5-【化学】化学反应速率和化学平衡．知识精讲PDF

微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习左：简单学习网(jd100xuexi)右：扫码0元领课限时听化学反应速率和化学平衡一、化学反应速率1．概念：化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的物理量，用单位时间内反应物和生成物浓度的变化量表示．cn2．公式：tVt3．单位：molL-1s-1或molL-1min-14．相关计算—速率比等于系数比如对于在一个容器中的反应aA（g）+bB（g）=cC（g）+dD（g）来说有：v(A):v(B):v(C):v(D)=c(A):c(B):c(C):c(D)=nA:nB:nC:nD=a：b：c：d本规律还可以变化为：v(A)v(B)v(C)v(D)对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)来说，则有．mnpq5．影响因素内因（决定因素）：反应物本身的结构，反应物的种类．外因（影响因素）：浓度、温度、压强、催化剂、固体反应物接触面积、原电池等．6．几点注意：微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习（1）化学反应速率可用来衡量化学反应进行的快慢，均为正值．（2）化学反应速率通常是指某时间段内的平均反应速率．（3）固体和纯液体一般不用来表示反应速率．（4）在分析判断外界因素对反应速率的影响时，一定要注意控制变量．（5）通过增大压强使各物质浓度增大才能加快化学反应速率．若增大压强而各物质的浓度不变，化学反应速率不变．（6）注意区分改变反应速率和反应平衡的影响因素．（7）对可逆反应来说，改变一个因素（温度或压强）对两方向速率的影响趋势是一致的，但影响的程度可能不同．二、化学平衡1．化学平衡状态化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态．2．特征（1）“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应，各物质的转化率必小于100%．（2）“等”：是指正反应和逆反应速率相等，这是化学平衡状态的本质特征．vv正逆的具体含义有两个方面：用同一种物质表示反应速率时，该物质的生成速率等于消耗速率，即单位时间内生成与消耗反应物（生成物）的量相等；用不同物质来表示时，某一反应物的速率与某一生成物的速率之比等于化学方程式中相应的计量数之比．微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习（3）“动”：达到平衡时，vv正逆≠0，即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在进行．（4）“定”：由于，平衡混合物中各组分的含量一定（包括浓度，物质的量，质量分数等）．（5）“变”：外界条件改变导致v正≠v逆，原化学平衡被破坏，从而发生平衡移动直至建立新平衡．（6）“同”：只要外界条件相同，同一可逆反应达到的化学平衡状态就相同．它的建立与途径不同，从反应物开始或从生成物开始，或从反应物、生成物同时开始，都可建立平衡状态．3．化学平衡状态的判断标志以密闭容器中的反应mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）为例：是否判断内容平衡①各物质的具体量（质量、体积、物质的量）一定；平衡混合体②各物质的百分含量（质量分数、体积分数、物质的量平衡系中各分数）一定；组分的不一③反应体系总量（总质量、总压强、总体积、含量定平总物质的量）一定；衡①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，平衡即v正=v逆；②在单位时间内消耗了pmolC，同时生成pmolC，平衡正逆反即v正=v逆；应速率不一关系③在单位时间内消耗了mmolA，同时生成pmolC，定平即均为正向v正；衡④在单位时间内消耗了pmolC，同时生成mmolA，不一微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习即均为逆向v逆；定平衡不一⑤在单位时间v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q时，定平此时v正不一定等于v逆；衡⑥在单位时间内同一物质断裂的化学键的物质的量与生成平衡的化学键的物质的量相等，即v正=v逆；不一压强关①若m+n=p+q时，其它条件不变，总压强一定时定平系衡②若m+n≠p+q时，其它条件不变，总压强一定时平衡混合气不一体的平①若m+n=p+q时，其它条件不变，一定时定平均相对衡分子质平衡量Mr②若m+n≠p+q时，其它条件不变，一定时（m总/n总）体系的不一密度ρ混合气体密度一定定平（m/v）衡体系的平衡任何化学反应都伴随能量变化，当体系温度一定时温度体系的平衡含有有色物质的体系颜色稳定不再变化时颜色平衡状态的判断标志最终都可归结到两点—速率相等，量不变4．化学平衡常数（1）表达式：微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习对于一般的可逆反应：mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）．这个反应的平衡常数可以表示为：cpq()()CcDKcmn()()AcB其中c为平衡浓度（2）辨析：①化学平衡常数只与温度有关，而与反应物与生成物的浓度无关．