化学反应速率与化学平衡.docx

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化学反应速率与化学平衡

《化学反应速率与化学平衡》复习教案

第一课时：

化学反应速率化学平衡标志

【课时目标】

1.了解化学反应速率的概念和平均反应速率的定量表示方法。

2.了解温度、浓度、压强和催化剂等影响化学反应速率的一般规律。

3.认识催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。

4.理解化学平衡定义及平衡标志的判断。

【知识梳理】

一、化学反应速率概念：

用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

1．表示方法：

v＝△c/△t

2．单位:

mol/（L·s）；mol/（L·min）；mol/（L·h）。

3．相互关系：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O（g）

v（NH3）∶v（O2）∶v（NO）∶v（H2O）＝4∶5∶4∶6

【例1】4NH3＋5O2

4NO＋6H2O反应在5L的密闭容器中进行，半分钟后，NO物质的量增加了0.3mol，则此反应的反应速率为

A.v（O2）＝0.01mol/（L·s）　　　B.v（NO）＝0.008mol/（L·s）

C.v（H2O）＝0.003mol/（L·s）　　D.v（NH3）＝0.002mol/（L·s）

【变式1】在2L密闭容器中，发生3A（气）＋B（气）＝2C（气）的反应，若最初加入A和B都是4mol，A的平均反应速率为0.12mol/（L·s），则10秒钟后容器中B的物质的量为

A.2.8mol　　　　B.1.6mol　　　　C.3.2mol　　　　　D.3.6mol

【例2】某温度时，浓度都是1mol·L－1的两种气体，X2、Y2在密闭容器中反应生成气体Z，达到平衡时c（X2）＝0.4mol·L－1、c（Y2）＝0.8mol·L－1、c（Z）＝0.4mol·L－1，则该反应的反应式

是

　A.X2＋2Y2

2XY2　　　B.2X2＋Y2

2X2Y

　C.3X2＋Y2

2X3Y　　　D.X2＋3Y2

2XY3

【变式2】A和B反应生成C，假定反应由A、B开始，它们的起始浓度均为1mol/L。

反应进行2min后A的浓度为0.8mol/L，B的浓度为0.6mol/L，C的浓度为0.6mol/L。

则2min内反应的平均速率vA＝，vB＝，vC＝。

该反应的化学反应方程式为。

二、影响化学反应速率的因素

1．内因：

（如：

钠与水反应和钾与水反应速率明显不同）。

2．外内：

（1）浓度：

浓度越大，单位体积内活化分子数，有效碰撞的几率，发生化学反应的速率；因此，化学反应速率与浓度有密切的关系，浓度越大，化学反应速率越快。

增大反应物的浓度，正反应速率加快。

（2）温度：

温度越高，一方面活化分子百分数，另一方面含有较高能量的分子间的碰撞频率，两个方面都使分子间有效碰撞的几率，反应速率（正逆反应速率都加快）。

（3）压强：

对于有气体参与的化学反应，通过改变容器体积而使压强变化的情况（PV=nRT）：

压强增大，相当于浓度，反应速率。

（反应物和生成物的浓度都增大，正逆反应速率都增大，相反，亦然）。

（4）催化剂：

使用正催化剂，反应所需的活化能，活化分子百分数，有效碰撞的几率，化学反应速率（对于可逆的反应使用催化剂可以同等程度地改变正逆反应速率）。

三．化学平衡

1．概念：

在一定条件下的反应里，正反应和逆反应的速率，反应混合物中各组分保持不变的状态。

2.平衡特点

“动”——指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是动态平衡状态。

“等”——处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。

即v（正）＝v（逆）≠0。

这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。

“定”——当一定条件下可逆反应一旦达平衡（可逆反应进行到最大的程度）状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量（即反应物与生成物的物质的量，物质的量浓度，质量分数，体积分数等）保持一定而不变（即不随时间的改变而改变）。

