化学反应速率与化学平衡
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化学反应速率和化学平衡第一节 化学反应速率及影响因素学什么?1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2.理解外界条件(温度、浓度、压强、催化剂)对反应速率的影响。
牢记 1 个表达式 v =Δc Δt 。
掌握 1 条规律对于可逆反应m A(g)+n B(g)↹p C(g),v (A)∶v (B)∶v (C)=Δn (A)∶Δn (B)∶Δn (C)=Δc (A)∶Δc (B)∶Δc (C)=m ∶n ∶p 。
理解影响化学反应速率的 5 个因素增大反应物浓度、增大气体反应物压强、升高温度、使用催化剂、增大反应物表面积,化学反应速率均增大。
熟记 1 个图像Ea —活化能E ′a —逆反应活化能ΔH =Ea -E ′a =Ea ·c -E ′a ·c考点一化学反应速率图像及其应用 1.物质的量(或浓度)一时间图像及应用例如:某温度时,在定容(V L)容器中,X 、Y 、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
根据图像可进行如下计算:(1)某物质的平均速率、转化率,如: v (X)=n 1-n 3V ·t 3 mol/(L·s),Y 的转化率=n 2-n 3n 2×100%。
(2)确定化学方程式中的化学计量数之比 如X 、Y 、Z 三种物质的化学计量数之比为: (n 1-n 3)∶(n 2-n 3)∶n 2。
2.速率—时间图像))))))注意:气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时,对反应速率的影响:(1)恒容:充入“惰性气体”―→总压增大―→物质浓度不变(活化分子浓度不变),反应速率不变。
(2)恒压:充入“惰性气体”―→体积增大―→物质浓度减小(活化分子浓度减小)―→反应速率减慢。
例1.一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如图所示。
下列判断正确的是()A.在0~50 min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等B.溶液酸性越强,R的降解速率越小C.R的起始浓度越小,降解速率越大D.在20~25 min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L-1·min-1答案:A2.已知图一表示的是可逆反应CO(g)+H2(g)↔C(s)+H2O(g)ΔH>0化学反应速率(v)与时间(t)的关系,图二表示的是可逆反应2NO2(g)↔N2O4(g)ΔH<0的浓度(c)随时间(t)的变化情况。
化学反应的化学平衡和反应速率之间的关系化学反应是指原子、分子或离子之间发生的化学反应。
在化学反应中,化学平衡和反应速率是两个重要的概念。
本文将探讨化学反应的化学平衡和反应速率之间的关系。
一、化学平衡化学平衡是指化学反应达到一个动态的平衡状态,其中反应物与生成物的浓度不再发生明显的变化。
在化学平衡状态下,反应速率的前后变化趋势会逐渐趋于稳定。
化学平衡的达成需要满足一定的条件,其中最重要的是平衡态反应速率的前后相等。
在一个封闭的反应容器中,反应物和生成物之间不断发生反应,但是反应速率的前后变化趋势会逐渐趋于平衡。
这是因为在反应的过程中,反应物逐渐减少,生成物逐渐增加,达到一个动态的平衡状态。
二、反应速率反应速率是指单位时间内化学反应中产生的物质的变化量。
反应速率取决于反应物的浓度、温度、压力等因素。
一般来说,反应速率与反应物的浓度成正比,与温度和压力呈正相关关系。
反应速率可以通过实验来测定,其中常用的方法是根据反应物消失或生成物形成的速度来确定反应速率。
实验中可以通过测量反应物的浓度随时间的变化来确定反应速率。
三、化学平衡与反应速率的关系化学平衡和反应速率之间存在着紧密的关系。
在反应初期,反应速率往往较高,随着反应的进行,速率逐渐减小。
当反应达到平衡时,反应速率的前后变化趋势会逐渐趋于稳定。
化学平衡和反应速率之间的关系可以用反应物的浓度来解释。
在一个封闭的反应容器中,反应物的浓度较高时,反应速率会较快。
随着反应进行,反应物的浓度逐渐降低,反应速率也会逐渐减小。
当反应达到平衡时,反应物和生成物的浓度不再发生明显的变化,反应速率也保持稳定。
另外,化学平衡和反应速率还受到温度的影响。
一般来说,温度的升高会导致反应速率的增加,因为高温下分子运动更剧烈,分子间的碰撞更频繁,从而促进了反应的进行。
然而,在达到一定温度后,反应速率会随温度的继续升高而逐渐降低。
综上所述,化学反应的化学平衡和反应速率之间存在着密切的关系。
化学反应速率与平衡常数化学反应速率是指在化学反应中,反应物转变成产物的速度。
了解反应速率及其影响因素对于研究和控制化学反应具有重要意义。
平衡常数是反应达到平衡时,反应物和产物浓度的比值的稳定值。
本文将分别探讨化学反应速率和平衡常数的概念、影响因素以及相关计算方法。
一、化学反应速率1.1 定义和表示方式化学反应速率是指在一定时间内反应物消失的量(质量或浓度)或产物生成的量(质量或浓度)。
通常情况下,反应速率用化学反应物质的浓度变化率表示。
以一个典型的化学反应为例,记作:aA + bB → cC + dD其中,A和B是反应物,C和D是产物,a、b、c、d分别是它们的系数。
化学反应速率可表示为:v = -1/a(d[A]/dt) = -1/b(d[B]/dt) = 1/c(d[C]/dt) = 1/d(d[D]/dt)其中,[A]、[B]、[C]、[D]分别是反应物和产物的浓度,t是时间,负号表示反应物浓度下降,正号表示产物浓度增加。
1.2 影响因素化学反应速率受多个因素影响,主要包括温度、物质浓度、物质状态、催化剂和反应物粒子密度等。
1.2.1 温度:温度是影响化学反应速率最重要的因素之一。
根据理论,随着温度的升高,反应物分子的能量也增加,使得分子之间发生碰撞的概率增加,碰撞的能量也增大,从而增加反应速率。
1.2.2 物质浓度:反应速率与反应物的浓度成正比关系。
当反应物浓度增加时,反应物分子之间发生碰撞的概率增大,从而增加反应速率。
