2022年化学反应速率和平衡知识点.docx

精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -其次册其次章化学平稳化学反应速率和化学平稳理论是中学重要基础理论之一.为什么一个反应的进行需要这样或那样的条件了？这就与下面这两个方面有关：一是反应进行的快慢,即化学反应速率问题.一是反应进行的程度,即化学平稳问题. 本章就特的学习化学反应速率和化学平稳理论.第一学习化学反应速率：一、化学反应速率的表示和运算：化学反应速率通常是用单位时间内任何一种指定的反应物浓度的削减或任何一种指定生成物浓度的增加来表示的.即单位时间内某物质浓度的变化量.例 1 按合成氨反应的以下数据求以N2 、H 2、NH 3 表示的反应速率.N 2+3H22NH 3起始浓度（ mol/L ）1.03.002 秒末浓度（ mol/L ）0.61.80.8就以 N 2、 H2 、NH 3 的浓度变化表示的速率分别为：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_V N 2V H 21.023.020.61.80.2mol 0.6molL 1S 1L 1 S 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_留意：反应速率不取负值.V NH 30.8020.4molL 1 S 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_速率单位：一般浓度变化量用mol/L,时间用秒、分、小时等.同一化学反应,选用不同物质表示反应速率时,可能有不同的速率数值,但速率数值之比等于方程式中各物质的系数比.如上例中：0.2:0.6:0.4=1:3:2要区分平均速率与瞬时速率.（上例中指2 秒内的平均速率）例 2 依据化学反应N2 + 3H 22NH 3,试填充下表里的空白：N2H2NH 3反应开头时1.5 mol/L4.5 mol/L0浓度10 分钟后4.2 mol/L可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_反应速率V H 2V NH 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_二、影响反应速率的条件：内因：反应物的化学性质.外因：浓度、压强、温度、催化剂等（ 1）浓度的影响：我们知道,同样的木条,在空气中燃烧较慢,在氧气中就很快.又如： Na2S2O3 + H 2SO4 = S +SO2 + H 2O + Na 2SO4浓度大快析出硫的速率浓度小慢结论：当其它条件不变时,增大反应物的（气体或溶液）浓度,可以加快反应速率.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -由于浓度越大,单位体积中反应物的分子（或离子）越多,它们发生碰撞的机会越多,因而反应速率越大.（ 2）压强对化学反应速率的影响：对于气体反应来说,当温度肯定时,肯定量气体的体积与其所受的压强成反比.因此,增大体系压强,气体体积缩小,浓度增大,反应速率增大.减小体系压强,气体体积增大, 浓度减小,反应速率减小.结论： 当其它条件不变时,假如反应物中有气体,增大体系压强可以增大反应速率（指缩小气体体积以增大压强）.相反,减小体系压强可以减小反应速率.（ 3）温度对化学反应速率的影响：结论：当其它条件不变时,上升温度可以增大反应速率,每上升10,反应速率增大24 倍.例 3 如一反应在10时反应速率为a,温度每上升10反应速率增大2 倍,求 40时的反应速率.解： 40-10=30反应速率为：a× 2× 2× 2 = a× 23 = 8a（ 4）催化剂的影响：使用催化剂可以转变化学反应速率.注：转变的含义是增大或减小,但一般批增大.使用催化剂能同等程度的转变正、逆反应的速率,不影响化学平稳.（ 5）其它因素的影响：如：光、超声波、激光、放射性、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速度、溶剂等.因体反应物颗粒越小,表面积越大,反应速率越大.光照可以增大某些反应的速率.例：对于反应2SO2 + O 22SO3 + Q如 a增大 O2 的浓度b 削减 SO3 浓度c 增大反应体系压强d 上升温度对化学反应速率有何影响？解： a增大正反应速率b 减小逆反应速率c 正、逆反应速率都增大d正、逆反应速率都增大可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_练习：1、 某温度时,在2 升容器中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.