第一篇:高二化学重点难点疑点第2章 化学反应速率与化学平衡:11 等效平衡
1.等效平衡的原理
在一定条件(恒温、恒容或恒温、恒压)下,只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的物质的量分数(或体积分数)均相同,这样的化学平衡互称等效平衡. 2.等效平衡的建立
化学平衡状态的建立与条件(如浓度、温度、压强等)有关,而与建立平衡时的途径无关,因而同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时的条件(浓度、温度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡. 如常温常压下,可逆反应:
2SO2 +O2 ⇌2SO3
①2mol 1mol
0 ②0
0
2mol ③1mol 0.5mol 1mol ①从正反应开始,②从逆反应开始,③从正、逆反应同时开始,由于①、②、③三种情况如果按方程式的化学计量数比折算成同一方向的反应物,对应各组分的物质的量均相等如将②、③折算为①],因此三者为等效平衡。3.等效平衡的规律
(1)恒温、恒容条件下的等效平衡
Ⅰ类:在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应,只改变起始时加入物质的物质的量,若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量,所得反应物(或生成物)的物质的量与原起始量对应相同,则两平衡等效.简记:必须对应相同.
Ⅱ类:在恒温、恒容条件下,对于反应前后气体化学计量数相等的可逆反应,只改变起始时加入物质的物质的量,若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量,所得反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同,则两平衡等效.简记:对应成比例.(2)恒温、恒压条件下的等效平衡
在恒温、恒压条件下,对于反应前后气体化学计量数任意性的可逆反应,只改变起始时加入物质的物质的量,若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一边物质的物质的量,所得反应物(或生成物)的物质的量之比与原起始量之比对应相同,则两平衡等效.简记:对应成比例 【重难点指数】★★★ 【重难点考向一】恒温恒容条件下,反应前后气体化学计量数不相等的可逆反应
【例1】在一密闭的容器中充入2mol A和1mol B发生反应:2A(g)+B(g)⇌xC(g),达到平衡后,C的体积分数为w%;若维持容器的容积和温度不变,按起始物质的量A:0.6mol、B:0.3mol、C:1.4mol充入容器,达到平衡后,C的体积分数仍为w%,则x的值为()A.只能为2
B.只能为3
C.可能为2,也可能为3
D.无法确定 【答案】C
【重难点点睛】考查化学平衡计算、等效平衡等,难度中等,理解等效平衡规律:
1、恒温恒容,反应前后气体体积不等,按化学计量数转化一边,对应物质满足等量;反应前后气体体积相等,按化学计量数转化一边,对应物质满足等比;
2、恒温恒压,按化学计量数转化一边,对应物质满足等比;恒温恒容下,开始充入2molA和1molB与开始充入0.6molA、0.3molB和1.4molC达到平衡后,C的体积分数为w%,说明为完全等效平衡,按化学计量数转化到左边,满足n(A)=2mol、n(B)=1mol,据此解答。
【重难点考向二】 恒温恒容条件下,反应前后气体化学计量数相等的可逆反应
【例2】一定温度下,在恒容密闭容器中发生如下反应:2A(g)+B(g)⇌3C(g),若反应开始时充入2mol A和2mol B,达平衡后A的体积分数为a%.其它条件不变时,若按下列四种配比作为起始物质,平衡后A的体积分数小于a%的是()A.2mol C
B.2mol A、1mol B和1mol He(不参加反应)
C.1mol B和1mol C
D.2mol A、2mol B和3mol C 【答案】C 【解析】反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)中,气体的体积前后相同,在一定温度下,在恒容密闭容器中得到平衡状态,只要满足物质全部转化为A、B,且满足n(A):n(B)=1:1,则: A.2molC相当于4/3molA和2/3molB,二者的比值为2:1,大于1:1,则平衡后A的体积分数大于a%,故A错误;B.2molA、1molB和1molHe(不参加反应),n(A):n(B)=2:1,大于1:1,则平衡后A的体积分数大于a%,故B错误;C.1molB和1molC,相当于2/3molA和4/3molB,n(A):n(B)=1:2,小于1:1,则平衡后A的体积分数小于a%,故C正确;D.2molA、2molB和3molC,相当于4molA和3molB,二者的比值为4:3,大于1:1,则平衡后A的体积分数大于a%,故D错误;故选C。
【名师点睛】考查等效平衡问题,反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)中,气体的体积前后相同,在一定温度下,在恒容密闭容器中得到平衡状态,只要满足物质全部转化为A、B,且满足n(A):n(B)=1:1,即可得到相同平衡状态,结合浓度对平衡移动的影响进行判断。
【重难点考向三】 恒温恒压条件
【例3】将3mol A和1mol B混合于一体积可变的密闭容器P中,以此时的温度、压强和体积作为起始条件,发生了如下反应:3A(g)+B(g)⇌2C(g)+D(g),达到平衡时C的浓度为w mol/L保持温度和压强不变,按下列四种配比充入容器P中,平衡后C的浓度仍为w mol/L的是()A.6molA+2molB
B.3molA+1molB+2molC
C.2molC+1molB+1molD
D.1molC+2molD 【答案】A
【名师点睛】考查等效平衡的判断及应用,注意明确常见的等效平衡规律,在恒温恒压条件下,两个平衡中C的百分含量不变,说明两个反应为等效平衡,按照化学计量数将各选项中各物质的物质的量转化成A和B,只要满足n(A):n(B)=3mol:1mol=3:1即可。
【重难点考向四】等效平衡的建立