1.2.3 物质状态:固态物质的反应速率较慢,液态物质的反应速率适中,而气态物质的反应速率较快。
1.2.4 催化剂:催化剂能够提供新的反应路径,降低反应的能量峰值,从而降低了反应速率所需的能量,加速了反应速率。
1.2.5 反应物粒子密度:反应物粒子密度越大,分子之间的碰撞概率越高,从而反应速率越快。
1.3 实验测定方法为了测定反应速率,可通过观察反应物浓度或产物浓度随时间的变化来获取。
化学反应速率与化学平衡
化学反应速率是指物质在反应过程中反应物的速率。
它是反应物之间的反应速率的函数,它可以表示反应物的变化率。
化学平衡是指一个反应物系统中,反应物和产物的浓度恒定不变,并且反应物和产物的分子数量也保持不变,这种状态就称为化学平衡。
化学反应速率和化学平衡之间的关系是,当一个反应物系统处于化学平衡时,反应物和产物的浓度不变,反应物和产物的分子数量也保持不变,这种情况下反应物之间的反应速率也会保持不变,也就是说,当化学平衡被达到时,反应物之间的反应速率将不再发生变化。
化学反应速率和平衡一、化学反应速率:用单位时间内,反应物浓度减少量或生成物浓度增加量来表示化学反应快慢的物理量。
反应速率的两种计算方法(1)公式法:注意: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。
(反应物始态减末态,生成物末态减始态)③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:总反应速率也为净速率)(2)比值法:同一化学反应,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数之比。
(速率比=系数比)2.速率影响因素(1)“惰性气体”对反应速率的影响①恒容充“惰性气体”或不参反气体反应速率不变。
(无影响)②恒压:充“惰性气体”或不参反气体,相当于减压,反应速率减小。
(活塞上移,浓度变小)(2)纯液体、固体对化学反应速率无影响(纯液体和固态物质的浓度为常数,但固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一,等质量的同种固体,颗粒越小,反应越快)(3)外界条件改变对正、逆反应速率的影响方向是一致的(都增或都减),但影响程度(幅度)可能大小不同。
①当增大反应物浓度时,v正增大,(突变)v逆瞬间不变,随后也增大;(渐变)②增大压强(压活塞,不增加反应物的量,反应物浓度增大,正反应速度增大),气体分子数减小方向的反应速率变化程度大;(压强对气体体积缩小方向速率影响大,增压增幅大,减压减幅大,增缩减胀)③对于反应前后气体分子数不变的反应(反应前后气体体积不变化的反应△V=0),改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率(增幅或减幅相等,平衡不移动。
);压强对△V=0的反应平衡移动无影响。
④升高温度,v正和v逆都增大,但吸热反应方向的反应速率增大的程度大;(生吸降放:温度对吸热反应方向速率影响大,升温增幅大,降温减幅大.人们喜欢雪中送炭胜过锦上添花)⑤使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率。
化学反应平衡和反应速率的关系化学反应平衡和反应速率是化学反应热力学中的两个重要概念,通过研究它们之间的关系,可以更好地理解化学反应的基本原理。
本文将从反应平衡和反应速率两个方面入手,探讨它们之间的关系,并结合具体实例进行阐述。
反应平衡反应平衡指的是当化学反应达到一定时刻,前后反应物和产物的摩尔浓度不再发生变化的状态,这种状态称为化学平衡。
在化学平衡情况下,反应物和产物的摩尔浓度相等,反应物与产物之间的反应速率相等,表现为在化学反应中产生的两种逆向反应达到平衡状态。
反应平衡的实现需要满足一定的条件,这些条件被称为平衡常数。
平衡常数K可以用来描述反应物与产物之间的相对浓度,定义为可逆反应的反应物摩尔浓度乘积与产物摩尔浓度乘积之比。
对于以下反应:aA + bB ⇄ cC + dD它的平衡常数可表示为:K = [C] ^c [D] ^d / [A] ^a [B] ^b其中,[A]、[B]、[C]、[D] 分别表示反应物和产物的摩尔浓度。
当反应混合物达到化学平衡时,考虑到K值的大小,可以判断反应向哪个方向转化。
当K>1时,反应向右转化,产物浓度增加;当K<1时,反应向左转化,反应物浓度增加;当K=1时,反应物浓度和产物浓度均不发生变化。
反应速率反应速率指的是化学反应开始到结束时所消耗或产生物质的数量,它是化学反应被描述的重要因素。
一般情况下,化学反应的速率与反应物检测的时间和偏离反应平衡的程度有关。
在实际应用中,人们常常会改变反应的温度、压力和浓度等条件来调节反应速率。
在研究反应速率时,人们常常关注的是反应速率常数k。
反应速率常数表示单分子反应或单元反应当反应物摩尔浓度为1mol/L 时每秒反应生成的产物摩尔浓度。
对于以下一阶反应:A → B它的反应速率常数可表示为: k = - d[A]/dt在上式中,d[A]和dt是反应物浓度的变化量和时间的变化量,负号表示反应的速率随着反应物消失而减小。
第二章化学反应速率和化学平衡第一节、化学反应速率掌握化学反应速率的含义及其计算;了解测定化学反应速率的实验方法1.化学反应速率的概念化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量;2.化学反应速率的表示方法对于反应体系体积不变的化学反应,通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化值表示;v=Δc/Δtυ:平均速率,Δc:浓度变化,Δt:时间单位:mol/3.化学反应速率的计算规律①同一反应中不同物质的化学反应速率间的关系:同一时间内,用不同的物质表示的同一反应的反应速率数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比;VA:VB:VC:VD=A:B:C:D;VA/A=VB/B.②三步法:mA+nB===pC+qD初始量mol/L: a b 0 0变化量mol/L:mx nx pxqxns末量mol/L a-mx b-nx pxqxPS:只有变化量与计量数成正比4.