化学反应动力学

化学反应速率和化学平衡重要知识点1.化学反应速率的相关知识及计算2.化学平衡的标志问题3.等效平衡问题4.化学平衡在不同条件下的比较问题5.化学平衡移动问题6.化学平衡的图像问题7.化学平衡的计算问题分子运动相互碰撞分子具有足够的能量活化分子有合适的取向有效碰撞发生化学反应化学反应发生的条件一、有效碰撞理论①有效碰撞：②活化分子：③活化分子百分数：指能够发生化学反应的碰撞。指能够发生有效碰撞的分子。加热、搅拌、增大反应物的浓度、使用催化剂等。④化学反应与分子间的有效碰撞频率有关，因此所有能够改变内能、运动速率以及碰撞几率的外界条件，都可以用来改变、控制反应速率。如:能量反应过程E1E2反应物生成物活化分子活化能活化分子变成生成物分子放出的能量反应热二、化学反应速率的表示※化学反应速率(v):1、是用来衡量化学反应行快慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。2、表示方法：v(A)=△c(A)/△t3、单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)或mol/(L·h)4、用不同物质表示的速率之比等于计量数之比。注意：①化学反应速率是平均速率，且均取正值。但在t－v图像中某时刻对应的速率为瞬时速率。②在同一个反应里，虽然用不同的物质表示的化学反应速率不一定相同，但是它们表示的意义相同，且各物质表示的速率比等于该反应方程式的系数比。例：对于反应：mA+nB=pC+qDV(A)∶V(B)∶V(C)∶V(D)＝m∶n∶p∶q③用化学反应速率来比较不同反应进行的快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。④在一定温度下，固态和纯液态物质，其物质的量浓度可视为常数，一般不用这些物质表示反应速率。如CaCO3、浓硫酸等。3、工业合成氨N2+3H22NH3的反应速率可分别用v（N2）、v（H2）、v（NH3）表示，下列关系式正确的是A、v(N2)=v(H2)=v(NH3)B、v(N2)=3v(H2)C、v(NH3)=3/2v(H2)D、v(H2)=3v(N2)[练习1]把下列金属分别投入0.1mol/L盐酸中，能发生反应但反应最缓慢的是（）AFeBAlCMgDCuA[练习2]实验室用铁与盐酸制取氢气时，采用哪些方法，可以增大铁与盐酸反应速率？1.增大盐酸浓度2.将铁片改为铁粉3.升温4.加入少量的CuSO4粉末三、影响化学反应速率的因素(一)内因对于同一化学反应，外界条件不同反应速率不同。其中重要的外界条件为:参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的重要因素。浓度、温度、压强、催化剂,以及固体反应物表面积的大小、溶剂、光、电磁波、激光、超声波等都会影响化学反应的速率等。(二)外因：三、影响化学反应速率的因素原因：反应物浓度增大单位体积内活化分子数增加有效碰撞次数增多反应速率加快1、浓度对反应速率的影响其它条件不变，增加反应物浓度加快化学反应速率。内容：(二)外因：三、影响化学反应速率的因素注意：固体和纯液体的浓度视为常数，其量的变化对v无影响【例4】足量铁粉与一定量的盐酸反应，由于反应速率太快而不方便操作，为了减慢此反应速率而不减少H2的产量，可以加入的物质是（）A、H2OB、NaOHC、Na2CO3D、CH3COONaAD典型例题2、压强对反应速率的影响对于气体反应来说，增大压强相当于增大反应物的浓度，反应速率加快．原因：反应物浓度增大单位体积内活化分子数增加有效碰撞次数增多反应速率加快增大压强内容：注意：①反应物为固体或液体时，改变压强对v无影响②压强的改变对速率的影响与反应前后气体体积的变化情况无关【例5】设C(s)+CO2(g)2CO(g)的反应速率为v1，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应速率为v2，对于上述反应，当只增大反应体系的压强时，v1和v2的变化情况为（）A、同时增大B、同时减小C、v1减小，v2增大D、v1不变，v2增大典型例题原因：温度升高分子获得更高的能量活化分子百分数提高有效碰撞次数提高反应速率加快3、温度：在其它条件不变的情况下，升温反应速率增大，降温反应速率减小注意：温度的改变对速率的影响与反应是吸热还是放热无关。【例6】在10℃时，某化学反应速率为0.1mol·L—1·s—1，若温度每升高10℃，反应速率增加到原来的2倍，为了把该反应速率提高到1.6mol·L—1·s—1，则该反应需要在什么温度下进行（）A、30℃B、40℃C、50℃D、60℃C典型例题加入催化剂反应活化能降低活化分子百分数提高有效碰撞次数提高反应速率加快原因：4、催化剂加快反应速率【例7】对于在一定条件下进行的化学反应：2SO2+O22SO3，改变下列条件可以提高反应物中的活化分子百分数的是（）A、增大压强B、升高温度C、加入催化剂D、减小反应物的浓度BC典型例题5、其他:如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响。6、稀有气体（或非反应气体）对反应速率的影响（1）若容器恒温，恒容，充入稀有气体（2）若容器恒温，恒压，充入稀有气体【例7】在密闭容器中进行的反应N2+O22NO，下列条件的改变能加快反应速率的是（）A、缩小容器体积使压强增大B、体积不变充入N2使压强增大C、体积不变充入He使压强增大D、压强不变充入He使体积增大AB典型例题三、对于可逆反应，外界条件变化对v正，v逆的影响（v---t图像及应用）（1）温度升高v正，v逆，吸热反应增加的倍数放热反应增加的倍数。温度下降，v正，v逆，吸热反应减少的倍数放热反应减小的倍数。（2）对有气体参与的反应，加压时v正，v逆，气体体积之和大的一侧增加倍数气体体积之和小的一侧增加的倍数。降压时v正，v逆，气体体积之和大的一侧减小的倍数气体体积之和小的一侧减小的倍数。（3）浓度：反应物浓度增大，则v正急剧，v逆逐渐。（4）催化剂：。