化学反应速率和化学平衡习题.doc
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1、化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡 知识点梳理知识点梳理 一一 化学反应的速率与平衡化学反应的速率与平衡 1. . 化学反应速率化学反应速率: . 化学反应速率的概念及表示方法:通过计算式:v =c /t来理解其概念: 化学反应速率与反应消耗的时间(t)和反应物浓度的变化(c)有关; 在同一反应中,用不同的物质来表示反应速率时,数值可以相同,也可以是不同的。但 这些数值所表示的都是同一个反应速率。因此,表示反应速率时,必须说明用哪种物质作 为标准。用不同物质来表示的反应速率时,其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量 数之比。如:化学反应mA(g) + nB(g) pC(g) + q
2、D(g) 的:v(A)v(B)v(C)v(D) = mnpq 一般来说,化学反应速率随反应进行而逐渐减慢。因此某一段时间内的化学反应速率, 实际是这段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。 . 影响化学反应速率的因素: 【注意注意】 化学反应速率的单位是由浓度的单位(molL1)和时间的单位(s、min或h)决定的,可以 是molL1 s1、 molL1min1或molL1h1,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应,可以用每一种反应物和每一种生成物的浓度变化来表示该反 应的化学反 应速率,虽然得到的数值大小可能不同,但用各物质表示的化学反应速率之比等于化 学方程式中相 应物质
3、的化学计量数之比 如对于下列反应: mA + nB pC + qD有:)(A)(B)(C)(Dmnpq或:qD pC nB mA)()()()(化学反应速率不取负值而只取正值 在整个反应过程中,反应不是以同样的速率进行的,因此,化学反应速率是平均速率而 不是瞬时速率 有效碰撞有效碰撞 化学反应发生的先决条件是反应物分子(或离子)之间要相互接触并发生碰撞,但并不是反 应物分子(或离子)间的每一次碰撞都能发生化学反应能够发生化学反应的一类碰撞叫做 有效碰撞 活化分子活化分子 能量较高的、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子 说明说明 活化分子不一定能够发生有效碰撞,活化分子在碰撞时必须要有合适的取向
4、才能发生有效碰撞活化分子在反应物分子中所占的百分数叫做活化分子百分数当温度一定时, 对某一反应而言,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 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素 I. 决定因素(内因)决定因素(内因):反应物本身的性质。 . 条件因素(外因)条件因素(外因)(也是我们研究的对象):. 浓度浓度:其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大活化分子总数,从而加快化学反应 速率。值得注意的是,固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数;. 压强压强:对于气体而言,压缩气体体积,可以增大浓度,从而使化学反应速率加快。值得注 意的是,如果增大气体压
5、强时,不能改变反应气体的浓度,则不影响化学反应速率。. 温度温度:其他条件不变时,升高温度,能提高反应分子的能量,增加活化分子百分数,从而 加快化学反应速率。 . 催化剂催化剂:使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率。 . 其他因素:如固体反应物的表面积(颗粒大小)、光、不同溶剂、超声波等。 图表如下:图表如下:影响因素对化学反应速率的影响说明或举例反应物本 身的性质不同的化学反应有不同的 反应速率Mg粉和Fc粉分别投入等浓度的盐酸中时,Mg与盐 酸的反应较剧烈,产生H2的速率较快浓 度其他条件不变时,增大( 减小)反应物的浓度,反 应速率增大(减小)增大(减小)反应物浓度,单位体
6、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、固反应或固、固反应时 ,固体的浓度可认为是常数,因此反应速率的大 小只与反应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应速率压 强温度一定时,对于有气体 参加的反应,增大(减小) 压强,反应速率增大(减 小)改变压强,实际是改变气体的体积,使气体的 浓度改变,从而使反应速率改变改变压强,不 影响液体或固体之间的反应速率温 度升高(降低)反应温度,反 应速率增大(减小)通常每升高10,反应速率增大到原来的24 倍升温,使反应速率加快的原因有两个方面:a 升温后,反应物分子的能量增加,部分原来能
7、 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(主要方面);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)催化剂增大化学反应速率催化剂增大化学反应速率的原因:降低了反应所 需的能量(这个能量叫做活化能),使更多的反应 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、反应 物颗粒的将反应混合物进行光照、 将块状固体粉碎等均能增AgBr、HClO、浓HNO3等见光分解加快,与盐酸反应 时,大理石粉比大理石块的反应更剧烈大小等大化学反应速率2. 化学平衡化学平衡: 前提密闭容器中的可逆反应 条件一定条件的T、P、c 影响化学平衡的因素
8、本质V正=V逆0 特征表现各组分的质量分数不变 (5). 化学平衡的特征: 逆:逆:研究对象是可逆反应 动动:动态平衡。平衡时v正v逆 0 等等:v正v逆 定定:条件一定,平衡混合物中各组分的百分含量一定(不是相等); 变变:条件改变,原平衡被破坏,发生移动,在新的条件下建立新的化学平衡。 【说明说明】 a a绝大多数化学反应都有一定程度的可逆性,但有的逆反应倾向较小,从整体看实际上是 朝着同方向进行的,例如NaOH + HCl NaCl + H2O b b有气体参加或生成的反应,只有在密闭容器中进行时才可能是可逆反应如CaCO3受热分解时,若在敞口容器中进行,则反应不可逆,其反应的化学方程式
9、应写为:CaCO3CaO + CO2;若在密闭容器进行时,则反应是可逆的,其反应的化学方程式应写为:CaCO3CaO + CO2可逆反应的特点:反应不能进行到底可逆反应无论进行多长时间,反应物都不可能100 地全部转化为生成物 (2)化学平衡状态 定义:一定条件(恒温、恒容或恒压)下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反 应混合物(包括反应物和生成物)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应里,若开始时只有反应物而无生成 物,根据浓度对化学反应速率的影响可知,此时正最大而逆为0随着反应的进行,反 应物的浓度逐渐减小,生成物的浓度逐渐增大