化学反应速率的特点①反应速率不取负值,用任何一种物质的变化来表示反应速率都不取负值;②同一化学反应选用不同物质表示反应速率时,可能有不同的速率数值,但速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比;③化学反应速率是指时间内的“平均”反应速率;不是瞬时速率④由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或纯固体参加的反应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率;其化学反应速率与其表面积大小有关,而与其物质的量的多少无关;通常是通过增大该物质的表面积如粉碎成细小颗粒、充分搅拌、振荡等来加快反应速率;⑤对于同一化学反应,在相同的反应时间内,用不同的物质来表示其反应速率,其数值可能不同,但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率;因此,表示化学反应的速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准;5.化学反应速率的测量1基本思路化学反应速率是通过实验测定的;因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质包括反应物和生成物,所以与其中任何一种化学物质的浓度或质量相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用;2测定方法①直接可观察的性质,如释放出气体的体积和体系的压强;②依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等;③在溶液中,当反应物或产物本身有比较明显的颜色时,常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率;物理方法:量气法、比色法、电导法等;第二节、影响化学反应速率的因素了解影响反应速率的主要因素;掌握外界条件对反应速率的影响规律1、发生化学反应的前提——有效碰撞理论1有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞;化学反应发生的先决条件是反应物分子之间必须发生碰撞;反应物分子之间的碰撞只有少数碰撞能导致化学反应的发生,多数碰撞并不能导致反应的发生,是无效碰撞;碰撞的频率越高,则化学反应速率就越大;2活化能和活化分子①活化分子:在化学反应中,能量较高,有可能发生有效碰撞的分子;活化分子之间之所以能够发生有效碰撞,是由于它们的能量高,发生碰撞时,能够克服相撞分子之间的排斥力,破坏分子内部原子之间的“结合力”,从而导致反应物分子破坏,重新组合成生成物分子,发生化学反应;②活化能:活化分子所多出的那部分能量或普通分子转化成活化分子所需的最低能量;③活化能与化学反应速率:活化分子数目的多少决定了有效碰撞发生的次数;在分子数确定时,活化分子百分数增大,有效碰撞的次数增多,反应速率加快;2、决定化学反应速率的因素内因:参加反应的物质的性质和反应的历程,是决定化学反应速率的主要因素;外因:即外界条件,主要有温度、浓度、压强、催化剂等;1浓度①其他条件不变时,增大反应物的浓度,加快反应速率;减小反应物的浓度,减慢反应速率;②解释:在其他条件不变时,对某一反应来说,活化分子百分数是一定的,单位体积内的活化分子数与单位体积内反应物分子总数成正比,就与浓度成正比;反应物浓度增大→单位体积内分子数增加→活化分子数增加→单位时间内有效碰撞增加→反应速率加快2压强①对于有气体参加的反应,若其他条件不变,增大压强减小容器的容积,反应速率加快;减小压强增大容器容积,反应速率减慢;②解释:在一定温度下,一定量的气体所占的体积与压强成反比;增大压强减小容器的容积相当于增大反应物的浓度;③压强改变的几种情况:1.恒温时:压缩体积→压强增大→浓度增大→反应速率增大;增大体积,反应速率减小. 恒温时,压缩体积→活化分子百分数不变,但单位体积内活化分子数增多→有效碰撞几率增多→反应速率增大.反之,增大容器体积,反应速率减小.2.恒温恒容时⑴充入气体反应物→气体反应物浓度增大压强也增大→反应速率增大体积不变时,充入气体反应物→活化分子百分数不变,但单位体积内活化分子数增多→有效碰撞几率增多→反应速率增大⑵充入不参与反应的气体→容器内总压强增大→各物质浓度未改变→反应速率不变体积不变时,充入不参与反应的气体→活化分子数和活化分子百分数都不变→有效碰撞几率不变→反应速率不变.3.恒温恒压时:充入不参与反应的气体→体积增大→反应物浓度减小→反应速率减慢总之,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有变化:如果气体浓度有变化,化学反应速率一定改变;若气体浓度无改变,则化学反应速率不改变.同时要注意通常所说的压强增大是指压缩加压.3温度①其他条件不变时,升高温度,增大反应速率;降低温度,减慢反应速率;②解释:温度是分子平均动能的反映,温度升高,使得整个体系中分子的能量升高,分子运动速率加快;4催化剂对反应速率的影响①催化剂可以改变化学反应的速率;不加说明时,催化剂一般使反应速率加快的正催化剂;②催化剂影响化学反应速率的原因:在其他条件不变时,使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量,会使更多的反应物分子成为活化分子,大大增加活化分子百分数,因而使反应速率加快;第三节、化学平衡了解化学平衡状态的建立,理解化学平衡的特点外界条件浓度、温度、压强等对化学平衡的影响1. 可逆反应与不可逆反应①可逆反应:在同一条件下,同时向正、反两个方向进行的化学反应称为可逆反应;前提:反应物和产物必须同时在于同一反应体系中,而相同条件下,正逆反应都能自动进行;②不可逆反应:在一定条件下,几乎只能向一定方向向生成物方向进行的反应;2. 化学平衡状态的概念特征:逆、等、动、定、变化学平衡状态:在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态;理解化学平衡状态应注意以下三点:①前提是“一定条件下的可逆反应”,“一定条件”通常是指一定的温度和压强;②实质是“正反应速率和逆反应速率相等”,由于速率受外界条件的影响,所以速率相等基于外界条件不变;③标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变”;浓度没有变化,并不是各种物质的浓度相同;对于一种物质来说,由于单位时间内的生成量与消耗量相等,就表现出物质的多少不再随时间的改变而改变;3.