即K=f（T）．②反应物与生成物中有固体或是液体存在的时候，其浓度不变可看作是“1”，因而不代入公式．③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数．若反应方向改变，则平衡常数改变；若方程式中的各物质的计量数等倍扩大或是缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变．（3）应用：①化学平衡常数用来表示可逆反应进行的程度．一个反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物转化率越高，反应进行的越彻底，反应进行的程度越大．②可利用平衡常数的值作为标准判断正在进行的可逆反应是否平衡以及不平衡时向何方向进行以建立平衡．若用任意状态的浓度幂的乘积的比值（一般将这一数值称为浓度商，用Qc表示）与平衡常数K比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向．③可利用K值来判断反应的热效应．升高温度，K变大，则说明正反应为吸热反应；升高温度，K减小，则说明正反应是放热反应．5．化学平衡的移动微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动的原理，也叫勒夏特列原理．其内容是：如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动．化学平衡移动的归纳总结条件v正v逆关平衡移动方反应条件v正v逆移动结果改变系向C反↑加快不变v正>v逆正反应方向C反↑C生↑C反↓减慢不变v正v逆正反应方向C反↓C生↓m+n>p+q加快加快v正>v逆正反应方向Pp+q减慢减慢v正v逆正反应方向m+n=p+q减慢减慢v正=v逆不移动P↓ΔH>0加快加快v正>v逆正反应方向T↑T0减慢减慢v正v逆正反应方向加正反应速率加快但催化剂催化加快加快v正=v逆不移动平衡不移动剂反应物与生成物充入恒温恒容不变不变v正=v逆不移动气体体积分数减稀有小气体恒温恒压减慢减慢向气体体积增大的方向移动微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习注意：不同因素对速率和平衡的影响是不同的6．化学平衡的相关计算（1）化学平衡最常规也最重要的计算是“三段式”计算．可逆反应mA＋nBpC+qD达到平衡时：①用各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比．即：VA∶VB∶VC∶VD=m∶n∶p∶q②各物质的变化量（变化浓度）之比等于化学方程式中相应化学计量数之比③反应物的平衡量（或浓度）=起始量（或浓度）-消耗量（或浓度）生成物的平衡量（或浓度）=起始量（或浓度）+增加量（或浓度）mA+nBpC+qD起始量（mol)abcd变化量（mol)mxnxpxqx平衡量（mol)a-mxb-nxc+pxd+qx（2）转化率相关计算A的转化率=（反应中已消耗的A的量/反应开始时加入A的量）×100%=Q/ΔH（3）化学平衡常数相关计算cpq()()CcDK，cmn()()AcB其中c为平衡浓度还可以通过浓度商和化学平衡常数的关系来判断反应是否达到平衡以及反应进行的方向7．图像问题（1）速率-时间图微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习浓度压强对于反应aA（g）+bB（g）cC（g）来说温度微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习催化剂注意：其中只有浓度是连接式图像，其它都是跳跃式图像（2）浓度-时间图由浓度-时间图可得出的信息是①判断反应物，生成物，催化剂②物质的三态（起转平）③判断反应是否可逆反应④求化学计量系数浓度-时间图含量（转化率）—时间—温度（压强）图（3）含量（转化率）—时间—温度（压强）图微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习满足“先拐先平，数值大”原则，先拐的温度高压强大，再结合纵坐标判断反应的热效应（或是气体反应前后体积的变化）．（4）含量（转化率）—温度（压强）图“定一议二”原则含量（转化率）—温度（压强）图速率—温度（压强）图（5）速率—温度（压强）图通过正、逆反应速率发生变化的程度的不一样，来判断化学反应速率移动的方向，从而进一步判断反应的热效应（或是气体反应前后体积的变化）．8．等效平衡（选讲）mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）反应前后气体分子数关等效条件结果条件系不相等m+n≠p+q极限转化后对应两次平衡时各组分2SO2（g）+O2（g）物质的物质的量百分含量、n、c均2SO3（g）相等相同恒温恒容相等m+n＝p+q极限转化后对应两次平衡时各组分H2（g）+I2（g）物质的物质的量百分量相同，n、c2HI（g）比值相等同比例变化，不一定相等微信公众号：简单学习网(ID：jd100xuexi)内部资料：仅限个人学习不相等或相等均可极限转化后对应两次平衡时各组分恒温恒压物质的物质的量百分含量、c相同，比值相等（隔板n同比例变化思想）三种情况下的等效均指的是平衡混合物中各组分的百分含量保持不变．实际上三种等效是有差别的，第1种情况是绝对等效（包括浓度、密度、相对分子质量等都相等）（全等型等效），而第2、第3种情况下，物质的量等存在倍数关系（相似型等效）．