专题09 反应速率、化学平衡(解析版)
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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是化学领域中的重要概念。
本文将从理论角度探讨化学反应速率与化学平衡之间的关系,并结合实际例子加以说明。
一、化学反应速率化学反应速率指的是反应物消耗或生成的速度,通常用物质浓度的变化率来表示。
反应速率的公式可表示为:速率= ΔC/Δt其中,ΔC表示反应物浓度的变化量,Δt表示时间的变化量。
化学反应速率受到多种因素的影响,如温度、浓度、表面积、催化剂等。
一般来说,温度越高,反应速率越快;浓度越高,反应速率越快;表面积越大,反应速率越快;催化剂的存在能够降低反应活化能,从而加快反应速率。
二、化学平衡化学平衡是指在封闭系统中,反应物和生成物浓度保持一定比例的状态。
在化学平衡中,正反应和逆反应同时发生,且速率相等,达到动态平衡。
根据勒夏特列亲和定律,一个化学平衡的反应可以用如下公式表示:aA + bB ⇌ cC + dD其中,A、B为反应物,C、D为生成物,a、b、c、d为化学计量数。
化学平衡的条件包括温度、压力和浓度。
根据利奥·恩希斯的法则,当某一条件发生变化时,系统会自动调整以维持化学平衡。
温度升高会使平衡位置移动到吸热反应的方向,而当温度降低时,则向放热反应方向移动。
三、化学反应速率与化学平衡的关系化学反应速率和化学平衡是反应动力学和反应热力学两个方面的研究对象。
它们之间存在密切的联系。
在反应初期,反应物浓度较高,反应速率也较快。
但随着时间的推移,反应物浓度逐渐降低,反应速率也减慢,最终趋于稳定。
这种情况下,反应尚未达到化学平衡。
在化学平衡时,正反应和逆反应达到动态平衡,速率相等。
这并不意味着反应速率为零,而是表示反应物和生成物的浓度保持稳定,反应速率呈稳定状态。
实际上,反应速率和平衡浓度之间存在着一种动态的关系。
当反应物浓度偏离平衡浓度时,反应势必要重新调整以恢复平衡,从而使反应速率发生变化。
例如,当反应物浓度增加时,反应速率会相应增加,以达到新的平衡状态。
高中化学学习材料唐玲出品[考纲要求] 1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2.了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
3.了解化学反应的可逆性。
4.了解化学平衡建立的过程;了解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
5.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响,认识其一般规律。
6.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。
考点一化学反应速率及其影响因素的实验探究问题1.对v (B)=Δc (B)Δt =Δn (B)V Δt的剖析用上式进行某物质反应速率计算时需注意以下几点:(1)浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。
(2)化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是即时速率,且计算时取正值。
(3)同一反应用不同的物质表示反应速率时,数值可能不同,但意义相同。
不同物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比。
(4)计算反应速率时,若给出的是物质的量的变化值,要转化为物质的量浓度的变化值(计算时一定要除以体积),再进行计算。
(5)对于可逆反应,通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率,当达到平衡时,总反应速率为零。
(注:总反应速率也可理解为净速率)。
2.“四大影响因素”的深度剖析浓度、温度、压强、催化剂是影响化学反应速率的四大外界因素,此外反应物颗粒大小对化学反应速率也有一定的影响。
(1)浓度:对有气体参加的反应或在溶液中发生的反应产生影响,在其他条件不变时都符合“浓快稀慢”的原理。
(2)压强:压强增大→气体体积缩小→气体反应物的浓度增大→反应速率增大注意 ①压强对反应速率的影响是通过改变反应物的浓度来实现的。
②压强只对有气体参加的反应产生影响。
③向气体反应体系中充入不参与反应的气体时,对反应速率的影响。
