搜索
化学反应速率和化学平衡复习化学反应速率主要内容化学反应速率概念及意义数学表达式及单位影响因素内因—物质的性质外因浓度压强温度催化剂其它因素一、化学反应速率1.定义：：2.表示方法：3.数学表达式：4.单位：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。mol/(L·s)或mol/(L·min)-1或mol·L-1·h-1衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。v=△C△t———★1.反应速率是指某一时间间隔内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率；★2.同一化学反应的反应速率用不同的物质来表示，可能有不同的速率值，但这些速率的数值之比等于化学方程式的计量系数之比5.应注意的几个重要的问题：对于反应：mA+nB=pC+qD比例关系：V(A)：V(B)：V(C)：V(D)=m：n：p：q★4.温度每升高10℃，反应速率增至原来的2-4倍。★3.比较同一反应在不同条件下的反应速率时，应：①统一基准物质；②统一单位。总结：比较化学反应速率的大小：（1）利用化学反应速率比较反应进行的快慢，必须先转化为同一物质表示的反应速率，再进行比较。同时还注意化学反应速率单位的一致性.（2）利用化学反应中各物质的化学反应速率之比等于各物质的化学计量数之比。（3）应用“三段式”来解决较为复杂的反应速率问题。【例1】反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为:①v(A)=0.15mol/(L·s);②v(B)=0.6mol/(L·s)③v(C)=24mol/(L·min);④v(D)=0.45mol/(L·s)则该反应进行的快慢顺序为。④③=②①【例2】在2L容器中，发生3A+B=2C的反应，若最初加入的A和B均为4mol，A的平均反应速率为0.12mol/(L·s)，则10s后容器内的B物质是())A.2.8molB.1.6molC.3.2molD.3.6molC典型例题解析【例3】某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如右图所示，由图中数据分析，该反应的化学方程式为：_______________反应开始至2min，Z的平均反应速率为__________。典型例题解析n/molt/min1230.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.11.2YXZ3X+Y2Z0.05mol/(L·min)1、内因：参加化学反应的物质的性质（即反应物的本性）（内因是影响化学速率的主要因素）2、外因当其他条件不变时（1）浓度的影响：增加反应物的浓度可以加快化学反应速率；降低反应物的浓度，可以减慢化学反应速率。二、影响化学速率的因素（2）压强的影响：（仅适用于有气体参加的反应）增加体系的压强，可以加快化学反应速率；降低体系的压强，可以减慢化学反应速率。（3）温度的影响：升高体系的温度可以加快化学反应速率；降低体系的温度，可以减慢化学反应速率。（4）催化剂的影响：使用正催化剂可以加快化学反应速率；使用负催化剂可以减慢化学反应速率。（5）其他因素的影响：如：光、固体的表面积、溶剂等。特别提醒一、浓度问题1、若增加一种物质的浓度（无论是反应物或是生成物），反应速率总是加快，反之则减慢。2、固体（或纯液体）的浓度视为常数，增加或减少固体（或纯液体）的量，化学反应速率和化学平衡均不改变；故不能用它表示反应速率。但固体的表面积越大，反应速率越快。本质:压强的变化，引起容器体积的变化，最终导致浓度的变化！如：气体体系中每一种物质的浓度均增大一倍，即体系体积缩小一半，即相当于“加压”了。（1）对于可逆反应，压强增大，正逆反应速率都增大，但压强对平衡体系中气体的系数大的一边影响的幅度大；（2）充入反应无关气体（惰气）：恒容条件下，容器总压尽管增大了，但容器的体积不变，各自的浓度也不变，故反应速率不变；恒压条件下，为维持容器压强不变，容器体积必增大，故体系中各气体浓度减小，故反应速率减小。二、压强问题压强对于有气体参与的反应才有意义！反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在可变容积的密闭容器中进行下列的改变，对化学反应速率的影响如何？A、增加碳的量B、容器的体积缩小一半C、保持体积不变，充入N2，使体系的压强增大一倍D、保持压强不变充入N2。★增加或减少固体的量对反应速率没影响；★总压变化时要考虑浓度是否变化，才去判断对反应速率的影响。无大无小1、升高温度，无论是放热反应或是吸热反应（正、逆反应），速率都加快，但温度对吸热方向影响的幅度大（即升温加快的幅度大，降温下降的幅度大）；2、温度每升高10℃，反应速率就提高到原来的2~4倍。升温后，V现=n△tV原（其中△t为现温度与原温度的差与10之比值，n为速率提高的倍数）。三、温度问题四、催化剂问题1、催化剂能同等程度的改变正、逆反应的反应速率，因而对化学平衡无影响，不能改变反应物的转化率和生成物的总产量。2、催化剂参加化学反应，改变了反应进行的途径，因而大大降低了反应的活化能，大大增大了活化分子百分数。5、有效碰撞理论（1）有效碰撞：反应物分子间必须相互碰撞才有可能发生反应，但不是每次碰撞都能发生反应，能发生反应的碰撞称为有效碰撞。有效碰撞必须满足两个条件：一是发生碰撞的分子具有较高的能量；二是分子在一定的方向上发生碰撞。（2）活化分子：（3）活化分子百分数：指活化分子在反应物分子中所占的百分数。在化学反应中，能量较高，有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子。（4）有效碰撞的碰撞角度：（5）活化能：是指活化分子的平均能量与普通反应物分子的平均能量的差值。足够的能量和恰当的碰撞角度注意：a.活化分子的碰撞不一定都是有效碰撞；b.活化分子数越多，有效碰撞次数就越多，反应速率就越快。E反应物E生成物E活化分子碰撞理论解释浓度对反应速率的影响浓度增大→单位体积内n总↑→单位体积内n活↑→有效碰撞↑压强对反应速率的影响压强增大→浓度增大→单位体积内n活↑→有效碰撞↑碰撞理论解释温度对反应速率的影响碰撞理论解释升高温度，一部分非活化分子吸收能量转化为活化分子，使得活化分子百分数提高，活化分子间的有效碰撞频率变大，故反应速率增大。能量反应过程E1E2反应物生成物活化分子活化能活化分子变成生成物分子放出的能量反应热没加催化剂加了催化剂催化剂对反应速率的影响•例1：一定量的盐酸与过量铁粉反应时，为了减缓反应速率，且不影响生成氢气的总量，可向盐酸中加入适量的（）•A.氢氧化钠固体•B.水•C.