【例4】在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应:H2(g)+I2(g)⇌2HI(g).已知起始时加入1mol H2和2mol I2(g),当达到平衡时H2的体积分数为φ.下列四种情况分别投入上述容器,且始终保持原温度,平衡时H2的体积分数也为φ的是()A.2 mol H2(g)和1 mol I2(g)B.3 mol HI(g)C.2 mol H2(g)和2 mol I2(g)D.1 mol I2(g)和2 mol HI(g)【答案】D
【名师点睛】考查两边计量数相等的等效平衡判断,理解等效平衡规律是解题的关键,等温等容条件下,对于反应前后气体物质的量不变的反应,经过等价转化只要最初加入的物质的量之比与原平衡相等,就会建立等效平衡,平衡时各物质的体积分数相同,由此分析解答。
1.在恒温恒容条件下,将4molA和2molB放入一密闭容器中2A(g)+B(g)⇌2C(g)+D(s),达到平衡时,C的体积分数为a;在相同条件下,按下列配比分别投放A、B、C、D,达到平衡时,C的体积分数不等于a的是()A.4mol、2mol、0mol、2mol B.2mol、1mol、2mol、2mol C.2mol、1mol、2mol、1mol D.2mol、1mol、0mol、1mol 【答案】D 【解析】A.4mol、2mol、0mol、2mol,D是固体不考虑,相当于加入了4molA、2molB,两个平衡为完全等效平衡,达到平衡时C的体积分数仍为a,故A错误;B.2mol、1mol、2mol、2mol,固体剩余无影响,按照化学计量数转化成反应物,相当于加入了4molA、2molB,两个平衡为完全等效平衡,达到平衡时C的体积分数仍为a,故B错误;C.2mol、1mol、2mol、1mol,按照化学计量数转化成反应物,相当于加入了4molA、2molB,两个平衡为完全等效平衡,达到平衡时C的体积分数仍为a,故C错误;D.2mol、1mol、0mol、1mol,D是固体不考虑,相当于加入了2molA、1molB,与原反应中4molA、2molB不互为等效平衡,达到平衡时C的体积分数不等于a,故D正确;故选D。
【名师点睛】保持温度、容器容积不变条件下,按照一定的配比将物质放入容器中,达平衡时C的体积分数为a的,说明新的平衡与原平衡为等效平衡;只要按照化学计量数将各物质转化成反应物,满足n(A)=4mol、n(B)=2mol,则两个平衡互为完全等效平衡,则达到平衡时C的体积分数为a;否则达到平衡时,C的体积分数不等于a。2.如图所示,隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动,M、N两个容器中均发生反应:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)△H=-192kJ•mol.向 M、N 中,都通入 xmol N2 和ymol H2的混合气体,初始M、N容积相同,保持温度不变.下列说法正确的是()
1A.若x:y=1;2,则平衡时,M中的转化率:N2>H2
B.若x:y=1:3,当M中放出热量172.8kJ时,N2的转化率为90% C.若x=1,y=3,则达到平衡时反应物的转化率N>M D.平衡时N2气体在两容器中体积分数可能相等 【答案】CD 【解析】M容器保持恒容,N容器保持恒压,由于反应前后的气体系数和不等,所以两个平衡态也不一样,A、x:y=1:2,即y=2 x,设反应中消耗掉amoN2l,则:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)初始(mol):x
2x
0 变化(mol):a
3a
2a 故N2的转化率=a/x,H2的转化率=3a/2x,则平衡时,M中的转化率:N2<H2,故A错误;B、题目中热化学方程式的意义:若1moN2l完全反应,放热192 kJ,当M中放出热量172.8 kJ时,参加反应的N2的物质的量为×1mol=0.9mol,故N2的转化率为,故B错误;C、x=1,y=3,由于反应后气体体积减小,N容器建立的平衡相当于恒温恒容下建立的平衡减小容器体积,压强增大,平衡正向移动,达到平衡后的转化率关系为:α(M)<α(N),故C正确;
D、要让M、N中平衡时A的体积分数一样,那么只能是M或N中,反应前后不论限度多少,A的体积分数始终为定值,假定反应的A为zmol,则:
N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)起始:x
y
0 反应:z
3z
2z平衡:x-z y-3z 2z 故平衡时N2的体积分数为,N2的体积分数始终为定值,则x=y,即x=y时,平衡时N2气体在两容器中体积分数相等,故D正确;故选CD。
3.向一固定体积的密闭容器中通入a mol N2O4气体,在密闭容器内发生反应:N2O4(g)⇌2NO2(g),达到平衡时再通入a mol N2O4气体,再次达到平衡时,与第一次达平衡时相比,N2O4的转化率()A.不变 B.增大 C.减小 D.无法判断 【答案】C
【名师点睛】考查化学平衡的移动,关键是等效平衡途径的构建,达到平衡时再通入a mol N2O4气体,恒温恒容条件下,投料等比增加同增压,根据压强变化对平衡移动的影响来回答。
4.在一固定体积的密闭容器中加入2mol A和1mol B发生反应2A(g)+B(g)⇌3C(g)+D(g),达到平衡时C的浓度为w mol•L,若维持容器的体积和温度不变,按下列四种配比方案作为反应物,达平衡后,使C的浓度仍为w mol•L的配比是()A.4 mol A+2 mol B B.3 mol C+1 mol D+2mol A+1 mol B C.3mol C+1 mol D+1 mol B D.3 mol C+1 mol D 【答案】D 【解析】A.等效为在原平衡的基础上压强增大一倍到达的平衡状态,与原平衡相比平衡向逆反应方向移动,C的物质的量减小大于混合气体总物质的量减小,故C的物质的量百分含量降低,故A错误;B.等效为开始加入4molA+2molB,进一步等效为在原平衡的基础上压强增大一倍到达的平衡状态,与原平衡相比平衡向逆反应方向移-
