化学反应速率与化学平衡

《化学反应速率与化学平衡》易错知识点总结

2011-12-02 10:49:58 来源: 作者: 【大 中 小】 浏览:4792次 评论:2条

【内容讲解】

第一部分 化学反应速率

一．化学反应速率的表示方法

1．注意化学反应速率单位的书写方式，例如mol/(L·s)或mol·L—1·s—1。

2．同一反应用不同物质表示速率，数值可能不同但表示的意义相同。对于同一反应，各物质化学反应速率之比＝化学计量数之比＝各物质转化浓度之比。如：mA(g) + nB(g) =

pC(g) + qD(g) v(A)∶v(B) ∶v(C) ∶v(D) = m∶n∶p∶q。

3．纯固体、纯液体的浓度视为定值，故不能用该速率表达式表示它们的化学反应速率。

二．影响化学反应速率的因素

1．内因：反应物的结构和性质，内因才是影响化学反应速率的主要原因（决定因素）。

2．①纯固体和纯液体的浓度无法改变，只能改变其接触面积；

②改变压强（一般是指通过改变体积而实现的）相当于改变气体的浓度，压强对固体、液体的影响忽略不计；

③催化剂不特殊声明均指加快化学反应速率，对于可逆反应催化剂可以同等地改变正、逆反应速率。

各种外因影响化学反应速率的微观机理可利用简化的有效碰撞模型进行解释，如下表所示（只考虑单一因素的影响）：

影响因素 单位体积分子数目 活化能 活化分子百分数 单位体积活化分子数目 单位体积有效碰撞次数 化学反应速率

反应物浓度c↑ ↑ － － ↑ ↑ ↑

压强p↑ ↑ － － ↑ ↑ ↑

温度T↑ － － ↑ ↑ ↑ ↑

使用催化剂 － ↓ ↑ ↑ ↑ ↑

【错例解析】

1．将6 mol A和5 mol B两种气体通入容积为4 L的密闭容器，一定条件下发生反应：3A(g) + B(g)2C(g) + xD(g) △H ＜0，经5 min达平衡，此时生成2 mol C，测得D的平均反应速率为0.1 mol·(L·min)-1。下列说法中正确的是

A．若降低该平衡体系的温度，则逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡正向移动

B．恒温下，当容器中C和D的生成速率相等时，该反应达到平衡状态

C．A的平均反应速率为0.15 mol·(L·min)-1

D．达平衡时B的转化率为25％

[注] 答案是C，根据“D的平均反应速率为0.1 mol·(L·min)-1”求得平衡时生成2 mol

D，得知x等于2。

2. 对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H ＜0，能增大正反应速率的措施是

A. 通入大量O2 B. 增大容器容积

C. 移去部分SO2 D. 降低体系温度

[注] 答案是A，A措施是正反应速率瞬间增大，逆反应速率随之增大；B措施是正、逆反应速率都减小且逆反应速率减小得少；C措施是正反应速率瞬间减小，逆反应速率随之减小；D措施是正、逆反应速率都减小且正反应速率减小得少。此题讨论的是反应速率问题而与平衡移动没有关系。

