化學反應速率和化學平衡習題

化學反應速率與化學平衡[知識點梳理]一化學反應的速率與平衡1.化學反應速率：⑴.化學反應速率的概念及表示方法：通過計算式：v=Δc/Δt來理解其概念：①化學反應速率與反應消耗的時間(Δt)和反應物濃度的變化(Δc)有關；②在同一反應中，用不同的物質(zhì)來表示反應速率時，數(shù)值可以相同，也可以是不同的。但這些數(shù)值所表示的都是同一個反應速率。因此，表示反應速率時，必須說明用哪種物質(zhì)作為標準。用不同物質(zhì)來表示的反應速率時，其比值一定等于化學反應方程式中的化學計量數(shù)之比。如：化學反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q③一般來說，化學反應速率隨反應進行而逐漸減慢。因此某一段時間內(nèi)的化學反應速率，實際是這段時間內(nèi)的平均速率，而不是瞬時速率。⑵.影響化學反應速率的因素：【注意】①化學反應速率的單位是由濃度的單位(mol·L－1)和時間的單位(s、min或h)決定的，可以是mol·L－1·s－1、mol·L－1·min－1或mol·L－1·h－1，在計算時要注意保持時間單位的一致性．②對于某一具體的化學反應，可以用每一種反應物和每一種生成物的濃度變化來表示該反應的化學反應速率，雖然得到的數(shù)值大小可能不同，但用各物質(zhì)表示的化學反應速率之比等于化學方程式中相應物質(zhì)的化學計量數(shù)之比．如對于下列反應：mA+nB＝pC+qD有：∶∶∶＝m∶n∶p∶q或：③化學反應速率不取負值而只取正值．④在整個反應過程中，反應不是以同樣的速率進行的，因此，化學反應速率是平均速率而不是瞬時速率．[有效碰撞]化學反應發(fā)生的先決條件是反應物分子(或離子)之間要相互接觸并發(fā)生碰撞，但并不是反應物分子(或離子)間的每一次碰撞都能發(fā)生化學反應．能夠發(fā)生化學反應的一類碰撞叫做有效碰撞．[活化分子]能量較高的、能夠發(fā)生有效碰撞的分子叫做活化分子．說明①活化分子不一定能夠發(fā)生有效碰撞，活化分子在碰撞時必須要有合適的取向才能發(fā)生有效碰撞．②活化分子在反應物分子中所占的百分數(shù)叫做活化分子百分數(shù)．當溫度一定時，對某一反應而言，活化分子百分數(shù)是一定的．活化分子百分數(shù)越大，活化分子數(shù)越多，有效碰撞次數(shù)越多．[影響化學反應速率的因素]I.決定因素（內(nèi)因）：反應物本身的性質(zhì)。Ⅱ.條件因素（外因）（也是我們研究的對象）：①.濃度：其他條件不變時，增大反應物的濃度，可以增大活化分子總數(shù)，從而加快化學反應速率。值得注意的是，固態(tài)物質(zhì)和純液態(tài)物質(zhì)的濃度可視為常數(shù)；②.壓強：對于氣體而言，壓縮氣體體積，可以增大濃度，從而使化學反應速率加快。值得注意的是，如果增大氣體壓強時，不能改變反應氣體的濃度，則不影響化學反應速率。③.溫度：其他條件不變時，升高溫度，能提高反應分子的能量，增加活化分子百分數(shù)，從而加快化學反應速率。④.催化劑：使用催化劑能等同地改變可逆反應的正、逆化學反應速率。⑤.其他因素：如固體反應物的表面積（顆粒大?。?、光、不同溶劑、超聲波等。