氯化铵固体•D.醋酸钠固体BD例2：向四个体积相同的密闭容器中分别充入一定量的SO2、O2，开始反应时，按正反应速率由大到小的顺序排列正确的是a在500℃,10molSO2与5molO2反应b在500℃时,用V2O5作催化剂，10molSO2与5molO2反应c在450℃,8molSO2与5molO2反应d在500℃,8molSO2与5molO2反应A.abcdB.bacdC.badcD.dcbaC•例3：Fe与稀硫酸反应制取氢气，下列措施能使氢气生成速率加快的是A增加铁的量B增大硫酸浓度C加热D增大压强C•例4：已知反应：A(g)+2B(g)2AB(g);△H＜0,下列说法正确的是•A升高温度，正反应速率增加，逆反应速率减小•B升高温度，有利于反应速率的增加，从而缩短达到平衡所需的时间•C达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应的正向移动•D达到平衡后，升高温度或增大压强都不利于该反应的正向移动B小结：影响化学反应速率的因素反应物性质等（1）内因（2）外因单位体积内有效碰撞次数化学反应的速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增大压强升高温度使用正催化剂二、化学反应进行的方向1、自发反应在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的反应。(1)一定条件指的是一定温度和一定压强，外界帮助可以是如通电光照等。(2)自发反应在恰当条件下才能实现。说明：2.焓变与反应方向化学反应方向的能量判据：1)对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全。体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H＜0）。说明：(2)焓变（△H）是决定反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。二、化学反应进行的方向3、熵变与反应方向研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一因素——体系的混乱度（熵S）。熵：衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵，用符号S表示。对于同一物质：S(g)﹥S(l)﹥S(s)熵变：反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变.用△S表示。（△S＝生成物总熵－反应物总熵）说明：△S0说明反应的混乱度增大。反应的△S越大,越有利于反应自发进行，这个判据叫熵判据。二、化学反应进行的方向4、化学反应能否自发进行的判据体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。所以要正确判断一个反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的焓变△H即能量判据和熵变△S即熵判据。ΔHΔS一定能自发进行例：Mg(s)+2HCl(aq)＝MgCl2(aq)+H2(g)一定不能自发进行例：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)＝CaCO3(s)+2HCl(l)高温下能自发进行低温下能自发进行例：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)例：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)二、化学反应进行的方向4、化学反应能否自发进行的判据△G=△H-T△S0自发=0平衡0不自发小结：反应自发性与焓变、熵变的关系△H△S自发性示例＜0＜0低温下自发氢气、氧气燃烧＜0＞0所有温度下都自发镁条与酸反应＞0＜0所有温度下都不自发CO分解成碳和氧气＞0＞0高温下自发CaCO3分解反应的自发性与反应条件的关系(1)自发反应也需要一定的条件;(2)放热反应也不一定自发;(3)吸热反应一定条件下也可以自发.习题讨论1.下列过程是非自发的是（）A.水由高处向低处流B.天然气的燃烧C.铁在潮湿空气中生锈D.室温下水结成冰D2.下列说法正确的是（）A.放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的B.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变C.自发反应在恰当条件下才能实现D.自发反应在任何条件下都能实现C三、化学平衡的概念1.化学平衡状态的定义指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度和百分含量保持不变的状态。注意对象条件状态结果可逆反应一定v正=v逆C(B)不变化学平衡是动态平衡2.化学平衡状态的特征动动态平衡：v(正)≠0；v(逆)≠0等定变v(正)＝v(逆)≠0c(B)或n(B)或ω(B)一定条件改变→平衡改变逆化学平衡的研究对象是可逆反应3.化学平衡状态的判断依据一、从V正=V逆进行判断（1）用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等（即“V正=V逆”）。。（2）用不同种物质来表示反应速率时速率不一定相等但必须符合两方面（i）表示两个不同的方向（即“正和逆”）。（ii）速率之比=化学计量数之比。二．百分含量不变标志正因为v正＝v逆≠0，所以同一瞬间同一物质的生成量等于消耗量，总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量、物质的量浓度、各成分的百分含量、转化率等不随时间变化而改变。①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。③若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。④反应物的转化率、产物的产率保持不变。☆三．有气体参加的反应，根据混合气体的平均相对分子质量、密度、压强、温度、颜色是否不再改变来判断反应是否达到平衡。化学平衡状态的一些“等价标志”（1）对于反应前后气体体积不等的反应，当恒温、恒容时，压强不变，气体的平均相对分子质量不变；或恒温、恒压时，体积不变，混合气体的密度不变，说明反应处于平衡状态。（2）对于有颜色物质参加的反应，体系颜色不变，说明反应处于平衡状态。（3）对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变，说明反应处于