化学应速率化学平衡

高三化学（第二学期第6周）【教学内容】化学应速率化学平衡【教学目标】1、熟练掌握，化学反应速率的概念、计算以及影响因素。2、熟练掌握化学平衡的基本概念、影响因素及化学平衡移动的原理。【知识讲解】一、化学反应速率1、概念：所谓化学反应速率即表示一个化学反应进行的快与慢（不仅仅局限可逆反应、适用所有的化学反应），最初就是用快（象H2、O2爆炸）慢（铁生锈），这快、慢是定性描述。如何定量表示化学反应速率？单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示。其数学表达式为：v=tc注意：①v是平均速率还是瞬时速率？（平均，因为开始时浓度大、速率大）②当反应物是固体时能否定量表示反应速率？（能，虽然固体不能讲浓度，但用单位时间物质的量减小或增大来表示）③同一反应用不同物质表示反应速率数值是否一定相同？（不一定，但表示的意义完全相同）。同一反应中，各物质的速率之比一定等于其计量系数之比。2、影响化学反应速率的条件（1）主要（决定性）因素——反应物本身的性质。但同一反应，不同条件，反应速率不相同。（2）外界条件①浓度：其它条件不变，增大反应物浓度v加快。例如：硫在纯氧中燃烧比在空气中燃烧更剧烈等。注意：浓度一般指气体或溶液，纯液体或固体浓度是一定值，量的增减一般不影响反应速率。对可逆反应，浓度改变可以是反应物或生成物或同时改变，但均符合“浓快稀慢”的规律。②压强：对有气体参加的反应，温度不变，增大压强，v加快，减小压强,v减慢。注意：①压强改变针对气体而言，固体或液体，压强对其没有影响。②针对可逆反应，压强对v正、v逆影响相同，但影响程度不一定相同。③压强的改变，本质上是改变气体的浓度，因此，压强改变，关键看气体浓度有没有改变，v才可能改变。例：反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在可变容积的密闭容器中进行，下列的改变，对化学反应速率的影响如何？A、增加碳的量B、容器的体积缩小一半C、保持体积不变，充入N2，使体系的压强增大一倍D、保持压强不变充入N2。解析：增加碳的量，不影响反应速率，因为固体浓度是一定值。容器体积缩小一半（即增大压强），气体浓度变大v加快。当充入N2，由于容器体积不变，尽管压强增大，但气体的浓度并未改变。因此v不变。而充入N2，保持压强不变。容器的体积一定要扩大，此时气体浓度一定减小，v一定要减小。（3）温度：其它条件不变，温度越高,v越大，温度越低,v减小。温度对化学反应速率的影响较大，每升高100C，v增大至原来的2~4倍，因此，在实际生产中，绝大多数是在高温下进行。思考：①温度每升高100C，反应速率增大为原来的a倍，现升高了500C现反应速率是原来的多少倍？（a5倍）②反应M+N→P，每升高100C，反应速率增加3倍，在100C时完成反应的10%需81分钟，现将温度提高到300C，完成反应的10%，需要几分钟（9分钟）注意：①温度对v影响与物质聚集状无明显关系②可逆反应，不管放热还是吸热反应，正、逆反应速率均要加快但影响程度不同。例：使Zn与10%的稀硫酸反应速率比Zn与12%H2SO4反应速率大，最适宜的方法是什么？（加热）（4）催化剂——改变化学反应速率，通常有正、负之分。使用催化剂的反应较多，有些反应实用性只有在使用催化剂才能体现出来，特别是石油化工生产。注意：①催化剂不能使本身不发生反应的反应发生。②工业生产中要防止催化剂中毒③催化剂对正逆反应的速率影响是相同的（5）其它因素：如光、颗粒大小、溶剂等。二、化学平衡研究对象：可逆反应的反应规律，即可逆反应进行到什么程度的基本理论。1、可逆反应：相同条件既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，即不可能完全进行的反应，多数化学反应为可逆反应，差别是正、逆反应进行的程度不相同。即使进行得较完全的中和反应亦为可逆（盐类水解）。2、化学平衡状态特点：“等”：v正=v逆，这是反应是否处于平衡的根本原因。“动”：动态平衡，v正=v逆≠0，正、逆反应仍在进行。“定”：达到化学平衡，各组分的百分含量不变。