高二化学选修4学案及例题

第二章化学平衡一、化学反应速率（一）概念与计算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 ＝单位：或3. 注意事项：①可以通过直观现象（沉淀出现先后、气泡生成的剧烈程度等）来定性说明反应的快慢；②化学反应速率是指一段时间内的，不是瞬时速率；③一定温度下，固体和纯液体物质，单位体积的物质的量保持不变，即物质的量浓度为常数，因此它们的化学反应速率也视为常数，此时可用单位时间内物质的量得变化来表示反应速率；④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。

一般不考虑温度对速率影响，速率的不断减小的；⑤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。

对于反应：m A＋n B p C＋q DV A∶V B∶V C∶V D＝m∶n∶p∶q[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；反应开始至2min ，Z的平均反应速率为。

[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（）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)【总结】对于同一反应，比较用不同反应物或生成物表示的反应速率大小时，要换算成同一物质表示的速率，才能比较。

[练习1]反应：N2＋3H22NH3在不同条件下，测得反应速率如下：①V（NH3）== 0.6mol/(L·min) ②V（N2) == 0.4 mol/(L·min)③V（H2）== 0.8 mol/(L·min)这三种情况下，反应速率由快到满的顺序为。

[练习2]在温度不变时，恒容的容器中进行反应H22H；△H＞0，若反应浓度由0.1mol/L降到0.06mol/L 需要20s，那么由0.06mol/L降到0.036mol/L，所需时间为（）A.10sB.12sC.大于12sD.小于12s（二）影响化学反应速率的因素1、有效碰撞模型（1）有效碰撞：能够发生化学反应的分子碰撞叫做有效碰撞。

（2）活化分子：能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子。

（3）活化能：活化分子比普通分子高出的能量。

（4）活化分子的碰撞取向与化学反应：具有较高能量的活化分子按照合适的取向所发生的有效碰撞才能发生化学反应。

2、内因：由参加反应的物质的性质决定。

3、外因：（1）浓度：其它条件不变时，增大反应物（或生成物）浓度，可以反应速率。

注意：①改变固体或纯液体的量，浓度视为常数，所以对速率。

（2）温度：其它条件不变时，升高温度可反应速率；降低温度可反应速率。

注意：①一般温度每升高10℃，反应速率增大为原来的2～4倍。

[例3]把除去氧化膜的镁条放入盛有一定浓度的稀盐酸的试管中，发现H2的生成速率v随时间t的变化关系如图，其中0 ～ t1速率变化的原因是；t1～t2速率变化的原因是。

（3）压强对于有参加的反应，其它条件不变时，增大压强可以反应速率；减小压强，可以化学反应速率。

（4）催化剂：使用合适催化剂能影响反应速率。

注意：①催化剂增大化学反应速率的原因是催化剂通过参与化学反应，改变了化学反应途径，从而改变反应的活化能，改变反应速率。

②催化剂本身在反应前后质量和性质一般保持不变。

③催化剂是同等程度改变正逆反应速率，不会导致化学平衡的移动。

④正催化剂：降低活化能，增大反应速率，负催化剂：升高活化能，减小反应速率，（5）其他：如：颗粒纯度：与稀酸反应，粗锌比纯锌快；以及激光、射线、超声波、紫外线等（6）惰性气体对反应速率的影响：①恒温恒容，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器P增大，但各物质C不变，v不变②恒温恒压，加入惰性气体（或不参加反应的气体），容器V增大，各物质C减小，v减小[例4]设C+CO22CO；△H＞0；反应速率为V1，N2+3H22NH3；△H＜0，反应速率为V2，当温度升高时，V1和V2的变化情况为（）A.同时增大B.同时减小C.V1增大，V2减小D.V1减小，V2增大[例5]某化学反应2A B＋D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0。

反应物A的浓度（mol/L）随反应时间（min）的变化情况如下表：根据上述数据，完成下列填空：（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为mol/(L·min)。

（2）在实验2，A的初始浓度C2＝mol/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是。

（3）设实验3的反应速率为V3，实验1的反应速率为V1，则V3V1（填＞、＝、＜＝，且C3 1.0mol/L（填＞、＝、＜＝）二、化学平衡1．可逆反应：（1）定义：在相同条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应。

（2）特征：可逆反应不能进行到底，不能实现完全转化。

2. 化学平衡状态（1）概念：化学平衡状态是指一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

（2）特征：逆、等、动、定、变[讨论] 在可逆反应体系2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)加入18O2后，哪些物质中会含有18O？2．平衡状态的判断（1）V(正) === V(逆) (对于同一物质的消耗速率与生成速率相等)（2）浓度不变：各组分的浓度不变（物质的量不变、物质的量分数不变、质量分数不变、气体的体积分数不变）（3）对于反应前后气体分子总数发生变化的可逆反应：若总压不随时间变化，则证明达到了化学平衡。