1-1动,C的物质的量减小大于混合气体总物质的量减小,故C的物质的量百分含量降低,故B错误;C.等效为开始加入2molA+2molB,相当于在原平衡的基础上在加入1molB,平衡向正反应方向移动,故C的物质的量百分含量增大,故C错误;D.等效为开始加入2molA+1molB,与原平衡为完全等效平衡,C的物质的量百分含量不变等于w,故D正确,故选D。
5.(双选)Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g),该反应的平衡常数K=64,在1L恒容密闭容器甲和乙中,甲中加有四种物质各1mol,乙中加有Fe2O3,Fe,CO2各1mol,CO 2mol.达平衡后,两容器中不等的是()A.用CO表示反应速率
B.平衡混合气体的平均相对分子质量 C.CO的转化率 D.CO2的体积分数 【答案】AC 【解析】可逆反应Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)的平衡常数K==64,整理可得:,即达到平衡时二氧化碳和CO的浓度之比相等,则混合气体中二氧化碳的体积分数、混合气体的平均分子质量一定相等,故B、D错误;由于乙中CO浓度大于甲,则甲中反应速率加快,所以甲和乙中用CO表示反应速率不相等,故A正确;设达到平衡时甲消耗CO的物质的量为x,乙中消耗CO的物质的量为y,则:Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)起始量(mol):1(2)1(1)变化量(mol):x(y)
x(y)平衡量(mol):1-x(2-y)
1+x(1+y)反应前后气体体积不变,可以用物质的量代替浓度计算平衡常数,CO的转化率为:化率为:
×100%=60%;乙中根据平衡常数可得:,解得x=0.6mol,则甲中,解得:y=1.4mol,则乙中CO的转×100%=70%,所以甲中CO的转化率小于乙,故C正确;故选AC。
第二篇:化学反应速率与化学平衡知识点归纳
1.化学反应速率:
⑴.化学反应速率的概念及表示方法:通过计算式:v =Δc /Δt来理解其概念:
①化学反应速率与反应消耗的时间(Δt)和反应物浓度的变化(Δc)有关;
②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)+ qD(g)的:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)= m∶n∶p∶q③一般来说,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。
⑵.影响化学反应速率的因素:
I.决定因素(内因):反应物本身的性质。
Ⅱ.条件因素(外因)(也是我们研究的对象):
①.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;
②.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,如果增大气体压强时,不能改变反应气体的浓度,则不影响化学反应速率。③.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。
④.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。
⑤.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。
2.化学平衡:
⑴.化学平衡研究的对象:可逆反应。
⑵.化学平衡的概念(略);
⑶.化学平衡的特征:
动:动态平衡。平衡时v正==v逆 ≠0
等:v正=v逆
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: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。
⑷.化学平衡的标志:(处于化学平衡时):
①、速率标志:v正=v逆≠0;
②、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; ③、反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化;
④、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; ⑤、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1】在一定温度下,反应A2(g)+ B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是(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B2
D.单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2
⑸.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 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡 ②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡 ④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
①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA,即v正=v逆平衡
②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
③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,v正不一定等于v逆 不一定平衡
④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 ①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定)平衡
②m+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① 一定时,只有当m+n≠p+q时,平衡
② 一定,但m+n=p+q时,不一定平衡
