第三节 化学反应速率和化学平衡 复习学案.docx

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第三节化学反应速率和化学平衡复习学案

第三节化学反应速率和化学平衡复习学案

知识体系

1、化学反应的速率

（1）概念：

化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。

计算公式：

v=Δc/Δt

①单位：

mol/（L•s）或mol/（L•min）

②B为溶液或气体，若B为固体或纯液体不计算速率。

③以上所表示的是平均速率，而不是瞬时速率。

④重要规律：

（i）速率比＝方程式系数比（ii）变化量比＝方程式系数比

2、影响化学反应速率的因素：

内因：

由参加反应的物质的结构和性质决定的（主要因素）。

外因：

①温度：

升高温度，增大速率

②催化剂：

一般加快反应速率（正催化剂）

③浓度：

增加C反应物的浓度，增大速率（溶液或气体才有浓度可言）

④压强：

增大压强，增大速率（适用于有气体参加的反应）

⑤其它因素：

如光（射线）、固体的表面积（颗粒大小）、反应物的状态（溶剂）、原电池等也会改变化学反应速率。

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）

①增大（减小）反应物浓度，单位体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②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）

①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②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）

①通常每升高10℃，反应速率增大到原来的2～4倍②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、反应物颗粒的大小等

将反应混合物进行光照、将块状固体粉碎等均能增大化学反应速率

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

拓展：

[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]能量较高的、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子．

说明①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才能发生有效碰撞．②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．

3、化学反应的限度——化学平衡

（1）可逆反应：

在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。

通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。

而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。

在任何可逆反应中，正方应进行的同时，逆反应也在进行。

可逆反应不能进行到底，即是说可逆反应无论进行到何种程度，任何物质（反应物和生成物）的物质的量都不可能为0。

（2）化学平衡的定义：

在一定条件下，当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡状态”，这就是这个反应所能达到的限度，即化学平衡状态。

化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响。

催化剂只改变化学反应速率，对化学平衡无影响。

（3）化学平衡状态的特征：

逆、动、等、定、变。

①逆：

化学平衡研究的对象是可逆反应。

②动：

动态平衡，达到平衡状态时，正逆反应仍在不断进行。

③等：

达到平衡状态时，正方应速率和逆反应速率相等，但不等于0。

即v正＝v逆≠0。

④定：

达到平衡状态时，各组分的浓度保持不变，各组成成分的含量保持一定。

⑤变：

当条件变化时，原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立新的平衡。

（4）判断化学平衡状态的标志：

①VA（正方向）＝VA（逆方向）或nA（消耗）＝nA（生成）（不同方向同一物质比较）

②各组分浓度保持不变或百分含量不变

③借助颜色不变判断（有一种物质是有颜色的）

④总物质的量或总体积或总压强或平均相对分子质量不变（前提：

反应前后气体的总物质的量不相等的反应适用，即如对于反应xA＋yB

zC，x＋y≠z）

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）

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的分数一定

平衡

②各物质的质量或各物质质量分数一定

平衡

③各气体的体积或体积分数一定

平衡

④总体积、总压力、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同时消耗了pmolC，则V（正）=V（逆）

平衡

③V（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

④在单位时间内生成nmolB，同时消耗了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

混合气体平均相对分子质量Mr

①Mr一定时，只有当m+n≠p+q时

平衡

②Mr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

练习题

1．在2升的密闭容器中,发生以下反应:

2A（g）+B（g）

 2C（g）+D（g）。

若最初加入的A和B都是4mol，在前10秒钟A的平均反应速度为0.12mol/（L·ｓ），则10秒钟时，容器中B的物质的量是（   ）。

A.1.6mol       B.2.8mol    C.2.4mol   D.1.2mol

2．在一定条件下，向1L密闭容器中加入2molN2和10molH2，发生反应N2+3H2

2NH3，2分钟末时，测得剩余氮气为1mol，下列有关该反应的反应速率的描述中不正确的是（    ）。

A．υ（N2）＝0.5mol／（L·min）        B．υ（H2）＝1.5mol／（L·min） 

C．υ（NH3）＝2mol／（L·min）        D．υ（N2）＝1mol／（L·min）

3．在2A＋B

3C＋5D反应中，表示该反应速率最快的是（    ）。

A．υ（A）＝0.5mol／（L·ｓ）          B．υ（B）＝0.3mol／（L·ｓ）

C．υ（C）＝0.8mol／（L·ｓ）          D．υ（D）＝1mol／（L·ｓ）

4．下列情况下，反应速率相同的是。

（   ） 

A．等体积0.1mol/LHCl和0.1mol/LH2SO4分别与0.2mol/LNaOH溶液反应

B．等质量锌粒和锌粉分别与等量1mol/LHCl反应

C．等体积等浓度HCl和HNO3分别与等质量的Na2CO3粉末反应

D．等体积0.2mol/LHCl和0.1mol/LH2SO4与等量等表面积等品质石灰石反应

5.硫代硫酸钠（Na2S2O3）与稀H2SO4溶液时发生如下反应：

Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O下列反应速率最大的是（   ）。

A 0.1mol/LNa2S2O3和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，加水5mL，反应温度10℃

B  0.1mol/LNa2S2O3和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，加水10mL，反应温度10℃

C 0.1mol/LNa2S2O3和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，加水10mL，反应温度30℃

D 0.2mol/LNa2S2O3和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL，加水10mL，反应温度30℃

6.对于在一密闭容器中进行如下反应：

C（S）+O2（g）=CO2（g）下列说法错误的是（    ）。

A 将木炭粉碎成粉末状可以加快化学反应速率

B 升高温度可以加快化学反应速率

C 增加压强可以加快化学反应速率               

D 增加木炭的量可以加快化学反应速率

7.对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是（    ）。

A.提高反应物的平衡转化率           B.以同样程度改变正逆反应速率

C.增大正反应速率，降低逆反应速率   D.改变平衡混合物的组成

8.一氧化氮与一氧化碳都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳，对此反应，下列叙述中正确的是（     ）。

A 使用催化剂不能改变反应速率 B 使用催化剂能加大反应速率

C 降低压强能加大反应速率   D 改变压强对反应速率没有影响

E 升高温度能加大反应速率

9．100mL6mol·L-1H2SO4跟过量锌粉反应，一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量（      ）。

A．碳酸钠（固体）    B．水   C．硫酸钾溶液      D.浓硝酸

10．在一定温度下，可逆A（g）+3B（g）

2C（g）达到平衡的标志是：

（    ）。

A.C的生成速率与B的生成速率相等　B.单位时间生成nmolA，同时生成3nmolB

C.A、B、C的体积分数不再变化　　　D.A、B、C的分子数比为1:

3:

2

11．在密闭容器中进行如下反应：

X2（g）+Y2（g）

2Z（g），已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（   ）。

A．Z为0.3mol/L   B．Y2为0.4mol/L   C．X2为0.2mol/L  D．Z为0.4mol/L

12.在一定温度下，反应A2（g）+B2（g）

2AB（g）达到平衡的标志是（   ）。

A单位时间内生成nmol的AB，同时生成nmol的B2

B容器内总压强不随时间变化

C单位时间内生成2nmol的AB，同时生成nmol的B2

D单位时间内生成nmol的A2，同时生成nmol的B2

13．在反应2SO2+18O2  

2SO3中，其中氧气用18O标记上，其中含有18O的物质有  

A.SO2   B.SO2  O2  SO3    C.O2  SO3  D.SO2  SO3

14．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。

对于密闭容器中的反应：

N2（g）+3H2（g）

2NH3（g） △H＜0，673K，30MPa下n（NH3）和n（H2）随时间变化的关系如下图所示。

下列叙述正确的是（    ）。

A．点a的正反应速率比点b的大

B．点c处反应达到平衡

C．点d（t1时刻）和点e（t2时刻）处n（N2）不一样

D．点d（t1时刻）和点e（t2时刻）处H2的转化率相同

15．（18分）影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法通过图1所示装置研究反应速率的有关问题。

图1图2

（1）取一段镁条，用砂纸擦去表面的氧化膜，使镁条浸入锥形瓶内足量的稀盐酸中。

足量镁条与一定量盐酸反应生成H2的量与反应时间的关系曲线如图2所示。

①请在图3的方框中画出上述反应的速率与时间的关系曲线。

图3

②在前4min内，镁条与盐酸的反应速率逐渐加快，在4min之后，反应速率逐渐减慢，请简述其原因：

____________________________________________  

 _____________________________________________________________________。

（2）某同学发现，纯度、质量、表面积都相同的两铝片与H+浓度相同的盐酸和硫酸在同温同压下反应时产生氢气的速率差别很大，铝和盐酸反应速率更快。

他决定对其原因进行探究。

填写下列空白：

①该同学认为：

由于预先控制了反应的其他条件，那么，两次实验时反应的速率不一样的原因，只有以下五种可能：

原因Ⅰ：

Cl-对反应具有促进作用，而SO42-对反应没有影响；

原因Ⅱ：

_______________________________________________________；

原因Ⅲ：

Cl-对反应具有促进作用，而SO42-对反应具有阻碍作用；

原因Ⅳ：

Cl-、SO42-均对反应具有促进作用，但Cl-影响更大；

原因Ⅴ：

________________________________________________________。

 ②该同学设计并进行了两组实验，即得出了正确结论。

他取了两片等质量、外形和组成相同、表面经过砂纸充分打磨的铝片，分别放入到盛有同体积、c（H+）相同的稀硫酸和盐酸的试管（两试管的规格相同）中：

a．在盛有硫酸的试管中加入少量NaCl或KCl固体，观察反应速率是否变化；

b．在盛有盐酸的试管中加入少量Na2SO4或K2SO4固体，观察反应速率是否变化。

若观察到实验a中_______________________，实验b中_______________________________，则说明原因Ⅲ是正确的。

依次类推。

该同学通过分析实验现象，得出了结论：

Cl-对反应具有加速作用。

16．将6molH2和3molCO充入容积为0.5L的密闭容器中，进行如下反应：

2H2（g）+CO（g）

 CH3OH（g），6秒末时容器内压强为开始时的0.6倍。

 试计算：

（1）H2的反应速率是多少？

（2）CO的转化率为多少？

拓展：

3．化学平衡移动：

（1）、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。

（2）、影响化学平衡移动的条件：

化学平衡移动：

（强调一个“变”字）

影响因素

浓度：

增加反应物浓度，平衡右移

压强：

加压，平衡向气体体积减小方向移动

温度：

升温，平衡向吸热方向移动

催化剂：

（加快反应速率，但对平衡无影响）

说明：

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

（3）、勒夏持列原理：

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。

4.化学平衡常数

在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数，这个常数叫做化学平衡常数，简称平衡常数．用符号K表示．

（1）平衡常数K的表达式：

对于一般的可逆反应：

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）

当在一定温度下达到化学平衡时，该反应的平衡常数为：

【注意】：

a．在平衡常数表达式中，反应物A、B和生成物C、D的状态全是气态，c（A）、c（B）、c（C）、c（D）均为平衡时的浓度．

b．当反应混合物中有固体或纯液体时，他们的浓度看做是一个常数，不写入平衡常数的表达式中．例如，反应在高温下Fe3O4（s）+4H2

3Fe（s）+H2O（g）的平衡常数表达式为：

又如，在密闭容器中进行的可逆反应CaCO3（s）

CaO（s）+CO2↑的平衡常数表达式为：

K＝c（CO2）

c．平衡常数K的表达式与化学方程式的书写方式有关．例如：

N2+3H2

2NH3

2NH3

N2+3H2

N2+

H2

NH3

显然，K1、K2、K3具有如下关系：

，

（2）平衡常数K值的特征：

①K值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关．即对于一个给定的反应，在一定温度下，不论起始浓度（或压强）和平衡浓度（或压强）如何，也不论是否使用催化剂，达平衡时，平衡常数均相同．

②K值随温度的变化而变化．对于一个给定的可逆反应，温度不变时，K值不变（而不论反应体系的浓度或压强如何变化）；温度不同时，K值不同．因此，在使用平衡常数K值时，必须指明反应温度．

（3）平衡表达式K值的意义：

①判断可逆反应进行的方向．对于可逆反应：

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g），如果知道在一定温度下的平衡常数，并且知道某个时刻时反应物和生成物的浓度，就可以判断该反应是否达到平衡状态，如果没有达到平衡状态，则可判断反应进行的方向．

将某一时刻时的生成物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积，与某一时刻时的反应物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积之比值，叫做浓度商，用Q表示．即：

当Q＝K时，体系达平衡状态；当Q＜K，为使Q等于K，则分子（生成物浓度的乘积）应增大，分母（反应物浓度的乘积）应减小，因此反应自左向右（正反应方向）进行，直至到达平衡状态；同理，当Q＞K时，则反应自右向左（逆反应方向）进行，直至到达平衡状态．

