1、 高中化学刘老师：电话 13766804627第二章 化学平衡一、化学反应速率（一）概念与计算1. 概念：化学反应速率通常用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2. 公式：v 单位： 或 化学平衡、化学反应速率化学反应速率和化学平衡化学反应合成氨适于条件的选择化学反应速率化学平衡特点表示方法 ：v A=c A/t 单位：mol/Ls(min 或 h ) 计算 影响因素是平均速率，均取正值同一反应选用不同的物质表示速率，数值可能不同各物质表示的速率比 等于该反应方程式的系数比内因(主)外因（辅）反应物的结构、性质浓度压强温度催化剂其他条件 光、超声波、激光、放射线应用可逆反应化学平
2、衡建立的条件：v 正 =v 逆 0化学平衡的特征(平衡标志的判断)影响化学平衡因素各成分百分含量保持不变动态平衡条件改变，平衡状态改变定等动变浓度压强平衡移动原理(勒沙特列原理)温度v 正 =v 逆 0高中化学刘老师：电话 137668046273. 注意事项：可以通过直观现象（沉淀出现先后、气泡生成的剧烈程度等）来定性说明反应的快慢；化学反应速率是指一段时间内的 ，不是瞬时速率；一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也视为常数，此时可用单位时间内物质的量得变化来表示反应速率；由于反应过程中，随着反应的进行，物质的浓度不断地发生变
3、化（有时温度等也可能变化） ，因此在不同时间内的反应速率是不同的。一般不考虑温度对速率影响，速率的不断减小的； 同一化学反应的速率可以用不同物质浓度的变化来表示，其数值不一定相同，但其意义相同。其数值之比等于 。对于反应：mAnB pCqDVAV B VCV D mnpq例 1 某温度时，2L 容器中 X、Y、Z 三种物质的量随时间的变化如图所示。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 。例 2 在 2A + B = 3C + 4D 的反应中, 下列表示该反应的化学反应速率最快的是（ ）A. V(A) = 0.5 mol/(Ls) B. V(B) =
4、 0.3 mol/(Ls)C. V(C) = 0.8 mol/(Ls) D. V(D) = 1 mol/(Ls)【总结】 对于同一反应，比较用不同反应物或生成物表示的反应速率大小时，要换算成同一物质表示的速率，才能比较。练习 1反应：N 2 3H 2 2NH3 在不同条件下，测得反应速率如下：V（NH 3）= 0.6mol/(Lmin) V（N 2) = 0.4 mol/(Lmin) V（ H2） = 0.8 mol/(Lmin) 这三种情况下，反应速率由快到满的顺序为 。练习 2在温度不变时，恒容的容器中进行反应 H2 2H；H0，若反应浓度由 0.1mol/L 降到0.06mol/L 需要
5、 20s，那么由 0.06mol/L 降到 0.036mol/L，所需时间为 （ ）A.10s B.12s C.大于 12s D.小于 12s（二）影响化学反应速率的因素1、有效碰撞模型（1）有效碰撞：能够发生化学反应的分子碰撞叫做有效碰撞。（2）活化分子：能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。（3）活化能：活化分子比普通分子高出的能量。高中化学刘老师：电话 13766804627（4）活化分子的碰撞取向与化学反应：具有较高能量的活化分子按照合适的取向所发生的有效碰撞才能发生化学反应。2、内因：由参加反应的物质的性质决定。3、外因：（1）浓度：其它条件不变时，增大反应物（或生成物）浓度，可以 反
6、应速率。注意：改变固体或纯液体的量，浓度视为常数，所以对速率 。（2）温度：其它条件不变时，升高温度可 反应速率；降低温度可 反应速率。注意： 一般温度每升高 10，反应速率增大为原来的 24 倍。例 3把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中，发现H2 的生成速率 v 随时间 t的变化关系如图， 其中 0 t1速率变化的原因是 ；t1t 2速率变化的原因是 。（3）压强对于有 参加的反应，其它条件不变时，增大压强可以 反应速率；减小压强，可以 化学反应速率。（4）催化剂：使用合适催化剂能影响反应速率。注意： 催化剂增大化学反应速率的原因是催化剂通过参与化学反应，改变了化学反应途径，
