化学反应速率与化学平衡
化学:高三复习教案《化学反应速率和化学平衡》(详细解析)

化学反应速率和化学平衡【考试大纲要求】1.了解化学反应的可逆性.理解化学平衡的涵义。
掌握化学平衡与反应速率之间的内在联系.2.理解勒沙特列原理的涵义.掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。
3.能够通过对图形、图表的观察,获取有关的感性知识和印象,并对这些感性知识进行初步加工和记忆。
【知识规律总结】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=△c/△t2.单位:mol/(L·s);mol/(L·min);mol/L·H。
3.相互关系:4NH3+5O24NO+6H2O(g)v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6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,分子之间距离越短,分子之间碰撞机会增大,发生化学反应的几率加大,化学反应速率就快;因此,化学反应速率与浓度有密切的关系,浓度越大,化学反应速率越快。
增大反应物的浓度,正反应速率加快。
(2)温度:温度越高,反应速率越快(正逆反应速率都加快)。
(3)压强:对于有气体参与的化学反应,通过改变容器体积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)。
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,反应混合物中各组在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相等.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物质的量,物质的量浓度,质量分数,体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变).这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。
第二章化学反应速率与化学平衡解析

让生成物及时离开反应体系,使反应物能充分接触。 另外,超声波、紫外光、激光和高能射线等也会对某 些反应的速率产生较大的影响。
2. 4 化学平衡
一、化学平衡常数 1.实验平衡常数 对于一般反应
浓度平衡常数
a A +Bb =dD+eE
c d ( D) c e ( E ) Kc a c ( A) c b ( B)
(2)
起始浓度c 0/(mol· L-1 ) 平衡浓度c /(mol· L-1)
Vi V总
p总=2.03×104 kPa
p(H2)=2.03×104 kPa×66.3%=1.35×104 kPa
p( NH ) / p Q p( N ) / p p( H ) / p
2
3
3
2
2
2.35 103 100 5.00 106 3 4.49 103 1.35 104 100 100
速率的影响并会应用;
• 掌握标准平衡常数的概念及表达式的书写; • 掌握转化率的概念及有关计算和应用; • 运用平衡移动原理说明浓度、压力、温度对化学平衡 移动的影响。
2.1 化学反应速率
反应速率是指给定条件下反应物通过化学反应 转化为产物的速率,常用单位时间内反应物浓 度的减少或者产物浓度的增加来表示。 浓度常用mol.L-1,时间常用s,min,h。 反应速率分为平均速率和瞬时速率两种表示方法。
(2) 方位因素
碰撞理论,较成功地 解释了反应物浓度、 反应温度对反应速 率的影响等,但也 存在一些局限性。
合适 方向 不合适的 方向
化学反应的方位因素
2.过渡状态理论
A +BC A…B…C AB + C
化学化学反应速率与平衡的关系

化学化学反应速率与平衡的关系化学反应速率与平衡的关系化学反应速率和平衡是化学领域的重要概念。
反应速率是指在化学反应中物质转化的快慢程度,而平衡是指在反应进行一段时间后,反应物与生成物的浓度保持恒定的状态。
本文将探讨化学反应速率与平衡之间的关系,并解释其中的原因。
一、化学反应速率的定义与影响因素化学反应速率是指单位时间内反应物或生成物的浓度变化。
通常以物质浓度的变化量与时间的比率来表示。
反应速率的定义为:速率= Δ浓度/Δ时间反应速率受多种因素的影响,包括:1. 反应物浓度:通常情况下,反应物浓度越高,反应速率越快。
2. 温度:提高温度可以增加反应物粒子的能量,因此反应速率也会增加。
3. 催化剂:催化剂可以降低反应的活化能,使反应更容易发生,从而加快反应速率。
4. 反应物的物理状态:气体反应速率一般比液体快,而液体反应速率一般比固体快。
5. 反应物的颗粒大小:颗粒越小,表面积越大,反应速率越快。
在化学反应中,反应速率与平衡之间存在着密切的关系。
反应速率快的反应往往达到平衡的时间也较短,而反应速率慢的反应则需要较长的时间才能达到平衡。
在反应初期,反应速率往往很高,因为此时反应物浓度较高、温度较高,有利于反应发生。
随着时间的推移,反应物逐渐转化为生成物,反应速率逐渐降低。
当反应物和生成物浓度达到一定比例时,反应速率将进一步减缓,最终达到一个平衡状态。
三、平衡位置的受影响因素平衡位置指的是反应达到平衡时,反应物和生成物的相对浓度。
根据列夫泽尔原理(Le Chatelier's principle),平衡位置受到以下因素的影响:1. 反应物浓度:增加反应物浓度将使平衡位置向生成物一侧移动,而减少反应物浓度则会使平衡位置向反应物一侧移动。
2. 温度:增加温度对于吸热反应来说,平衡位置会向生成物一侧移动,对于放热反应来说,平衡位置会向反应物一侧移动。
3. 压力(对气体反应而言):增加压力会使平衡位置向反应物分子较少的一侧移动,而减少压力则会使平衡位置向反应物分子较多的一侧移动。
化学反应速率和化学平衡

