2022年化学反应速率和平衡知识点 .pdf

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1、第二册第二章化学平衡化学反应速率和化学平衡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呢？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，即化学平衡问题。 本章就专门学习化学反应速率和化学平衡理论。首先学习化学反应速率：一、化学反应速率的表示和计算：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减少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按合成氨反应的下列数据求以N2、H2、NH3表示的反应速率。N2+ 3H22NH3起始浓度（mol/L ）1.0 3.0 0 2 秒末浓度（ mol/

2、L ）0.6 1.8 0.8 则以 N2、H2、NH3的浓度变化表示的速率分别为：11NH11H11NSLmol4. 0208.0VSLmol6.028.10. 3VSLmol2. 026.00.1V322注意：反应速率不取负值；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 要区别平均速率与瞬时速率。（上例中指2 秒内的平均速率）例 2根据化学反应N2 + 3H22NH3，试填充下表里的空白：N2H2NH3浓度反应开始时1.5

3、mol/L 4.5 mol/L 0 10 分钟后4.2 mol/L 反应速率2HV3NHV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，在氧气中则很快。又如： Na2S2O3 + H2SO4 = S +SO2+ H2O + Na2SO4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。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 8 页 - - -

4、- - - - - - - 因为浓度越大，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，当温度一定时，一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，如果反应物中有气体，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，升高温度可以增大反应速率，每升高10，反应速率增大24 倍。例 3若一

5、反应在10时反应速率为a，温度每升高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： a222 = a23 = 8a （4）催化剂的影响：使用催化剂可以改变化学反应速率。注：改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地改变正、逆反应的速率，不影响化学平衡。（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 + O22SO3 + Q 若(a)增大 O2的浓度(b)减少 SO3浓度(c)增大反应体系压强(d)升高

6、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；反应开始至2 分钟的平均反应速率为。2、在 25时，向 100mL 含 HCl 14.6g 盐酸溶液里，放入 5.6g 纯铁粉（设反应前后溶液的体积不变）。经 2 分钟收集到纯净干燥的H21.12L（标况），在这 2 分钟内，用FeCl2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

7、VHCl为， 前 2 分钟与后 4 分钟相比，前者反应速率，这主要是因为。三、化学平衡1、可逆反应和不可逆反应：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+3H22NH3+Q N2O42NO2 - Q 物质的量 (mol) 1.0- 0.9 0.8- Y 0.6- 0.7 X 0.4- Z 0.2- 0.2 1 2 3 4 5 时间 (分) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 不可逆反应：在同一条件下，不能同时

8、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：N2+3H22NH32NH3N2+3H2问：点燃氢气和氧气的混合物可剧烈地化合生成水，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：可逆反应能否进行到底？（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、化学平衡状态：定义： 在一定条件下， 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，叫做化学平衡状态。特点： “动、定、变”反应物与生成物处于动态平衡，V 正=V 逆反应物与生成物浓度保持一定，百分组成保持一定；（或说反应物与生

9、成物的含量保持一定）影响平衡的外界条件改变，平衡状态即被破坏，发生平衡移动。为了使学生较好地理解动态平衡的含义，还可以引用适当的比喻。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；当商场在一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 +Q R + S 在恒温下已达平衡的是（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：2NO22NO+O2达到平衡，此时平衡混合气体的密度是相同条件下H2密度的 19.6 倍，求 NO2的分解率。

10、（答： 34.6%) 3、影响化学平衡的条件：化学平衡状态是与外界条件有关的。外界某种条件改变时，使正、逆反应速率不等，平衡混合物中各组成物质的百分含量（或浓度） 也随之改变， 原来的平衡被破坏直到建立新条件下的另一种平衡状态。这种改变的过程，叫化学平衡的移动。影响化学平衡的重要条件有：浓度、压强、温度。（1）浓度对化学平衡的影响：以 FeCl3 + 3KSCN 为例说明。结论： 在其它条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；反之，则向逆反应方向移动。（2）压强对化学平衡的影响：结论： 在其它条件不变的情况下，增大压强会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小

11、压强，会使平衡向着气体体积增大的方向移动。（3）温度对化学平衡的影响：以 2NO2N2O4+Q 为例说明。结论：在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - - （4）关于催化剂：因使正、逆反速率同等程度地加快，故不能使平衡发生移动。但能缩短达到平衡的时间。勒沙特列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够

12、减弱这种改变的方向移动。例 1对于可逆反应：2SO2+O2 2SO3+Q，下列说法哪些是正确的，为什么？（1）达到平衡时，反应物和生成物的浓度相等；（2）达到平衡时，SO2、O2、SO3的浓度之比为；（3）加入催化剂V2O5可以缩短到达平衡的时间；（4）由于反应前后分子数不同，所以改变体系压强影响化学平衡（缩小体积）；（5）对于放热反应， 升高温度正反应速率减小，逆反应速率增大，所以平衡向左移动。解： （3） 、 （4）正确。练习：1、当可逆反应，达到平衡后，通入气体，再次达到平衡时存在于（C ）A. SO3、O2B. SO2、SO3C. SO2、 SO3、O2D. SO2、O22、某体积可变