恒容:充入稀有气体(或非反应气体)→总压增大→物质的浓度不变(活化分子的浓度不变)→反应速率不变;恒压:充入稀有气体(或非反应气体)→体积增大→物质的浓度减小(活化分子的浓度减小)→反应速率减小。
化学高考一轮总复习化学反应速率与化学平衡解析一、引言近年来,随着社会的不断发展,化学作为一门基础学科,在高考中的地位日益重要。
而化学反应速率与化学平衡是化学学科的基础概念,对于理解化学反应和平衡态具有重要意义。
本文将从反应速率的定义、影响因素、反应动力学等多个方面进行解析,帮助高中化学学生对化学反应速率与化学平衡有更深刻的理解。
二、反应速率的定义与测量反应速率使用反应物的浓度变化来定义,通常表示为反应物浓度随时间的变化率。
反应速率可以通过实验测量,并且有几种常见的测量方法,如体积法、质量法和光度法等。
三、影响反应速率的因素1.浓度影响:反应速率随着反应物浓度的增加而增加,这是因为浓度增加会增加反应物的有效碰撞概率。
2.温度影响:温度的增加会提高反应物分子的平均动能,增加反应分子的活动性,从而促进反应速率的增加。
3.催化剂的存在:催化剂可以通过改变反应物分子之间的反应路径,降低活化能,从而提高反应速率。
4.密度影响:在多分子反应中,反应物分子之间的碰撞频率和反应速率与密度有关。
四、反应速率与反应动力学反应速率的研究需要借助反应动力学理论。
反应动力学研究反应速率在不同条件下的变化规律,通过建立反应动力学方程可以揭示反应速率与反应物浓度的关系。
五、化学平衡的概念与条件化学平衡是指在封闭系统中,反应物和生成物浓度达到一定比例后,反应速率保持不变的状态。
达到化学平衡的条件包括:反应物和生成物之间的浓度达到一定比例、反应速率为零、系统处于封闭状态等。
六、平衡常数与化学平衡的平衡方向平衡常数是指在给定温度下,反应物和生成物之间的浓度比值的平衡值,可以通过反应方程式的系数进行计算。
化学平衡的平衡方向可以通过平衡常数的大小来判断,平衡常数大于1则反应向生成物方向进行,小于1则反应向反应物方向进行。
七、化学平衡与反应的移动根据利用Le Châtelier原理,当外界条件改变时,如温度、压力或浓度变化时,反应体系会向能消除或减小改变的方向进行移动,以重新建立平衡状态。
高考化学反应速率与平衡知识点解析在高考化学中,化学反应速率与平衡是一个非常重要的知识点,理解和掌握这部分内容对于解决化学问题、提高化学成绩至关重要。
一、化学反应速率化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的物理量。
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来表示。
影响化学反应速率的因素主要有以下几个方面:1、浓度在其他条件不变时,增大反应物的浓度,化学反应速率加快;减小反应物的浓度,化学反应速率减慢。
这是因为浓度增大,单位体积内活化分子数增多,有效碰撞的几率增加,从而导致反应速率加快。
2、压强对于有气体参加的反应,在其他条件不变时,增大压强(缩小容器体积),化学反应速率加快;减小压强(增大容器体积),化学反应速率减慢。
需要注意的是,压强对反应速率的影响是通过改变气体的浓度来实现的,如果压强的改变没有引起浓度的变化,则反应速率不变。
3、温度在其他条件不变时,升高温度,化学反应速率加快;降低温度,化学反应速率减慢。
一般来说,温度每升高 10℃,反应速率增大到原来的 2 4 倍。
这是因为升高温度,反应物分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞的几率增大,从而使反应速率加快。
4、催化剂使用催化剂能显著改变化学反应速率。
正催化剂能加快反应速率,负催化剂能减慢反应速率。
催化剂能改变反应的路径,降低反应的活化能,从而增加活化分子百分数,提高反应速率。
5、其他因素如固体反应物的表面积、光照、超声波、电磁波等也会对化学反应速率产生影响。
固体反应物的表面积越大,反应速率越快;光照、超声波、电磁波等可能会改变化学反应的进程,从而影响反应速率。
二、化学平衡化学平衡是指在一定条件下的可逆反应中,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。
化学平衡具有以下特征:1、逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。
2、等:正反应速率和逆反应速率相等。
3、动:化学平衡是一种动态平衡,反应仍在进行,只是正、逆反应速率相等。
