基础化学 化学反应速率和化学平衡.doc

第二章 化学反应速率和化学平衡一、化学反应速率一、化学反应速率1. 化学反应速率（v）⑴ 定义：用来衡量化学反应的快慢，单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化⑵ 表示方法：单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示⑶ 计算公式：v=Δc/Δt（υ：平均速率，Δc：浓度变化，Δt：时间）单位：mol/（L·s）⑷ 影响因素：① 决定因素（内因）：反应物的性质（决定因素）② 条件因素（外因）：浓度（固体和纯液体除外） ，压强（方程式中必须要有气体） ，温度（提高了反应物分子的能量） ，催化剂（降低了活化能） ，浓度和压强主要是通过使单位体积内分子总数增大来增大反应速率，温度和压强主要是使活化分子百分数增大来增大反应速率2.浓度和压强是单位体积内活化分子百分数不变，温度和催化剂是分子总数不变※注意：（1） 、参加反应的物质为固体和液体，由于压强的变化对浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变2） 、惰性气体对于速率的影响①恒温恒容时：充入本体系气体，反应速率增大；充入惰性气体→反应速率不变②恒温恒压时：充入惰性气体→反应速率减小3．压强对反应速率影响．压强对反应速率影响的几种类型的几种类型(1)对于没有气体参与的化学反应，由于改变压强时，反应物浓度变化很小，对于没有气体参与的化学反应，由于改变压强时，反应物浓度变化很小， 可忽略不计，因此对化学反应速率无影响。

可忽略不计，因此对化学反应速率无影响2)对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：对于有气体参与的化学反应，有以下几种情况：①①恒温时，压缩体积恒温时，压缩体积压强增大压强增大浓度增大浓度增大反应速率加快反应速率加快――――→→引引起起――――→→引引起起――――→→引引起起②②恒温时，对于恒容密闭容器：恒温时，对于恒容密闭容器：a．充入气体反应物．充入气体反应物气体反应物浓度增大气体反应物浓度增大(压强也增大压强也增大)反应速反应速――――→→引引起起――――→→引引起起率加快b．充入．充入““惰性惰性””气体气体总压强增大总压强增大反应物浓度未改变反应物浓度未改变反反――――→→引引起起――――→→引引起起――――→→引引起起应速率不变应速率不变③③恒温恒压时恒温恒压时充入充入““惰性惰性””气体气体体积增大体积增大气体反应物浓度减小气体反应物浓度减小反应反应――――→→引引起起――――→→引引起起――――→→引引起起速率减小速率减小 类型二类型二 压强对反应速率的影响压强对反应速率的影响分析压强改变对化学反应速率的影响时，关键看气体浓度是否发生变化：分析压强改变对化学反应速率的影响时，关键看气体浓度是否发生变化： 若气体浓度有变化，则反应速率一定改变；若气体浓度无变化，则反应速率不若气体浓度有变化，则反应速率一定改变；若气体浓度无变化，则反应速率不 变化。

变化知识点一知识点一 化学平衡常数例化学平衡常数例 2 2 反应反应 3Fe(s)3Fe(s)＋＋4H4H2 2O(g)O(g) FeFe3 3O O4 4(s)(s)＋＋4H4H2 2(g)(g) 在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变能使其化学反应速率增大的在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变能使其化学反应速率增大的 是是( ( ) )A A．增加．增加 FeFe 的量的量B B．将容器的容积缩小一半．将容器的容积缩小一半C C．保持容积不变，充入．保持容积不变，充入 N N2 2使体系压强增大使体系压强增大D D．保持压强不变，充入．保持压强不变，充入 N N2 2使容器体积增大使容器体积增大 例例 1 1 可逆反应：可逆反应：2NO2NO2 2(g)(g)2NO(g)2NO(g)＋＋O O2 2 (g)(g)，在体积固定的密闭容器中，达，在体积固定的密闭容器中，达 到平衡状态的标志是到平衡状态的标志是( ( ) )①①单位时间内生成单位时间内生成n n molmol O O2 2的同时生成的同时生成 2 2n n molmol NONO2 2②②单位时间内生成单位时间内生成n n molmol O O2 2的同时生成的同时生成 2 2n n molmol NONO③③用用 NONO2 2、、NONO、、O O2 2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为 2∶2∶12∶2∶1④④混合气体的压强不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态⑤⑤混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的颜色不再改变的状态⑥⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A A．．①④⑤⑥①④⑤⑥ B B．．①②③⑤①②③⑤ C C．．②③④⑥②③④⑥ D D．以上全部．以上全部例例 1 反应：反应：4NH3(g)＋＋5O2(g)4NO(g)＋＋6H2O(g)在在 10 L 密闭容器中进行，半密闭容器中进行，半 分钟后，水蒸气的物质的量增加了分钟后，水蒸气的物质的量增加了 0.45 mol，则此反应的平均速率，则此反应的平均速率 v(X)(反应物反应物 的消耗速率或产物的生成速率的消耗速率或产物的生成速率)可表示为可表示为: 二、化学平衡二、化学平衡（一）1.定义：化学平衡状态：一定条件下，当一个可逆反应进行到正逆反应速率相等时，各组成成分浓度不再改变，达到表面上静止的一种“平衡”，这就是这个反应所能达到的限度即化学平衡状态。

