化学反应速率和平衡移动 知识点讲解及例题Word文档下载推荐.docx

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—33—

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nmol的A2同时生成nmol的AB

B.容器内的压强不随时间变化

C.单位时间生成2nmol的AB同时生成nmol的B2

D.单位时间生成nmol的A2同时生成nmol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mmolA同时生成mmolA，即v正=v逆平衡

②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，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nmolB，同时消耗qmolD，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：

—34—

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。

具体分析可参考下表：

反应实例条件变化与平衡移动方向达新平衡后转化率变化

2SO2+O2

2SO3（气）+热增大O2浓度，平衡正移SO2的转化率增大，O2的转化率减小

增大SO3浓度，平衡逆移从逆反应角度看，SO3的转化率减小

升高温度，平衡逆移SO2、O2的转化率都减小

增大压强，平衡正移SO2、O2的转化率都增大

2NO2（气）N2O4

体积不变时，无论是加入NO2或者加入N2O4NO2的转化率都增大（即新平衡中N2O4的含量都会增大）

2HIH2+I2（气）

增大H2的浓度，平衡逆移H2的转化率减小，I2的转化率增大

增大HI的浓度，平衡正移HI的转化率不变

增大压强，平衡不移动转化率不变

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）：

如果改变影响平衡的一个条件（浓度、温度或压强），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

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

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

—35—

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。

【例3】

（2003年全国12）某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）+B（g）2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。

保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作如下调整，可使平衡右移的是（C）

A．均减半B．均加倍C．均增加1molD．均减少1mol

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:

对于下列反应:

mA+nB=pC+qD

有v（A）:

v（B）:

v（C）:

v（D）=m:

q

对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:

v（正）≠v（逆）

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.

第一节化学反应速率

（一）典型例题

【例1】已知合成氨反应为：

N2＋3H2

2NH3，在一定温度下，向1L密闭容器中，加入2molN2和5molH2，一定条件下使之反应，经过2min后测得NH3为0.4mol，求以N2、H2、NH3表示的反应速率以及三者之比。



【解析】化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的，通常用单位时间内某一种反应物或生成物的物质的量浓度得变化值来表示。

其单位为mol/（L·

min）或mol/（L·

s）等。

①公式：

△C是物质的量浓度的变化而非物质的量的变化，更非质量的变化．这种变化对于反应物而言是浓度的减少，对于生成物而言是浓度的增加。

这里浓度的变化实际是取绝对值，是正数。

②化学反应速率的单位是由浓度单位和时间单位组成的，为mol/（L·

s），两单位间可以换算：

60mol/（L·

min）=1mol/（L·

s）

③化学反应速率是指平均反应速率，而不是瞬时反应速率．即为一段时间内的平均值，而非某个时刻的反应速率。

而且在不同的时间段，化学反应速率的数值不同．

④同一反应，可以选用不同物质的浓度变化表示化学反应速率，所以必须标明是何种物质表示的化学反应速率。

用不同物质表示的反应速率虽然数值不同，但表示的都是同一反应在同一时间段内的速率，它们的意义相同，并且数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。

⑤并非所有的物质都可以用这种方法表示化学反应速率，固体或纯液体因无浓度变化，所以无法用这种方式表示化学反应速率。

化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”：

例:

mA+nB

pC+qD

起始:

ab00

转化:

mxnxpxqx

平衡:

a-mxb-nxpxqx

其中：

①转化量与方程式中各物质的系数成比例；

②这里a、b可指物质的量、浓度、体积等。

③对反应物：

平衡浓度=起始浓度-转化浓度；

对生成物：

平衡浓度=起始浓度+转化浓度

由定义式法求反应速率，需先求浓度的变化量和时间，据浓度的变化量可得出物质的量的变化量与体积的比。

N2＋3H2

2NH3

起始c（mol·

Ｌ－1）：

0

变化c（mol·

0.20.6

所以，v（N2）＝

＝0．1　ｍｏｌ·

Ｌ－1·

ｍｉｎ－1

v（H2）＝

＝0．3　ｍｏｌ·

v（NH3）＝

＝0．2　ｍｏｌ·

v（N2）∶ｖ（H2）∶ｖ（NH3）＝0．1∶0．3∶0．2＝1∶3∶2

【答案】1∶3∶2

【例2】已知4NH3＋5O2==4NO＋6H2O若反应速率分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）[mol/（L·