圖表如下：影響因素對化學反應速率的影響說明或舉例反應物本身的性質(zhì)不同的化學反應有不同的反應速率Mg粉和Fc粉分別投入等濃度的鹽酸中時，Mg與鹽酸的反應較劇烈，產(chǎn)生H2的速率較快濃度其他條件不變時，增大(減小)反應物的濃度，反應速率增大(減小)①增大(減小)反應物濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多(減少)，有效碰撞次數(shù)增多(減少)，但活化分子百分數(shù)不變②氣、固反應或固、固反應時，固體的濃度可認為是常數(shù)，因此反應速率的大小只與反應物之間的接觸面積有關，而與固體量的多少無關．改變固體的量不影響反應速率壓強溫度一定時，對于有氣體參加的反應，增大(減小)壓強，反應速率增大(減小)①改變壓強，實際是改變氣體的體積，使氣體的濃度改變，從而使反應速率改變②改變壓強，不影響液體或固體之間的反應速率溫度升高(降低)反應溫度，反應速率增大(減小)①通常每升高10℃，反應速率增大到原來的2～4倍②升溫，使反應速率加快的原因有兩個方面：a．升溫后，反應物分子的能量增加，部分原來能量較低的分子變?yōu)榛罨肿?，增大了活化分子百分?shù)，使有效碰撞次數(shù)增多(主要方面)；b．升高溫度，使分子運動加快，分子間的碰撞次數(shù)增多(次要方面)催化劑增大化學反應速率催化劑增大化學反應速率的原因：降低了反應所需的能量(這個能量叫做活化能)，使更多的反應物分子成為活化分子，增大了活化分子百分數(shù)，從而使有效碰撞次數(shù)增多光、反應物顆粒的大小等將反應混合物進行光照、將塊狀固體粉碎等均能增大化學反應速率AgBr、HClO、濃HNO3等見光分解加快，與鹽酸反應時，大理石粉比大理石塊的反應更劇烈2.化學平衡：⑴前提——密閉容器中的可逆反應⑵條件——一定條件的T、P、c——影響化學平衡的因素⑶本質(zhì)——V正=V逆≠0⑷特征表現(xiàn)——各組分的質(zhì)量分數(shù)不變(5).化學平衡的特征：逆：研究對象是可逆反應動：動態(tài)平衡。平衡時v正＝v逆≠0等：v正＝v逆定：條件一定，平衡混合物中各組分的百分含量一定（不是相等）；變：條件改變，原平衡被破壞，發(fā)生移動，在新的條件下建立新的化學平衡。Ⅰ、若反應物只有一種：aA(g)=bB(g)+cC(g)，（保持容器體積，溫度不變）在不改變其他條件時，增加A的量平衡向正反應方向移動，但是A的轉化率與氣體物質(zhì)的計量數(shù)有關：(可用等效平衡的方法分析)。①若a=b+c：A的轉化率不變；②若a>b+c：A的轉化率增大；③若a<b+cA的轉化率減小。Ⅱ、若反應物不只一種：aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)，（保持容器體積，溫度不變）①在不改變其他條件時，只增加A的量，平衡向正反應方向移動，但是A的轉化率減小，而B的轉化率增大。②若按原比例同倍數(shù)地增加A和B，平衡向正反應方向移動，但是反應物的轉化率與氣體物質(zhì)的計量數(shù)有關：如a+b=c+d，A、B的轉化率都不變；如a+b>c+d，A、B的轉化率都增大；如a+b<c+d，A、B的轉化率都減小。對以上3種情況可分別舉例，可讓學生加深對概念的理解：例1：某恒溫恒容的容器中，建立如下平衡：2NO2（g）N2O4（g），在相同條件下，若分別向容器中通入一定量的NO2氣體或N2O4氣體，重新達到平衡后，容器內(nèi)N2O4的體積分數(shù)比原平衡時（）

