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专题8化学反应速率和化学平衡考点一化学反应速率考点清单基础知识一、化学反应速率1.表示方法用单位时间内反应物或生成物的①物质的量浓度的变化来表示,通常用单位时间内反应物浓度的②减少或生成物浓度的③增加来表示。不管用哪种物质表示,均为正值。2.计算公式:④v= 。ΔΔct3.常用单位:⑤mol/(L·s)或mol/(L·min)。4.同一反应中用不同物质表示的化学反应速率之间的关系对于反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在同一时间段内化学反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=⑥a∶b∶c∶d。二、影响化学反应速率的因素1.内因:⑦物质的结构和性质是决定化学反应速率的重要因素。2.外因:对于同一化学反应,改变外界条件可以改变化学反应速率。(1)浓度:在其他条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应速率⑧加快;减小反应物的浓度,化学反应速率⑨减慢。(2)压强:对于有气体参加的反应,在其他条件不变时,增大压强会⑩加快化学反应速率;减小压强会 减慢化学反应速率。(3)温度:在其他条件不变时,升温,化学反应速率 加快;降温,化学反应速率 减慢。(4)催化剂:使用催化剂能 改变化学反应速率。(5)其他因素:光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质等。重点突破外界条件的变化对可逆反应中v正、v逆的影响1.温度的影响对于可逆反应,改变温度时,吸热反应的速率受到的影响程度大。升温时,吸热反应速率增大的程度大;降温时,吸热反应速率减小的程度大。如图所示。2.压强的影响(1)对于反应前后气体体积可变的反应,化学方程式中气态物质化学计量数大的一侧,其反应速率受压强的影响程度大。加压时,它增大的程度大;减压时,它减小的程度大。如图所示。(2)对于反应前后气体体积不变的反应,改变压强时,正、逆反应速率会同等程度地改变。3.浓度的影响增大反应物的浓度,正反应速率急剧增大,然后逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,最终v正=v逆,重新建立平衡。4.催化剂的影响催化剂同等程度地改变正、逆反应速率,与反应物或生成物的状态无关。考点二化学平衡状态和化学平衡常数基础知识一、化学平衡状态在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率与逆反应速率①相等时,反应混合物中各组分的浓度②保持一定的状态,叫作化学平衡状态,简称化学平衡。二、化学反应进行的方向影响反应自发性的因素是焓变(ΔH)、熵变(ΔS)和温度(T)。要正确判断一个化学反应能否自发进行,必须综合考虑ΔH、ΔS和T这三个因素。在恒温恒压时,有如下判据: 具体可表示为:Δ-Δ0,Δ-Δ0,Δ-Δ0,HTSHTSHTS反应能自发进行反应达到平衡状态反应不能自发进行类型ΔHΔS反应的自发性100一定能自发进行(ΔH-TΔS0)200一定不能自发进行(ΔH-TΔS0)300反应的自发性随温度的变化而改变。ΔH0、ΔS0的反应通常在低温下自发进行(此时ΔH-TΔS0);ΔH0、ΔS0的反应通常在高温下自发进行(此时ΔH-TΔS0)400这个判据用文字可表述为:在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔH-TΔS0的方向进行,直到达到平衡状态。三、化学平衡常数及转化率1.化学平衡常数在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数,用符号K表示。对于一般的可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在一定温度下达到化学平衡时有K=③ 。对于该化学反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Qc= 。若QcK,则该反应向④逆反(C)(D)(A)(B)cdabcccc(C)(D)(A)(B)cdabcccc应方向进行;若Qc=K,则该反应达到平衡;若QcK,则该反应向⑤正反应方向进行。2.平衡转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,用来表示反应限度。对于反应aA+bB cC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为:α(A)= ×100%3.生成物的产率生成物的产率是实际产量占理论产量的百分数。一般来说,转化率越高,原料利用率越高,产率越高。产率= ×100%A-AA的初始浓度的平衡浓度的初始浓度产物实际质量理论产量4.使用化学平衡常数时应注意的问题(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物、生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,其浓度可看作“1”而不代入化学平衡常数的计算公式中。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变;若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。重点突破判断可逆反应达到化学平衡状态的标志1.v正=v逆(指的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等)。2.反应混合物中各组分的含量(如质量分数、体积分数、物质的量分数)保持不变。3.对于密闭容器中的反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),根据对化学平衡概念的理解,判断下列各情况是否达到平衡。可能的情况举例是否达到平衡混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA,即v正=v逆平衡在单位时间内消耗了nmolB的同时生成了pmolC不一定平衡v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q不一定平衡在单位时间内生成了nmolB,同时消耗了qmolD不一定平衡压强压强不再变化,当m+n≠p+q时平衡压强不再变化,当m+n=p+q时不一定平衡可能的情况举例是否达到平衡续表混合气体的平均相对分子质量 一定,当m+n≠p+q时平衡 一定,当m+n=p+q时不一定平衡气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系的颜色不变,即有色物质的浓度不变平衡rMrM可能的情况举例是否达到平衡续表考点三影响化学平衡移动的因素基础知识1.