增大增大大于减少减少大于增大增大大于减少减少大于增大增大同等倍数地改变v正和v逆理论分析影响化学反应速率的因素影响外因单位体积内有效碰撞频率化学反应速率分子总数活化分子活化百分数分子数增大反应物浓度增大压强（压缩）升高温度催化剂增加增加增加加快增加增加增加加快不变增加增加加快不变增加增加加快不变不变增大增大1、化学平衡状态的判断(化学平衡的标志)：以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例①速率关系：V正＝V逆③各物质的百分含量保持不变：④混合气体的总压强、总物质的量不随时间的改变而改变②各物质的浓度不随时间的改变而改变⑤混合气平均相对分子质量不随时间的改变而改变⑥混合气体的密度不随时间的改变而改变⑦反应体系内有色物质的颜色不随时间的改变而改变直接因素：间接因素：四、化学平衡的标志(特征)2、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物质的量分数一定②各物质的质量或各物质的质量分数一定③各气体的体积或体积分数一定④总压强、总体积、总物质的量一定正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q，④在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD平衡平衡平衡不一定平衡不一定不一定不一定举例反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)压强（恒容）①m+n≠p+q时，总压强一定②m+n=p+q时，总压强一定混合气体的平均分子量①一定时，只有当m+n≠p+q②一定，但m+n=p+q时温度体系温度一定时体系的密度ρ密度一定平衡不一定Mr平衡不一定平衡不一定例、可逆反应2NO22NO＋O2在恒定容积密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是：A单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2。B反应容器内，物质的分子总数不随时间的变化而变化C用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2：2：1。D混合气体的颜色不再改变的状态。E混合气体的密度不再改变的状态。F混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。【练习】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(固)+3B(气)2C(气)+D(气)已达平衡状态的是()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BC——3、一定温度下在容积恒定的密闭容器中进行反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不发生变化时，能表明该反应达到平衡的是：①混合气体的密度②容器内气体的压强③混合气体总物质的量④B的物质的量浓度A、①④B、②③C、②③④D、只能④A【练习】1、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物的平衡浓度幂之积与反应物的平衡浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）2、表达式：五、化学平衡常数（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。3、化学平衡常数的意义：定量的衡量化学反应进行的程度（2）一般当K＞105时，该反应进行得基本完全。4、判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：叫该反应的浓度商（1）QC＜K，反应向正方向进行（2）QC＝K，反应处于平衡状态（3）QC＞K，反应向逆方向进行5、利用Ｋ可判断反应的热效应（１）若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为吸热反应（２）若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为放热反应6、使用平衡常数应注意的几个问题：(2)在平衡常数表达式中：水(l)的浓度、固体物质的浓度不写(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关例如：N2+3H22NH3的K1值与1/2N2+3/2H2NH3的K2值不一样(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/[c(CO2)·c(H2)]K1=K227、有关化学平衡常数的计算达到平衡后各物质的浓度变化关系：（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度生成物D:c平(D)=c0(D)+△c(D)（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；反应物A:c平(A)=c0(A)-△c(A)对于反应:aA+bBcC+dD概念理解：平衡转化率用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：%100)()()(%100)%(00AcAcAcAAAA平的初始浓度的平衡浓度的初始浓度%100%100)%(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAA①③②④⑤⑥⑦⑧①③②④⑤1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO+H2O(g)CO2+H2催化剂高温在427℃时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。2、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2+O22SO3已知C(SO2)始=0.4mol/L，C(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K≈19，试判断，（1）当SO2转化率为50％时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？（2）达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？(5)K值大小标志反应能达到的最大限度,K值越大，反应越完全。返回播放有关平衡常数的小结(1)平衡是有条件的、动态的。(2)K不随起始浓度变化而变化。(3)K与温度有关。(4)K与方程式写法有关。1、等效平衡一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)，对同一可逆反应，虽然起始时加入的物质的物质的量不同，但是达到化学平衡时，任何相同组分的体积分数(或物质的量分数)均相同