这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。

“变”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的（与浓度、压强、温度等有关）。

而与达平衡的过程无关（化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡）。

3．平衡标志判断

【例3】下列哪种说法可以证明反应N2＋3H2

2NH3已达到平衡状态

A.1个N≡N键断裂的同时，有3个H-N键形成。

B.1个N≡N断裂的同时，有3个H-N键断裂。

C.1个N≡N断裂的同时，有6个H-N键断裂。

D.1个N≡N键断裂的同时，有6个H-N键形成。

【变式3】能够充分说明在恒温恒容下的密闭容器中，反应2SO2+O2

2SO3已达平衡状态的标志是

A.容器中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2：

1：

2

B.SO2和SO3的物质的量浓度相等

C.反应容器内压强不随时间变化而变化

D.单位时间内生成2molSO3时，即生成1molO2

【课堂训练】

1.一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：

2HI（g）

H2（g）＋I2（g）。

若c（HI）由0.1mol/L降到0.07mol/L时，需要15s，那么c（HI）由0.07mol/L降到0.05mol/L时，所需反应的时间为

A.等于5sB.等于10sC.大于10sD.小于1

0s

２.（11南通）将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：

2A（g）＋B（g）

2C（g），若经2s后测得C浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：

①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L－1·s－1

②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L－1·s－1

③2s末时物质A的转化率为70%

④2s末时物质B的浓度为0.7mol·L－1

其中正确的是

A.①③B.①④C.②③D.③④

３.一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的量随时间变化的曲线如图所示：

（1）从反应开始到10s，用Z表示的反应速率为。

X的物质的量浓度减少了，Y的转化率为。

（2）该反应的化学方程式为。

４.（08江苏）将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的

密闭容器中，550℃时，在催化剂作用下发生反应：

2SO2＋O22SO3（正反应放热）。

反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28L；再

将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。

（计算结果保留一位小数）

请回答下列问题：

（1）判断该反应达到平衡状态的标志是。

（填字母）

a.SO2和SO3浓度相等

b.SO2百分含量保持不变

c.容器中气体的压强不变

d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等

e.容器中混合气体的密度保持不变

（2）欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是。

（填字母）

a.向装置中再充入N2b.向装置中再充入O2

c.改变反应的催化剂d.生高温度

（3）求该反应达到平衡时SO3的转化率（用百分数表示）。

（4）若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？

第一课时：

化学反应速率、化学平衡标志参考答案及评分标准

【课堂训练】

4.

（1）bc

（2）b

（3）消耗的O2物质的量：

生成的SO3物质的量：

SO2和SO3的物质的量和：

反应前的SO2物质的量：

SO2的转化率：

（4）在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀。

因此BaSO4的质量

第二课时：

化学平衡常数

【考纲要求】

1.理解化学平衡和化学平衡常数的含义

2.利用化学平衡常数进行简单计算

3.能用化学平衡常数计算反应物的转化率

【回顾练习】

1.（09年）

17℃、1.01×105Pa，密闭容器中N2O4和NO2的混合气体达到平衡时，c（NO2）＝0.0300mol·L－1、c（N2O4）＝0.0120mol·L－1。

计算反应2NO2（g）

N2O4（g）的平衡常数K。

2.抽烟对人体有害。

烟草不完全燃烧产生的一氧化碳被吸进肺里跟血液中的血红蛋白（用Hb•O2表示）化合，

人体血液内的血红蛋白（Hb）易与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力，CO吸入肺中发生反应：

CO＋HbO2

O2＋HbCO，37℃时，该反应的平衡常数K＝220。

HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，会使人智力受损。

据此，下列结论错误的是

A.CO与HbO2反应的平衡常数K＝

B.人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2越少

C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损

D.把CO中毒的病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动

【基础知识】

一、化学平衡常数的理解

1.化学平衡常数定义：

在一定时，当一个可逆反应达到平衡状态时，物平衡的幂之积与物平衡的幂之积的比值是一个常数，这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。

用符号表示。

2.平衡常数的数学表达式及单位：

对于反应:

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）

K＝。

3.K值大小的意义：

K值的大小说明了什么？

平衡常数K值的大小可以表示；

即K值越大，反应物的转化率越。

4.影响化学平衡常数的因素：

（1）平衡常数K只与　　　有关；一定，K一定。

（2）平衡常数K表达式中均为物质的量浓度，反应式不同，K　　　。

二、化学平衡常数的应用及计算

【例1】在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：

其化学平衡常数K与温度t的关系如下：

CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）,其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

请回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数表达式K＝。

（2）该反应为反应。

（填“吸热”或“放热”）

（3）800℃，固定容器的密闭容器中，放入混合物，其始浓度为c（CO）＝0.01mol/L,c（H2O）＝0.03mol/L,c（CO2）＝0.01mol/L,c（H2）＝0.05mol/L,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率（填＂大＂＂小＂或＂不能确定＂）

（4）830℃,在1L的固定容器的密闭容器中放入2molCO2和1molH2,平衡后CO2的转化率为,H2的转化率为。

【例2】反应SO2（g）＋NO2（g）

SO3（g）＋NO（g）,若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的SO2（g）和NO2（g）注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2（g）的转化率为60%，试求：

在该温度下。

（1）此反应的浓度平衡常数。

（2）若SO2（g）的初始浓度增大到3mol/L,则它们的转化率变为多少？

【反馈练习】

1.（11江苏）700℃时，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应：

CO（g）＋H2O（g）

CO2＋H2（g）

反应过程中测定的部分数据见下表（表中t1＞t2）

反应时间/min

n（CO）/mol

H2O/mol

0

1.20

0.60

t1

0.80

t2

0.20

下列说法正确的是

A.反应在t1min内的平均速率为v（H2）＝0.40/t1mol·L－1·min－1

B.保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.60molCO和1.20molH2O，到达平衡时，

n（CO2）＝0.40mol。

C.保持其他条件不变，向平衡体系中再通入0.20molH2O，与原平衡相比，达到新平衡时CO转化率增大，H2O的体积分数增大

D.温度升至800℃，上述反应平衡常数为0.64，则正反应为吸热反应

2.一定条件下铁可以和CO2发生反应：

Fe（s）＋CO2（g）

FeO（s）＋CO（g），已知该反应的平衡常数（K）与温度（T）的关系如图甲所示：

图甲图乙

⑴该反应的平衡常数表达式K＝。

⑵一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图乙所示。

8分钟时反应达到平衡状态，

则CO2的转化率＝。

在温度不变的条件下的，若开始加入足量铁粉和充入0.75mol/L的CO2气体，使其达到平衡状态，请在图乙上画出CO2气体浓度与时间的关系图（标出必要的数据）。

⑶下列措施中能使平衡时c（CO）／c（CO2）增大的是（填序号）。

A．升高温度B．增大压强

C．充入一定量COD．再加入一些铁粉

⑷铁的重要化合物高铁酸钠是一种新型饮用水消毒剂，具有氧化能力强、安全性好等优点。

①高铁酸钠生产方法之一是电解法：

Fe＋2NaOH＋2H2O

Na2FeO4＋3H2↑。

②高铁酸钠生产方法之二是在强碱性介质中，用NaClO氧化Fe（OH）3生成高铁酸钠、氯化钠和水，该反应的离子方程式为。

3.已知NO2和N2O4可以相互转化：

2NO2（g）

N2O4（g）；△H＜0。

现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一定体积为2L的恒温密闭玻璃容器中，反应物浓度随时间变化关系如图。

（1）图中共有两条曲线X和Y，其中曲线表示NO2

浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处

于平衡状态的点是。

（2）①前10min内用NO2表示的化学反应速率

v（NO2）＝。

②15min时，反应2NO2（g）

N2O4（g）在b点的浓度

平衡常数Kb＝。

③35min时，反应2NO2（g）

N2O4（g）在d点的浓度平衡常数KdKb。

（填“＞”、“＝”或“＜”）。

第二课时：

化学平衡常数参考答案及评分标准

【回顾练习】

1.根据题意知平衡时：

c（N2O4）＝0.0120mol·L－1、c（NO2）＝0.0300mol·L－1

K＝

＝13.3L·mol－1

答：

平衡常数为13.3。

2.C

解析：

由反应方程式知，K的表达式正确，A对；CO与HbO2反应的平衡常数达220，可见其正向进行的程度很大，正确。

K＝

，由题意知，K＝220，

＝0.02时，人受损，则c（CO）/c（O2）＝9×10－5，C项错。

D项，当O2浓度很大时，题中平衡将逆向移动，从而解救人，正确。

【例1】解析：

由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数K的表达K＝c（CO）×c（H2O）/c（CO2）×c（H2）；可逆反应的平衡常数一般只随温度的改变而改变，吸热反应的平衡常数随温度升高而增大，放热反应的平衡常数随温度升高而减小；由表中数据知该反应随温度的升高而增大,可推知升高温度,平衡向正反应方向移动,所以该反应为吸热反应.把起始浓度代入平衡常数的表达式中,其比值小于800℃时的K值,则反应将向正反应方向移动,H2O的消耗速率比生成速率小；830℃时,平衡常数为1,设反应中转化的CO2浓度为x,则反应过程中物质浓度的变化情况为：

CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）

起始时（mol/l）2100

转化了（mol/l）xxxx

平衡时（mol/l）2－x1－xxx

据平衡常数的关系可得（2－x）×（1－x）＝x×x,解得x＝2/3,则平衡后CO2的转化率为1/3,H2的转化率为2/3

【反馈练习】

2.⑴

（固体不计入表达式）⑵66.7%或66.67%（1/1.5×100%）作图要点：

①起点（0，0.75）②平衡点（8之后，0.25）③走势逐渐减小（下弧线）；（根据等效平衡理论或K计算）

⑶A（因c（CO）／c（CO2）＝k，只受温度影响）

⑷②2Fe（OH）3＋3ClO－＋4OH－＝2FeO42－＋3Cl－＋5H2O

3.

（1）X；b和d

（2）①0.04mol/（L·min）；②Kb＝10/9L/mol；③等于

第三课时：

化学平衡移动与影响因素

【考纲要求】

1.理解浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡影响的一般规律。

2.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

【回顾练习】

1.下列平衡体系均有颜色，改变条件后，平衡怎样移动？

颜色怎样变化？

（1）2NO2（气）

N2O4（气）；∆H＝－57KJ/mol，

迅速加压：

平衡_，颜色。

加热：

平衡，颜色。

（2）2HI（气）

H2（气）＋I2（气）；∆H＝＋QKJ/mol

加压：

平衡，颜色。

加热：

平衡，颜色。

加氢气：

平衡，颜色。

【基础知识】

一、化学平衡移动

1.化学平衡移动的概念

2.化学平衡移动的方向

当改变反应条件后，化学平衡移动的方向如下：

v（正）＞v（逆），化学平衡向移动

v（正）＜v（逆），化学平衡向移动

v（正）＝v（逆），化学平衡移动

二、影响化学平衡移动的条件

1.浓度对化学平衡的影响

【结论】在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使化学平衡向移动；减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，都可以使化学平衡向移动。