“变”：化学平衡是相对的，外界条件改变，化学平衡可能被破坏。思考1、v正=v逆，可否理解成单位时间内生成物浓度的变化和反应物浓度变化表示的反应速率数值相等？（不能，指的是同一物质在单位时间内消耗的量与生成的量相等）2、反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到化学平衡的标志是A、单位时间内消耗nmolA同时消耗nmolB.B、单位时间内消耗nmolA同时生成了nmolB.C、压强不随时间变化而改变。D、单位时间打断nmolA—A共价键同时打断2nmolA—B共价键。（答：B、D）3、影响化学平衡的条件（1）浓度：增大反应物浓度、平衡向正反方向移动，减小反应物浓度，平衡向逆反方向移动。上述变化可用速率——时间图象来说明。例：在一恒容密闭容器中，反应A(g)+B(g)C(g)达到平衡，若增大A的浓度，使平衡右移，并达到新的平衡，下列说法正确的是正vv逆vvtv逆正v正vv逆vvt正逆A、A的浓度一定比原平衡大B、A的转化率增大C、C的百分含量一定大于原平衡C的百分含量D、B的转化率一定增大解析：增大A的浓度，尽管平衡右移，但加入的A不可能全部转化。平衡时A的浓度一定比原平衡大，而A的转化率不一定增大。因为A的总量在增大。同理C的百分含量也不一定增大。而平衡右移B的转化率一定增大，正确答案A、D。（2）压强——要有气态物质存在，改变压强，才可能使平衡移动。例2NO2(g)N2O4(g)增大压强平衡向正方向移动，混合气体的颜色先变深后变浅。思考：①上述平衡体系，增大压强、速率——时间图象如何表示？②上述平衡体系颜色a，增大压强瞬间颜色为b，达到新平衡时，颜色为c，则颜色最深的为______，最浅的为______。③H2(g)+I2(g)2HI,达到平衡后，加压，速率——时间图象如何变化？混合气体颜色如何变化？(①②b、a③平衡不移动，颜色变深）（3）温度——所有化学反应均具有能量变化，温度改变，化学平衡一定移动。例：1molX(g)和1molY(g)和催化剂一起放入反应容器中、发生如下反应：X(g)+Y(g)Z(g)，经过一段时间后，产物Z的压强与温度关系如图：（1）当温度TT0时，v正和v逆关系？（2）当温度TT0时，v正和v逆关系？（3）该反应的正反应是吸热还是放热反应？指出判断依据。解析：当温度TT0时，随着温度升高，Z的压强逐渐增大，说明反应向正方向进行，v正v逆，而当T=T0时，恰好处于平衡状态，v正=v逆。正反应显然为放热反应，因为T0是处于平衡状态，温度再升高，Z的压强在减小，说明平衡破坏，反应向逆方向进行。（4）催化剂——只改变反应速率，而平衡不移动。思考：A(g)+3B(g)2C(g)+Q（Q0）达到平衡，改变下列条件，正反应速率始终增大，直达到新平衡的是A、升温B、加压C、增大[A]D、降低[C]E、降低[A]↓[注意正反应速率始终增大，这关键词，D、E就不必改虑，因为降低浓度，不管平衡如何移动，v正均要降低。其次最好画出v—t图，就能清楚看出正确答案。v正始终增大（尽管平衡左移）正vv逆vvtv逆正tvP压强()0TT（温度）tvv正v逆升温加压正vtvv逆v正突然增大，但又逐渐减小，同理C答案也不合题意，正确答案为A]三、合成氨工业1、选择适宜的条件：根据N2+3H22NH3+Q这一反应的特点，运用化学反应速率和化学平衡的理论来选择适宜条件。该反应为可逆、体积减小、正反应为放热等特点。（1）适宜的压强：为何强调适宜？压强越大、有利于NH3的合成，但太大，所需动力大，材料强度高，设备制造要求高，成本提高，选择2×107~5×107Pa压强。思考：工业上生产H2SO4：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为何不采用加压方法？（因为在常压下SO2的转化率已达91%，不需要再加压）（2）适宜的温度：温度越低越有利于NH3的合成，为何还要选择5000C高温？因为温度越低，反应速率越小，达平衡时间长，单位时间产量低，另外5000C时，催化剂活性最大。