7、从而改变反应的活化能，改变反应速率。催化剂本身在反应前后质量和性质一般保持不变。催化剂是同等程度改变正逆反应速率，不会导致化学平衡的移动。正催化剂：降低活化能，增大反应速率，负催化剂：升高活化能，减小反应速率，（5）其他：如：颗粒纯度：与稀酸反应，粗锌比纯锌快；以及激光、射线、超声波、紫外线等（6）惰性气体对反应速率的影响：恒温恒容，加入惰性气体（或不参加反应的气体） ，容器 P增大，但各物质 C不变，v 不变恒温恒压，加入惰性气体（或不参加反应的气体） ，容器 V增大，各物质 C减小，v 减小例 4设 C+CO2 2CO；H0；反应速率为 V1，N 2+3H2 2NH3；H0，反应速率为 V
8、2，当温度升高时，V 1 和 V2 的变化情况为 （ ）A.同时增大 B.同时减小 C.V1 增大，V 2 减小 D.V1 减小，V 2 增大例 5 某化学反应 2A BD 在四种不同条件下进行，B、D 起始浓度为 0。反应物 A 的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：高中化学刘老师：电话 13766804627根据上述数据，完成下列填空：（1）在实验 1，反应在 10 至 20 分钟时间内平均速率为 mol/(Lmin)。（2）在实验 2，A 的初始浓度 C2 mol/L，反应经 20 分钟就达到平衡，可推测实验 2 中还隐含的条件是 。（3）设实验 3 的反应速率为 V
9、3，实验 1 的反应速率为 V1，则 V3 V1（填、 ，且 C3 1.0mol/L（填、）二、化学平衡1可逆反应：（1 ）定义：在相同条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。（2 ）特征：可逆反应不能进行到底，不能实现完全转化。2. 化学平衡状态（1 ）概念：化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。（2 ）特征：逆、等、动、定、变讨论 在可逆反应体系 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)加入 18O2 后，哪些物质中会含有 18O？2平衡状态的判断（1）V(正) = V(逆) (对于同一物质的消耗速率与生成速
10、率相等)（2）浓度不变：各组分的浓度不变（物质的量不变、物质的量分数不变、质量分数不变、气体的体积分数不变）（3）对于反应前后气体分子总数发生变化的可逆反应：若总压不随时间变化，则证明达到了化学平衡。对于反应前后气体分子总数不变的可逆反应，若总压不随时间变化，不能证明达到了化学平衡。例如：对于一定条件下的可逆反应，测定总压不随时间变化：若反应为： N 2 3H 2 2NH3 ，则证明达到了化学平衡。若反应为： H 2I 2(g) 2HI ，则不能证明达到了化学平衡。3、 判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据化学平衡状态的标志列举反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 混合物体系中
11、度各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡各气体的体积或体积分数一定 平衡总体积、总压力、总物质的量一定 不一定平衡列举反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)高中化学刘老师：电话 13766804627正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了 m molA 同时生成 m molA，即 V 正 =V 逆 平衡在单位时间内消耗了 n mol B 同时消耗了 p molC,则 V 正 =V 逆 平衡V A:VB:VC:VD=m:n:p:q,V 正 不一定等于 V 逆 不一定平衡在单位时间内生成了 n mol B，同时消耗了 q
