化学反应速率和化学平衡教案

化学反应速率和化学平衡 一、化学反应速率概念：用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 1．表示方法：v= 2．单位:mol/(L·s);mol/(L·min)。 3．相互关系：4NH3+5O24NO+6H2O（g） v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)= 二、影响化学反应速率的因素 1．内因：反应物本身的性质（如：硫在空气中和在氧气中燃烧的速率明显不同）。 2．外内： （1）浓度：浓度越大，分子之间碰撞机会 ，发生化学反应的几率 ，化学反应速率就快； （2）温度：温度越高，反应速率 （正逆反应速率都加快）。 （3）压强：对于有气体参与的化学反应，通过改变容器 而使压强变化的情况： PV=nRT, P=CRT。压强增大，浓度增大（反应物和生成物的浓度都增大，正逆反应速率都增大，相反，亦然）。 （4）催化剂：改变化学反应速率（对于可逆的反应使用催化剂可以同等程度地改变正逆反应速率）。 三、化学平衡的概念： 在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态叫做化学平衡。 1．“等”——处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率 。 即v(正)=v(逆)≠0。这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。 2．“定”——当一定条件下可逆反应一旦达平衡（可逆反应进行到最大的程度）状态时，在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量（即反应物与生成物的 ， ， ， 等）保持一定而不变。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。 3．“动”——指定化学反应已达化学平衡状态时，反应并没有 ，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率 逆反应速率，所以化学平衡状态是 状态。 4．“变”——任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的，会随浓度、压强、温度等改变而 。 而与达平衡的过程无关（化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡）。 四．化学平衡状态的标志 （1）V正 = V逆 （本质特征） ① 同一种物质：该物质的 速率等于它的 速率。 ② 不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是 的速率。 （2）反应混合物中各组成成分的含量保持不变（外部表现）： ① 各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。 ② 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。 ③ 若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。 ④ 反应物的转化率、产物的产率保持不变。 例题：在一定的温度下，可逆反应：A（g）+ 3B（g）=== 2C（g）达到平衡的标志是（ ） A．C的生成速率与C的分解速率相等。 B．单位时间生成n molA，同时生成3n molB。 C．A、B、C的物质的量浓度保持不变。 D．A、B、C的分子数之比为1 ：3 ：2 。 E．容器中气体的密度保持不变。 F．混合气体的平均摩尔质量保持不变。 G．容器中气体的总压强保持不变。

五、化学平衡的移动——勒沙特列原理： 如果改变影响平衡的一个条件（浓度、压强或温度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。具体见下表 改变影响平衡的一个条件 化学平衡移动方向 化学平衡移动结果 增大反应物浓度 向 反应方向移动 反应物浓度 ，但比原来 减小反应物浓度 向 反应方向移动 反应物浓度 ，但比原来 增大生成物浓度 向 反应方向移动 生成物浓度 ，但比原来 减小生成物浓度 向 反应方向移动 生成物浓度 ，但比原来 增大体系压强 向气体体积 的反应方向移动 体系压强 ，但比原来 减小体系压强 向气体体积 的反应方向移动 体系压强 ，但比原来 升高温度 向 反应方向移动 体系温度 ，但比原来 降低温度 向 反应方向移动 体系温度 ，但比原来 六、影响化学平衡的条件 1．浓度、温度对化学平衡的影响（如上） 2．压强对化学平衡的影响 特别注意，在有些可逆反应里，反应前后气态物质的总体积没有变化，如 H2（气）+I2（气）2HI（气） 1体积 1体积 2体积 在这种情况下，增大或减小压强都 使化学平衡移动。还应注意，改变压强对 物质或 物质的体积几乎不影响。因此平衡混合物都是固体或液体时，改变压强不能使化学平衡移动。 3．催化剂对化学平衡的影响 使用催化剂 化学平衡的移动。由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同的，所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂 可逆反应达平衡的时间。

七、等效平衡原理及判定 一定条件（恒温、恒容或恒温、恒压）下进行的 反应，不论从 开始，还是从 开始，或者 反应同时开始，都可以建立 的平衡状态，这就是等效平衡的原理。 ⑴恒温、恒容 ①若气体前后计量数之和不等，只要极限转换后，与 的物质的量（或浓度） ，就可以达到相同平衡状态。②若气体前后计量数之和相等，极限转换后，与 的物质的量之比 就可以达到相同平衡状态。 ⑵恒温、恒压 只要极限转换后，与 的物质的量之比 就可以达到相同平衡状态。 例题：恒温恒容时，判断哪些是等效平衡 N2 + 3H2 = 2NH3 A. 2mol 6mol 0mol B. 0mol 0mol 4mol C. 0.5mol 1.5mol 1mol D. 1mol 3mol 2mol 例题:在一个盛有催化剂的固定容积的密闭容器中，保持一定的温度，进行以下反应H2(g)+Br2(g)===2HBr(g)，已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr，在相同条件下，保持平衡时各组分的物质的量分数不变，对①-③的状态，填写表中空白。

编号 起始状态物质的量 平衡HBr

物质的量 H2 Br2 HBr

1 2 0 a ① 2 4 0 ② 1 0.5a

八、化学平衡常数 当可逆反应达到平衡时，生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是常数，这个常数叫化学平衡常数，用K表示。对于可逆反应：mA（g） ＋ nB（g） pC（g） ＋ qD（g）

若用Qc表示任意状态下，可逆反应中产物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积与反应物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积之比，则这个比值称为浓度商。将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。 即Qc = Kc 体系处于化学平衡 Qc＜Kc 反应正向进行 Qc＞Kc 反应逆向进行

例题：现有反应：CO（气） ＋ H2O（气） CO2（气） ＋ H2（气）放热反应；在850℃时，K＝1。 （1）若升高温度到950℃时，达到平衡时K____l （填“ 大于”、“小于”、或“等于”）； （2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2，则：当x＝5.0时，上述反应向______________（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是___。 例题：在一密闭容器中，aA（g） bB（g）达平衡后温度保持不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来平衡时浓度 的60%，则：（ ）. A. 平衡向正反应方向移动了 B. 物质A的转化率减少了 C. 物质B的质量分数增加了 D. a＞b 九、图像题解题方法： 1．注意外界条件的改变对一个可逆反应来讲，正逆反应速率如何变化，化学平衡如何移动，在速度-时间图、转化率-时间图、反应物的含量-浓度图等上如何体现。 2．对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析： （1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。 （2）看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物一般生成物多数以原点为起点。 （3）抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v（吸）>v(放)，在速率-时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。 （4）注意终点。例如在浓度-时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。 3．对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析： （1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒沙特列原理挂钩。 （2）搞清正反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。 （3）看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。 （4）看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。 （5）先拐先平。在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，可得该变化的温度高、浓度大、压强高。 （6）定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。

【例1】 下图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表反应①③、②、④，则Y轴是指（ ） ① N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H=-Q ②H2(g)+I2(g) 2HI(g); △H=+Q ③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g); △H=-Q ④2SO3(g)22SO2(g)+O2(g); △H=+Q A．平衡混合气中一种生成物的百分含量 B．平衡混合气中一种反应物的百分含量 C．平衡混合气中一种生成物的转化率 D．平衡混合气中一种反应物的转化率

例2．由可逆反应测绘出图象如下图，纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量， 下列对该反应的判断正确的是（ ） A.反应物中一定有气体 B.生成物中一定有气体 C.正反应一定是放热反应 D.正反应一定是吸热反应