（3）使用催化剂（4）及时分离出NH3，并不断补充N2和H2（N2要过量，提高成本较高的H2转化率）【能力训练】一、选择题（每小题有1~2个正确答案）1、对于反应A2+3B22AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是A、vA=0.4mol·L-1min-1B、vB=0.8mol·L-1min-1C、v3AB=0.6mol·L-1min-1D、v2A=0.01mol·L-1·S-12、在2L密闭容器中，盛有2molX和2molY物质进行如下反应：X(s)+3Y(g)Z(g)，当反应进行到10s后，测得生成0.5molZ，这期间的平均反应速率为A、vX=0.05mol·s-1B、vX=0.025mol·L-1·s-1C、vy=0.05mol·L-1·s-1D、vy=0.075mol·L-1·s-13、现有三个体积相等的密闭容器中都进行如下反应：CO2+H2CO+H2O(g)，反应所处的温度相同，但反应的起始浓度不同，其中甲：[H2]=[CO]=amol乙：[CO2]=amol[H2]=2amol丙[CO2]=[H2]=[H2O]=amol，达到平衡时，CO的浓度由大到小的顺序排列正确的是A、丙甲乙B、甲乙丙C、乙丙甲D、乙甲丙4、在一个固定体积的密闭容器中，放入mmol的A和nmol的B，发生如下反应：mA(g)+nB(g)PC(g)，平衡时C的浓度是wmol·L-1，若维持容器的体积不变，起始时放入amolA、bmolB和cmolC，要使平衡时C的浓度仍为wmol·L-1，则a、b、c必须满足的条件是A、a:b:c=m:n:pB、a:b=m:n和pcmapC、mapmc和nbnpcD、a=3m,c=3n和c=32p5、对处于化学平衡的体系，以化学平衡与化学反应速率的关系可知：A、化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动。B、化学平衡发生移动时、化学反应速率一定变化。C、正反应进行的程度大、正反应速率一定大。D、只有催化剂存在下，才会发生化学反应速率变化，而化学平衡不移动的情况。6、在PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)，达到平衡后，其它条件不变，向平衡体系中加入37Cl2，达到新平衡后，含37Cl的PCl3的物质的量与原平衡相比A、增大B、减小C、不变D、不能确定7、下列事实不能用勒沙特列原理说明的是A、往氢硫酸溶液中加入盐酸，[S2-]降低。B、温度不变时，敞口久置于空气中的饱和KNO3溶液含有晶体析出。C、在合成氨的工业生产中，使用较高的温度有利于提高产量。D、在密闭容器中，水面上方的蒸气压强随温度升高而增大。8、下列平衡：C2H2+H2C2H4……①2CH4C2H4+2H2……②当降低温度时，①式向右移动，②式向左移动，试判断下列式中C+2H2CH4+Q12C+H2C2H2+2Q22C+2H2C2H4+2Q3Q1、Q2、Q3的大小顺序为A、Q1Q2Q3B、Q1Q3Q2C、Q2Q1Q3、D、Q2Q3Q19、在CuCl2水溶液中存在如下平衡：[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O能使黄绿（蓝）（绿）色CuCl2溶液向蓝色转化的操作是A、蒸发浓缩B、加水稀释C、加入AgNO3D、加入食盐晶体10、反应A(g)+xB(g)yC(g)，将A与B按体积比1:x混合反应当A的转化率是50%时，反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的43（同温同压），则x、y的值可能是A、3，4B、3，2C、3，3D、1，111、在容积一定的密闭窗口中，反应AB(g)+C(s)达平衡，若继续升高温度，容器内气体的密度增大，下列判断正确的是A、压强对该反应的平衡移动没有影响B、在平衡体系中加入C，混合气体平均分子量增大C、若正反应为吸热反应，则A为非气态D、若正反应为放热反应，则A为气态12、某温度下，反应H2(g)+I2(g)2HI(g)+Q,在一带有活塞的密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是A、恒温压缩体积，平衡不