A．都增大

B．都減小

C．前者增大后者減小

D．前者減小后者增大

解析：2NO2（g）N2O4（g）是氣體體積減小的可逆反應。反應達到平衡后，無論向密閉容器中加入還是N2O4氣體，可視為加壓，平衡都向右移動，達到新平衡時NO2的轉化率都增大。答案選A例2：例一定溫度下，將amolPCl5通入一個容積不變的反應器中，達到如下平衡：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g），測得平衡混合氣體壓強為p1，此時再向反應器中通入amolPCl5，在溫度不變的條件下再度達到平衡，測得壓強為p2，下列判斷正確的是（）A.2p1＞p2

B.PCl5的轉化率增大C.2p1＜p2

D.PCl3%（體積含量）減少

解析：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）是氣體體積增大的可逆反應。如反應達到平衡后，再向密閉容器中加入PCl5，PCl3的物質(zhì)的量會有增加，此時可視為加壓，平衡向左移動，反應達到新的平衡時PCl5在平衡混合物中的百分含量也較原平衡時有所增加，但PCl5的轉化率降低。答案選A例3：2HI（g）H2（g）+I2（g）是氣體體積不變的可逆反應，反應達到平衡后，再向固定密閉容器中加入HI，使c（HI）的濃度增大，HI平衡轉化率不變。對于氣體體積不變的可逆反應，反應達到平衡后增加反應物，達到新的化學平衡時反應物的轉化率不變。由以上三個例題可以總結為：恒溫恒容的容器，當增大某物質(zhì)的量時，可將濃度問題轉換為壓強問題，增大壓強，平衡向氣體體積縮小的方向移動，最后再判斷轉化率變化。增大壓強判斷各反應物轉化率變化對于可逆反應aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)，（a+b≠c+d，）在壓強變化導致平衡移動時，學生感到困惑的是充入“惰性氣體”化學平衡朝哪個方向移動？轉化率如何變化？可歸納為以下兩方面：1.恒溫恒容條件下充入“惰性氣體”，化學平衡不移動。因平衡體系的各組分濃度均未發(fā)生變化，故各反應物轉化率不變。2.恒溫恒壓條件下充入“惰性氣體”，化學平衡向氣體體積增大的方向移動。因為此時容器容積必然增大，相當于對反應體系減壓，繼而可判斷指定物質(zhì)的轉化率變化。變式訓練：在一容積可變的密閉容器中，通入1molX和3molY，在一定條件下發(fā)生如下反應：X(g)+3Y(g)2Z(g)，到達平衡后，Y的轉化率為a%，然后再向容器中通入2molZ，保持在恒溫恒壓下反應，當達到新的平衡時，Y的轉化率為b%。則a與b的關系是（）

A．a(chǎn)＝b

B．a(chǎn)＞b

C．a(chǎn)＜b

D．不能確定

2、兩個體積相同的密閉容器A、B，在A中充入SO2和O2各1mol，在B中充入SO2和O2各2mol，加熱到相同溫度，有如下反應2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)，對此反應，下述不正確的是（）A．反應速率B＞AB．SO2的轉化率B＞A

C．平衡時各組分含量B=AD．平衡時容器的壓強B＞A

3、一定量混合氣體在密閉容器中發(fā)生如下反應：xA(氣)+yB(氣)nC(氣)，達到平衡后，測得A氣體的濃度為0.5mol/L。保持溫度不變將容器的容積擴大1倍，再達平衡時，測得A氣體的濃度為0.3mol/L，則下列敘述中正確的是（）

A、x+y<nB、該化學平衡向右移動

C、B的轉化率增大D、C的體積分數(shù)減小一定溫度下，在一個體積可變的密閉容器中加入2molH2和2molN2，建立如下平衡：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)相同條件下，若向容器中再通入1molH2和，1molN2又達到平衡．則下列說法正確的是（）A．NH3的百分含量不變B．N2的體積分數(shù)增大

C．N2的轉化率增大D．NH3的百分含量增大

5、某溫度下的密閉容器中發(fā)生如下反應：2M(g)+N(g)2E（g），若開始時只充入2molE(g),達平衡時，混合氣體的壓強比起始時增大了20%；若開始時只充入2molM和1molN的混合氣體，則達平衡時M的轉化率為（）A．20%