化学平衡的移动1可逆反应的平衡状态是在一定外界条件下浓度、温度、压强建立起来的,当外界条件发生变化时,就会影响到化学反应速率,当正反应速率不再等于逆反应速率时,原平衡状态被破坏,并在新条件下建立起新的平衡;2化学平衡移动方向①若外界条件改变,引起υ正>ν逆时,正反应占优势,化学平衡向正反应方向移动,各组分的含量发生变化;②若外界条件改变,引起υ正<ν逆时,逆反应占优势,化学平衡向逆反应方向移动,各组分的含量发生变化;③若外界条件改变,引起υ正和ν逆都发生变化,如果υ正和ν逆仍保持相等,化学平衡就没有发生移动,各组分的含量从保持一定到条件改变时含量没有变化3对于恒容条件下m+n≠p+q的只有气体参与的反应,平衡时体系的总压强,总物质的量,平均相对分子质量不再发生变化;如果有固体或液体参与反应,则只看气体的数;对于m+n=p+q的只有气体参与的反应,无论平衡与否,三者都不会发生变化;注意:只要容器体积不变,密度就不会发生改变但对于有固体或液体气体一同参与的反应,气体的密度可以作为平衡状态的标志4.影响化学平衡的条件1浓度:增加反应物的浓度或减少生成物的浓度,平衡向正方向移动;减少反应物的浓度或增加生成物的浓度,平衡向逆方向移动;2压强:对有气体参与的反应,压强越大,平衡向化学计量数体积减小的方向移动;压强越小,平衡向化学计量数体积增大的方向移动;3温度:温度升高,平衡向吸热方向移动;温度降低,平衡向放热方向移动;4催化剂:催化剂只影响化学反应速率,不会影响平衡的移动;5勒夏特列原理①原理内容:如果改变影响平衡的一个条件如温度、压强等,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动;②适用范围:勒夏特列原理适用于已达平衡的体系如溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡等;不适用于未达平衡的体系;判断化学平衡状态常用方法的归纳:项目m Ag+n Bg p Cg+q Dg混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡②各物质的质量或质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了m molA的同时生成m molA,即v正=v逆平衡②在单位时间内消耗n molB的同时消耗p molC,即v正=v逆平衡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④在单位时间内生成n molB的同时消耗q molD,均指v逆不一定平衡压强①m+n≠p+q时,总压力一定其他条件一定平衡②m+n=p+q时,总压力一定其他条件一定不一定平衡混合气体的平均相对分子质量M ①一定,只有当m+n≠p+q时平衡②一定,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,其他不变平衡密度ρ体系的密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化平衡5.化学平衡常数1概念:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数,这个常数叫做化学平衡常数;用符号K示;2表达式:mAg+nBg=pCg+qDg,在一定温度下K为常数,只要温度不变,对于一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值;3平衡常数意义:K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,它的正向反应进行的程度就越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小;一般说>105时,该反应进行得就基本完全了;4影响化学平衡常数的因素:只受温度影响5平衡转化率:用平衡时已转化了的某反应物的量与反应前初始时该反应物的量之比来表示反应在该条件下的最大限度;6化学平衡常数的应用:①用任意状态浓度幂之积的比值称为浓度商,用Qc表示,以平衡常数为标准,判断正在进行的可逆反应是否处于平衡状态,以及向那个方向金子那个最终建立放入平衡;Qc与K比较:Qc>K,可逆反应逆向进行Qc<,K可逆反应正向进行Qc=K,可逆反应处于平衡②利用平衡常数可判断反应的热效应;若温度升高,K增大,则正反应为吸热反应;反之;③利用平衡常数可计算物质的平衡浓度、物质的量分数、转化率等6.化学平衡图像解题方法1认清坐标所代表的意义,并与勒夏特列原理联系2紧扣可逆反应的特征,搞清正反应是吸热还是放热,体积增减,有无固体纯液体参加3看清速率的变化及变化量大小,在条件间建立关系4看清起点、拐点、终点和曲线的变化趋势;先拐先平;5定一议二;当图像中有三个量时,先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系第四节、化学反应进行的方向了解焓变、熵变与反应方向的关系;掌握焓变和熵变一起决定反应的方向1.自发过程和自发反应自发过程:在一定条件下不借助外部力量就能自动进行的过程;自发反应:在一定的条件温度、压强下,一个反应可以自发进行到显着程度,就称自发反应;自发反应一定属于自发过程;非自发反应:不能自发地进行,必须借助某种外力才能进行的反应;2.自发反应的能量判据自发反应的体系总是趋向于高能状态转变为低能状态这时体系往往会对外做功或释放热量ΔH<0,这一经验规律就是能量判断依据;注:反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一的因素,并且自发反应与反应的吸放热现象没有必然的关系;3.自发反应的熵判据①熵的含义:在密闭的条件下,体系由有序自发地转变为无序的倾向,这种推动体系变化的因素;熵用来描述体系的混乱度,符号为S;单位:J/熵值越大,体系的混乱度越大;注:自发的过程是熵增加的过程;熵增加的过程与能量状态的高低无关;熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一的因素;②熵增加原理:自发过程的体系趋向于有序转变为无序,导致体系的熵增加,也是反应方向判断的熵依据;与有序体系相比,无序体系“更加稳定”;③反应的熵变ΔS反应熵变即化学反应时物质熵的变化;④常见的熵增加的化学反应:产生气体的反应,气体物质的量增大的反应,熵变的数值通常都是正值,为熵增加反应;4.化学反应方向的判断依据。
