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化学反应的速率化学平衡※简介有效碰撞、活化分子、活化分子百分数、活化能等概念分子要起反应，必须相互接触碰撞，但并不是每一次都能发生化学反应，能发生化学反应的只是少数能量较高的“活化”分子，“活化”分子所进行的能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞。活化能是活化分子的平均能量与反应物平均能量之差。如图所示，图中E表示活化分子的平均能量；Ea、Ea′分别表示正、逆反应的活化能；E1、E2分别表示反应物分子和生成物分子的平均能量。由图可以看出：正反应的活化能：Ea=E–E1逆反应的活化能：Ea′=E–E2若EaEa′，表示正反应放热，逆反应吸热。一、化学反应速率1．化学反应速率（1）化学反应速率的意义：用来表示化学反应过程进行的快慢。（2）概念：通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。（3）表达式：；单位：mol/(L·min)或mol/(L·s)。（平均速率）（4）在同一反应中，用不同的物质表示反应速率的数值之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。对于同一反应：mA(g)＋nB(g)⇋pC(g)＋qD(g)同一时间：vA︰vB︰vC︰vD＝ΔnA︰ΔnB︰ΔnC︰ΔnD＝ΔCA︰ΔCB︰ΔCC︰ΔCD＝m︰n︰p︰q例1、在一定温度、压强下，2L密闭容器中发生反应A(g)+3B(g)=2C(g)，初始加入A1mol，B3mol，经过30s后，测定A为0.1mol。问：（1）B、C各剩余多少？（2）在这段时间内A、B、C的反应速率各是多少？例2、将等物质的量的A和B，混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)，经过5min时测得D的浓度为0.5mol·L-1，c(A)︰c(B)=3︰5，C的反应速率是0.1mol·L-1·min–1，A在5min末的浓度是______，B的平均反应速率为______，x的值为_______。例3、反应A+3B==2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为①VA=0.15mol·L-1·s-1②VB=0.6mol·L-1·s-1③VC=0.4mol·L-1·s-1④VD=0.45mol·L-1·s-1则该反应在不同条件下速率快慢顺序是。2．影响化学反应速率的因素化学反应的快慢与反应物本身的性质有关，不同反应的快慢是不一样的。对于同一反应来说，影响化学反应速率的因素有温度、溶液的浓度、催化剂等。（1）温度：温度越高，化学反应速率越快。在浓度一定时，温度升高，反应物分子的平均能量增加，反应物分子中活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多，从而加大了反应速率。（2）溶液的浓度：在溶液中进行的反应，反应物的浓度越大，化学反应速率越快。若增加一种物质的浓度（不论是反应物还是生成物）后，单位体积内活化分子数目增多，有效碰撞次数增多，反应速率总是加快；反之，则减小．固体或纯液体浓度视为常数，它们物质的量的变化不会引起反应速率的变化。（3）压强：对于有气体参加的反应，改变压强将使气体的体积发生改变，也即相应地改变气体的浓度。故增大压强，反应速率加快，降低压强，反应速率减缓。①增大压强，容器体积减小反应速率总是增大，反之减小。②恒容条件，增加与反应无关的气体，容器总压增加，但与反应有关的气体物质各自的分压不变，各自浓度不变，故反应速率不变。③恒压条件，增加与反应无关的气体，容器体积增加，对于反应有关的气体物质相当于减压，故反应速率减小。总之，有气体参加的反应，压强的影响，实质上是指容器容积的改变，导致各气体的浓度同等程度的改变，从而影响反应速率。（4）催化剂：通常加入催化剂能极大地加快化学反应速率。催化剂是通过降低反应的活化能，使活化分子百分数增大，活化分子增多来加快反应速率的。催化剂虽然在反应前后的质量和化学性质没有发生变化，但它却参与了化学变化过程，改变了原来的反应历程。需要注重的是：（1）对于可逆反应，催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。在一定条件下，正反应的优良催化剂必定是逆反应的优良催化剂。（2）使用催化剂只能改变反应途径，不能改变反应的始态和终态，故催化剂只能加快反应达到平衡时的时间，而不能改变平衡状态，反应的热效应也和催化剂的存在与否无关。（3）催化剂只能加速热力学上认为可以实现的反应，对于热力学计算不能发生的反应，任何催化剂都不能改变反应发生的方向。（4）催化剂可以加快化学反应速率，也可以减慢化学反应速率，前者称之为正催化剂，后者称之为负催化剂。通常情况下，正催化剂用得较多，因此，若无特殊说明，都是指正催化剂。（5）固体的表面积：固体的表面积越大，化学反应速率越快。（6）其他：反应物的状态，光，电，电磁波，溶剂性质等[练习巩固]1．在下列事实中，什么因素影响了化学反应速率？①夏天的食品易霉变，冬天就不易发生该现象②熔化的氯酸钾放出气泡较慢，撒入少量二氧化锰很快产生气体③工业上常将固体燃料粉碎，以提高燃烧效率④同体积、同浓度的盐酸与同样大小的锌条和镁条反应，产生气体前慢后快⑤同体积、同浓度的硫酸和盐酸与同样大小且质量相等的的锌粒反应，产生气体前者快⑥集气瓶中的氢气和氯气的混合气体，在瓶外点燃镁条时发生爆炸2.把除去氧化膜的镁条放入一定浓度的稀盐酸的试管中，发现H2的生成速率v随时间t变化如图。其中０～t1速率变化的原因是___________________________；t1～t2速率变化的原因是___________________。3．把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL2mol/L盐酸的烧杯中，均加水稀释到50mL，此时，X和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是（）A．10℃20mL3mol/L的X溶液B．20℃30mL2mol/L的X溶液C．20℃10mL4mol/L的X溶液D．10℃10mL2mol/L的X溶液4．已知某反应的各物质浓度数据如下：aA(g)+bB(g)⇋2C(g)起始浓度(mol·L-1)3.01.002s末浓度(mol·L-1）1.80.60.8据此可推算出上述方程式中各物质的计量数之比是（）A．