2023年高中化学知识点化学平衡.doc

高中化学知识点规律大全化学平衡1化学反映速率化学反映速率的概念及其计算公式(1)概念：化学反映速率是用来衡量化学反映进行的快慢限度，通常用单位时间内反映物浓度的减少或生成物浓度的增长来表达单位有mol·L1·min1或mol·L1·s1(2)计算公式：某物质X的化学反映速率：注意 化学反映速率的单位是由浓度的单位(mol·L1)和时间的单位(s、min或h)决定的，可以是mol·L1·s1、mol·L1·min1或mol·L1·h1，在计算时要注意保持时间单位的一致性对于某一具体的化学反映，可以用每一种反映物和每一种生成物的浓度变化来表达该反映的化学反映速率，虽然得到的数值大小也许不同，但用各物质表达的化学反映速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比如对于下列反映： mA + nB pC + qD有：mnpq或：化学反映速率不取负值而只取正值 在整个反映过程中，反映不是以同样的速率进行的，因此，化学反映速率是平均速率而不是瞬时速率有效碰撞 化学反映发生的先决条件是反映物分子(或离子)之间要互相接触并发生碰撞，但并不是反映物分子(或离子)间的每一次碰撞都能发生化学反映可以发生化学反映的一类碰撞叫做有效碰撞活化分子 能量较高的、可以发生有效碰撞的分子叫做活化分子说明 活化分子不一定可以发生有效碰撞，活化分子在碰撞时必须要有合适的取向才干发生有效碰撞活化分子在反映物分子中所占的百分数叫做活化分子百分数当温度一定期，对某一反映而言，活化分子百分数是一定的活化分子百分数越大，活化分子数越多，有效碰撞次数越多影响化学反映速率的因素影响因素对化学反映速率的影响说明或举例反映物本身的性质不同的化学反映有不同的反映速率Mg粉和Fc粉分别投入等浓度的盐酸中时，Mg与盐酸的反映较剧烈，产生H2的速率较快浓 度其他条件不变时，增大(减小)反映物的浓度，反映速率增大(减小)增大(减小)反映物浓度，单位体积内活化分子数增多(减少)，有效碰撞次数增多(减少)，但活化分子百分数不变气、固反映或固、固反映时，固体的浓度可认为是常数，因此反映速率的大小只与反映物之间的接触面积有关，而与固体量的多少无关改变固体的量不影响反映速率压 强温度一定期，对于有气体参与的反映，增大(减小)压强，反映速率增大(减小)改变压强，实际是改变气体的体积，使气体的浓度改变，从而使反映速率改变改变压强，不影响液体或固体之间的反映速率温 度升高(减少)反映温度，反映速率增大(减小)通常每升高10，反映速率增大到本来的24倍升温，使反映速率加快的因素有两个方面：a升温后，反映物分子的能量增长，部分本来能量较低的分子变为活化分子，增大了活化分子百分数，使有效碰撞次数增多(重要方面)；b升高温度，使分子运动加快，分子间的碰撞次数增多(次要方面)催化剂增大化学反映速率催化剂增大化学反映速率的因素：减少了反映所需的能量(这个能量叫做活化能)，使更多的反映物分子成为活化分子，增大了活化分子百分数，从而使有效碰撞次数增多光、反映物颗粒的大小等将反映混合物进行光照、将块状固体粉碎等均能增大化学反映速率AgBr、HClO、浓HNO3等见光分解加快，与盐酸反映时，大理石粉比大理石块的反映更剧烈2化学平衡化学平衡(1)化学平衡研究的对象：可逆反映的规律可逆反映的概念：在同一条件下，既能向正反映方向进行同时又能向逆反映方向进行的反映，叫做可逆反映可逆反映用可逆符号“”表达说明 a绝大多数化学反映都有一定限度的可逆性，但有的逆反映倾向较小，从整体看事实上是朝着同方向进行的，例如NaOH + HCl NaCl + H2Ob有气体参与或生成的反映，只有在密闭容器中进行时才也许是可逆反映如CaCO3受热分解时，若在敞口容器中进行，则反映不可逆，其反映的化学方程式应写为：CaCO3CaO + CO2；若在密闭容器进行时，则反映是可逆的，其反映的化学方程式应写为：CaCO3CaO + CO2可逆反映的特点：反映不能进行到底可逆反映无论进行多长时间，反映物都不也许100地所有转化为生成物(2)化学平衡状态定义：一定条件(恒温、恒容或恒压)下的可逆反映里，正反映和逆反映的速率相等，反映混合物(涉及反映物和生成物)中各组分的质量分数(或体积分数)保持不变的状态化学平衡状态的形成过程：在一定条件下的可逆反映里，若开始时只有反映物而无生成物，根据浓度对化学反映速率的影响可知，此时正最大而逆为0随着反映的进行，反映物的浓度逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，则正越来越小而逆越来越大当反映进行到某一时刻，正逆，各物质的浓度不再发生改变，反映混合物中各组分的质量分数(或体积分数)也不再发生变化，这时就达成了化学平衡状态(3)化学平衡的特性：“动”：化学平衡是动态平衡，正反映和逆反映仍在继续进行，即正逆0“等”：达平衡状态时，正逆，这是一个可逆反映达平衡的本质正逆的具体含意包含两个方面：a用同一种物质来表达反映速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等，即单位时间内消耗与生成某反映物或生成物的量相等；b用不同物质来表达时，某一反映物的消耗速率与某一生成物的生成速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比“定”：达平衡时，混合物各组分的浓度一定；质量比(或物质的量之比、体积比)一定；各组分的质量分数(或摩尔分数、体积分数)一定；对于有颜色的物质参与或生成的可逆反映，颜色不改变同时，反映物的转化率最大对于反映前后气体分子数不相等的可逆反映，达平衡时：气体的总体积(或总压强)一定；气体的平均相对分子质量一定；恒压时气体的密度一定(注意：反映前后气体体积不变的可逆反映，不能用这个结论判断是否达成平衡)“变”一个可逆反映达平衡后，若外界条件(浓度、温度、压强)改变，使各组分的质量(体积、摩尔、压强)分数也发生变化，平衡发生移动，直至在新的条件下达成新的平衡(注意：若只是浓度或压强改变，而正仍等于逆，则平衡不移动)反之，平衡状态不同的同一个可逆反映，也可通过改变外界条件使其达成同一平衡状态化学平衡的建立与建立化学平衡的途径无关对于一个可逆反映，在一定条件下，反映无论从正反映开始，还是从逆反映开始，或是正、逆反映同时开始，最终都能达成同一平衡状态具体涉及：a当了T、V一定期，按化学方程式中各物质化学式前系数的相应量加入，并保持容器内的总质量不变，则不同起始状态最终可达成同一平衡状态b当T、P一定(即V可变)时，只要保持反映混合物中各组分的组成比不变(此时在各种情况下各组分的浓度仍然相等，但各组分的物质的量和容器内的总质量不一定相等)，则不同的起始状态最终也可达成同一平衡状态如在恒温、恒压时，对于可逆反映：N2 + 3H22NH3，在下列起始量不同情况下达成的是同一平衡状态N2H2NH3A1 mol3 mol0B0.5 mol1.5 mol0C002 molD1 mol3 mol2 molc对于反映前后气体体积相等的可逆反映，不管是恒温、恒容或是恒温、恒压，在不同的起始状态下，将生成物“归零”后，只要反映物的物质的量之比不变，就会达成同一平衡状态如：H2(g) + I2(g) 2HI(g)等判断化学平衡状态的依据 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)反映混合物中各组分的含量各组分的物质的量或各组分的摩尔分数一定达平衡状态各组分的质量或各组分的质量分数一定达平衡状态各组分的体积或体积分数一定达平衡状态总体积、总压强或总物质的量一定不一定达平衡状态正与逆的关系单位时间内消耗m mol A，同时生成m mol A， 达平衡状态单位时间内消耗m mol A（或n mol B），同时消耗p mol C（或q mol D），既正逆达平衡状态mnpq，此时正不一定等于逆不一定达平衡状态单位时间内生成了p mol C（或q mol D）同时消耗了m mol A（或n mol B），此时均指正不一定达平衡状态压 强m+np+q时，总压强一定达平衡状态m+np+q时，总压强一定不一定达平衡状态混合气体的平均相对分子质量Mr当m+np+q时，Mr一定达平衡状态当m+np+q时，Mr一定不一定达平衡状态混合气体的密度恒温、恒压或恒温、恒容时，密度一定不一定达平衡状态化学平衡常数 在一定温度下，当一个可逆反映达成平衡状态时，生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反映物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数，这个常数叫做化学平衡常数，简称平衡常数用符号K表达(1)平衡常数K的表达式：对于一般的可逆反映：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)当在一定温度下达成化学平衡时，该反映的平衡常数为：注意：a在平衡常数表达式中，反映物A、B和生成物C、D的状态全是气态，c(A)、c(B)、c(C)、c(D)均为平衡时的浓度b当反映混合物中有固体或纯液体时，他们的浓度看做是一个常数，不写入平衡常数的表达式中例如，反映在高温下 