第二章化学反应速率和化学平衡第一节化学反应速率定义及表示方法不同的反应进行的快慢不一样。
如:快的反应:中和反应等;中等速率反应:氧化还原反应等;慢的反应:自然氧化等。
一、化学反应速率的定义:指在一定条件下,化学反应中反应物转变为生成物的速率。
二、化学反应速率的表示方法:单位时间内反应物或生成物浓度变化的正值(绝对值)例2-1:在CCl4中: 2N2O5 = 4NO2 + O2在一定的时间间隔:△t = t2-t1,△[N2O5] = [N2O5] 2-[N2O5] 1平均反应速率:经过的时间s 时间的变化Δt(s)[N2O5]mol·L-1Δ[N2O5]mol· L-1v(N2O5)mol· L-1·s-10 0 2.10 ————100 100 1.95 -0.15 1.5×10-3 300 200 1.70 -0.25 1.3×10-3 700 400 1.31 -0.39 9.9×10-4 1000 300 1.08 -0.23 7.7×10-4 1700 700 0.76 -0.32 4.5×10-4 2100 400 0.56 -0.20 3.5×10-4 2800 700 0.37 -0.19 2.7×10-4从表中可以看出:反应进行了100秒时:V N2O5 = |( 1.95-2.10) /(100-1)|= 1.5× 10-3mol· L-1· s -1V NO2 = |2× 0.15/100|= 3.0× 10-3mol· L-1· s -1V O2 = |0.15÷ 2/100|= 0.75× 10-3mol· L-1· s -1三种表示速率间关系:这种比例关系与反应的计量数有关。
化学反应速率化学平衡两个问题:第一、化学反应进行的快慢即化学反应速率问题;第二、化学反应进行的程度即化学平衡问题一、化学反应速率1.表示方法(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=△c/△t单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)(3)注意事项:①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。
通常我们所指的反应速率是指平均速率而非瞬时速率。
②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。
其数值之比等于化学计量数之比。
对于反应:m A+n B p C+q DV A∶V B∶V C∶V D=m∶n∶p∶q③一般不能用固体物质表示。
④对于没有达到化学平衡状态的可逆反应:v正≠v逆[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___3X + Y2Z___;反应开始至2min ,Z的平均反应速率为___0.05 mol/(L·min)__。
[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(B )A. V(A) = 0.5 mol/(L·s)B. V(B) = 0.3 mol/(L·s)C. V(C) = 0.8 mol/(L·s)D. V(D) = 1 mol/(L·s)练习1反应4A(S)+3B(g)==2C(g)+D(g),经2min,B的浓度减少了0.6mol/L.。
此反应速率的表示正确的是()A.用A表示的反应速率是0.4mol/L·minB.用C表示的速率是0.2mol/L·minC.在2 min末的反应速率,用B表示是0.3mol/L·minD.在2 min内用B和C表示的反应速率的值都是逐渐减少的。
化学平衡与反应速率的关系及计算在化学反应中,平衡与反应速率是两个重要的概念。
平衡是指反应物与生成物的摩尔浓度达到一定比例后,反应前后摩尔浓度不再发生明显变化;而反应速率则描述了化学反应中物质转化的速度。
平衡与反应速率之间存在一定的关系,并且可以通过一些计算方法来确定。
本文将探讨化学平衡与反应速率的关系,并介绍相关的计算方法。
一、化学平衡与反应速率的基本概念在化学反应中,平衡态是指反应物与生成物之间的反应速率达到了动态平衡,此时反应物与生成物的摩尔浓度变化趋于稳定。
平衡态下反应物与生成物的摩尔浓度比例可以用化学平衡常数K表示。
平衡常数K是一个与反应物摩尔浓度有关的常数,它表示了在特定温度下反应物与生成物的相对浓度。
反应速率则描述了化学反应中物质转化的速度。
反应速率可以通过反应物和生成物之间的物质消耗或生成来计算,并可以用单位时间内物质的摩尔变化量来表示。
二、化学平衡与反应速率的关系化学平衡与反应速率之间存在一定的关系。
在反应初期,物质的转化速度较快,但随着反应的进行,速率会逐渐减慢,最终达到平衡态。
达到平衡态时,反应物与生成物的摩尔浓度比例不再改变,即反应速率为零。
化学平衡与反应速率的关系可以通过平衡常数K来进一步说明。
根据化学反应速率的定义,反应速率与反应物的摩尔浓度有关。
在平衡态下,反应速率为零,即反应物的摩尔浓度不再改变,而这种状态正好与平衡常数K相关。
化学平衡常数K与平衡表达式有关,平衡表达式可以根据化学反应的平衡方程式来确定。
对于一般的反应方程式aA + bB → cC + dD,平衡表达式可以表示为:K = ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)其中,[A]、[B]、[C]、[D]分别表示反应物A、B和生成物C、D的摩尔浓度。
化学平衡常数K反映了化学反应在平衡态下反应物与生成物的摩尔浓度比例。
当K > 1时,生成物的摩尔浓度较大,反应向右进行;当K < 1时,反应物的摩尔浓度较大,反应向左进行;当K = 1时,反应物与生成物的摩尔浓度相等,反应处于平衡态。
高考化学知识归纳总结-----化学反应速率、化学平衡一、化学反应速率1.定义:化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,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。
单位:mol/(L·min)或mol/(L·s) v=△c·△t2.规律:同一反应里用不同物质来表示的反应速率数值可以是不同的,但这些数值,都表示同一反应速率。
且不同物质的速率比值等于其化学方程式中的化学计量数之比。
如反应mA+nB=pC+qD 的v(A):v(B):v(C):v(D)=m :n :p :q3、化学反应速率大小比较的注意事项由于同一反应的化学反应速率用不同的物质表示数值可能不同,所以比较反应的快慢不能只看数值的大小,而要进行一定的转化。
(1)单位是否统一,若不统一,换算成相同的单位。
(2)换算成同一物质表示的反应速率,再比较数值的大小。
(3)比较反应速率与化学计量数的比值,即对于一般的化学反应:a A(g)+b B(g)===cC (g)+d D(g), 比较v A a 与v B b ,若v A a >v B b,则用A 表示的反应速率比B 的大。
4.影响反应速率的因素(1) 口诀:内因定速率,外因有影响;温浓催化剂,表面原电池;恒容充惰气,速率无变化,平衡不移动;恒压充惰气,有气速减小;相当减压强,衡向大移动;缩容增压强,有气速增大;设计探究验,单一变量法;增浓与压强,单体活化增;升温催化剂,活化百分增;使用催化剂,降低活化能;反应历程变,不变反应热;同增正逆率,平衡不移动。
(2)内因:参加反应的物质的结构和性质是影响化学反应速率的决定性因素。
例如H 2、F 2混合后,黑暗处都发生爆炸反应,化学反应速率极快,是不可逆反应。
而H 2、N 2在高温、高压和催化剂存在下才能发生反应,化学反应速率较慢,由于是可逆反应,反应不能进行到底。
(3)外因:①浓度:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,单位体积发生反应的分子数增加,反应速率加快。
1. 化学反应速率:⑴. 化学反应速率的概念及表示方法:通过计算式:v =Δc /Δt来理解其概念:①化学反应速率与反应消耗的时间(Δt)和反应物浓度的变化(Δc)有关;②在同一反应中,用不同的物质来表示反应速率时,数值可以相同,也可以是不同的。
但这些数值所表示的都是同一个反应速率。
因此,表示反应速率时,必须说明用哪种物质作为标准。
用不同物质来表示的反应速率时,其比值一定等于化学反应方程式中的化学计量数之比。
如:化学反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 的:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D) = m∶n∶p∶q③一般来说,化学反应速率随反应进行而逐渐减慢。
因此某一段时间内的化学反应速率,实际是这段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。
⑵. 影响化学反应速率的因素:I. 决定因素(内因):反应物本身的性质。
Ⅱ.条件因素(外因)(也是我们研究的对象):①. 浓度:其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以增大活化分子总数,从而加快化学反应速率。
值得注意的是,固态物质和纯液态物质的浓度可视为常数;②. 压强:对于气体而言,压缩气体体积,可以增大浓度,从而使化学反应速率加快。
值得注意的是,如果增大气体压强时,不能改变反应气体的浓度,则不影响化学反应速率。
③. 温度:其他条件不变时,升高温度,能提高反应分子的能量,增加活化分子百分数,从而加快化学反应速率。
④. 催化剂:使用催化剂能等同地改变可逆反应的正、逆化学反应速率。
⑤. 其他因素。
如固体反应物的表面积(颗粒大小)、光、不同溶剂、超声波等。
2. 化学平衡:⑴. 化学平衡研究的对象:可逆反应。
⑵. 化学平衡的概念(略);⑶. 化学平衡的特征:动:动态平衡。
平衡时v正==v逆≠0等:v正=v逆定:条件一定,平衡混合物中各组分的百分含量一定(不是相等);变:条件改变,原平衡被破坏,发生移动,在新的条件下建立新的化学平衡。
⑷. 化学平衡的标志:(处于化学平衡时):①、速率标志:v正=v逆≠0;②、反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化;③、反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化;④、反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同;⑤、对于气体体积数不同的可逆反应,达到化学平衡时,体积和压强也不再发生变化。
一、化学反应速率的定义及公式1.定义化学反应快慢的表达方法,即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。
2.表达式单位:mol/(L·s)或mol/(L·min )3.注意点(1)同一反应方程式中,各物质的速率比等于其系数比。
(2)能进行浓度变化计算的才能用来表示反应速率,如纯固体就无法计算浓度,敞口容器中就无法计算气体的浓度,因此不能用它们来表示浓度。
(3)比较反应速率快慢必须换算为同一种物质的反应速率(也可以将各反应速率除以各自的系数进行比较)。
【练一练】在一个2L 的定容容器内,A 和B 反应生成C ,假定反应由A 、B 开始,它们的起始浓度均为2mol/L 。
反应进行2min 后A 的物质的量为1.6mol ,B 的物质的量为1.2mol ,C 的物质的量为1.2mol 。
则2min 内反应的平均速率v A =___________,v B =____________,v C =____________。
该反应的化学方程为__________________________。
【答案】0.6mol/L·min0.7mol/L·min0.3mol/L·min6A + 7B → 3C二、影响化学反应速率的因素1.总结化学反应速率与化学平衡知识梳理tc v ∆∆=⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧射线、电磁波等因素。