第三章化学反应速率和化学平衡研究化学反应不仅要注意其产物的种类,还必须注意另外两个重要问题:一是反应进行的快慢,即化学反应的速度问题;二是反应进行的程度问题,即化学平衡的问题。
研究并掌握化学反应速率和化学平衡的规律,可以帮助人们在化工生产中,选择最适宜的反应条件,在最短的时间内,提高原料的利用率。
第一节化学反应速率一、化学反应速率的表示方法化学反应进行的速率差别很大,如火药爆炸、核反应、酸碱中和等瞬间即可反应完成;而钢铁的生锈、橡胶的老化要经过较长的时间才能察觉;自然界中岩石的风化、煤或石油的形成,则需要长达几十万年甚至亿万年。
在化学反应中,随反应的进行,反应物的浓度不断减小,生成物浓度不断增大。
通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应速率。
浓度单位为mol/ L,时间单位用h(小时)、min(分)、s(秒)表示。
反应速率的单位为mol/L·s、mol/L·min、mol/L·h。
应当指出,该反应速率实际上是一定时间间隔内平均反应速率,而不是瞬间速率。
例如,某反应物的初始浓度是2mol/L,2秒后其浓度变为0.6mol/L,则2秒内该反应物的平均反应速率为0.7mol/L·s。
注意,同一化学反应,用不同的反应物或生成物的浓度变化来表示其反应速率时,其结果不同。
二、影响化学反应速率的因素化学反应速率的快慢,首先取决于反应物的性质。
氢与氟在低温、暗处发生爆炸反应;氢与氯则需要光照或加热才能化合。
其次,浓度、压力、温度、催化剂等外界条件对反应速率也有不可忽略的影响。
1. 浓度对反应速率的影响(1)基元反应与非基元反应反应方程式只能表示反应物与生成物之间的数量关系,不能表示反应进行的实际过程。
一步就能完成的反应称为基元反应。
例如:2NO 2 → 2NO+ O 2经过两步或两步以上才能完成的反应称为非基元反应。
例如:H 2(g) + I 2(g) →2HI(g)反应分两步进行,每一步均为基元反应:第一步 I 2(g) →2I(g)第二步 H 2 + 2I(g) →2HI(g)(2)基元反应速率方程—质量作用定律一定温度下,基元反应的反应速率与各反应物浓度的幂次方乘积成正比,其中各反应物浓度的幂指数为基元反应方程式中各反应物的分子数,这种定量关系称为质量作用定律。
化学反应速率与化学平衡知识点归纳完整版