3. 用铁片与稀硫酸反应制取氢气，下列措施不能使氢气生成速率加大的是

A．加热 B．不用稀硫酸，改用98％浓硫酸

C．滴加少量CuSO4溶液 D．不用铁片，改用铁粉

[注] 答案是B，B措施是使速率减小，因为反应的实质是Fe与H+反应，改用98％浓硫酸H+浓度减小，并且会有钝化现象；C措施是原电池效应。

4. 在锌片与盐酸的反应中，加入如下试剂或操作，可使生成氢气速率减慢，但生成氢气的量不变的是

A．氯化钠晶体 B．氯化钾溶液 C．醋酸钾晶体 D．加热

[注] 答案是B、C，B措施相当于加水，C措施是把强酸变成弱酸。

第二部分 化学平衡

一．化学平衡状态

1．化学平衡状态的特征：

①“逆”：可逆反应，任何平衡问题研究的都是可逆体系；

②“动”：正逆反应都在进行，υ正＝υ逆≠0，体系处于动态平衡。

2．判断化学平衡状态的标志：

(1)永久性标志：

①等：υ正＝υ逆；

②定：各组分含量(百分含量、物质的量、质量等)不随时间变化。

(2)限定性标志：颜色、M、P、ρ、T等，若体系反应前后此物理量本来不变，则不能作为判断标志，反之则可以。

(3)假象标志：

①各物质的反应速率之比＝化学计量数之比（任何时候都是如此）；

②各物质的物质的量或浓度之比＝化学计量数之比（与平衡状态没有任何关系）。

二．化学平衡的移动

1．平衡移动原理（勒夏特列原理）

①勒夏特列原理的研究对象是：已达平衡的可逆反应体系；

②平衡移动原理的适用范围是单一因素发生变化的情况（温度或压强或一种物质的浓度）；

③平衡移动的结果是：削弱而不是消除外在条件的改变；

④当反应条件改变时，化学平衡不一定发生移动。

2．分析化学平衡移动问题的一般思路：

先分析条件改变时正、逆反应速率的变化情况，只有条件改变时正、逆反应速率发生变化且变化的程度不相等时平衡才会发生移动。

3．不要把v正增大与平衡向正反应方向移动等同；

4．判断化学平衡移动的方向一般采用定性的判断方式，也就是根据勒夏特列原理进行判定，但是遇到复杂的问题时可以借助定量的手段，也就是根据化学平衡常数进行判定。

三．有关化学平衡的计算

1．基本公式：①m＝ρV；②m＝nM；③气体方程：pV＝nRT。 2．化学平衡常数

①纯固体或纯液体的浓度为一定值，不列入平衡常数的表达式中；

②任何一个平衡常数表达式必须和具体的化学反应方程式相匹配，对于同一化学反应，由于方程式书写形式不同，其平衡常数表达式也会相应改变。

影响K值的外界因素只有温度，与反应物或生成物的浓度变化无关。

四．化学平衡图像题

解答化学平衡图像题的一般方法：

一轴：分析横、纵坐标的含义，关键是看纵坐标代表反应的哪个方向；

二点：对特殊的点（交点、拐点、极值点等）进行分析，关键是对平衡点的把握；

三走向：斜率的大小和平衡位置的高低，重点分析斜率是否可以代表速率。

五．等效平衡

1．等效模型：

在化学平衡中经常会遇到对已达平衡的某反应体系继续投入一定量的反应物或生成物，再次达到平衡后讨论其浓度、压强、转化率等的变化趋势，并与起始平衡时的状态进行比较。一般的解题思路是在这两个平衡状态之间建立一个中间状态，进行分步讨论，此中间状态和第一次反应达到的平衡为等效平衡。

2．等效平衡的规律：

(1)恒温恒容：

①反应前后气体的物质的量改变的反应：

原子是化学反应中的最小微粒，根据质量（原子）守恒定律，只要投入的物质原子种类和原子的物质的量相等，则二者等效。等效平衡时各物质的相对含量和绝对量（质量、物质的量、浓度等）均不变。

②反应前后气体的物质的量不变的反应：

只要投料量（各种原子的物质的量）与原平衡的投料量成比例，即为等效平衡。第二次平衡中各组分的绝对量有变化，但与投料量的比例相同即相对含量不变。

(2)恒温恒压：

与恒温恒容时反应前后气体的物质的量不变的反应等效平衡的规律相同。

六．适宜生产条件的选择——以合成氨为例 将可逆反应应用于化工生产时，工艺条件的选择要从化学反应速率、化学平衡移动原理及动力、材料、成本等多方面综合考虑，既要从理论上进行分析，更要考虑生产实际情况。

【错例解析】

1．下列方法中可以证明2HI(g) H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是

①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI；

②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂；

③百分组成HI%=I2%；

④反应速率υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)；

⑤平衡浓度c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1；

⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；

⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化；

⑧温度和体积一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化；

⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；

⑩温度和压强一定时，混合气体密度不再变化。

[注] 答案是②⑥⑨，①应同时生成2n mol HI，③、⑤为假象标志，④未注明正、逆，⑦、⑧、⑩的三个物理量在注明的条件下反应前后本身就是不变的。

2．下列各组物质的颜色变化，可用勒夏特列原理解释的是

A．新制的氯水在光照条件下颜色变浅

B．H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深

C．氯化铁溶液加铁粉振荡后颜色变浅

D．加入催化剂有利于氨的催化氧化

[注] 答案是A，能用勒夏特列原理解释的一定是平衡移动问题。

3．已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正向移动时，下列有关叙述正确的是

①生成物的百分含量一定增加；②生成物的产量一定增加；③反应物的转化率一定增大；④反应物的浓度一定降低；⑤正反应速率一定大于逆反应速率；⑥使用合适的催化剂 A．①② B．②⑤ C．②③⑤ D．②③④⑤

[注] ②是化学平衡正向移动的必然结果，⑤是化学平衡正向移动的概念解释，①若增加反应物或减少生成物使化学平衡正向移动生成物的百分含量都有可能减少，③若增加反应物使化学平衡正向移动反应物的转化率可能减小，④若增加反应物使化学平衡正向移动反应物的浓度可能增大。

4．某温度下，体积一定的密闭容器中发生如下可逆反应：

X (g) + Y (g)Z (g) + W (s) △H＞0

下列叙述正确的是

A．加入少量W，逆反应速率增大

B．当容器中气体压强不变时，反应达到平衡

C．升高温度，平衡逆向移动

D．平衡后加入X，上述反应的△H增大

[注] 答案是B，特别要注意D选项，△H与热化学方程式是一一对应的关系。

5．高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是

A．该反应是焓变为正值

B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小

C．升高温度，逆反应速率减小

D．该反应化学方程式为CO＋H2O CO2＋H2

[注] 答案是A，化学方程式的平衡常数K的表达式具有唯一性，D选项的方程式写反了。

6．在某温度时，反应 H2(g) + I2(g)2HI(g) △H＜0，在一带有活塞的密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是