Fe3O4(s) + 4H2 3Fe(s) + H2O(g)的平衡常数表达式为：又如，在密闭容器中进行的可逆反映CaCO3(s) CaO(s) + CO2的平衡常数表达式为：Kc(CO2)c平衡常数K的表达式与化学方程式的书写方式有关例如：N2 + 3H22NH3 2NH3N2 + 3H2 N2 +H2NH3 显然，K1、K2、K3具有如下关系：，(2)平衡常数K值的特性：K值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关即对于一个给定的反映，在一定温度下，不管起始浓度(或压强)和平衡浓度(或压强)如何，也不管是否使用催化剂，达平衡时，平衡常数均相同K值随温度的变化而变化对于一个给定的可逆反映，温度不变时，K值不变(而不管反映体系的浓度或压强如何变化)；温度不同时，K值不同因此，在使用平衡常数K值时，必须指明反映温度(3)平衡表达式K值的意义：判断可逆反映进行的方向对于可逆反映：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，假如知道在一定温度下的平衡常数，并且知道某个时刻时反映物和生成物的浓度，就可以判断该反映是否达成平衡状态，假如没有达成平衡状态，则可判断反映进行的方向 将某一时刻时的生成物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积，与某一时刻时的反映物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积之比值，叫做浓度商，用Q表达即： 当QK时，体系达平衡状态；当QK，为使Q等于K，则分子(生成物浓度的乘积)应增大，分母(反映物浓度的乘积)应减小，因此反映自左向右(正反映方向)进行，直至到达平衡状态；同理，当QK时，则反映自右向左(逆反映方向)进行，直至到达平衡状态 表达可逆反映进行的限度 K值越大，正反映进行的限度越大(平衡时生成物的浓度大，反映物的浓度小)，反映物的转化率越高；K值越小，正反映进行的限度越小，逆反映进行的限度越大，反映物的转化率越低反映物平衡转化率的计算公式 某一反映物的平衡转化率说明 计算式中反映物各个量的单位可以是mol·L1”、mol，对于气体来说还可以是L或mL，但必须注意保持分子、分母中单位的一致性3影响化学平衡移动的条件化学平衡的移动 已达平衡状态的可逆反映，当外界条件(浓度、温度、压强)改变时由于对正、逆反映速率的影响不同，致使正逆，则原有的化学平衡被破坏，各组分的质量(或体积)分数发生变化，直至在新条件一定的情况下正逆，而建立新的平衡状态这种可逆反映中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立，由原平衡状态向新化学平衡状态的转化过程，称为化学平衡的移动说明 (1)若条件的改变使正逆，则平衡向正反映方向移动；若条件的改变使正逆，则平衡向逆反映方向移动但若条件改变时，正仍然等于逆，则平衡没有发生移动(2)化学平衡可以发生移动，充足说明了化学平衡是一定条件下的平衡状态，是一种动态平衡(3)化学平衡发生移动而达成新的平衡状态时，新的平衡状态与原平衡状态重要的不同点是：新的平衡状态的正或逆与原平衡状态的正或逆不同；平衡混合物里各组分的质量(或体积)分数不同影响化学平衡的因素 (1)浓度对化学平衡的影响一般规律：当其他条件不变时，对于已达平衡状态的可逆反映，若增长反映物浓度或减少生成物浓度，则平衡向正反映方向移动(即向生成物方向移动)；若减少反映物浓度或增长生成物浓度，则平衡向逆反映方向移动(即向反映物方向移动) 特殊性：对于气体与固体或固体与固体之间的反映，由于固体的浓度可认为是常数，因此改变固体的量平衡不发生移动如反映C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)达平衡状态后，再加入焦炭的量，平衡不发生移动说明 