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 密度一定 不一定平衡
3.化学平衡移动:
⑴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:
①影响平衡的因素:浓度、压强、温度三种;
②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;
③平衡移动的结果:只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。
⑵、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:
⑶、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。
⑷、影响化学平衡移动的条件:
化学平衡移动:(强调一个“变”字)
①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。
②速率与平衡移动的关系:
I.v正== v逆,平衡不移动;
Ⅱ.v正 > v逆,平衡向正反应方向移动;
Ⅲ.v正 < v逆,平衡向逆反应方向移动。
③平衡移动原理:(勒沙特列原理):
④分析化学平衡移动的一般思路:
速率不变:如容积不变时充入惰性气体
强调:加快化学反应速率可以缩短到达化学平衡的时间,但不一定能使平衡发生移动。⑸、反应物用量的改变对化学平衡影响的一般规律:
Ⅰ、若反应物只有一种:aA(g)=bB(g)+ cC(g),在不改变其他条件时,增加A的量平衡向正反应方向移动,但是A的转化率与气体物质的计量数有关:(可用等效平衡的方法分析)。①若a = b + c :A的转化率不变;
②若a > b + c : A的转化率增大;
③若a < b + cA的转化率减小。
Ⅱ、若反应物不只一种:aA(g)+ bB(g)=cC(g)+ dD(g),①在不改变其他条件时,只增加A的量,平衡向正反应方向移动,但是A的转化率减小,而B的转化率增大。
②若按原比例同倍数地增加A和B,平衡向正反应方向移动,但是反应物的转化率与气体物质的计量数有关:如a+b = c + d,A、B的转化率都不变;如a+ b>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。
4、等效平衡问题的解题思路:
⑴、概念:同一反应,在一定条件下所建立的两个或多个平衡中,混合物中各成分的含量相同,这样的平衡称为等效平衡。
⑵分类:
①等温等容条件下的等效平衡:在温度和容器体积不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等同平衡。
②等温等压条件下的等效平衡:在温度和压强不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量比值相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等比例平衡。
③等温且△n=0条件下的等效平衡:在温度和容器体积不变的条件下,对于反应前后气体总分子数不变的可逆反应,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边任意一边物质的物质的量比值相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为不移动的平衡。
5、速率和平衡图像分析:
⑴分析反应速度图像:
①看起点:分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点。
②看变化趋势:分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应。升高温度时,△V吸热>△V放热。
③看终点:分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。
④对于时间——速度图像,看清曲线是连续的,还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。增大反应物浓度V正 突变,V逆 渐变。升高温度,V吸热 大增,V放热 小增。⑵化学平衡图像问题的解答方法:
①三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看△V正、△V逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
②四要素分析法:看曲线的起点;看曲线的变化趋势;看曲线的转折点;看曲线的终点。③先拐先平:对于可逆反应mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g),在转化率-时间曲线中,先出现拐点的曲线先达到平衡。它所代表的温度高、压强大。这时如果转化率也较高,则反应中m+n>p+q。若转化率降低,则表示m+n
④定一议二:图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。化学反应速率化学反应进行的快慢程度,用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。
通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。表达式:△v(A)=△c(A)/△t
单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
影响化学反应速率的因素:温度,浓度,压强,催化剂。
另外,x射线,γ射线,固体物质的表面积也会影响化学反应速率
化学反应的计算公式:
例 对于下列反应:
mA+nB=pC+qD
有v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q
对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:
v(正)≠v(逆)
影响化学反应速率的因素:
压强:
对于有气体参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,即体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增多,反应速率加快;反之则减小。若体积不变,加压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就不变。因为浓度不变,单位体积内活化分子数就不变。但在体积不变的情况下,加入反应物,同样是加压,增加反应物浓度,速率也会增加。
温度:
只要升高温度,反应物分子获得能量,使一部分原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,故反应速率加大(主要原因)。当然,由于温度升高,使分子运动速率加快,单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快(次要原因)
催化剂:
使用正催化剂能够降低反应所需的能量,使更多的反应物分子成为活化分子,大大提高了单位体积内反应物分子的百分数,从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之。浓度:
当其它条件一致下,增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目,从而增加有效碰撞,反应速率增加,但活化分子百分数是不变的。
其他因素:
增大一定量固体的表面积(如粉碎),可增大反应速率,光照一般也可增大某些反应的速率;此外,超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响。
溶剂对反应速度的影响
在均相反应中,溶液的反应远比气相反应多得多(有人粗略估计有90%以上均相反应是在溶液中进行的)。但研究溶液中反应的动力学要考虑溶剂分子所起的物理的或化学的影响,另外在溶液中有离子参加的反应常常是瞬间完成的,这也造成了观测动力学数据的困难。最简单的情况是溶剂仅引起介质作用的情况。
在溶液中起反应的分子要通过扩散穿周围的溶剂分子之后,才能彼此接触,反应后生成物分子也要穿国周围的溶剂分子通过扩散而离开。
扩散——就是对周围溶剂分子的反复挤撞,从微观角度,可以把周围溶剂分子看成是形成了一个笼,而反应分子则处于笼中。分子在笼中持续时间比气体分子互相碰撞的持续时间大10-100倍,这相当于它在笼中可以经历反复的多次碰撞。
笼效应——就是指反应分子在溶剂分子形成的笼中进行多次的碰撞(或振动)。这种连续反复碰撞则称为一次偶遇,所以溶剂分子的存在虽然限制了反应分子作远距离的移动,减少了与远距离分子的碰撞机会,但却增加了近距离分子的重复碰撞。总的碰撞频率并未减低。据粗略估计,在水溶液中,对于一对无相互作用的分子,在依次偶遇中它们在笼中的时间约为10-12-10-11s,在这段时间内大约要进行100-1000次的碰撞。然后偶尔有机
会跃出这个笼子,扩散到别处,又进入另一个笼中。可见溶液中分子的碰撞与气体中分子的碰撞不同,后者的碰撞是连续进行的,而前者则是分批进行的,一次偶遇相当于一批碰撞,它包含着多次的碰撞。而就单位时间内的总碰撞次数而论,大致相同,不会有商量级上的变
化。所以溶剂的存在不会使活化分子减少。A和B发生反应必须通过扩散进入同一笼中,反应物分子通过溶剂分子所构成的笼所需要的活化能一般不会超过20kJ·mol-1,而分子碰撞进行反应的活化能一般子40-400kJ·mol-1之间。
由于扩散作用的活化能小得多,所以扩散作用一般不会影响反应的速率。但也有不少反应它的活化能很小,例如自由基的复合反应,水溶液中的离子反应等。则反应速率取决于分子的扩散速度,即与它在笼中时间成正比。
从以上的讨论可以看出,如果溶剂分子与反应分子没有显著的作用,则一般说来碰撞理论对溶液中的反应也是适用的,并且对于同一反应无论在气相中或在溶液中进行,其概率因素P和活化能都大体具有同样的数量级,因而反应速率也大体相同。但是也有一些反应,溶剂对反应有显著的影响。例如某些平行反应,常可借助溶剂的选择使得其中一种反应的速率变得较快,使某种产品的数量增多。
溶剂对反应速率的影响是一个极其复杂的问题,一般说来:
(1)溶剂的介电常数对于有离子参加的反应有影响。因为溶剂的介电常数越大,离子间的引力越弱,所以介电常数比较大的溶剂常不利与离子间的化合反应。
(2)溶剂的极性对反应速率的影响。如果生成物的极性比反应物大,则在极性溶剂中反应速率比较大;反之,如反应物的极性比生成物大,则在极性溶剂中的反应速率必变小。
(3)溶剂化的影响,一般说来。作用物与生成物在溶液中都能或多或少的形成溶剂化物。这些溶剂化物若与任一种反应分子生成不稳定的中间化合物而使活化能降低,则可以使反应速率加快。如果溶剂分子与作用物生成比较稳定的化合物,则一般常能使活化能增高,而减慢反应速率。如果活化络合物溶剂化后的能量降低,因而降低了活化能,就会使反应速率加快。
(4)离子强度的影响(也称为原盐效应)。在稀溶液中如果作用物都是电介质,则反应的速率与溶液的离子强度有关。也就是说第三种电解质的存在对于反应速率有影响.
第三篇:高二化学练习题教案第一节 化学反应速率
第二章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
学习目标:
1、了解化学反应速率的涵义
2、理解化学反应速率的表达式及其简单计算
3、了解化学反应速率的测量方法 学习过程:
一、化学反应速率
1、涵义:是描述 物理量,是指单位时间、单位体积内反应物或生成物的物质的量的变化。
2、表示方法:
3、数学表达式:
4、单位:、二、化学反应速率的简单计算 如反应方程式∶mA+nB=pY+qZ 则 VA=,VB=,VY=,VZ=。例析:
密闭容器中,合成氨反应∶
N2 + 3H2 = 2NH3 起始浓度(mol/L)8 20 0 5min后(mol/L)6 浓度变化(mol/L)
则 V(N2)=△C/△t= ; V(H2)=△C/△t= ; V(NH3)=△C/△t=。由以上可知∶ V(N2): V(H2): V(NH3)= 学与问∶
一个化学反应的速率用不同的反应物或生成物来表示,数值可能 但含义 , 速率之比等于该反应方程式中对应 之比。练习
(1)在一定条件下,密闭容器中合成氨,3H2+N2==2NH3,开始时测得C=4mol/L,(H2)C(N2)=1mol/L,2S末,测得C(N2)=0.9mol/L。求V(H2)为多大?
思考与探究
提出问题∶在这节课我们的学习中,知道物质的浓度不同,反应速率也不同,那么影响反应速率的因素除了内因外,外因究竟有哪些呢?这是我们要研究的另一个问题。请同学们回去先复习必修2之专题二相关知识,然后预习下节内容。[推荐作业]
1、反应4NH3(气)+5O2(气)
4NO(气)+6H2O(气)在10L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45mol,则此反应的平均速率v(X)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为---------[C](A)v(NH3)=0.0100mol.L-1.s-(B)v(O2)=0.0010mol.L-1.S-1(C)v(NO)=0.0010mol.L-1.s-1
(D)v(H2O)=0.045mol.L-1.s-1
2、已知反应A+3B
2C+D在某段时间内以A的浓率变化表示的化学反应速率为,则此段时间内以C的浓率变化表示的化学反应速率为
A.0.5C.2
B.
D.3
第四篇:高考化学反应速率与化学平衡(写写帮整理)
化学反应速率和等效平衡
1.反应4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)在5L的密闭容器中进行,半分钟后NO的物质的量增加了0.3mol,则此反应的平均速率v为
A.v(O2)0.01mol/(Ls)
B.v(NO)0.008mol/(Ls)
C.v(H2O)0.002mol/(Ls)
D.v(NH3)0.002mol/(Ls)
2.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(NO)、v(H2O)[mol/(L·min)]表示则下列关系正确的是
45v(NH3)v(O2)
B.v(O2)v(H2O)5624C.v(NH3)v(H2O)
D.v(O2)v(NO)
35A.3.某温度下,浓度都是1mol/L的两种气体X2和Y2,在密闭容器中反应生成气体Z,达到平衡后c(X2)为0.4mol/L,c(Y2)为0.8mol/L,生成Z为0.4mol/L,则该反应的化学方程式为 A.X2+2Y22XY2 B.2X2+Y22X2Y C.3X2+Y22X3Y D.X2+3Y22XY3 4.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10mL 2mol/L盐酸的烧杯中,均加水稀释到20mL,此时X与盐酸和缓地进行反应。其中反应速率最大的是
A.20mL 3mol/L的X溶液
B.20mL 2mol/L的X溶液 C.10mL 4mol/L的X溶液
D.10mL 2mol/L的X溶液
5.将固体NH4Br置于密闭容器中,在某温度下,发生下列可逆反应:
NH4Br(s)NH3(g)+HBr(g)
2HBr(g)Br2(g)+H2(g)2min后,测得c(H2)=0.5mol/L,c(HBr)=4mol/L,若上述反应速率用v(NH3)表示,下列反应速率正确的是
A.0.5mol/(L·min)
B.2.5 mol/(L·min)C.2 mol/(L·min)
D.5 mol/(L·min)6.在一定温度下的固定容积的密闭容器中,当下列物理量不再变化时,表明反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)已达平衡的是 A.混合气体的压强
B.混合气体的密度 C.B的物质的量浓度
D.气体的总物质的量 7.把3mol A和2.5mol B混合于2L密闭容器中,发生反应:
3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)5min后反应达到平衡,容器内压强变小,测得D的平均反应速率为0.1mol/(L·min),下列结论错误的是
A.A的平均反应速率为0.1mol/(L·min)B.平衡时,C的浓度为0.125mol/L C.平衡时,B的转化率为20%
D.平衡时,容器内压强为原来的0.8倍 8.可逆反应:3A(g)3B(?)+C(?);△H>0,随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断正确的是 A.B和C可能都是固体 B.B和C一定都是气体
C.若C固体,则B一定是气体 D.B和C可能都是气体 9.如图所示,反应X(g)+3Y(g)2Z(g)(正反应为放热反应),在不同温度、不同压强(p1>p2)下,达到平衡时,混合气体中Z的体积分数(Z)随温度变化的曲线应为
10.在一密闭容器中,aA(g)bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积增大一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则 A.平衡向正反应方向移动了 B.物质A的转化率减小了 C.物质B的质量分数增大了 D.a>b
11.在温度不变下,在恒压容器a与恒容容器b中,分别充入体积比为1∶3的N2和H2。若开始时两容器的体积相等,且在相同条件下达到平衡时,两容器中N2的转化率应当是 A.a中大
B.b中大
C.a、b中一样大 D.无法判断 12.恒温条件下,将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,慢慢压缩气体体积,下列叙述正确的是 A.若体积减小一半,则压强为原来的两倍 B.平衡向右移动,混合气体颜色一定会变浅
C.若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍 D.平衡向右移动,混合气体密度增大
13.在一定温度下,容器中加入CO和H2O(g)各1mol,发生反应: CO+H2OCO2+H2,达到平衡时生成0.7mol的CO2,若其他条件不变,一开始就加入4mol H2O(g),则达到平衡可能生成的CO2是 A.0.6mol
B.0.95mol
C.1mol D.1.5mol 14.可逆反应A(g)+BC(g)+D 达到平衡时,下列说法不正确的是 A.若增大A的浓度,平衡体系颜色加深,D不一定是有颜色的气体 B.增大压强,平衡不移动,说明B、D必定是气体
C.升高温度,C的百分含量减少,说明正反应是放热反应 D.若B是气体,增大A的浓度会使B的转化率增大 15.在一密闭容器中充入1mol NO2,建立如下平衡:2NO2N2O4,此时NO2的转化率为x%,在其他不变的情况下,再充入1mol NO2,待新平衡建立时测得NO2的转化率为y%,则下列大小关系正确的是 A.x>y
B.x=y
C.x D.不能确定 16.将2molSO2和2molSO3气体混合于容积一定的密闭容器中,在一定条件下发生反应:2SO2+O22SO3,达平衡时SO3为n mol。在相同温度下,按下列配比在该容器中放入起始物质,达平衡时,SO3的物质的量将大于n mol的是 A.2molSO2和1molO2 B.2molSO2、1molO2和2molSO3 C.4molSO2和1molO2 D.3molSO2、1molO2和1molSO3 17.一个真空密闭容器中盛有1molPCl5,加热到200℃时发生了反应: PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),反应达到平衡时PCl5的分解率为M%,若在同一温度和同样容器中最初投入的是2molPCl5,反应达到平衡时PCl5的分解率为N%。M与N的关系是 A.M>N B.M>N C.M>N D.无法确定 18.在四个同样密闭容器中发生反应:A(g)+3B(g)2C(g),在同一时间内测得容器内的反应速率:甲为:v(A)=3 mol/(L·min);乙为v(B)=4.5 mol/(L·min);丙为v(C)=4 mol/(L·min);丁为v(A)=0.75mol/(L·s)。若其它条件相同,温度不同,则温度由低到高的顺序是___________________。 19.取a molA和b molB置于V L容器内,发生反应aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)。1min末,测得容器内A的物质的量浓度为x mol/L,这时B的物质的量浓度为______mol/L,C的物质的量浓度为______mol/L。这段时间内反应的速率若以物质A的物质的量浓度的变化来表示,应为________mol/(L·min)。 20.一定温度下,在一个固定容积的密闭容器中,可逆反应:A(g)+2B(g) C(g)达到-1-1-1平衡时,c(A)=2mol·L,c(B)=7mol·L,c(C)=3mol·L。试确定B的起始浓度c(B)的取值范围是______________;若往容器中继续注入一定量的氦气(不参加反应),足够长的时间后,体系中B的物质的量浓度_________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),混合气体的密度_________。 21.在一定条件下,x A+y Bz C的反应达到平衡。 (1)已知A、B、C都是气体,在减压后平衡向逆反应方向移动,则x、y、z之间的关系是__________________;(2)已知C是气体,且x+y=z,在增大压强时,如果平衡发生移动,则平衡一定向_____________移动; (3)已知B、C是气体,当其他条件不变,增大A的物质的量时,平衡不发生移动,则A是_____________态物质。 (4)若加热后C的质量分数减少,则正反应是_________(填“放热”或“吸热”)反应。22.发生反应:2SO2+O22SO3,当此反应进行到一定程度时,就达到了化学平衡状态。若该容器中维持温度不变,令a、b、c分别代表起始的SO2、O2和SO3的物质的量,如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保持达到平衡时,反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。试填写下列空白:(1)若a=0,b=0,则c=______; (2)若a=0.5mol,则b=________,c=_________; (3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个不同的式子表示)____________ _______________________________________。 23.有两只密闭容器A和B。A容器有一个可以移动的活塞能使容器内保持恒压,B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等物质的量的体积比为2∶1的SO2和O2的混合气体,并使A和B容积相等(如下图所示)。在保持400℃的条件下使之发生如下反应:2SO2+O22SO3。