反应开头至2 分钟的平均反应速率物质的量 mol 1.0-0.9可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为.0.8-Y2、在 25时,向 100mL 含 HCl 14.6g 盐酸溶液里,放0.6-0.7X入 5.6g 纯铁粉（设反应前后溶液的体积不变）.经 2 分钟收0.4-Z集到纯洁干燥的H2 1.12L（标况）,在这 2 分钟内,用FeCl20.2-0.2表示的平均反应速率为,在此之后, 又经过4 分钟,铁粉完全溶解,在这4 分钟内用盐酸表示的平均反 应速率 V HCl 为,前 2 分钟与后 4 分钟相比,前者反应速率,这主要是由于.12345时间 分可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_三、化学平稳1、可逆反应和不行逆反应：可逆反应：在同一条件下,能同时向正、逆两个方向进行的反应.如：N2+3H 22NH 3+QN2 O42NO 2 - Q可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -不行逆反应：在同一条件下,不能同时向两个方向进行的反应.可看成正、逆反应的趋势差别很在,反应“一边倒”.正、逆反应是相对的：N 2+3H 22NH 32NH 3N 2+3H 2问：点燃氢气和氧气的混合物可猛烈的化合生成水,电解水时又可生成氢气和氧气,这是不是一个可逆反应？为什么？接问：可逆反应能否进行究竟？（不能）,因而对于任何一个可逆反应都存在一个反应进行到什么程度的问题.2、化学平稳状态：定义： 在肯定条件下, 可逆反应中正反应速率与逆反应速率相等,反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态,叫做化学平稳状态.特点：“动、定、变”反应物与生成物处于动态平稳,V 正=V 逆反应物与生成物浓度保持肯定,百分组成保持肯定.（或说反应物与生成物的含量保持肯定）影响平稳的外界条件转变,平稳状态即被破坏,发生平稳移动.为了使同学较好的懂得动态平稳的含义, 仍可以引用适当的比如. 例如： 当水槽中进水和出水的速度相等时, 槽内水量保持不变. 当商场在肯定时间里进出人数相同时, 商场内人数保持不变等.练习：1.可以说明密闭容器中可逆反应P +QR + S在恒温下已达平稳的是（B）A. 容器内压强不随时间变化B.P 和 S 生成速率相等C.R 和 S 的生成速率相等D.P、Q、R、S 的物质的量相等2.在 1 大气压 390时,可逆反应：2NO 22NO+O 2 达到平稳,此时平稳混合气体的密度是相同条件下H 2 密度的 19.6 倍,求 NO 2 的分解率.（答： 34.6%3、影响化学平稳的条件：化学平稳状态是与外界条件有关的.外界某种条件转变时,使正、逆反应速率不等,平稳混合物中各组成物质的百分含量（或浓度） 也随之转变, 原先的平稳被破坏直到建立新条件下的另一种平稳状态.这种转变的过程,叫化学平稳的移动.影响化学平稳的重要条件有：浓度、压强、温度.（ 1）浓度对化学平稳的影响： 以 FeCl3 + 3KSCN 为例说明.结论： 在其它条件不变的情形下,增大反应物浓度或减小生成物浓度,平稳向正反应方向移动.反之,就向逆反应方向移动.（ 2）压强对化学平稳的影响：结论：在其它条件不变的情形下,增大压强会使化学平稳向着气体体积缩小的方向移动.减小压强,会使平稳向着气体体积增大的方向移动.（ 3）温度对化学平稳的影响：以 2NO 2N2O4+Q 为例说明.结论：在其它条件不变的情形下,温度上升,会使化学平稳向着吸热反应的方向移动.温度降低,会使化学平稳向着放热反应的方向移动.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -（ 4）关于催化剂：因使正、逆反速率同等程度的加快,故不能使平稳发生移动.但能缩短达到平稳的时间.勒沙特列原理：假如转变影响平稳的一个条件（如浓度、压强或温度等）,平稳就向能够减弱这种转变的方向移动.例 1 对于可逆反应：2SO2+O22SO3+Q ,以下说法哪些是正确的,为什么？（ 1）达到平稳时,反应物和生成物的浓度相等.（ 2）达到平稳时,SO2、O2、SO3 的浓度之比为.（ 3）加入催化剂V 2O5 可以缩短到达平稳的时间.（ 4）由于反应前后分子数不同,所以转变体系压强影响化学平稳（缩小体积）.（ 5）对于放热反应, 上升温度正反应速率减小,逆反应速率增大,所以平稳向左移动.解：（ 3）、（ 4）正确.练习：1、当可逆反应,达到平稳后,通入气体,再次达到平稳时存在于（C）A. SO 3、O2B. SO2、SO3C. SO2、 SO3、O2D. SO2 、O2 2、某体积可变的密闭容器,盛有适量的A 和 B 的混合气体, 在肯定条件下发生反应：如维护温度和压强不变,当达到平稳时容器的体积为VL ,其中 C 气体的体积占10%.以下推断正确选项（A）原混合气体的体积为1.2L .原混合气体的体积为1.1L .反应达到平稳时气体A 消耗掉 0.05VL .反应达平稳时气体B 消耗掉 0.05VL .A. B. C.D.3、已知在某温度时,反应A + 2B2C 已达到平稳.（1）假如上升温度,C 的平稳浓度增大,那么正反应是热反应.（2）假如增加或削减A 的用量,气体C 的浓度不变,那么A 是态物质.由于.（3）加压时,气体C 的浓度不变,那么A 为态物质, B 为态物质.由于.4、反应A + 3B2C ,在肯定条件下达到平稳时,有 50%B 转化为 C,如起始时A 与 B以 1:3 体积比装入,求平稳后,混合气体的体积分数.反应前后容器中分子总数之比.（答： A%=17%B%=50%C%=33% 4:3 四、合成氨工业1、合成氨的相宜条件：工业上用 N 2 和 H2 合成氨：N2+3H 22NH 3+Q从反应速率和化学平稳两方面看,挑选什么样的操作条件才有利于提高生产效率和降低成本了？从速率看,温度高、压强大（即N2、H2 浓度大）都会提高反应速率.从化学平稳看,温度低、压强大都有利于提高N 2 和 H2 的转化率.可见,压强增大,从反应速率和化学平稳看都是有利于合成氨的.但从生产实际考虑, 压强越大, 需要的动力越大,对材料的强度和设备的制造要求越高,将使成本增大.故一般合成氨厂采纳的压强是 2050MPa 帕斯卡.而温度上升,有利于反应速率但不利于N2 和 H2 的转化率.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -如何在较低的温度下保持较大转化率的情形下,尽可能加快反应速率了？选用合适的催化剂能达到这个目的.那么,较低的温度是低到什么限度了？不能低于所用催化剂的活性温度.目前使用的催化剂是以铁为主体的多成分催化剂又称铁触媒.其活性温度为450550,即温度应在450550为宜.将来如制出活性温度更低、活性也很在的新型催化剂 时,合成氨使用的温度当然比现在要低,转化率就能更高了.小结：合成氨的相宜条件：压强： 2050MPa 帕斯卡温度： 500左右催化剂：铁触媒2、合成氨工业简述：合成氨工业主要是原料气中的氢气和氮气合成氨的过程.我们先从原料气谈起.（ 1）原料气的制备、净化和压缩：一是将空气液化,蒸发,使它分别为N 2 和 O2N2：二是将空气中的O2 跟碳作用： C + O 2 = CO 2,再除去CO 2H2：将水蒸气通过赤热的煤层（或焦炭层）：C + H 2O 气CO + H 2催化剂在催化剂存在下：CO + H 2 O气CO2 + H 2在制取原料气的过程中,常混有不同数量的其他杂质,而合成氨所需要的是纯洁的N 2和 H 2,所以必需将这些杂质除去,否就会使合成氨所用催化剂“中毒”,清除杂质的过程叫 做原料气的净化.由于氨的合成是在高压下进行的,所以在氨的合成之前,仍需要将N2、H2 混合气体用压缩机压缩至高压.（ 2）氨的合成：N2+3H 2 =2NH3+ 热在合成塔中进行水冷器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_N 2、H2混合气体合成压缩机塔氨分别器循环压缩机可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_液氨循环气体（此图边讲边画）（ 3）氨的分别：从合成塔里出来的混合气体通常含15%左右的氨.为了使氨从没有起反应的N2 和 H 2里分别出来, 要把混合气体通过冷凝器,使氨液化, 然后在气体分别器里把液态氨分别出来, 导入液氨贮罐. 由气体分别器出来的气体,经过循环压缩机,再送到合成塔里去,以便充分利用原料.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -练习：1、将 mol N 2 和 3molH 2 在密闭容器中混合,在肯定条件下反应达到平稳后,测得 NH 3占 20%,就 H2 占 60%, N2 占 20%.