化学平衡移动一个可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(如温度、浓度、压强等)改变,平衡体系中各组分的含量也会随着改变而达到新的平衡状态,这个过程叫作化学平衡的移动。平衡移动的原因:条件改变,引起v正、v逆相对大小的改变,平衡移动。2.影响化学平衡移动的因素(1)浓度:在其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度均可使平衡向正反应方向移动;反之,平衡则向逆反应方向移动。(2)压强:在有气体参加的可逆反应里,在其他条件不变时,增大压强,平衡向气体总体积缩小的方向移动;反之,平衡则向气体总体积增大的方向移动。压强对平衡的影响,实际上就是浓度对平衡的影响,所以只有当压强改变造成浓度改变时,平衡才有可能移动。(3)温度:在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向吸热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动。(4)催化剂:使用催化剂能同时、同等程度地改变正、逆反应速率,所以催化剂对平衡移动无影响。3.等效平衡(1)概念相同条件下,同一可逆反应体系,不管从正反应开始,还是从逆反应开始,起始加入物质的物质的量不同,而达到平衡时,反应混合物中同种物质的百分含量相同,这样的平衡称为等效平衡。(2)等效平衡规律Ⅰ.恒温、恒容条件对于反应前后气体分子数改变的同一可逆反应,只改变起始时加入物质的物质的量时,按可逆反应的化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量,若对应组分的物质的量相同,则达到的平衡等效。如在恒温、恒容条件下,可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)①2mol1mol0②002mol③0.5mol0.25mol1.5mol由于①、②、③三种情况按化学方程式中各物质的化学计量数换算成同一半边的反应物,对应各组分的物质的量均相等,因此三者达到的平衡为等效平衡。对于同一可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量,若对应组分的物质的量之比相同,则达到的平衡等效。如在恒温、恒压条件下,可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)①2mol1mol0②4mol2mol0③004mol④2mol1mol2mol①、②的图示如下:Ⅱ.恒温、恒压条件 (3)在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体体积不变的可逆反应,改变起始时加入物质的物质的量,按可逆反应的化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量,若对应组分的物质的量的比值相同,则达到的平衡等效。重点突破浓度、压强影响化学平衡的几种特殊情况1.当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或纯液体物质时,由于其“浓度”是恒定的,不随其量的增减而变化,故改变这些固体或纯液体的量,对平衡基本无影响。2.压强的变化对非气态物质的浓度基本无影响,因此,当反应混合物中不存在气态物质时,压强的变化对平衡无影响。3.对于气体分子数无变化的反应,如H2(g)+I2(g) 2HI(g),压强的变化对其平衡无影响。因为在这种情况下,压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的,故平衡不移动。4.同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度,应视为压强对平衡的影响,如某平衡体系中,c(N2)=0.1mol·L-1、c(H2)=0.3mol·L-1、c(NH3)=0.2mol·L-1,当浓度同时增大一倍时,即让c(N2)=0.2mol·L-1、c(H2)=0.6mol·L-1、c(NH3)=0.4mol·L-1,此时相当于压强增大一倍,平衡向生成NH3的方向移动。5.在恒容的密闭容器中,当改变其中一种气体的浓度时,必然同时引起压强改变,但判断平衡移动的方向时,仍应从浓度对平衡的影响角度去考虑。如2NO2(g) N2O4(g),平衡后,若向容器中再通入反应物NO2,使c(NO2)增大,平衡正向移动;若向容器中再通入生成物N2O4,则使c(N2O4)增大,平衡逆向移动。但由于上述两种情况下,容器内的压强都增大,重新达到平衡后,NO2的百分含量都比原平衡时要小。6.惰性气体对化学平衡的影响(1)若容器恒温、恒容,充入惰性气体虽改变了容器内气体的总压强,但却没有改变各反应气体的浓度,化学反应速率不变,故平衡不移动;(2)若容器恒温、恒压,充入惰性气体就会使容器的容积增大,虽未减小容器内气体的总压强,但却降低了各反应气体的分压和浓度,正、逆反应速率均减小,化学平衡会向气体体积增大的方向移动。可见,改变容器内气体的压强,能否使平衡发生移动,取决于是否改变了气体物质的浓度。考点四有关化学平衡的计算基础知识1.解题步骤(1)写出有关化学平衡的反应方程式。(2)确定各物质的起始量、转化量、平衡量。(3)根据已知条件列方程式进行相关计算。2.解题模式——“三段式思维法”如反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B物质的起始物质的量分别为amol、bmol,达到平衡后,A的消耗量为mxmol,容器容积为VL。mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)n始/molab00n转/molmxnxpxqxn平/mola-mxb-nxpxqx对于反应物:n平=n始-n转对于生成物:n平=n始+n转则有:(1)化学平衡常数:K= (2)平衡时A物质的物质的量浓度:c平(A)= mol·L-1(3)A物质的转化率:α(A)= ×100%A物质与B物质的转化率之比:α(A)∶α(B)= ∶ = (4)平衡时A物质的体积分数(或物质的量分数):φ(A)= ×100%--pqmnpxqxVVamxbnxVV-amxVmxamxanxbmbna-(--)amxabpqmnx(5)平衡时容器内压强与起始时容器内压强之比: = (6)平衡时容器内气体总密度: = g·L-1(7)平衡时容器内气体的平均摩尔质量: = g·mol-1pp平始(--)abpqmnxabρ混ABaMbMVMAB(--)aMbMabpqmnx