13、的密闭容器，盛有适量的A 和 B 的混合气体， 在一定条件下发生反应：若维持温度和压强不变，当达到平衡时容器的体积为VL ，其中 C 气体的体积占10%。下列推断正确的是（A ）原混合气体的体积为1.2L；原混合气体的体积为1.1L；反应达到平衡时气体A 消耗掉 0.05VL ；反应达平衡时气体B 消耗掉 0.05VL 。A. B. C. D. 3、已知在某温度时，反应A + 2B 2C 已达到平衡。（1）如果升高温度，C 的平衡浓度增大，那么正反应是热反应。（2）如果增加或减少A 的用量，气体C 的浓度不变，那么A 是态物质。因为。（3）加压时，气体C 的浓度不变，那么A 为态物质， B 为

14、态物质。因为。4、反应 A + 3B 2C，在一定条件下达到平衡时，有 50%B 转化为 C，若起始时 A 与 B以 1:3 体积比装入，求平衡后，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、合成氨的适宜条件：工业上用 N2和 H2合成氨：N2+3H22NH3+Q 从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条件才有利于提高生产效率和降低成本呢？从速率看，温度高、压强大（即N2、H2浓度大）都会提高反应速率；从化学平衡看，温度低、压强大都有利于提高N2和 H2的转化率。可见，压强增大，从反应速率和化学平衡看都

15、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。故一般合成氨厂采用的压强是2050MPa 帕斯卡。而温度升高，有利于反应速率但不利于N2和 H2的转化率。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 如何在较低的温度下保持较大转化率的情况下，尽可能加快反应速率呢？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呢？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

16、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：合成氨的适宜条件：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，使它分离为N2和 O2N2：二是将空气中的O2跟碳作用： C + O2 = CO2，再除去CO2H2：将水蒸气通过赤热的煤层（或焦炭层）：C + H2O(气) CO + H2在催化剂存在

17、下：CO + H2O(气) 催化剂CO2 + H2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净的N2和 H2，所以必须将这些杂质除去，否则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，还需要将N2、H2混合气体用压缩机压缩至高压。（2）氨的合成：N2+3H2 = 2NH3+热在合成塔中进行水冷器N2、H2混合气体液氨循环气体（此图边讲边画）（3）氨的分离：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 H2里分离出来， 要把混合气体通过冷凝器，使氨液化， 然后在气体分离器里把

18、液态氨分离出来，导入液氨贮罐。 由气体分离器出来的气体，经过循环压缩机，再送到合成塔里去，以便充分利用原料。压缩机合成塔氨分离器循环压缩机精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 练习：1、将 mol N2和 3molH2在密闭容器中混合，在一定条件下反应达到平衡后，测得 NH3占 20%，则 H2占 60%，N2占 20%。 （皆为体积百分数）补充内容等效平衡原理及其应用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

19、应开始还是从相应的逆反应开始，或者从相应的反应中间某一时刻开始，经过足够的时间，反应都能达到平衡状态，且化学平衡状态完全相同，此即等效平衡原理。2、等效平衡状态的分类与判断：等效平衡状态一般包括恒温恒容下的等效平衡和恒温恒压下的等效平衡两种情况：（1）恒温恒容下，对于任何一可逆反应，若起始加入的量不同，但平衡时的状态完全相同，此时不同的起始状态实际上是同一个起始状态。其判断的方法是将生成物按方程式完全归于反应物，若相同，即为同一平衡状态；若不同，则为不同的平衡状态。注意：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衡状态是等效平衡，平衡混合物中各组分的百分含量

20、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，即能达到同一平衡状态，否则为不同的平衡状态。3、等效平衡原理的用途：（1）判断同一可逆反应在相同反应条件下是否是等效平衡状态。（2）求要达到等效平衡，两种不同状态下起始量之间的关系式。（3）求属于等效平衡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) 达到平衡时， C 的浓度为 Wmol/L ，若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平

21、衡后，C 的浓度仍为Wmol/L 的是（D ）A. 4molA+2molB B. 2molA+1molB+3molC+1molD C. 3molC+1molD+1molB D. 3molC+1molD 例 2在一个加定体积的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应：H2(气) + Br2(气) 2HBr( 气) 已知加入 1 摩 H2和 2摩 Br2时，达到平衡后生成a 摩 HBr（见右表 “已知”项） 。在相同条件下， 仍保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号（1）（3）的状态，填写表中的空白：（1996 年高考科研试测题）解： （1）因为题干中有nH2:nBr2:nHBr平衡=1:2:a

22、，所以有 2:4:2a；故 n(HBr)平衡=2a （2）起始状态时，有1molHBr ，则相当于入分别为0.5mol 和 0.5mol，按1:2:a 可得0.5:1.0:0.5a，故 H2和 Br2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 ，则有：212xn2xmx = 2(n-2m) 编号起始状态（摩）平衡时 HBr 物质的量 (摩) H2Br2HBr 已知1 2 0 a (1) 2 4 0 (2) 1 0.5a (3) m n(n2m) 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢

23、迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 设平衡时 HBr 为 y mol ，则有：2a2xnyy = (n-m)a 例 3在一定温度下，把2molSO2和 1molO2通入一个定容的密闭容器里，发生如下反应：2SO2 + O2(气) 催化剂2SO3当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态，现在该容器中， 维持温度不变，令a、b、c 分别代表初始加入的SO2、O2和 SO3的物质的量 (mol) ，如果a、b、c取不同的数值， 它们成长须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的质量

24、分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：（1）若 a=0、b=0，则 c= 2 ；（2）若 a=0.5，则 b= 0.25 和 c=1.5 ；（3）a、b、c 必须满足的一般条件是（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=2 2b+c=2 。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - - 文档编码：KDHSIBDSUFVBSUDHSIDHSIBF-SDSD587FCDCVDCJUH 欢迎下载 精美文档欢迎下载 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - - -