就會向速率相對較大的方向進(jìn)行，但最終使v正v逆，建立平衡。二、化學(xué)平衡二、化學(xué)平衡2.化學(xué)平衡狀態(tài)及其特征（3）速率時(shí)間圖像：（4）化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、等、定、動、變二、化學(xué)平衡3.達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志判斷依據(jù)mA(g)

9、nB(g) pC(g)qD(g)（1）正、逆反應(yīng)速率相等，且不等于0同一種物質(zhì)：消耗A的速率生成A的速率同側(cè)的不同物質(zhì)：n消耗A的速率m生成B的速率異側(cè)的不同物質(zhì)：p消耗A的速率m消耗C的速率（2）各組成成分的百分含量體持不變即：質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、分子數(shù)之比、物質(zhì)的量濃度、體系顏色不變（3）反應(yīng)放出的熱量與吸收的熱量相等，即體系溫度不變。（4）特殊標(biāo)志：對某些反應(yīng)適用恒溫、恒容條件下：壓強(qiáng)p不變（ n不變即p不變）， 不適用于反應(yīng)前后氣體分子個(gè)數(shù)不變的反應(yīng)氣體的密度不變 不適用于反應(yīng)物、生成物都是氣體的反應(yīng)氣體的平均相對分子質(zhì)量不變 不適用于平均相對分子質(zhì)量不變的反應(yīng)恒溫、恒壓

10、條件下：壓強(qiáng)不變能否作為平衡判斷依據(jù)？Vm氣體氣體氣體nmM2121nnpp二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡4.反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響（1）平衡移動原理（勒夏特列原理）：如果改變一個(gè)影響化學(xué)平衡的條件，平衡就向能減弱這種改變的方向移動。（2）影響化學(xué)平衡的因素濃度壓強(qiáng)溫度c(反)，平衡c(生)，平衡c(反)，平衡c(生)，平衡升溫平衡:吸熱降溫平衡:放熱VnRTp 加壓：單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)增加平衡:多少減壓：單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)減小平衡:少多圖中的隱含什么因素的改變？圖中的隱含什么因素的改變？圖中的隱含什么因素的改變？對于N23H22NH3只能是由于加入催化劑。對于AB 2C可能是由于加入了催化

11、劑、加壓、各物質(zhì)濃度加倍（恒溫、恒容條件下）。二、化學(xué)平衡5.等效平衡及其規(guī)律（1）等效平衡的定義：在一定條件下，同一可逆反應(yīng)，以兩種不同的起始狀態(tài)開始反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)若兩平衡中相同組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或體積分?jǐn)?shù)）均對應(yīng)相等，則兩平衡互為等效平衡。例：N23H2 2NH3 起始1：1mol 3mol 0平衡1： 0.95mol 2.85mol 0.1mol起始2： 0 0 2mol (等T、V）平衡2： 0.95mol 2.85mol 0.1mol起始3：1mol 3mol 2mol (等T、P）平衡3： 1.9mol 5.7mol 0.2mol二、化學(xué)平衡（2）建立等效平衡的規(guī)律：對于反應(yīng)m

12、A(g)nB(g) pC(g)qD(g)若mnpq等溫、等容條件下：起始物質(zhì)的量相同等溫、等壓條件下：起始物質(zhì)的量比例相同（在此條件下，容器體積隨氣體的物質(zhì)的量發(fā)生改變，可視為多個(gè)等溫、等容容器的反應(yīng)）若mnpq無論等溫、等容還是等溫、等壓，只需起始物質(zhì)的量比例相同。二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡6.有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算（1）濃度：起始濃度、濃度的變化、平衡濃度（2）轉(zhuǎn)化率：（3）反應(yīng)速率：（4）反應(yīng)速率之間的關(guān)系：速率之比計(jì)量數(shù)之比Vnc100%起始量轉(zhuǎn)化量tVntcv二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡6.有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算（5）平衡常數(shù)：（6）在一定溫度、壓強(qiáng)下體積分?jǐn)?shù)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)的體

13、積比平衡后氣體體積縮小的百分率反應(yīng)物平衡濃度冪之積生成物平衡濃度冪之積K2121nnVV)(R nRTpv為常數(shù)氣態(tài)方程：二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡6.有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算（7）在一定溫度、容積時(shí)：起始狀態(tài)與平衡狀態(tài)壓強(qiáng)之比達(dá)到平衡時(shí)壓強(qiáng)改變了幾分之幾（8）混合物的密度對于反應(yīng)物、生物物全部是氣體的反應(yīng)在恒溫、恒容條件下：在恒溫、恒壓條件下：Vm氣體2121nnpp1221nn密度不變二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡6.有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算（9）平均相對分子質(zhì)量：對于反應(yīng)物、生成物全部是氣體的反應(yīng)（10）產(chǎn)率氣體氣體nmM1221nnMM100%理論產(chǎn)量實(shí)際產(chǎn)量產(chǎn)率二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡7.化學(xué)平衡