大小、光、超声波、放其它因素:反应物颗粒催化剂和负催化剂)催化剂:(注意:有正。
度),则反应速率增大实际上是增大反应物浓压强:增大气体压强(速率越快浓度:浓度越大,反应速率越大温度:温度越高,反应外因:质内因:反应物本身的性.54..3.2.12.解析(1)温度:温度越高,化学反应速率越大注意:对于任何一个反应,不管是吸热,还是放热,只要温度升高,化学反应速率都在增大。
【练一练】设C+CO22CO(正反应为吸热反应),反应速率为v1;N2+3H22NH3(正反应放热),反应速率为v2,对于上述反应,当温度升高时v1和v2的变化情况是()A.同时增大B.同时减小C.v1增大,减小v2D.v1减小,增大v2【答案】A(2)浓度:浓度越大,化学反应速率越大注意:对于纯固体或纯液体,增加其量,化学反应速率不变。
2014高考化学试题分类——化学反应速率与化学平衡1.(2014·重庆理综化学卷,T7)在恒容密闭容器中通入X 并发生反应:2X(g)Y(g),温度T 1、T 2下X 的物质的量浓度c(X)随时间t 变化的曲线如题7图所示。
下列叙述正确的是( )A .该反应进行到M 点放出的热量大于进行到W 点放出的热量B .T 2下,在0 ~ t 1时间内,v (Y)=a -b t 1mol·L -1·min -1C .M 点的正反应速率v正大于N 点的逆反应速率v逆D .M 点时再加入一定量X ,平衡后X 的转化率减小2.(2014·浙江理综化学卷,T12)氯在饮用水处理中常用作杀菌剂,且HClO 的杀菌能力比ClO -强。
25℃时氯气-氯水体系中存在以下平衡关系: Cl 2(g)Cl 2(aq) K 1=10-1.2Cl 2(aq)+ H 2O HClO + H + +Cl -K 2=10-3.4HClOH + + ClO -K a=?其中Cl 2(aq)、HClO 和ClO -分别在三者中所占分数(α)随pH 变化的关系如图所示。
下列表述正确的是( )A .Cl 2(g)+ H 2O 2H + + ClO -+ Cl -K =10-10.9B .在氯处理水体系中,c(HClO) + c(ClO -) =c(H +)-c(OH -) C .用氯处理饮用水时,pH=7.5时杀菌效果比pH=6.5时差D .氯处理饮用水时,在夏季的杀菌效果比在冬季好3.(2014·天津理综化学卷,T3)运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是( )A .某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应B .NH 4F 水溶液中含有HF ,因此NH 4F 溶液不能存放于玻璃试剂瓶中C .可燃冰主要是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体,因此可存在于海底D .增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应能增大生成H 2的速率 4.(2014·四川理综化学卷,T7)在10L 恒容密闭容器中充入X (g )和Y(g),发生反1题7应X (g )+Y(g )M (g)+N (g),所得实验数据如下表:A .实验①中,若5min 时测得n (M)=0.050mol ,则0至5min 时间内,用N 表示的平均反应速率v (N )=1.0×10-2mol/(L ·min)B .实验②中,该反应的平衡常数K=2.0C .实验③中,达到平衡时,X 的转化率为60%D .实验④中,达到平衡时,b>0.0605.(2014·上海单科化学卷,T14)只改变一个影响因素,平衡常数K 与化学平衡移动的关系叙述错误的是( )A .K 值不变,平衡可能移动B .K 值变化,平衡一定移动C .平衡移动,K 值可能不变D .平衡移动,K 值一定变化6.(2014·全国理综I 化学卷,T9)已知分解1mol H 2O 2放出热量98KJ 。
在含有少量I -的溶液中,H 2O 2分解的机理为:H 2O 2+ I -H 2O+IO - H 2O 2+ IO-H 2O+O 2+ I -下列有关该反应的说法正确的是( )A .反应速率与I -浓度有关B .IO -也是该反应的催化剂 C .反应活化能等于98KJ ⋅mol-1D .2222(H O )(H O)(O )v v v ==7..(2014·江苏单科化学卷,T11)下列有关说法正确的是( ) A .若在海轮外壳上附着一些铜块,则可以减缓海轮外壳的腐蚀 B .2NO(g)+2CO(g)=N 2(g)+2CO 2(g)在常温下能自发进行,则该反应的△H >0C .加热0.1mol/LNa 2CO 3溶液,CO 32-的水解程度和溶液的pH 均增大D .对于乙酸与乙醇的酯化反应(△H <0),加入少量浓硫酸并加热,该反应的反应速率和平衡常数均增大8..(2014·福建理综化学卷,T12)在一定条件下,N 2O 分解的部分实验数据如下:下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(注:图中半衰期指任一浓度N 2O 消耗一半时所需的相应时间,c 1、c 2均表示N 2O 初始浓度且c 1<c 2)A BC D9.(2014·北京理综化学卷,T26)NH 3经一系列反应可以得到HNO 3,如下图所示。
(1)I 中,NH 3 和O 2在催化剂作用下反应,其化学方程式是_____________________。
(2)II 中,2NO (g )+O 22NO 2(g)。
在其他条件相同时,分别测得NO 的平衡转化率在不同压强(P 1、P 2)下温度变化的曲线(如右图)。
①比较P1、P2的大小关系:________________。
②随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是________________。
(3)III中,将NO2(g)转化为N2O4(l),再制备浓硝酸。
①已知:2NO2(g)N2O4(g)△H12NO2(g)N2O4(l)△H2下列能量变化示意图中,正确的是(选填字母)_______________。