化学反应速率和平化学衡【命题规律】化学反应速率和化学平衡是高考的必考内容,其主要命题内容有:①化学反应速率影响因素及计算;②化学平衡状态的判断及影响因素;③应用平衡原理判断反应进行的方向;④化学反应速率和化学平衡的图象分析;⑤转化率、平衡常数的含义及简单计算。
将化学反应速率和化学平衡移动的原理与化工生产、生活实际相结合的题目是最近几年的高考命题的热点。
特别是化学平衡常数的影响因素及其计算是新教材增加的内容,应引起同学们的关注 。
【知识网络】【重点知识梳理】一 物质状态和浓度对反应速率的影响1.对于有固体参加的化学反应而言,由于在一定条件下,固体的浓度是固定的,所以固体物质在化学反应中浓度不改变,因此在表示化学反应速率时,不能用固体物质。
但因为固体物质的反应是在其表面进行的,故与其表面积有关,当固体颗粒变小时,会增大表面积,加快反应速率。
2.对于有气体参加的反应而言,改变压强,对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变所致。
所以,在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因,这种改变对反应体系的浓度产生何种影响,由此判断出对反应速率产生何种影响。
对于气体反应体系,有以下几种情况: (1)恒温时:增加压强――→引起体积缩小――→引起浓度增大――→引起反应速率加快。
(2)恒容时:①充入气体反应物――→引起浓度增大――→引起总压增大――→引起速率加快 ②充入“惰气”――→引起总压增大,但各分压不变,即各物质的浓度不变,反应速率不变。
(3)恒压时:充入:“惰气”――→引起体积增大――→引起各反应物浓度减少――→引起反应速率减慢。
影响因素 分子总数 活化分子百分数 活化分子总数 活化分子浓度(单位体积活化分子数) 增大浓度 增加 不变 增加 增加 增大压强 不变 不变 不变 增加 升高温度 不变 增加 增加 增加 正催化剂不变增加增加增加图象也是一种表达事物的语言符号,化学反应速率图象是将化学反应速率变化的状况在直角坐标系中以图的形式表达的结果,是化学反应速率变化规律的反映。
专题九化学反应速率化学平衡★双基知识1.化学反应速率(1)含义:(2)表示方法:(3)单位:(4)特点:①是平均速率,均取正值②同一反应选用不同物质表示速率,数值可能不同③各物质表示的速率比等于该反应方程式中化学计量数比(5)影响因素:内因外因(浓度、压强、温度、催化剂、其它)2.化学平衡(1)化学平衡的特征(定、动、变)(2)影响化学平衡的因素(浓度、压强、温度)(3)平衡移动原理(勒沙特列原理)★巧思巧解1.比较化学反应速率的方法(1)将不同物质表示的的速率换算为用同一物质表示的速率,再比较大小(2)比较不同物质表示的速率与对应计量系数比值的大小。
2.如何正确识别图象(1)看图象:一看面(横轴和纵轴各表示什么)二看线(线的走向,变化趋势),三看点(是否过原点。
线的交点及拐点),四看要不要作辅助线(如等压线、等温线)(2)想规律:联想外界条件对化学平衡对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
(3)作判断,依题意仔细分析并作出正确的判断。
★例题精析[例1]:反应A+3B=2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为:①V(A)=0.15mol/L·s ②V(B)=0.6mol/L·s③V(C)=0.4mol/L·s ④V(D)=0.45mol/L·s该反应进行的快慢顺序是:_____________________________[例2]甲、乙两位同学在实验室做实验,分别看到如下现象,甲同学将Cu片投入到稀HNO3中发现开始气泡生成速率缓慢,一段时间后速率稍加快了一些;乙同学将KMnO4溶液(用稀H2SO4酸化)滴入到FeSO4溶液中,发现开始褪色较慢,后来非常快,请你用有关知识对甲乙两位同学的实验现象进行解释?[例3]:在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器中,发生如下反应:2SO2 + O2催化剂加热2SO3当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡态。
专题09 反应速率、化学平衡
1.[2020浙江7月选考]15mL 0.1mol L KI -⋅溶液与1
31mL 0.1mol L FeCl -⋅溶液发生反应:3222Fe (aq)2I (aq)
2Fe (aq)I (aq)+-+++,达到平衡。
下列说法不正确...
