1、化学反应速率和化学平衡专题,学习目标： 1.复习化学反应速率和化学平衡的知识点。 2.利用知识点解决相关习题。,一、关于化学反应速率问题,1、定义：化学反应速率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表示。 =C/t 式中：化学反应速率，单位mol/(Lmin) ，mol/(Ls) ， mol/(Lh) C浓度变化，单位mol/L t时间，单位s 、min、 h,例1下列反应： 3A(气)+B(气) 2C(气)+2D(气)在不同条件下 反应速率分别为：VA=0.6mol/(Ls) VB=0.45mol/(Ls) VC=0.4mol/(Ls) VD=0.45mol/(Ls) 则此反应
2、在不同条件下进行最快的是 A B C D,答案：A,2、说明,化学反应速率是指某时间段内的平均反应速率，而不是某时刻的瞬时速率。 化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢，均为正值。 因为纯固体、纯液体的浓度视为定值，所以该表达式只适用于有气态物质参加或溶液中的反应。 同一反应选用不同物质表示速率，数值可能不同，但表示的意义相同。 对于同一反应，各物质化学反应速率之比=化学计量数之比=各物质转化浓度之比。如：化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)，(A): (B): (C): (D)=m:n:p:q。,例2下列两个反应的反应速率随时间变化的情况如下图所示。其中t1 t2速率变化
3、的主要原因是 ；t2 t3速率变化的主要原因是 。 （1）把除去氧化膜的镁条投入稀盐酸中。,影响反应的因素： 放热大于浓度减小； 浓度减小大于放热。,（2）氯酸钾和亚硫酸氢钠发生如下反应：KClO3 + 3 NaHSO3 = KCl + 3 NaHSO4（已知该反应的速率随着溶液中 H+ 增大而加快）,影响反应的因素： C(H+)增大大于c(反应物)减小； C(反应物)减小为主要因素。,二、化学平衡状态的标志,1、什么是化学平衡状态？ 化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里，正 反应速率=逆反应速率，反应混合物中各组分的含 量保持不变的状态。,平衡状态的判断方法 : 直接判定: 正 = 逆（实
4、质） 同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 不同的物质：速率之比等于方程式中的系数比，但必须是不同方向的速率。 各物质的浓度保持不变（特征）,间接判定：,各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度保持不变。 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。 若反应前后的物质都是气体，且系数不等，总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）保持不变。 反应物的转化率、产物的产率保持不变。,例1.下列方法中可以证明2HI(g) H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是 单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI 一
5、个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂 百分组成HI%=I2% 反应速率(H2)=(I2)=0.5(HI)时 c(HI)=c(H2)=c(I2)=2:1:1 温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化 温度和体积一定时，容器内压强不再变化 条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化 温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化 温度和压强一定时混合气体密度不再变化,答案： ,例2.在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应达到平衡 的标志是 反应速率v(N2): v(H2): v(NH3) = 1 : 3 : 2 各组分的物质的量浓度不再改变 体系的压强不再发生变化 混合气体的密度不变 体系的温度
6、不再发生变化 2V(N2正) V(NH3逆) 单位时间内3 mol HH断键反应同时2 mol NH也断键反应,A、 B、 C、 D、,N2 (g) + 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ;H0) 反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1： （1）该反应的化学平衡常数表达式为 。 （2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为 。 （3）反应达到平衡后，第8分钟时： 若升高温度，化学平衡常数K_ （填写增大、减小或不变）,HI浓度的变化正确_ （用图2中a-c的编号回答） 若加入I2，H2浓度的变化正确的是 ，（用图2中d-f的编号回答） （4）反应达到平衡后，第8分钟时，若
7、反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。,答案: （1）K = （2）0.167mol/Lmin （3） 减小 c f （4）见右图,等效平衡的含义：在一定条件（恒温恒容或恒温恒压）下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的分数（体积、物质的量）均相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。在等效平衡中，还有一类特殊的平衡，不仅任何相同组分x的分数（体积、物质的量）均相同，而且相同组分的物质的量均相同，这类等效平衡又互称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。,四、等 效 平 衡,说明：相同条件指投入物质的温度、浓度、压强相等。 等效的本质即该可逆反应进行的
8、程度相同。,恒温恒容，且反应前后气体分子数改变的反应，如: PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) 只要保证投料量与原投料量完全相同(可以是折算以后的结果)，则二者等效。因为若两次投料量不相同，必然导致体系中压强的差异，则两次反应进行的程度必然不同，最终的状态不可能相等，即不可能等效。保证投料量完全相同的本质是保证原子守恒。这种等效实际是绝对的等效，即平衡时各组分的绝对值和相对值与原平衡状态完全一致。 恒温恒容，且反应前后气体分子数不变的反应，如H2(g)+I2(g) 2HI(g) 只要投料量与原平衡的投料量成比例，即为等效平衡。 投料量的变化会改变容器内的压强，但对最终平衡状态没有影响
9、，即第二次平衡中各组分的绝对值有变化，但相对含量不变。可视为一种相对的等效。 恒温恒压下的等效平衡 对任一可逆反应，只要投料量与原投料量成比例，即为等效平衡。,等效平衡的分类:,例1. 某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之反应合成NH3，平衡后测得NH3的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH3的体积分数仍为m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足： （1）恒定T、V： 1若X=0，Y=0，则Z=-。 2若X=0.75，Y=-，Z=-。 3X、Y、Z应满足的一般条件是-。 （2）恒定T、P： 1若X=0、Y=0，则Z-。 2若X=0.