试填写下列空格: (1)A容器达到平衡时所需的时间比B容器__________;平衡时A容器中SO2的转化率比B容器_______;(2)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入数量不多的等物质的量的氩气,A容器中化学平衡_________移动,B容器中化学平衡__________; (3)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入等物质的量的原反应气体,达到平衡时,A容器的混合气体中SO3的体积分数_________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同);B容器的混合气体中SO3的体积分数_________。 高二化学《化学等效平衡的突破》学案 分析 一、等效平衡的概念 在一定条件下,对于同一可逆应,只要起始时加人物质的物质的量不同,而达到平衡时,同种物质的物质的量分数相同,这样的平衡称为等效平衡。 二、等效平衡问题的类型 根据反应条件以及可逆反应的特点,可将等效平衡问题分成三类: 1.定温、定容条件下,反应前后气体分子数不相等的可逆反应 解题要领:此种条件下,只要改变起始加入物质的物质的量,若通过可逆反应的化学计量数之比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同,则两平衡等效。 2.定温、定容条件下,反应前后气体分子数相等的可逆反应 解题要领:此条件下,只要换算到同一半边时,反应物的物质的量的比例与原平衡相等,则两平衡等效。 3.定温、定压条件下,反应前后气体分子数任意型的可逆反应 解题要领:此条件下,只要按化学计量数换算到同一半边后,各物质的量之比与原平衡相等,则两平衡等效。 三、三类等效平衡的比较: 等效类型IIIIII 条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压 起始投料换算为方程式同一边物质,其“量”相同换算为方程式同一边物质,其“量”符合同一比例换算为方程式同一边物质,其“量”符合同一比例 对反应的要求任何可逆反应反应前、后气体体积相等任何可逆反应 平衡特点质量分数w%相同相同相同 浓度c相同成比例相同(气体) 物质的量n相同成比例成比例 四巩固练习: 1、(恒温恒容)在450℃、101Pa条件下,可逆反应:2So2+o22So3由以下三种情况建立平衡: ①2摩So2+1摩o2→平衡Ⅰ②2摩So3→平衡Ⅱ ③a摩So2+b摩o2+c摩So3→平衡Ⅲ 问:(1)前两种反应①和②达到平衡时,体系中各物质的体积分数是否相等? (2)若③达到平衡时,体系中各物质的体积分数与①相同,则a,b,c应满足什么条件? 2、某恒温恒压下,向可变容积的密闭容器中充入3升A和2升B,发生如下反应:3A+2Bxc+yD达到平衡时c的体积百分比为m%,若维持温度,压强不变,将0.6升A,0.4升B、4升c、0.8升D作为起始物质充入密闭容器内,则达到平衡时c的体积百分比仍为m%,则x=,y=。 3、在一密闭容器中加入3molA和1molB发生反应:,达到平衡时,c的浓度为amol/L。 (1)当n=2时,请分析下列情况下达平衡后c的浓度(用“>”、“<”、“=”填空)。 ①恒温、恒容条件下加入1molA和1molB时,c的平衡浓度___________amol/L; ②恒温、恒容条件下加入2molc,c的平衡浓度____________amol/L; ③恒温、恒容条件下加入3molA和3molB时,c的平衡浓度____________amol/L; ④恒温、恒容条件下加入2molB和2molc时,c的平衡浓度____________amol/L; ⑤恒温、恒容条件下加入3molA、1molB和1molc时,c的平衡浓度_______________amol/L; ⑥恒温、恒压条件下加入6molA和2molB时,c的平衡浓度___________amol/L; ⑦恒温、恒压条件下加入3molA、1molB和3molc时,c的平衡浓度___________amol/L; ⑧恒温、恒压条件下加入3molc,c的平衡浓度____________amol/L(2)当n=5时 ①如恒温、恒容条件下要使c的平衡浓度仍为amol/L,当加入1molA 时,应加入 B____________mol,c___________mol; ②如起始加入xmolA、ymolB和zmolc,在恒温、恒容条件下,要使达到平衡后c的浓度仍为amol/L,x、y、z应满足的关系是________________,在恒温、恒压条件下要使平衡后c的浓度仍为amol/L,当x=0、y=0时,z__________,x、y、z应满足的关系是____________; ③加入6molA、2molB,在恒温、恒容条件下达平衡时,c的浓度为___________,在恒温、恒压条件下达平衡时c的浓度为____________; ④恒温、恒容条件下加入1.5molA、0.5molB,达平衡时c的浓度为___________; ⑤恒温、恒压条件下加入0.2molB,平衡时要使c的浓度仍为amol/L,应加入A_____________mol.(3)当n=4时,①加入6molA、2molB,在恒温、恒容条件下达平衡时c的浓度为___________,在恒温、恒压条件下达平衡时c的浓度为___________; ②加入1.5molA、0.5molB,在恒温、恒容条件下达平衡时,c的浓度为_________,在恒温、恒压条件下达平衡时,c的浓度为____________; ③加入2molc,在恒温、恒容条件下达平衡时,c的浓度为___________,在恒温、恒压条件下达平衡时,c的浓度为____________。第五篇:高二化学《化学等效平衡的突破》学案分析