12、mol D，因均指 V 逆 不一定平衡压强 m+np+q 时，总压强一定（其它条件一定） 平衡若 m+n=p+q,总压强一定（其它条件一定） 不一定平衡混合气体的平均分子量（Mr ）Mr 一定时，只有当 m+np+q 时 平衡Mr 一定时，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，当体系温度一定时（其它不变） 平衡体系的密度（）密度一定（m+np+q 时样例） 不一定平衡其他如体系颜色不再变化等 平衡例 8一定温度下的密闭容器中进行可逆反应，N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，下列情况能说明反应已达平衡的A.混合气体的总物质的量不随时间而变化 B.混合气体的压
13、强不随时间而变化C.混合气体的密度不随时间而变化 D.生成 6molNH 键的同时有3molHH 键生成E.生成 1molN2 的同时有 3 molH2 的生成三、化学平衡的移动化学平衡的建立是有条件的，暂时的，当条件改变时，平衡就有可能发生移动。1平衡移动方向的确定（1 ）条件改变时， 若 v 正 v 逆 ，平衡向正反应方向移动若 v 正 0、S0 DH0 、S0解析：选 C。当 H0 时，H TS0，下列图像不正确的是( )解析：选 D。升温，平衡正向移动， v 正 v 逆 ，A 正确。B 项，升温，反应速率增大，达到平衡时间缩短，平衡后 AB3%减小，B 正确。升温，平衡右移，AB 3%
14、减小，温度一定时增大压强，平衡左移，AB 3%增大， C 正确。升温，平衡正向移动，AB 3的转化率将增大，即500 时的转化率大于 100 的，则 D 不正确。11在一定温度下，向体积恒定为 2 L 的密闭容器里充入 2 mol M 和一定量的 N，发生如下反应：M(g) N(g) E(g)；当反应进行到 4 min 时达到平衡，测知 M 的浓度为 0.2 mol/L。下列说法正确的是( )A4 min 时，M 的转化率为 80%B4 min 时，用 M 表示的反应速率为 0.8 molL1 min1C4 min 后，向容器中充入不参与反应的稀有气体，M 的物质的量减小D2 min 时，M
15、的物质的量浓度为 0.6 molL1解析：选 A。M(g)N(g) E(g)起始浓度/molL 1 1 0转化浓度/molL 1 0.8 0.8平衡浓度/molL 1 0.2 0.8故 4 min 时，M 的转化率为 100% 80%；用 M 表示的化学反应速率0.8 mol/L1 mol/L 0.2 molL1 min1 ，若是匀速反应，2 min 时，反应的 M 为 0.2 0.8 molL 14 minmolL 1min1 2 min0.4 molL1 ，M 的物质的量浓度为 0.6 molL1 ，但反应速率逐渐减小，2 min 时，M 的物质的量浓度小于 0.6 molL1 ，恒容条件
16、下，充入稀有气体，平衡不移动，M 的物质的量不变。高中化学刘老师：电话 1376680462712在一定条件下，对于反应 mA(g)nB(g) cC(g)dD(g) ，C 物质的质量分数w(C)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是( )AH0，mncdC H0，mncd解析：选 A。先分析压强不变时，温度对平衡的影响。 T 越高，w(C) 越小，升温平衡向吸热方向移动，吸热方向也就是 w(C)减小的方向，即逆向为吸热反应，该反应的 Hv 正 ，生成物气体物质的量大于反应物气体物质的量。14一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入 2 mol SO2 和 1 mol O2，发生下列反应：2
17、SO2(g)O 2(g) 2SO3(g)达到平衡后改变下述条件，平衡时 SO3气体的质量百分数不改变的是( )A保持温度和容器体积不变，充入 1 mol SO3(g)B保持温度和容器内压强不变，充入 1 mol SO3(g)C保持温度和容器内压强不变，充入 1 mol O2(g)D保持温度和容器体积不变，充入 1 mol Ar(g)解析：选 B。A 项容器体积不变充入 SO3(g)，c (SO3)一定增大。B 项充入 1 mol SO3(g)相当于加入 1 mol SO2和 0.5 mol O2，恒压下为等效平衡，则 c(SO3)不变。C 项，恒压充入 O2，体积增大，c(SO 3)改变。D