10、75,则Y-，Z-。 3X、Y、Z应满足的一般条件是-。,例1. 某温度下，向某密闭容器中加入1molN2和3molH2,使之反应合成NH3，平衡后测得NH3的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH3的体积分数仍为m，若N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示应满足： （1）恒定T、V： 1若X=0，Y=0，则Z=-。 2若X=0.75，Y=-，Z=-。 3X、Y、Z应满足的一般条件是-。 （2）恒定T、P： 1若X=0、Y=0，则Z-。 2若X=0.75,则Y-，Z-。 3X、Y、Z应满足的一般条件是-。,2mol,2.25mol,0.5mol,X+Z/2=1 , Y
11、+3Z/2=3,0,=2.25mol,=0,Y=3X, Z=0,例2在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡：H2(g)+I2(g) 2HI(g)，已知H2和I2的起始浓度均为)0.1mol/L时，达平衡时HI的浓度为0.16mol/L。若H2和I2的起始浓度均变为0.20mol/L，则平衡时H2的浓度（mol/L）是 A0.16 B0.08 C0.04 D0.02,答案：C,五、等效模型,例1.在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2(g) N2O4(g)达到平衡时，再向容器内通入一定量的NO2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数 A不变 B增大 C减小
12、 D无法判断,答案：C,在化学平衡中经常会遇到对已达平衡的某反应继续投入一定量的反应物或生成物，再次达到平衡后求其压强、转化率、浓度等与第一次平衡时的比较。 一般解题思路是在这两次反应中建立一个中间状态，此中间状态和第一次反应达到的平衡为等效平衡，和第二次反应之间有明确的移动关系和相关量的变化，可通过中间状态的移动来判断改变条件后的移动方向和相关量的变化。,例2一定温度下，将2mol PCl3和 1mol Cl2充入容积不变的密闭容器中，在一定条件下反应：PCl3+Cl2 PCl5。各物质均为气态。达平衡后，PCl5为0.4mol。若此时再移走1mol PCl3 和0.5mol Cl2，相同温
13、度下达到平衡，PCl5的物质的量为 A0.4mol B0.2mol C0.2molx0.4mol Dp+q H 0 B开始充入A和B m+np+q H p+q H 0,答案：D,例2可逆反应X(g) +Y(g) 2Z(g)；H0，若反应开始经t1秒后达到平衡，又经过t2秒后，由于反应条件的改变使平衡破坏，到t3秒又达到平衡，如右图所示，试分析从t2到t3秒曲线变化的原因是 A 增大了X或Y的浓度 B使用了催化剂 C、增大了反应体系的压强 D升高了反应的温度,答案：D,例3.在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)+3B(g) 2C(g)；H，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上
14、述反应的影响，并根据实验数据作出下列关系图： 下列判断一定错误的是 A图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高 B图研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高 C图研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高 D图研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高,答案：AB,七、关于化学平衡计算,1基本关系式(阿伏加德罗定律及推论) 同T同P: n1/n2=V1/V2 (n:气体物质的量V:气体的体积) 同T同P: M1/M2=1/2 (M:气体相对分子量:气体的密度) 同T同V: P1/P2=n1/n2 (n:气体物质的量P:气体的压强) 基本公式：m=V n=m/M
15、2转化率(针对反应物而言) 3三个浓度的关系 反应物：起始浓度 转化浓度=平衡浓度 生成物：起始浓度+转化浓度=平衡浓度,例1一定温度下，反应2SO2 + O2 2SO3，达到平衡时，n(SO2):n(O2):n(SO3) 2:3:4。缩小体积，反应再次达到平衡时，n(O2)0.8mol，n(SO3)1.4mol，此时SO2的物质的量应是 A0.4mol B0.6mol C0.8mol D1.2mol,解析： 2SO2 + O2 2SO3 起始 2x 3x 4x 转化 y 2y 平衡 2x-y 4x+2y 2x-y=0.8 4x+2y=1.4,答案：A,例2恒温下，将a mol N2与b mo
16、l H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应： N2 (g) + 3 H2(g) 2NH3(g) (1)若反应达某时刻t时，nt (N2) = 13mol，nt (NH3) = 6mol，计算a的值 (2)反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量。 (3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比，下同)，n(始)n(平) = 。 (4)原混合气体中，ab = 。 (5)达到平衡时，N2和H2的转化率之比，(N2) (H2)= 。 (6)平衡混合气体中，n(N2)n(H2)n(NH3)
17、= 。,答案： N2 + 3H2 2NH3 开始 a b 0 t时 13 6 在t时生成 6 mol NH3，消耗了3 mol N2，所以a = 13 + 3 = 16(mol) n平(总) = 716.8L22.4L/mol = 32mol n平(NH3) = 32mol 25% = 8mol 54 23 12 332,例3. 在一个6L的密闭容器中，放入3LX（g）和2LY（g），在一定条件下发生下列反应： 4X（g）+3Y（g） 2Q（g）+ nR（g） 达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，X的浓度减少1/3，则方程式中的n值 A3 B4 C5 D6,答案：D,再 见 ！,