10、,则正越来越小而逆越来越大当反应进 行到某一时刻,正逆,各物质的浓度不再发生改变,反应混合物中各组分的质量分数 (或体积分数)也不再发生变化,这时就达到了化学平衡状态 . 化学平衡的标志化学平衡的标志:(处于化学平衡时): 、速率标志:v正v逆0; 、反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化; 、反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化; 、反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同; 、对于气体体积数不同的可逆反应,达到化学平衡时,体积和压强也不再发生变化。 【例例1】1】在一定温度下,反应A2(g) + B2(g) 2AB(g)达到平衡的
11、标志是 ( C )A. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB B. 容器内的压强不随时间变化C. 单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2D. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2 . 化学平衡状态的判断: 举例反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)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一定平衡 各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡一定平衡 总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡不一定平衡 正、逆反应速率的关系正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m molA
12、同时生成m molA,即v v正正=v=v逆逆平衡在单位时间内消耗了n molB同时生成p molC,均指v正 不一定平衡不一定平衡vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,v正不一定等于v逆 不一定平衡不一定平衡在单位时间内生成了n molB,同时消耗q molD,因均指v逆 不一定平衡 压强压强 m+np+q时,总压力一定(其他条件一定) 平衡m+n=p+q时, 总压力一定(其他条件一定) 不一定平衡 混合气体的平均分子量 一定时,只有当m+np+q时,平衡 一定,但m+n=p+q时,不一定平衡 温度温度 任何化学反应都伴随着能量变化,在其他条件不变的条件下,体系温度一定时 平衡 体系的密度
13、体系的密度 密度一定 不一定平衡判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据图表判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据图表例举反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡各物质的质量或各物质质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡混合物体系中 各成分的含量总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA,即V(正)=V(逆)平衡在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC,则V(正)=V(逆)平衡V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q,V(正)不一定等于V(逆)不一定平衡正、逆
14、反应 速率的关系在单位时间内生成n molB,同时消耗了q molD,因均指V(逆)不一定平衡m+np+q时,总压力一定(其他条件一定)平衡压强m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定)不一定平衡Mr一定时,只有当m+np+q时平衡混合气体平均 相对分子质量MrMr一定时,但m+n=p+q时不一定平衡温度任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他 不变)平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等平衡3 3化学平衡移动:化学平衡移动: 勒沙持列原理勒沙持列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着 能够减弱这种改变的方向移动。其中包含: 影响平衡的
15、因素影响平衡的因素:浓度、压强、温度三种; 原理的适用范围原理的适用范围:只适用于一项条件发生变化的情况(即温度或压强或一种物质的浓度 ),当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂;平衡移动的结果平衡移动的结果:只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。 、平衡移动:是一个“平衡状态不平衡状态新的平衡状态”的过程。一定条件下的 平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动。即总结如下: 、平衡移动与转化率的关系平衡移动与转化率的关系:不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同 起来。 、影响化学平衡移动的条件:、影响化学平衡移动的条件:化学平衡移动:(强调一个“变”字) 浓度、温度的改变,都能引起
16、化学平衡移动浓度、温度的改变,都能引起化学平衡移动。而改变压强则不一定能引起化学平衡移动 。强调:气体体积数发生变化的可逆反应,改变压强则能引起化学平衡移动;气体体积数 不变的可逆反应,改变压强则不会引起化学平衡移动。催化剂不影响化学平衡。 速率与平衡移动的关系:速率与平衡移动的关系: I I. v正= v逆,平衡不移动; . v正 v逆,平衡向正反应方向移动; . v正 b + c : A的转化率增大;若a c+ d,A、B的转化率都增大;如a + b c + d,A、B的转化率都减小。对以上对以上3 3种情况可分别举例,可让学生加深对概念的理解:种情况可分别举例,可让学生加深对概念的理解:
17、 例例1 1:某恒温恒容的容器中,建立如下平衡:2NO2(g) N2O4(g),在相同条件下, 若分别向容器中通入一定量的NO2气体或N2O4气体,重新达到平衡后,容器内N2O4的体积分 数比原平衡时 ( ) A都增大 B都减小 C前者增大后者减小 D前者减小后者增大 解析:解析:2NO2(g) N2O4(g)是气体体积减小的可逆反应。反应达到平衡后,无论向密闭容器中加入NO2还是N2O4气体,可视为加压,平衡都向右移动,达到新平衡时NO2的转化率都增大。答案选A 例例2 2:例一定温度下,将amol PCl5通入一个容积不变的反应器中,达到如下平衡:PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g
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