（皆为体积百分数）补充内容等效平稳原理及其应用1、同一可逆反应在相同的反应条件（恒温恒容或恒温恒压）下,无论从正反应开头仍是从相应的逆反应开头,或者从相应的反应中间某一时刻开头,经过足够的时间,反应都能达到平稳状态,且化学平稳状态完全相同,此即等效平稳原理.2、等效平稳状态的分类与判定：等效平稳状态一般包括恒温恒容下的等效平稳和恒温恒压下的等效平稳两种情形：（ 1）恒温恒容下,对于任何一可逆反应,如起始加入的量不同,但平稳时的状态完全相同,此时不同的起始状态实际上是同一个起始状态.其判定的方法是将生成物按方程式完全归于反应物,如相同,即为同一平稳状态.如不同,就为不同的平稳状态.留意：对于气体分子数在反应前后相等的可逆反应来说,反应物的物质的量之比相同时达到的平稳状态是等效平稳,平稳混合物中各组分的百分含量是不变的.（物质的量可以不同）（ 2）恒温恒压下,起始加入量不同,但将生成物按方程式完全归于反应物,其各种反应物的物质的量之比相同时,即能达到同一平稳状态,否就为不同的平稳状态.3、等效平稳原理的用途：（ 1）判定同一可逆反应在相同反应条件下是否是等效平稳状态.（ 2）求要达到等效平稳,两种不同状态下起始量之间的关系式.（ 3）求属于等效平稳状态下的化学方程式的系数. 例 1 在一个固定体积的密闭容器中,加入2molA 和 1molB ,发生反应：2A 气 + B 气3C 气 + D 气达到平稳时,C 的浓度为Wmol/L ,如维护容器体积和温度不变,按以下四种配比作为起始物质,达到平稳后,C 的浓度仍为Wmol/L的是（D）A. 4molA+2molBB.2molA+1molB+3molC+1molDC.3molC+1molD+1molBD.3molC+1molD 例 2 在一个加定体积的密闭容器中,保可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_持肯定温度,进行以下反应：起始状态（摩）平稳时 HBr 物编号可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_H2气 + Br 2气2HBr 气H2Br 2HBr质的量 摩可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_已知加入 1 摩 H 2 和 2 摩 Br 2 时,达到平稳后生成 a 摩 HBr（见右表 “已知” 项）.在相同条件下, 仍保持平稳时各组分的百分含量不变,对以下编号（1） 已知120a1240210.5a(3) mnn 2m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（3）的状态,填写表中的空白：（ 1996 年高考科研试测题）解：（ 1）由于题干中有nH2:n Br 2:nHBr 平稳=1:2:a ,所以有2:4:2a.故 nHBr 平稳 =2a（ 2）起始状态时,有1molHBr ,就相当于入分别为0.5mol和 0.5mol ,按1:2:a 可得0.5:1.0:0.5a,故 H2 和 Br 2 原有物质的量为0.5-0.5 = 0 和 1.0-0.5 = 0.5 mol（ 3）设 HBr 为 x mol ,就有：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_xm 21n x22x = 2n-2m可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -设平稳时HBr 为 y mol ,就有：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_yanx22y = n-ma可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ 例 3 在肯定温度下,把2molSO2 和 1molO 2 通入一个定容的密闭容器里,发生如下反应：催化剂2SO2 + O 2 气2SO3当此反应进行到肯定程度时,反应混合物就处于化学平稳状态,现在该容器中, 维护温度不变,令a、b、c 分别代表初始加入的SO2、O2 和 SO3 的物质的量 mol ,假如a、b、c取不同的数值, 它们成长须满意肯定的相互关系,才能保证达到平稳时,反应混合物中三种气体的质量分数仍跟上述平稳时的完全相同.请填写以下空白：（ 1）如 a=0、b=0,就 c=2.（ 2）如 a=0.5,就 b=0.25和 c=1.5.（ 3）a、b、c 必需满意的一般条件是（用两个方程式表示,其中一个只含a 和 c,另一个只含 b 和 c）：a+c=22b+c=2.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页,共 7 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载