的是( ) A .加入苯,振荡,平衡正向移动
B .经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入KSCN ,溶液呈血红色,表明该化学反应存在限度
C .加入4FeSO 固体,平衡逆向移动
D .该反应的平衡常数()()()22+23+2Fe =
Fe I c K c c -⨯ 【答案】D 【解析】
A .加入苯振荡,苯将I 2萃取到苯层,水溶液中c (I 2)减小,平衡正向移动,A 正确;
B .将5mL0.1mol/LKI 溶液与1mL0.1mol/LFeCl 3溶液混合,参与反应的Fe 3+与I -物质的量之比为1:1,反应后I -一定过量,经苯2次萃取分离后,在水溶液中加入KSCN 溶液呈血红色,说明水溶液中仍含有Fe 3+,即Fe 3+没有完全消耗,表明该化学反应存在限度,B 正确;
C .加入FeSO 4固体溶于水电离出Fe 2+,c (Fe 2+)增大,平衡逆向移动,C 正确;
D .该反应的平衡常数K =
,D 错误; 答案选D 。
2.[2020浙江7月选考]一定条件下:2242NO (g)N O (g) 0H ∆<。
在测定2NO 的相对分子质量时,下列条件中,测定结果误差最小的是( )
A .温度0℃、压强50kPa
B .温度130℃、压强300kPa
C .温度25℃、压强100kPa
D .温度130℃、压强50kPa 【答案】D
【解析】
测定二氧化氮的相对分子质量,要使测定结果误差最小,应该使混合气体中NO 2的含量越多越好,为了实现该目的,应该改变条件使平衡尽可以地逆向移动。
该反应是一个反应前后气体分子数减小的放热反应,可以通过减小压强、升高温度使平衡逆向移动,则选项中,温度高的为130℃,压强低的为50kPa ,结合二者选D 。
答案为D 。
3.[2020天津卷]已知()2+26Co H O ⎡⎤⎣⎦
呈粉红色,[]24CoCl -呈蓝色,[]2-
4ZnCl 为无色。
现将CoCl 2溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:
()[]2+2--2426Co H O +4Cl CoCl +6H O ΔH ⎡⎤⎣⎦,用该溶液做实验,溶液的颜色变化
如下:
以下结论和解释正确的是
A .等物质的量的()2+26Co H O ⎡⎤⎣⎦
和[]2-
4CoCl 中σ键数之比为3:2 B .由实验①可推知△H <0
C .实验②是由于c (H 2O)增大,导致平衡逆向移动
D .由实验③可知配离子的稳定性:[][]2-2-
44ZnCl >CoCl 【答案】D
【解析】
A .1个[Co(H 2O)6]2+中含有18个σ键,1个[CoCl 4]2-中含有4个σ键,等物质的量的
[Co(H 2O)6]2+和[CoCl 4]2-所含σ键数之比为18:4=9:2,A 错误;
B . 实验①将蓝色溶液置于冰水浴中,溶液变为粉红色,说明降低温度平衡逆向移动,则逆反应为放热反应,正反应为吸热反应,∆H >0,B 错误;
C . 实验②加水稀释,溶液变为粉红色,加水稀释,溶液的体积增大,[Co(H 2O)6]2+、
[CoCl 4]2-、Cl -浓度都减小,[Co(H 2O)6]2+、Cl -的化学计量数之和大于[CoCl 4]2-的化学计量数,则瞬时浓度商>化学平衡常数,平衡逆向移动,C 错误;
D . 实验③加入少量ZnCl 2固体,溶液变为粉红色,说明Zn 2+与Cl -结合成更稳定的
[ZnCl 4]2-,导致溶液中c (Cl -)减小,平衡逆向移动,则由此说明稳定性:
[ZnCl 4]2->[CoCl 4]2-,D 正确;
答案选D。
【点睛】