浓度对化学平衡的影响，可用化学反映速率与浓度的关系来说明对于一个已达平衡状态的可逆反映，正逆若增大反映物的浓度，则正增大，而，逆增大得较慢，使平衡向正反映方向移动假如减小生成物的浓度，这时虽然，正并未增大，但逆减小了，同样也使，正逆，使平衡向正反映方向移动同理可分析出：增大生成物的浓度或减小反映物的浓度时，平衡向逆反映方向移动在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反映物浓度的方法，使成本较高的原料得到充足运用例如，在硫酸工业里，常用过量的空气使SO2充足氧化，以生成更多的SO3(2)压强对化学平衡的影响一般规律：对于有气体参与且反映前后气体体积不相等的可逆反映，在其他条件不变的情况下，若增大压强(即相称于缩小容器的体积)，则平衡向气体总体积减小的方向移动，若减小压强(即增大容器的体积)，则平衡向气体总体积增大的方向移动特殊性：对于反映前后气体总体积相等的可逆反映达平衡后，改变压强，平衡不发生移动，但气体的浓度发生改变例如可逆反映H2(g) + I2(g)2HI(g)达平衡后，若加大压强，平衡不会发生移动，但由于容器体积减小，使平衡混合气各组分的浓度增大，气体的颜色加深(碘蒸气为紫红色)对于非气态反映(即无气体参与和生成的反映)，改变压强，此时固、液体的浓度未改变，平衡不发生移动。恒温、恒容时充入不参与反映的气体，此时虽然容器内的压强增大了，但平衡混合气中各组分的浓度并未改变，所以平衡不移动说明 压强对平衡的影响事实上是通过改变容器的容积，使反映混合物的浓度改变，导致正逆。而使平衡发生移动因此，有时虽然压强改变了，但正仍等于正，则平衡不会移动对于有气体参与且反映前后气体体积不相等的可逆反映，增大压强，正、逆都会增大，减小压强，正、逆都会减小，但由于正、逆增大或减小的倍数不相同，从而导致平衡发生移动例如，可逆反映N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)在一定温度和压强下达成平衡后，其平衡常数K为： 若将压强增至本来的2倍，则各组分的浓度增至本来的2倍此时： 由于在一定温度下，K值为常数，要使上式的值仍等于K，则必须使c(NH3)增大、c(N2)和c(H2)减小，即平衡向合成NH3的方向(正反映方向)移动 对于反映前后气体总体积相等的可逆反映，改变压强，正与逆的变化限度相同，正仍然等于逆。，故平衡不发生移动例如，可逆反映H2(g) + I2(g) 2HI(g)在一定温度和压强下达成平衡后，其平衡常数K为： 若将压强增至本来的2倍，则各组分的浓度增至本来的2倍此时： 上式的值仍与K值相等，即平衡不发生移动(3)温度对化学平衡的影响一般规律：当其他条件不变时，升高温度，使平衡向吸热方向移动；减少温度，则使平衡向放热反映方向移动说明 化学反映过程均有热效应对于一个可逆反映来说，假如正反映是放热反映，则逆反映必为吸热反映当升高(减少)温度时，正、逆会同时增大(减小)，但两者增大(减小)的倍数不相同，从而导致化学平衡发生移动(化学平衡移动原理(勒夏特列原理)(1)原理内容：假如改变影响平衡的一个条件(如温度、压强或温度等)，平衡就向可以减弱这种改变的方向移动 (2)勒夏特列原理合用的范围：已达平衡的体系(如溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡等)勒夏特列原理不合用于未达平衡的体系，如对于一个刚从反映物开始进行的气相可逆反映来说，增大压强，反映总是朝着正反映方向进行的，由于未达平衡，也就无所谓平衡移动，因而不服从勒夏特列原理 (3)勒夏特列原理合用的条件：只限于改变影响平衡的一个条件当有两个或两个以上的条件同时改变时，假如这些条件对平衡移动的方向是一致的，则可增强平衡移动但假如这些条件对平衡移动的方向影响不一致，则需分析哪一个条件变化是影响平衡移动的决定因素(4)勒夏特列原理中“减弱这种改变”的解释：外界条件改变使平衡发生移动的结果，是减弱对这种条件的改变，而不是抵消这种改变也就是说：外界因素对平衡体系的影响占重要方面催化剂与化学平衡的关系 使用催化剂能同等限度地增大正、逆，因此，在一个可逆反映中使用催化剂时，能缩短反映达成平衡时所需的时间但由于正仍等于逆，所以，使用催化剂对化学平衡的移动没有影响，不能改变平衡混合物中各组分的比例组成反映物用量对平衡转化率的影响(1)若反映物只有一种，如aA(g) bB(g) + cC(g)，则增长A的量，平衡向正反映方向移动，但A的平衡转化率究竟如何变化，要具体分析反映前后气体体积的相对大小如：若ab+c，则A的转化率不变；若ab+c，则A的转化率增大；若ab+c，则A的转化率减小(2)若反映物不只一种，如aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)则：若只增长反映物A的量，平衡向正反映方向移动，则反映物B的转化率增大，但由于外界因素占重要方面，故A的转化率减小若按原比例同倍数地增长反映物A与B的量，A、B的转化率的变化有以下三种情况：a当a+bc+d时，A、B的转化率都不变；b当a+bc+d时，A、B的转化率都减小；c当a+bc+d时，A、B的转化率都增大化学反映速率与化学平衡的区别与联系化学反映速率化学平衡区别概念略略研究对象所有化学反映只研究可逆反映催化剂的影响使用催化剂能加快化学反映速率催化剂不能使化学平衡发生移动互相联系在一定条件下，当正逆时，即说明该可逆反映达平衡状态在可逆反映中，反映速率大，达成平衡所需的时间短；反映速率小，达成平衡所需的时间长改变条件，若正增大，平衡不一定向正反映方向移动；同样，逆增大，平衡也不一定向逆反映方向移动改变条件后，平衡究竟向哪一个方向移动，只有比较出正与逆哪个更大后，才干拟定平衡移动的方向化学反映速率和化学平衡计算的基本关系式 