②N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_________________。
10.(2014·福建理综化学卷,T24)(15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。
(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。
①该电化腐蚀称为。
②图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是(填字母)。
(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:①步骤I若温度过高,将导致硝酸分解。
硝酸分解的化学方程式为。
②步骤II中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O=2Fe2O3·nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为。
③上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。
(3)已知t℃时,反应FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO 2(g)的平衡常数K=0.25。
①t℃时,反应达到平衡时n(CO):n(CO2)=。
②若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入xmolCO,t℃时反应达到平衡。
此时FeO(s)转化率为50%,则x=。
11..(2014·全国理综II化学卷,T26)(13分)在容积为100L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应N 2O 4g) 2NO 2 (g),随温度升高,混合气体的颜色变深。
回答下列问题:(1)反应的∆H 0(填“大于”或“小于”);100℃时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。
在0~60s 时段,反应速率ν24(N O )为 mol·L 1-·s1-;反应的平衡常数1K 为 。
(2)100℃时达平衡后,改变反应温度为T ,以24(N O )c 以0.0020 mol·L 1-·s1-的平均速率降低,经10s 又达到平衡。
①T 100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是 。
②列式计算温度T 时反应的平衡常数2K 。
(3)温度T 时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半。
平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是 。
化学反应速率与化学平衡参考答案1.【答案】C 【解析】A 、根据图像的拐点可知T 1>T 2,达到平衡时,在T 2温度下X 的浓度要小于T 1时的浓度,说明温度降低,平衡向正方向移动,即正反应属于放热反应,所以低温时平衡向正方向移动,会放出更多的热量,A 错误;B 、0~t 1时间段内,X 的浓度变化量为(a-b )mol/L ,所以1()min /v t =-a b mol L X ()=1t -a b ()mol·L -1·min -1,根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,所以()v Y =12t -a b (),B 错误;C 、M 点对应的温度高于N 点对应的温度,二者均处于化学平衡状态,所以温度升高,化学反应速率增大,即M 点对应的速率大于N 点对应的速率,C 正确。
2.【答案】C 【解析】将两个方程式相加,得到Cl 2(g)+ H 2O 2H + + ClO -+ Cl -, K=K 1K 2=10-4.6,A 错误;在氯处理水体系中,根据电荷守恒可得:c(OH -)+c(ClO -) =c(H +),B 错误;根据图可以看出,次氯酸的浓度在pH=7.5时比pH=6.5时少,杀菌效果差,C 正确;夏季温度高,次氯酸受热易分解,在夏季的杀菌效果比在冬季差,D 错误。
3.【答案】D 【解析】A 、当ΔH -TΔS <0时,反应能自发进行,吸热反应的ΔH >0,吸热反应能自发,说明ΔS >0,A 项正确;B 、NH 4F 溶液中F -水解生成HF ,HF 能与玻璃中的SiO 2发生反应4HF +SiO 2===SiF 4↑+2H 2O ,故NH 4F 溶液不能存放在玻璃试剂瓶中,B 项正确;C 、可燃冰需在低温高压下形成,所以可燃冰可存在于海底,C 项正确;D 、常温下,浓硫酸使铁发生钝化,D 项错误。
4.【答案】C 【解析】根据X (g )+Y(g)M(g)+N(g)5min 时测得n (M)=0.050mol ,则c(N)=0.0050mol/L 则则0至5min 时间内,用N 表示的平均反应速率v (N )=1.0×10-3mol/(L·min),A 错误;实验②中,该反应的平衡常数K=0.008×0.008/0.002×0.032=1,B 错误;实验③中,达到平衡时,根据平衡常数为1,可以求出平衡时反应的X 的物质的量为0.12mol ,a=0.12mol 。
X 的转化率为60%,C 正确;实验④中,升高温度,平衡向逆反应方向移动,达到平衡时,b<0.12/2=0.06,D 错误。
5.【答案】D 【解析】A 、K 值代表化学平衡常数,平衡常数只与温度有关系,K 值不变只能说明温度不改变,但是其他条件也可能发生改变,平衡也可能发生移动,A 正确;B 、K 值变化,说明反应的温度一定发生了变化,因此平衡一定移动,B 正确;C 、平衡移动,温度可能不变,因此K 值可能不变,C 正确;D 、平衡移动,温度可能不变,因此K 值不一定变化,D 错误。
6.【答案】A 【解析】决定化反应速率的主要是慢反应,所以I -浓度越大,则整个反应速率越快,A 正确、B 错误;98KJ·mol-1是该反应的△H ,活化能不能确定,C 错误;把两个方程式处理得到:2H 2O 2=2H 2O +O 2,v(H 2O 2)=v(H 2O)=2v(O 2),D 错误。