14、圖像（1）解題思路 分析縱橫坐標(biāo)及曲線表示的意義。X：時(shí)間、溫度、壓強(qiáng)Y：物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)速率、混合氣體的密度、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量分析曲線的變化趨勢與縱橫坐標(biāo)的關(guān)系。分析特殊點(diǎn)（起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)）及其含義有兩個(gè)以上變量時(shí)，分別討論兩個(gè)變量的關(guān)系，此時(shí)確定其他量為恒量。（定一議二） 7.化學(xué)平衡圖像（2）圖像的類型 時(shí)間類： vt、 nt、 ct、t、% t、t、t、Mt、Pt等特點(diǎn)：條件不變時(shí)，有平行于x軸的水平線注意：平衡后的變化才符合平衡移動原理“突變”與“漸變”的區(qū)別先拐、先平、數(shù)值大溫度、壓強(qiáng)類特點(diǎn)：無平行線注意：平衡后的變

15、化才符合平衡移動原理定一議二二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡8.“平衡移動的方向”與“平衡移動的結(jié)果”如果改變影響平衡的一個(gè)條件，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。例如：對于N23H22NH3H0T新 T原溫度下降方向p新 p原壓強(qiáng)減小方向c(N2)新 c(N2)原c(N2)減小方向升溫加壓通入N2平衡移動結(jié)果平衡移動方向外界條件的改變練習(xí)1：往pH2的醋酸溶液加入下列物質(zhì)，醋酸的電離度和溶液的pH如何變化？（1）加入冰醋酸（2）加水稀釋至原體積的10倍（3）加入少量CH3COONa(s) （4）滴加少量濃硫酸練習(xí)2：如何使以下兩反應(yīng)體系的顏色加深？2NO2N2O4H0H2I22HIH0T、p 不

16、變充入反應(yīng)物、充入生成物T、V不變 充入反應(yīng)物、充入生成物加壓、 減壓、升溫、 降溫二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡9.化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡在工業(yè)上的應(yīng)用（1）合成氨工業(yè)思考：合成氨的反應(yīng)有何特點(diǎn)？可逆反應(yīng)氣體體積縮小的反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng)氮?dú)獾逆I能很大氨氣易液化N23H22NH3H92.4kJ/mol思考：如何選擇合適的生產(chǎn)條件？催化劑：鐵觸媒加快反應(yīng)，提高單位時(shí)間氨的產(chǎn)量。溫度：500速率：溫度越高，反應(yīng)越快轉(zhuǎn)化率：溫度越低，轉(zhuǎn)化率越高催化劑：在500 時(shí)，催化劑活性最大壓強(qiáng)：21075107Pa壓強(qiáng)越大，反應(yīng)越快，轉(zhuǎn)化率越高，但對設(shè)備要求也越高。濃度：增大反應(yīng)物濃度，降低生成物濃度。N23H

17、22NH3H92.4kJ/mol高溫高壓催化劑9.化學(xué)反應(yīng)、化學(xué)平衡知識在工業(yè)上的應(yīng)用（2）工業(yè)制硫酸反應(yīng)原理：FeS2O2 Fe2O3SO2 2SO2O2 2SO3H196.6KJ /mol SO3H2OH2SO4SO2催化氧化過程的反應(yīng)條件：決勝2008P1164 11 2 8煅燒常壓400500V2O5壓強(qiáng)溫度催化劑二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡10.“可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底” 不為0原則例1：若CH3COOH與C2H518OH發(fā)生酯化反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，有多少種物質(zhì)中含有18O？例2：已知：298K時(shí)，2SO2O22SO3H197kJ/mol在相同的溫度和壓強(qiáng)下，向密閉容器中通入2mol SO2和1mol O2，達(dá)到平衡時(shí)放出熱量197kJ。決勝2008P11714題P115遷移訓(xùn)練2二、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡10.“可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底”不為0原則例3： 2SO2 O2 2SO3若某時(shí)間0.2mol/L 0.1mol/L 0.2mol/L則平衡時(shí)0.4mol/L 0.25mol/L 0.4mol/L0.15mol/L 0.15mol/L哪些數(shù)據(jù)有可能是正確的？練習(xí)：2008P