B.40%

C.60%

D.80%

參考答案：1、A2、C3、D4、A5、C總之，判斷轉化率的變化關鍵是正確判斷平衡移動的方向，當增大物質(zhì)的濃度難以判斷平衡移動的方向時，可轉化為壓強問題進行討論；當增大壓強難以判斷平衡移動的方向時，可轉化為濃度問題進行討論。教師在教學中不斷培養(yǎng)學生解決化學平衡問題的技巧和方法，則學生的思維將得以拓展，化學平衡移動原理就能運用自如。[化學平衡常數(shù)]在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物的平衡濃度用化學方程式中的化學計量數(shù)作為指數(shù)的乘積與反應物的平衡濃度用化學方程式中的化學計量數(shù)作為指數(shù)的乘積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做化學平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)．用符號K表示．(1)平衡常數(shù)K的表達式：對于一般的可逆反應：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)當在一定溫度下達到化學平衡時，該反應的平衡常數(shù)為：【注意】：在平衡常數(shù)表達式中，反應物A、B和生成物C、D的狀態(tài)全是氣態(tài)，c(A)、c(B)、c(C)、c(D)均為平衡時的濃度．b．當反應混合物中有固體或純液體時，他們的濃度看做是一個常數(shù)，不寫入平衡常數(shù)的表達式中．例如，反應在高溫下Fe3O4(s)+4H23Fe(s)+H2O(g)的平衡常數(shù)表達式為：又如，在密閉容器中進行的可逆反應CaCO3(s)CaO(s)+CO2↑的平衡常數(shù)表達式為：K＝c(CO2)c．平衡常數(shù)K的表達式與化學方程式的書寫方式有關．例如：N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH3顯然，K1、K2、K3具有如下關系：，(2)平衡常數(shù)K值的特征：①K值的大小與濃度、壓強和是否使用催化劑無關．即對于一個給定的反應，在一定溫度下，不論起始濃度(或壓強)和平衡濃度(或壓強)如何，也不論是否使用催化劑，達平衡時，平衡常數(shù)均相同．②K值隨溫度的變化而變化．對于一個給定的可逆反應，溫度不變時，K值不變(而不論反應體系的濃度或壓強如何變化)；溫度不同時，K值不同．因此，在使用平衡常數(shù)K值時，必須指明反應溫度．(3)平衡表達式K值的意義：①判斷可逆反應進行的方向．對于可逆反應：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，如果知道在一定溫度下的平衡常數(shù)，并且知道某個時刻時反應物和生成物的濃度，就可以判斷該反應是否達到平衡狀態(tài)，如果沒有達到平衡狀態(tài)，則可判斷反應進行的方向．將某一時刻時的生成物的濃度用化學方程式中相應的化學計量數(shù)為指數(shù)的乘積，與某一時刻時的反應物的濃度用化學方程式中相應的化學計量數(shù)為指數(shù)的乘積之比值，叫做濃度商，用Q表示．即：當Q＝K時，體系達平衡狀態(tài)；當Q＜K，為使Q等于K，則分子(生成物濃度的乘積)應增大，分母(反應物濃度的乘積)應減小，因此反應自左向右(正反應方向)進行，直至到達平衡狀態(tài)；同理，當Q＞K時，則反應自右向左(逆反應方向)進行，直至到達平衡狀態(tài)．②表示可逆反應進行的程度．K值越大，正反應進行的程度越大(平衡時生成物的濃度大，反應物的濃度小)，反應物的轉化率越高；K值越小，正反應進行的程度越小，逆反應進行的程度越大，反應物的轉化率越低．通常用單位時間內(nèi)反應物濃度的減小或生成物濃度的減小或生成物濃度的增加來表示。表達式：△v（A）=△c(A)/△t單位：mol/(L·s)或mol/(L·min)影響化學反應速率的因素：溫度，濃度，壓強，催化劑。