对于可逆反映：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)(1)用各物质表达的反映速率之比等于化学方程式中相应物质化学式前的化学计量数之比即：mnpq(2)各物质的变化量之比化学方程式中相应的化学计量数之比(3)反映物的平衡量起始量消耗量生成物的平衡量起始量增长量表达为： mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 起始量mol a b c d 变化量mol 平衡量mol a b (4)达平衡时，反映物A(或B)的平衡转化率()： (A)(或B)×100 (A)(或B)×100 (A)(或B)×100(5)在一定温度下，反映的平衡常数(6)阿伏加德罗定律及其三个重要推论：恒温、恒容时：，Bp任何时刻时反映混合气体的总压强与其总物质的量成正比；恒温、恒压时：，即任何时刻时反映混合气体的总体积与其总的物质的量成正比；恒温、恒容时：，即任何时刻时反映混合气体的密度与其反映混合气体的平均相对分子质量成正比(7)混合气体的密度：(8)混合气体的平均相对分子质量Mr的计算：MrM(A)·a + M(B)·b + 其中M(A)、M(B)分别是气体A、B的相对分子质量；a、b分别是气体A、B的体积(或摩尔)分数4合成氨条件的选择 合成氨条件的选择(1)合成氨反映的特点：反映物、生成物均为气体且正反映是气体体积减小、放热的可逆反映 N2(g) + H2(g) 2NH3(g)(2)选择适宜条件的目的：尽也许增大合成氨的反映速率，缩短到达平衡的时间，提高氨的产率(3)选择适宜条件的依据：外界条件对化学反映速率和化学平衡影响的规律(4)选择适宜条件的原则：既要注意外界条件对两者(合成氨的反映速率和氨的产率)影响的一致性，又要注意对两者影响的矛盾性；既要注意温度、催化剂对反映速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制；既要注意理论上生产的规定，又要注意实际操作的也许性(5)合成氨的适宜条件：温度为500左右；压强为20Mpa50MPa；使用以铁为主体的多成分催化剂(称为铁触媒)说明 选择合成氨温度为500的因素：a温度高时，虽然能增大合成NH3的反映速率，但温度越高越会使平衡向逆反映方向移动，越不利于NH3的合成；温度低时，虽有助于平衡向合成NH3的方向移动，但反映速率太小，达成平衡所需的时间太长b铁触媒在500左右时活性最大选择合成氨压强为20 MPa50 MPa的因素：压强增大时，既能提高合成氨的反映速率，又能使平衡向合成氨的方向移动，但压强大时，对设备的规定和技术操作的规定就高，消耗的动力也大(6)在合成氨生产中同时采用的措施：将生成的氨及时从平衡混合气体中分离出去，未反映的N2、H2重新送回合成塔中进行循环操作，使平衡向合成氨的方向移动，以提高N2和H2的转化率不断向循环气体中补充N2、H2，以提高反映物的浓度加入过量的N2，使成本较高的H2得以充足运用合成氨工业(1)原料：空气、焦炭(或天然气、石油)、水(2)有关的化学反映：C + H2O(g) CO + H2CO + H2O(g) CO2 + H2N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g)(3)设备：氨合成塔、氨分离器(4)工艺流程：N2、H2的制取N2、H2的净化压缩机中压缩+合成塔中合成氨分离器中分离液氨(同时将未反映的N2、H2重新送回合成塔中)化学反映速率和化学平衡图像题的解答关键(1)弄清曲线的起点是否是从“0”点开始；弄清转折点和终点的位置先出现转折点的曲线表达反映速率大、先达成平衡，该曲线相应的温度高或压强大；后出现转折点的曲线则表达反映速率小、后达成平衡，该曲线所相应的温度低或压强小；(2)弄清曲线的变化是呈上升趋势还是下降趋势；(3)弄清横坐标、纵坐标所代表的意义