9︰3︰4B．3︰1︰2C．2︰1︰3D．3︰2︰15．在N2+3H22NH3的反应中，经一段时间后，NH3的物质的量浓度增加了0.6mol·L-1，在此时间内用H2表示的平均速率为0.45mol·L-1·s-1，则反应所经过的时间为（）A．0.2sB．1.0sC．1.5sD．2.0s6.将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A(g)＋B(g)2C(g)若经2s后测得C的浓度为0.6mol·L-1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L-1·s-1；②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L-1·s-1；③2s时物质A的转化率为70％；④2s时物质B的浓度为0.7mol·L-1。其中正确的是（）A．①③B．①④C．②③D．③④7．x、y、z三种气体进行下列反应：3x+y2z，在三种不同情况下速率值为：①vx=6mol·L-1·min-1，②vy=3mol·L-1·min-1，③vz=0.05mol·L-1·s-1。则这三种情况下化学反应速率大小顺序正确的是（）A．③②①B．②①③C．①②③D．③①②8．反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10L密闭容器中进行，半分钟后，水蒸气的物质的量增加了0.45mol，则此反应的平均速率v(X)（反应物的消耗速率或产物的生成速率）可表示为（）A．v(NH3)=0.010mol/(L⋅s)B．v(O2)=0.001mol/(L⋅s)C．v(NO)=0.001mol/(L⋅s)D．v(H2O)=0.045mol/(L⋅s)9．一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：下列描述正确的是：（）A．反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/(L·s)B．反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/LC．反应开始到10s时，Y的转化率为79.0%D．反应的化学方程式为：X(g)+Y(g)⇋Z(g)10．在下列影响化学反应速率的因素中，肯定能使化学反应速率加快的方法是（）①升高温度②加入催化剂③增大反应物浓度④将块状固体反应物磨成粉末A．①②③B．①②④C．①③④D．①②③④11．氯酸钾晶体在①加热，②研细，③光照，④配成溶液，⑤掺入MnO2五项中，能使其充分释放氧气的速率达最快组合的是（）A．①③④B．①②⑤C．③④⑤D．②③⑤12．实验室可用铁片与稀硫酸反应制取氢气，下列措施不能使氢气生成速率增大的是（）A．加热B．不用稀硫酸，改用质量分数为98％的浓硫酸C．不用铁片，改用镁条D．不用铁片，改用铁粉二、化学平衡1、化学平衡状态（1）概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫做化学平衡状态，简称化学平衡。（2）化学平衡状态的特征：①“动”：化学平衡是动态平衡，即：v正＝v逆≠0②“等”：达到化学平衡时v正＝v逆，即同一物质的消耗速率等于生成速率③“定”：外界条件不变时，处于化学平衡状态的各物质浓度、质量分数或体积分数保持不变④“变”：可逆反应的平衡状态是相对的，暂时的，当影响平衡的条件改变时，化学平衡即被破坏，并在新的条件下建立新的平衡状态（3）化学平衡状态对于可逆反应A2（气）+B2（气2AB（气）是否达平衡状态，可以从以下几个方面判断。（1）A2与B2反应生成AB的速率与AB分解速率相等（等）（2）单位时间内A2与B2反应生成AB的分子数与AB分解的分子数相等（等）（3）单位时间内，生成2xmolAB的同时，生成xmolA2和xmolB2（等）（4）单位时间内，消耗xmolA2和xmolB2的同时分解2xmol的AB（等）（5）一定温度时，密闭容器中A2、B2、AB的分子数不再改变（定）（6）当外界条件不变时，A2、B2、AB的浓度不再改变（定）（7）当外界条件不变时，A2、B2的转化率不再改变（定）（8）当外界条件不变时，体系颜色不再变化（定）对于A2（气）+2B2（气）2C2（气）的反应前后分子个数改变的平衡体系，还可以下列几点来判断：（9）外界条件不变时，体系的平均摩尔质量不再改变。（定）（10）外界条件不变时，体系的分子总数不再改变（定）（11）恒温恒容时，体系的压强不再改变（定）（12）恒温恒压时，体系的密度不再改变（定）[练习巩固]1.能够说明N2+3H22NH3反应在体积不变密闭容器中已达到平衡状态的是①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1：2：3④tmin内，生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2⑥容器内质量不随时间变化而变化⑦某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H⑧容器内密度不再发生变化⑨容器内压强不随时间变化而变化⑩容器内的平均相对分子质量不再发生变化2．据化学平衡状态的判断依据，完成下列表格：举例反应mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）一定/不一定平衡混合物中各物质的含量①各物质的物质的量或物质的量分数一定②各物质的质量或质量分数一定③各气体的体积或体积分数一定④总压强、总体积、总物质的量一定正、逆反应的速率关系①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成了mmolA②在单位时间内消耗了mmolB，同时生成了pmolC③vA︰vB︰vC︰vD=m︰n︰p︰q④在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD压强①m+n≠p+q时，总压强一定（其他条件一定）②m+n=p+q时，总压强一定（其他条件一定）混合气体平均摩尔质量Mr①Mr一定时，只有当m+n≠p+q时②Mr一定时，但m+n=p+q时温度体系吸收、放出热量相等，即体系温度不变时颜色若组分有颜色，当体系的颜色不再变化时体系的密度①反应物、生成物全为气体，定容时，密度一定②m+n≠p+q时，等压，等温，气体密度一定3．下