18、项恒容通入 Ar，平衡不移动，SO 3的质量不变，但总气体的质量增大(包含 Ar 的质量)，SO 3 的质量百分数减小。15在某恒温恒容的密闭容器内发生反应：2A(g)B(g) C(g) H T2，升温 B 的体积分数增加，说明升温平衡逆向移动，则说明逆向为吸热反应，正向为放热反应。(2)A 项，增压平衡向体积减小即正向移动。B 项，体积不变，充入稀有气体，平衡不移动。C 项，升温，平衡向吸热即逆向移动。答案：(1)A(g)3B(g) 2C(g) 放热 (2)C18(12 分) 在 80 时，将 0.40 mol 的 N2O4气体充入 2 L 已经抽空的固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N
19、2O42NO2，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：高中化学刘老师：电话 13766804627时间/s n/mol 0 20 40 60 80 100n(N2O4) 0.40 a 0.20 c d en(NO2) 0.00 0.24 b 0.52 0.60 0.60(1)计算 2040 s 内用 N2O4表示的平均反应速率为_ molL 1 s1 。(2)计算在 80 时该反应的平衡常数 K_( 请注明单位 )。(3)反应进行至 100 s 后将反应混合物的温度降低，混合气体的颜色_( 填“变浅” 、 “变深”或“不变”)。(4)要增大该反应的 K 值，可采取的措施有_( 填序
20、号 )。A增大 N2O4起始浓度B向混合气体中通入 NO2C使用高效催化剂D升高温度(5)如图是 80 时容器中 N2O4物质的量的变化曲线，请在该图中补画出该反应在 60 时 N2O4物质的量的变化曲线。解析：(1)20 s 时，n(N 2O4)0.40 mol 0.24 mol 0.28 mol 。12v(N2O4)0.28 mol 0.20 mol2 L 20 s0.0020 mol L 1 s1 。(2)反应进行到 80 s 时达到平衡状态， d0.40 mol 0.60 mol 0.10 mol。12K 1.8 molL 1 。c2NO2cN2O4 (0.60 mol2 L )20.
21、10 mol2 L(5)该反应为吸热反应，温度降低，平衡向逆反应方向移动，N 2O4的平衡浓度增大，据此即可做出 N2O4的变化曲线。答案：(1)0.0020 (2)1.8 molL1 (3)变浅 (4)D (5)如下图19(12 分) 工业上制备 H2的一种重要方法是：CO(g) H 2O(g)CO2(g)H 2(g) HQ kJmol1 。已知该反应的平衡常数 K 与温度的关系如图所示。若在一固定的密闭容器中，850 时发生上述反应，并测得容器内各物质的浓度(molL 1 )随时间的变化关系如下表：时间/min CO(g) H2O(g) CO2(g) H2(g)0 0.200 0.300
22、0 02 0.138 0.238 0.062 0.0623 c1 c2 c3 c4高中化学刘老师：电话 137668046274 c1 c2 c3 c4已知：850 时该反应的化学平衡常数 K1.0，请回答下列问题：(1)下列可以判断该反应达到化学平衡状态的是_。A单位时间内减少 CO(g)的浓度等于生成 CO2(g)的浓度B反应容器内的压强不发生变化C混合气体中 H2(g)的浓度不再发生改变D氢气的生成速率等于水的消耗速率(2)Q_0(填“” 、 “”或“”、 “0，观察方程式，可知该反应为熵增反应，即 S0。把两个化学方程式分别编为(1)(2)，则(1) 2(2)3 即得 2N2(g)6H 2O(l)=4NH3(g)3O 2(g)H92.4 kJmol 1 2(571.6 kJmol 1 3)1530 kJmol 1 。答案：(1)0.005 molL 1 min1(2)AB(3) 45.5%或 0.4550.1520.07530.125(4)移走 0.1 mol NH3 等于(5) 2N 2(g)6H 2O(l)=4NH3(g)3O 2(g)H1530 kJmol 1 (或其它合理答案)