另外，x射線，γ射線，固體物質(zhì)的表面積也會影響化學反應速率化學反應的計算公式:例對于下列反應:mA+nB=pC+qD有v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q對于沒有達到化學平衡狀態(tài)的可逆反應:v(正)≠v(逆)影響化學反應速率的因素：壓強：對于有氣體參與的化學反應，其他條件不變時（除體積），增大壓強，即體積減小，反應物濃度增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，單位時間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多，反應速率加快；反之則減小。若體積不變，加壓（加入不參加此化學反應的氣體）反應速率就不變。因為濃度不變，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)就不變。但在體積不變的情況下，加入反應物，同樣是加壓，增加反應物濃度，速率也會增加。溫度：只要升高溫度，反應物分子獲得能量，使一部分原來能量較低分子變成活化分子，增加了活化分子的百分數(shù)，使得有效碰撞次數(shù)增多，故反應速率加大（主要原因）。當然，由于溫度升高，使分子運動速率加快，單位時間內(nèi)反應物分子碰撞次數(shù)增多反應也會相應加快（次要原因）催化劑：使用正催化劑能夠降低反應所需的能量，使更多的反應物分子成為活化分子，大大提高了單位體積內(nèi)反應物分子的百分數(shù)，從而成千上萬倍地增大了反應物速率.負催化劑則反之。濃度：當其它條件一致下，增加反應物濃度就增加了單位體積的活化分子的數(shù)目，從而增加有效碰撞，反應速率增加，但活化分子百分數(shù)是不變的。其他因素：增大一定量固體的表面積（如粉碎），可增大反應速率，光照一般也可增大某些反應的速率；此外，超聲波、電磁波、溶劑等對反應速率也有影響?；瘜W平衡計算題求解技巧知識體系和復習重點一、化學平衡常數(shù)（濃度平衡常數(shù)）及轉化率的應用1、化學平衡常數(shù)（1）化學平衡常數(shù)的數(shù)學表達式（2）化學平衡常數(shù)表示的意義平衡常數(shù)數(shù)值的大小可以反映可逆反應進行的程度大小，K值越大，反應進行越完全，反應物轉化率越高，反之則越低。2、有關化學平衡的基本計算(1)物質(zhì)濃度的變化關系反應物：平衡濃度＝起始濃度-轉化濃度生成物：平衡濃度＝起始濃度+轉化濃度其中，各物質(zhì)的轉化濃度之比等于它們在化學方程式中物質(zhì)的計量數(shù)之比。(2)反應的轉化率(α)：α＝×100％(3)在密閉容器中有氣體參加的可逆反應，在計算時經(jīng)常用到阿伏加德羅定律的兩個推論：恒溫、恒容時：；恒溫、恒壓時：n1/n2=V1/V2(4)計算模式（“三段式”）濃度(或物質(zhì)的量)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起始mnOO轉化axbxcxdx平衡m-axn-bxcxdxA的轉化率：α(A)=（ax/m）×100％C的物質(zhì)的量分數(shù)：ω(C)＝×100％技巧一：三步法三步是化學平衡計算的一般格式，根據(jù)題意和恰當?shù)募僭O列出起始量、轉化量、平衡量。但要注意計算的單位必須保持統(tǒng)一，可用mol、mol/L，也可用L。例1、X、Y、Z為三種氣體，把amolX和bmolY充入一密閉容器中，發(fā)生反應X+2Y2Z，達到平衡時，若它們的物質(zhì)的量滿足：n（X）+n（Y）=n（Z），則Y的轉化率為（）A、B、C、D、解析：設Y的轉化率為X+2Y2Z起始（mol）ab0轉化（mol）平衡（mol）依題意有：+=，解得：=。故應選B。技巧二：差量法差量法用于化學平衡計算時，可以是體積差量、壓強差量、物質(zhì)的量差量等等。例2、某體積可變的密閉容器，盛有適量的A和B的混合氣體，在一定條件下發(fā)生反應：A+3B2C，若維持溫度和壓強不變，當達到平衡時，容器的體積為V