本题有两个易错点:A项中[Co(H2O)6]2+中不仅有Co2+与H2O分子间的配位键,而且每个H2O分子中还有两个O—Hσ键;C项中H2O为溶剂,视为纯液体,加水稀释,溶液体积增大,相当于利用“对气体参与的反应,增大体积、减小压强,平衡向气体系数之和增大的方向移动”来理解。
4.[2020年山东新高考]1,3-丁二烯与HBr发生加成反应分两步:第一步H+进攻1,3-丁
二烯生成碳正离子();第二步Br -进攻碳正离子完成1,2-加成或1,
4-加成。
反应进程中的能量变化如下图所示。
已知在0℃和40℃时,1,2-加成产物与1,4-加成产物的比例分别为70:30和15:85。
下列说法正确的是
A.1,4-加成产物比1,2-加成产物稳定
B.与0℃相比,40℃时1,3-丁二烯的转化率增大
C.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率增大,1,4-加成正反应速率减小
D.从0℃升至40℃,1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度【答案】AD
【解析】
【分析】
根据图像分析可知该加成反应为放热反应,且生成的1,4-加成产物的能量比1,2-加成产物的能量低,结合题干信息及温度对化学反应速率与化学平衡的影响效果分析作答。
【详解】
根据上述分析可知,
A . 能量越低越稳定,根据图像可看出,1,4-加成产物的能量比1,2-加成产物的能量低,即1,4-加成产物的能量比1,2-加成产物稳定,故A 正确;
B . 该加成反应不管生成1,4-加成产物还是1,2-加成产物,均为放热反应,则升高温度,不利用1,3-丁二烯的转化,即在40°
C 时其转化率会减小,故B 错误;
C . 从0°C 升至40°C ,正化学反应速率均增大,即1,4-加成和1,2-加成反应的正速率均会增大,故C 错误;
D . 从0°C 升至40°C ,对于1,2-加成反应来说,化学平衡向逆向移动,即1,2-加成正反应速率的增大程度小于其逆反应速率的增大程度,故D 正确;答案选AD 。
5.[2020江苏卷]CH 4与CO 2重整生成H 2和CO 的过程中主要发生下列反应
1422CH (g)CO (g)2H (g)2CO(g)247.1kJ mol H -+=+∆=⋅
1222H (g)CO (g)H O(g)CO(g)41.2kJ mol H -+=+∆=⋅
在恒压、反应物起始物质的量比()()42CH :CO 1:1n n =条件下,CH 4和CO 2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。
下列有关说法正确的是
A .升高温度、增大压强均有利于提高CH 4的平衡转化率
B .曲线B 表示CH 4的平衡转化率随温度的变化
C .相同条件下,改用高效催化剂能使曲线A 和曲线B 相重叠
D .恒压、800K 、n(CH 4):n(CO 2)=1:1条件下,反应至CH 4转化率达到X 点的值,改变除温度外的特定条件继续反应,CH 4转化率能达到Y 点的值
【答案】BD
【解析】
A .甲烷和二氧化碳反应是吸热反应,升高温度,平衡向吸热反应即正向移动,甲烷转化率增大,甲烷和二氧化碳反应是体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,甲烷转化率
减小,故A错误;
B.根据两个反应得到总反应为CH 4(g)+2CO2(g)H2(g)+3CO(g) +H2O (g),加入的CH4与CO2物质的量相等,CO2消耗量大于CH4,因此CO2的转化率大于CH4,因此曲线B表示CH4的平衡转化率随温度变化,故B正确;
C.使用高效催化剂,只能提高反应速率,但不能改变平衡转化率,故C错误;
D.800K时甲烷的转化率为X点,可以通过改变二氧化碳的量来提高甲烷的转化率达到Y 点的值,故D正确。
综上所述,答案为BD。