②表示可逆反应进行的程度．

K值越大，正反应进行的程度越大（平衡时生成物的浓度大，反应物的浓度小），反应物的转化率越高；K值越小，正反应进行的程度越小，逆反应进行的程度越大，反应物的转化率越低．

化学平衡计算题求解技巧

1、化学平衡常数

（1）化学平衡常数的数学表达式

（2）化学平衡常数表示的意义

　　平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。

2、有关化学平衡的基本计算

（1）物质浓度的变化关系

反应物：

平衡浓度＝起始浓度-转化浓度

生成物：

平衡浓度＝起始浓度+转化浓度

其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。

（2）反应的转化率（α）：

α＝

×100％

（3）在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：

恒温、恒容时：

；恒温、恒压时：

n1/n2=V1/V2

（4）计算模式（“三段式”）

浓度（或物质的量）aA（g）+bB（g）

cC（g）+dD（g）

起始mnOO

转化axbxcxdx

平衡m-axn-bxcxdx

A的转化率：

α（A）=（ax/m）×100％

C的物质的量分数：

ω（C）＝

×100％

拓展练习

一、选择题

1．图表示反应X（g）

4Y（g）＋Z（g），ΔH<0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线：

下列有关该反应的描述正确的是（　　）

A．第6min后，反应就终止了B．X的平衡转化率为85%

C．若升高温度，X的平衡转化率将大于85%D．若降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小

2．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX（g）

nY（g）　ΔH＝QkJ/mol。

反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：

下列说法正确的是（　　）

A．m>nB．Q<0

C．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少

D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动，

3．对于平衡CO2（g）

CO2（aq）　ΔH＝－19.75kJ·mol－1，为增大二氧化碳气体在水中的溶解度，应采用的方法是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．升温增压B．降温减压C．升温减压D．降温增压

4．在密闭容器中进行如下反应：

H2（g）＋I2（g）

2HI（g），在温度T1和T2时，产物的量与反应时间的关系如下图所示，符合图示的正确判断是（　　）

A．T1>T2，ΔH>0B．T1>T2，ΔH<0

C．T10D．T1

5．从下列叙述中能肯定判断某化学平衡发生移动的是（　　）

A．混合物中各组分的浓度改变B．混合体系中气体密度发生变化

C．正、逆反应速率改变D．反应物的转化率改变

6．某化学科研小组研究在其他条件下不变时，改变某一条件对A2（g）＋3B2（g）

2AB3（g）化学平衡状态的影响时，得到如图所示的变化规律（图中T表示温度，n表示物质的量），根据图示得出的结论中正确的是（　　）

A．反应速率a>b>c

B．达到平衡时A2的转化率大小为：

b>a>c

C．若T2>T1，则正反应一定是放热反应

D．达到平衡时，AB3的物质的量大小为：

c>b>a

7.将1molH2（g）和2molI2（g）置于2L密闭容器中，在一定温度下发生反应：

H2（g）＋I2（g）

2HI（g）　ΔH<0，并达到平衡，HI的体积分数w（HI）随时间变化如图（Ⅱ）所示。

若改变反应条件，w（HI）的变化曲线如图（Ⅰ）所示，则改变的条件可能是（　　）

A．恒温恒容条件下，加入适当催化剂

B．恒温恒压条件下，充入1molN2

C．恒容条件下，升高温度

D．恒温恒容条件下，再充入1molH2（g）和2molI2（g）

8．判断反应过程自发性的目的是（　　）

A．判断反应的方向B．确定反应是否一定发生

C．判断反应过程发生的速率D．判断反应过程的热效应

9．根据下列有关图象，说法正确的是（　　）

A．由图Ⅰ知，反应在T1、T3处达到平衡，且该反应的ΔH<0

B．由图Ⅱ知，反应在t6时刻，NH3体积分数最大

C．由图Ⅱ知，t3时采取降低反应体系温度的措施

D．图Ⅲ表示在10L容器、850℃时的反应，由图知，到4min时，反应放出51.6kJ

的热量

10．将一定量A、B装入容积为1L的恒温密闭容器中，发生反应：

2A（g）＋bB（g）

cC（g）,1min时达到平衡，C的浓度为xmol·L－1。

若