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化学反应速率与化学平衡考点归纳
一、化学反应速率
?cv?⑴. 化学反应速率的概念及表示方法:通过计算式: 来理解其概念:
?t①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∶q ③一般来说,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: 【注意】
①化学反应速率的单位是由浓度的单位(mol·L-1)和时间的单位(s、min或h)决定的,可以是mol·L-1·s
-1
、mol·L-1·min-1或mol·L-1·h-1,在计算时要注意保持时间单位的一致性.
②对于某一具体的化学反应,可以用每一种反应物和每一种生成物的浓度变化来表示该反应的化学反应速率,虽然得到的数值大小可能不同,但用各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比.
如对于下列反应: mA + nB = pC + qD 有:?(A)∶?(B)∶?(C)∶?(D)=m∶n∶p∶q 或:
③化学反应速率不取负值而只取正值.
v(A)v(B)v(C)v(D)???mnpq④在整个反应过程中,反应不是以同样的速率进行的,因此,化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率. [有效碰撞] 化学反应发生的先决条件是反应物分子(或离子)之间要相互接触并发生碰撞,但并不是反应物分子(或离子)间的每一次碰撞都能发生化学反应.能够发生化学反应的一类碰撞叫做有效碰撞. [活化分子] 能量较高的、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子.
说明 ①活化分子不一定能够发生有效碰撞,活化分子在碰撞时必须要有合适的取向才能发生有效碰撞.②活化分子在反应物分子中所占的百分数叫做活化分子百分数.当温度一定时,对某一反应而言,活化分子百分数是一定的.活化分子百分数越大,活化分子数越多,有效碰撞次数越多. [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) 压强
对于有气体参与的化学反应,其他条件不变时(除体积),增大压强,即体积减小,反应物浓度增大,单位体积内活化分子数增多,单位时间内有效碰撞次数增多,反应速率加快;反之则减小.若体积不变,
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加压(加入不参加此化学反应的气体)反应速率就不变.因为浓度不变,单位体积内活化分子数就不变.但在体积不变的情况下,加入反应物,同样是加压,增加反应物浓度,速率也会增加.
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温度
只要升高温度,反应物分子获得能量,使一部分原来能量较低分子变成活化分子,增加了活化分子的百分数,使得有效碰撞次数增多,故反应速率加大(主要原因).当然,由于温度升高,使分子运动速率加快,单位时间内反应物分子碰撞次数增多反应也会相应加快(次要原因) 催化剂
使用正催化剂能够降低反应所需的能量,使更多的反应物分子成为活化分子,大大提高了单位体积内反应物分子的百分数,从而成千上万倍地增大了反应物速率.负催化剂则反之. 浓度
当其它条件一致下,增加反应物浓度就增加了单位体积的活化分子的数目,从而增加有效碰撞,反应速率增加,但活化分子百分数是不变的 . 其他因素
增大一定量固体的表面积(如粉碎),可增大反应速率,光照一般也可增大某些反应的速率;此外,超声波、电磁波、溶剂等对反应速率也有影响. 图表如下: 影响因素 反应物本 身的性质 对化学反应速率的影响 不同的化学反应有不同的反应速率 说明或举例 Mg粉和Fe粉分别投入等浓度的盐酸中时,Mg与盐酸的反应较剧烈,产生H2的速率较快 ①增大(减小)反应物浓度,单位体积内活化分子数增多其他条件不变时,增大(减小)浓 度 反应物的浓度,反应速率增大(减小) (减少),有效碰撞次数增多(减少),但活化分子百分数不变②固体的浓度可认为是常数,因此反应速率的大小只与反应物之间的接触面积有关,而与固体量的多少无关.改变固体的量不影响反应速率 温度一定时,对于有气体参压 强 ①改变压强,实际是改变气体的体积,使气体的浓度改加的反应,增大(减小)压强,变,从而使反应速率改变②改变压强,不影响液体或固反应速率增大(减小) 体之间的反应速率 ①通常每升高10℃,反应速率增大到原来的2~4倍②升温,使反应速率加快的原因有两个方面:a.升温后,温 度 升高(降低)反应温度,反应速率增大(减小) 反应物分子的能量增加,部分原来能量较低的分子变为活化分子,增大了活化分子百分数,使有效碰撞次数增多(主要方面);b.升高温度,使分子运动加快,分子间的碰撞次数增多(次要方面) 精品
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催化剂增大化学反应速率的原因:降低了反应所需的能催化剂 增大化学反应速率 量(这个能量叫做活化能),使更多的反应物分子成为活化分子,增大了活化分子百分数,从而使有效碰撞次数增多 光、反应物颗粒的大小等 将反应混合物进行光照、将块状固体粉碎等均能增大化学反应速率 AgBr、HClO、浓HNO3等见光分解加快,与盐酸反应时,大理石粉比大理石块的反应更剧烈 二、化学平衡状态
⑴ 前提——密闭容器中的可逆反应
⑵ 条件——一定条件的T、P、c ——影响化学平衡的因素 ⑶ 本质——V(正)=V(逆)≠0
⑷ 特征表现——各组分的质量分数不变
化学平衡可以用五个字归纳: 逆:研究对象是可逆反应
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. 【说明】
a.绝大多数化学反应都有一定程度的可逆性,但有的逆反应倾向较小,从整体看实际上是朝着同方向进行的,例如NaOH + HCl = NaCl + H2O.
b.有气体参加或生成的反应,只有在密闭容器中进行时才可能是可逆反应.如CaCO3受热分解时,若在敞口容器中进行,则反应不可逆,其反应的化学方程式应写为:CaCO3容器进行时,则反应是可逆的,其反应的化学方程式应写为:CaCO3
CaO + CO2↑;若在密闭CaO + CO2
可逆反应的特点:反应不能进行到底.可逆反应无论进行多长时间,反应物都不可能100%地全部转化为生成物. 1.化学平衡状态
①定义:一定条件(恒温、恒容或恒压)下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物(包括反应物和生成物)中各组分的质量分数(或体积分数)保持不变的状态.
②化学平衡状态的形成过程:在一定条件下的可逆反应里,若开始时只有反应物而无生成物,根据浓度对化学反应速率的影响可知,此时ν正最大而ν逆为0.随着反应的进行,反应物的浓度逐渐减小,生成物的浓度逐渐增大,则ν正越来越小而ν逆越来越大.当反应进行到某一时刻,ν正=ν逆,各物质的浓度不再发生改变,反应混合物中各组分的质量分数(或体积分数)也不再发生变化,这时就达到了化学平衡状态.
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2.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. 【例1】在一定温度下,反应A2(g) + B2(g)
2AB(g)达到平衡的标志是 ( C )
A. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的AB B. 容器内的压强不随时间变化
C. 单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2 D. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2 3.化学平衡状态的判断 举例反应:mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡 ②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡 ④总压强、总体积、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同时生成m molA,即v正=v逆平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时生成p molC,均指v正 不一定平衡 ③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,v正不一定等于v逆 不一定平衡
④在单位时间内生成了n molB,同时消耗q molD,因均指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 混合气体的平均分子量一定,①当m+n≠p+q时,平衡 ②当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,在其他条件不变的条件下,体系温度一定时 平衡 体系的密度 密度一定 不一定平衡
判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据图表 例举反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 混合物体系中 各成分的含量 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数一定 ④总体积、总压力、总物质的量一定 平衡 平衡 平衡 不一定平衡 精品