2、化学平衡的特征逆（研究前提是可逆反应）等（同一物质的正逆反应速率相等） 动（动态平衡） 定（各物质的浓度与质量分数恒定） 变（条件改变，平衡发生变化） 3、判断平衡的依据判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)混合物体系中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各成分的含量即：各组分的量保持不变时一定能判断平衡①在单位时间内消耗了 m molA 同时生成m molA，平衡②在单位时间内消耗了 n molB 同时消耗了p molC，平衡③V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q，V(正)不一定等于 V(逆)不一定平衡正、逆反应速率的关系即：用物质来判断平衡时，必须要一正一逆且要带上系数用速率来判断平衡时，必须要一正一逆且速率之比等于计量数之比①m+n≠p+q 时，能判断平衡总的总的压强，总的物质的量，总的体积②m+n=p+q 时，不能判断平衡即：总的量看气体的计量数，气体的计量数不等时能判断用公式判断混合气体平均相对分子质量Mr 或密度推出公式是一个变化的量就能判断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）一定能判断平衡。

平衡其他变化的量能判断平衡，固定不变的量不能判断平衡二）影响化学平衡移动的因素1、浓度对化学平衡移动的影响（1）影响规律：在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减少生成物的浓度，都可以使平衡向正方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆方向移动（2）增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以平衡不移动2、温度对化学平衡移动的影响影响规律：在其他条件不变的情况下，温度升高会使化学平衡向着吸热反应方向移动，温度降低会使化学平衡向着放热反应方向移动3、压强对化学平衡移动的影响影响规律：其他条件不变时，增大压强，会使平衡向着体积缩小方向移动；减小压强，会使平衡向着体积增大方向移动注意：（1）改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动（2）气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似4.催化剂对化学平衡的影响：由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的，所以平衡不移动但是使用催化剂可以影响可逆反应达到平衡所需的时间5.勒夏特列原理（平衡移动原理）：如果改变影响平衡的条件之一（如温度，压强，浓度） ，平衡向着能够减弱这种改变的方向移动三、化学平衡常数三、化学平衡常数（一）定义：在一定温度下，当一个反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数比值。

符号：K（二）使用化学平衡常数 K 应注意的问题：1、表达式中各物质的浓度是平衡时的浓度2、K 只与温度（T）有关，与反应物或生成物的浓度无关3、反应物或生产物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度是固定不变的，可以看做是“1”而不代入公式4、稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度不必写在平衡关系式中三）化学平衡常数 K 的应用:1、化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志K 值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越高反之，则相反 一般地，K>105时，该反应就进行得基本完全了2、可以利用 K 值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡 （Q：浓度积）Q_〈__K:反应向正反应方向进行;Q__=_K:反应处于平衡状态 ;Q_〉__K:反应向逆反应方向进行3、利用 K 值可判断反应的热效应若温度升高，K 值增大，则正反应为__吸热___反应若温度升高，K 值减小，则正反应为__放热___反应【典型例题】1. 下列关于化学平衡常数的说法中错误的是( ) A.某特定反应的平衡常数仅是温度的函数 B.催化剂不能改变平衡常数的大小 C.平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动 D.化学平衡发生移动，平衡常数必发生改变2. 已知 450℃时，反应 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) 的 K＝50，由此推测在450℃时，反应 2 SO3 (g) 2SO2(g)＋O2(g) 的化学平衡常数为A．50 B．0.02 C．100 D．无法确定3. C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，K= 4. 在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数 K 与温度 t 的关系如下： t℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6请回答下列问题：（1）该反应的化学平衡常数 K 表达式为 。

2）该反应为 反应填“吸热”或“放热”）（3）800℃，固定容积的密闭容器中，放入混合物，起始浓度为c(CO)=0.01 mol/L, c(H2O)=0.03 mol/L, c(CO2)=0.01 mol/L, c(H2)=0.05 mol/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)平衡 移动（填正、逆、不）(4) 某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)，试判此时的温度为 ℃＊四、等效平衡＊四、等效平衡1、概念：在一定条件下（定温、定容或定温、定压） ，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的百分含量均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡2、分类（1）定温，定容条件下的等效平衡第一类：对于反应前后气体分子数改变的可逆反应：必须要保证化学计量数之比与原来相同；同时必须保证平衡式左右两边同一边的物质的量与原来相同第二类：对于反应前后气体分子数不变的可逆反应：只要反应物的物质的量的比例与原来相同即可视为二者等效2）定温，定压的等效平衡只要保证可逆反应化学计量数之比相同即可视为等效平衡。

五、化学反应进行的方向五、化学反应进行的方向1、反应熵变与反应方向：（1）熵:物质的一个状态函数，用来描述体系的混乱度，符号为 S. 单位：J•。