对于反应前后气体分子总数不变的可逆反应，若总压不随时间变化，不能证明达到了化学平衡。

例如：对于一定条件下的可逆反应，测定总压不随时间变化：若反应为： N2＋ 3H22NH3，则证明达到了化学平衡。

若反应为： H2＋I2(g) 2HI ，则不能证明达到了化学平衡。

3、判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据——化学平衡状态的标志列举反应mA(g)+nB(g)←→pC(g)+qD(g)混合物体系中度各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡②各物质的质量或各物质质量分数一定平衡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列举反应mA(g)+nB(g)←→pC(g)+qD(g)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 mol B 同时消耗了p molC,则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在单位时间内生成了n mol B，同时消耗了q mol D，因均指V逆不一定平衡压强①m+n ≠p+q 时，总压强一定（其它条件一定） 平衡 ②若m+n=p+q,总压强一定（其它条件一定） 不一定平衡 混合气体的平均分子量（Mr ——） ①Mr ——一定时，只有当m+n ≠p+q 时 平衡 ②Mr——一定时，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（其它不变） 平衡 体系的密度（ρ）密度一定（m+n ≠p+q 时样例） 不一定平衡 其他如体系颜色不再变化等 平衡[例8]一定温度下的密闭容器中进行可逆反应，N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)，下列情况能说明反应已达平衡的A.混合气体的总物质的量不随时间而变化B.混合气体的压强不随时间而变化C.混合气体的密度不随时间而变化D.生成6molN —H 键的同时有3molH —H 键生成E.生成1molN 2的同时有3 molH 2的生成 三、化学平衡的移动化学平衡的建立是有条件的，暂时的，当条件改变时，平衡就有可能发生移动。

1．平衡移动方向的确定（1）条件改变时， 若 v 正>v 逆，平衡向正反应方向移动若 v 正<v 逆，平衡向逆反应方向移动 若 v 正=v 逆，平衡不移动（2）勒沙特列原理：改变影响化学平衡的一个条件，平衡总是向减弱这种改变的方向移动。

2．影响化学平衡的因素（1）浓度： 增大反应物（或减小生成物）的浓度，平衡正向移动； 减小反应物（或增加生成物）的浓度，平衡逆向移动； 注意：① 固体量的多少对平衡没有影响② 离子反应只有改变参与反应的离子浓度才会影响平衡③ 增加一个反应物的浓度能增大其他反应物的转化率，而其本身的转化率则减V 逆V 正V 正=V 逆 减小反应物CV 正’= V 逆’0 t 1VV 正’V 逆’VtV 正V 逆V 正= V 逆V 正’= V 逆’增大压强t 1VtV 正V 逆V 正= V 逆V 正’= V 逆’减小压强t 1小。

图像： （2）压强： 增大压强，向气体体积减小的方向移动（反应速率都增大）， 减小压强，向气体体积增大方向移动（反应速率都减小）； 图像：注意：① 压强仅对气体反应的平衡有影响。

而且对气体体积相同的反应的平衡无影响。

② 若在平衡体系中充入稀有气体 在等温等容条件下，对平衡无影响在等温等压条件下，使平衡向气体体积扩大方向移动（3）温度： 升高温度，向吸热反应方向进行（反应速率都增大），降低温度，向放热反应方向进行（反应速率都减小）；图像：（同压强）（4）催化剂： 同等程度改变正逆反应速率，但平衡不移动；注意：① 催化剂通过参与反应改变化学反应途径加快化学反应速率② 催化剂在化学反应前后质量保持不变 ③ 催化剂中毒3．等效平衡可逆反应既可从正反应又可从逆反应开始，甚至正逆反应同时开始，其结果最终都是达到平衡。

无论以何途径，达到平衡后，各物质的浓度对应相同，或转化率相同，则两个平衡是等效的。

N 2(g)+3H 2(g) 2NH 3(g)初始状态 ① 1mol 3mol 0 平衡1② 0 0 2mol 平衡2 ③ 2mol 6mol 0 平衡3增大反应V 逆 V 正V 正’= V 逆’V 正=V 逆 0 t 1 VV 正’V 逆’ V 0V N2正V N2逆V N2正= V N2逆V N2正’V N2逆’V N2正’= V N2逆’增大压强1V N2正V N2逆V N2正= V N2逆V N2正’V N2逆’V N2正’= V N2逆’减小压强1归纳：①在等温等容条件下，建立等效平衡的条件是：若为气体体积不等的反应，则初始浓度必须相同（或相当，可等效转化）若为气体体积相等的反应，则只须初始浓度成比例即可。

②在等温等压条件下，建立等效平衡的条件是：不论哪类反应，只须初始浓度成比例即可。