min）]表示，则正确的是（）

A．

B．

C．

D．

【解析】巩固化学反应速率的定义表示式，掌握其基本计算，并通过实例进一步理解：

同一个化学反应用不同物质表示，其数值可能不同，但意义相同，其数值之比等于化学方程式中的计量系数之比。

从化学计量数看，在相同条件下，v（H2O）>

v（O2）>

v（NH3）=v（NO），所以只有D选项是正确的。

【答案】D

【例3】可逆反应A（g）+4B（g）

C（g）+D（g），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（）

A.vA==0.15mol/（L·

min）B.vB==0.6mol/（L·

min）

C.vC==0.4mol/（L·

min）D.vD==0.01mol/（L·

s）

【解析】用化学反应速率来比较不同反应进行得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。

解决此题应注意将四种情况下的反应速率换算成同一种物质并统一单位来比较。

答案选D。

［例4］某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示。

由图中数据分析，该反应的化学方程式为_________。

反应开始至2min，Z的平均反应速率为。

【点拨】写反应的化学方程式，关键是确定X、Y、Z之间谁是反应物、谁是生成物以及方程式中X、Y、Z三种物质的化学计量数。

【分析】由图示可知X、Y、Z三种物质物质的量的变化量分别为：

Δn（X）=1.0mol－0.7mol=0.3mol

Δn（Y）=1.0mol－0.9mol=0.1mol

Δn（Z）=0.2mol－0mol=0.2mol

故化学方程式中X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为：

0.3mol∶0.1mol∶0.2mol=3∶1∶2

因此，反应的化学方程式为3X+Y

2Z。

Z物质在2min内的平均反应速率，可通过先求出Z物质的物质的量浓度的变化量，再根据反应速率的计算式（Δc/Δt）求解。

综合列式为：

（Z）=

=0.05mol·

L－1·

min－1。

【答案】3X+Y

2Z0.05mol·

min－1

第二节影响化学反应速率的因素

【例1】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________________________________________

【知识点拨】其它条件不变时，增大有气体参与的反应体系的压强，可以加快反应速率，反之，减小反应体系的压强则可以减慢反应速率。

这里需注意：

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。

【分析解答】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。

【例2】设C+CO2

2CO（正反应吸热），反应速率为v1；

N2+3H2

2NH3（正反应放热），反应速率为v2。

对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为（）

A.同时增大B.同时减小C.v1增加，v2减小D.v1减小，v2增大

【知识点拨】其它条件相同时，反应所处的温度越高，反应的速率越快。

一般认为温度的改变对化学反应速率的影响较大。

实验测得，温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2~4倍。

温度对反应速率的影响与反应物状态无多大关系。

某反应为可逆反应，正逆反应速度受温度改变而引起的变化倾向相同，但程度不同。

【分析解答】本题考查温度对化学反应速率的影响。

对可逆反应而言，当温度升高时，无论正反应是吸热还是放热，化学反应速率都将增大，只不过增大的程度不一致。

【答案】A

【例3】下列关于催化剂的说法，正确的是（）

A.催化剂能使不起反应的物质发生反应

B.催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变

C.催化剂能改变化学反应速率

D.任何化学反应，都需要催化剂

E.电解水时，往水中加少量NaOH，可使电解速率明显加快，所以NaOH是这个反应的催化剂

【知识点拨】使用催化剂可以改变反应速率。

但需注意：

这里的“改变”包括加快或减慢。

通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂，减慢反应速率的催化剂称为负催化剂。

催化剂