【注意】①浓度改变是指气体浓度、溶液浓度的变化，不溶性固体或纯液体量的改变不影响平衡的移动。

而在水溶液中进行的可逆反应，加入水后，虽然水的浓度不变，但降低了其他物质的浓度，可能使平衡发生移动。

②恒温恒容情况下，向密闭容器中通入稀有气体（或与反应无关的气体），因为各组分浓度不变，故不影响化学平衡。

③恒温恒压情况下，向密闭容器中通入稀有气体（或与反应无关的气体），相当于减小了各组分的浓度，会使平衡向气体体积增大的方向移动。

④生产中，常通过增大成本低的原料的浓度使平衡向正反应方向移动，以提高另一种价格较高的原料的转化率。

2.压强对化学平衡的影响

【结论】在其他条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着气体体积的方向移动。

【注意】①通常所说的加压指缩小体积，减压指增大体积。

②若平衡体系中无气体，则压强的变化不能改变化学反应速率，平衡不移动。

③对于反应前后气体体积不变的反应，加压后，各组分的百分含量不变，化学平衡不发生移动，但是气体密度增大，各组分的浓度随压强的增大而成倍地增大。

④压强对化学平衡的影响是通过对浓度的改变而实现。

3.温度对化学平衡的影响

【结论】在其他条件不变的情况下，升高温度，会使化学平衡向着的方向移动；降低温度，会使化学平衡向着的方向移动。

【注意】①所有化学反应一定伴随着热效应，因些改变温度一定会使化学平衡发生移动。

②对于放热反应，达到平衡后，某一时刻给体系升温，正、逆反应的速率都增大，但是正反应速率增大的倍数逆反应速率增大的倍数。

③对于吸热反应，达到平衡后，某一时刻给体系升温，正、逆反应的速率都增大，但是正反应速率增大的倍数逆反应速率增大的倍数。

4.催化剂对化学平衡的影响

【结论】催化剂能同等程度地改变化学反应的速率，故化学平衡不发生移动，但是可以改变达到化学平衡的时间。

【例1】下列改变一定可以判断化学平衡发生移动的是

A.反应混合物各组分的浓度发生改变B.反应物的转化率发生改变

C.正、逆反应速率发生改变D.平衡体系中气体混合物的密度发生改变

【例2】一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g），达平衡后，保持温度不变，将容器的体积缩小为原来的1/2，当达到新平衡时，测得C的浓度为原来的1.9倍。

则下列叙述中正确的是

A.m＋n＞pB.A的转化率降低C.平衡逆向移动D.C的体积百分含量增大

【例3】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.增大正反应速率，减小逆反应速率

C.以同样程度改变正逆反应的速率D.改变平衡混合物的组成

三、勒夏特列原理

1、勒夏特列原理

2、勒夏特列原理的适用范围——所有动态平衡体系

（1）可逆反应的化学平衡

（2）弱电解质的电离平衡（3）难溶物的溶解平衡

【例4】下列事实不能用勒夏特列原理解释的是

A.氨水应密封保存存放置于低温处

B.在FeCl2的溶液中加入铁粉以防止氧化

C.生成HNO3的过程中使用过量的空气以提高NO2的转化率

D.实验室用排饱和食盐水的方法收集Cl2

【反馈练习】

1.在高温下，反应2HBr（g）

H2（g）＋Br2（g）；∆H＞0达到平衡，要使混合气体颜色加深，可采取的方法是

A.减小压强B.缩小体积C.升高温度D.增大氢气浓度

2.在一密闭容器中，反应aA（气）

bB（气）达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，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的转化率减少了

C.物质B的质量分数减少了D.a＜b

3.在一定温度下，向容积固定不变的密闭容器里充入amolNO2发生如下反应：

2NO2（g）

N2O4（g），达到平衡后，再向该容器充入amolNO2，达平衡后与原平衡比较错误的是

A.平均相对分子质量增大B.NO2的转化率提高

C.压强为原来的2倍D.颜色变浅

☆4.在一定温度下将1molCO和1mol水蒸气放在密闭容器中反应：

CO＋H2O

CO2＋H2,达平衡后测得CO2为0.6mol，再通入4mol水蒸气，达新平衡后CO2的物质的量可能是

A.0.6molB.1molC.0.8molD.1.2mol

5.在t1℃时2A（气）

B（气）；∆H＝Q；达到平衡时混合气体的平均分子量为M1,t2℃时该反应的平衡混合气体的平均分子量为M2,当平衡从t1℃升温至t2℃时,下列说法中正确的是

A.若M1＞M2，平衡右移，Q＜0B.若M1＜M2，平衡左移，Q＜0

C.若M1＞M2，平衡左移，Q＞0D.若M1＜M2，平衡右移，Q＞0

☆6.在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：

物质

X

Y

Z

初始浓度/mol·L－1

0.1

0.2

0

平衡浓度/mol·L－1

0.05

0.05

0.1

下列说法错误的是

A.反应达到平衡时，X的转化率为50％

B.上述反应为X＋3Y

2Z，其平衡常数为1600

C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数不变

D.若改变温度反应的平衡常数变大，则一定为升高温度

7.在密闭容器中有可逆反应：

nA（气）＋mB（气）

pC（气）；∆H＝＋Q处于平衡状态（已知n＋m＞p，Q＞0），则下列说法正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

①升温，C（B）/C（C）的比值变小

②降温时体系内混合气体平均分子量变小

③加入B，A的转化率增大

④加入催化剂，气体总的物质的量不变

⑤加压使容器体积减小，A或B的浓度一定降低

⑥若A的反应速率为vA，则B的反应速率为vAn/m

A.①②③⑤B.①②③④C.①②⑤⑥D.③④⑤⑥

☆8.一定温度下，一定量的水中，石灰乳悬浊液存在下列平衡：