化学反应速率与化学平衡知识点归纳集团标准化办公室:[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]化学反应速率与化学平衡考点归纳一、化学反应速率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: ①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 ∶q③一般来说,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 tc v ∆∆=qD v p C v n B v m A v )()()()(=== 有:)(A ν∶)(B ν∶)(C ν∶)(D ν=m ∶n ∶p ∶q或: ③化学反应速率不取负值而只取正值.④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,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.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: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)≠0⑷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O.实际上是朝着同方向进行的,例如NaOH + HCl = NaCl + H2b.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:CaCO3CaO + CO2↑;若在密闭容器进行时,则反应是可逆的,其反应的化学方程式应写为:CaCO3CaO + 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.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ABB. 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B2D. 单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B23.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4.化学平衡移动⑴勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动.其中包含:①影响平衡的因素:浓度、压强、温度三种;②原理的适用范围:只适用于一项条件发生变化的情况(即温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂; ③平衡移动的结果:只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化.⑵平衡移动:是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程.一定条件下的平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动.即总结如下: ⑶影响化学平衡移动的条件①浓度、温度的改变,都能引起化学平衡移动.而改变压强则不一定能引起化学平衡移动.强调:气体体积数发生变化的可逆反应,改变压强则能引起化学平衡移动;气体体积数不变的可逆反应,改变压强则不会引起化学平衡移动.催化剂不影响化学平衡.②速率与平衡移动的关系: I . v 正=v 逆,平衡不移动;II. v 正>v 逆,平衡向正反应方向移动;正<v 逆,平衡向逆反应方向移动.强调:加快化学反应速率可以缩短到达化学平衡的时间,但不一定能使平衡发生移动.③平衡移动原理:(勒夏特列原理)⑷转化率变化的一般规律(用等效平衡原理来分析)①当温度、压强(造成浓度变化的压强变化)造成平衡正向移动时,反应物转化率一定增大②若反应物只有一种:aA(g)=bB(g)+cC(g),在恒温恒压状态下,若n(C):n(B)=c:b,充入A,转化率不变;在恒温恒容状态下,在不改变其他条件时,增加A的量,A的转化率与气体物质的计量数有关:①若a = b + c : A的转化率不变;②若a > b + c : A的转化率增大;③若a < b + c : A的转化率减小.③若反应物不只一种:aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)α在不改变其他条件时,只增加A的量,A的转化率减小,而B的转化率增大.β将C、D全部转化成A、B得到一个A、B的物质的量之比,按照这个比例加入A、B,恒温恒压时,转化率不变;恒温恒容时,反应物的转化率与气体物质的计量数有关:若a+b=c+d,A、B的转化率都不变;若a+b>c+d,A、B的转化率都增大;若a+b<c+d,A、B的转化率都减小.γ若n(A):n(B)=a:b,恒温恒压时,只要加入C、D的量之比符合C、D的化学计量数之比,转化率不变;恒温恒容时,若a+b=c+d,A、B的转化率都不变,若a+b>c+d,A、B的转化率都增大,若a+b<c+d,A、B的转化率都减小④同一个化学反应,等量加入反应物时,在恒压容器中的转化率总是大于等于在恒容容器中的转化率,当且仅当反应的Δn=0时转化率相等(此时就等效于恒压).对以上3种情况可分别举例,可加深对概念的理解:例1:某恒温恒容的容器中,建立如下平衡:2NO 2(g ) N 2O 4(g ),在相同条件下, 若分别向容器中通入一定量的NO 2气体或N 2O 4气体,重新达到平衡后,容器内N 2O 4的体积分数比原平衡时 ( ) A .都增大 B .都减小 C .前者增大后者减小 D .前者减小后者增大 解析:2NO 2(g )N 2O 4(g )是气体体积减小的可逆反应.反应达到平衡后,无论向密闭容器中加入N O 2还是N 2O 4气体,可视为加压,平衡都向右移动,达到新平衡时NO 2的转化率都增大.答案选A例2:一定温度下,将a mol PCl 5通入一个容积不变的反应器中,达到如下平衡:PCl 5(g )PCl 3(g )+Cl 2(g ),测得平衡混合气体压强为p 1,此时再向反应器中通入a mol PCl 5,在温度不变的条件下再度达到平衡,测得压强为p 2,下列判断正确的是( ) A. 2p 1>p 2 B. PCl 5的转化率增大 C. 2p 1<p 2 D. PCl 3%(体积含量)减少 解析:PCl 5(g )PCl 3(g )+Cl 2(g )是气体体积增大的可逆反应.如反应达到平衡后,再向密闭容器中加入PCl 5, PCl 3的物质的量会有增加,此时可视为加压,平衡向左移动,反应达到新的平衡时PCl 5在平衡混合物中的百分含量也较原平衡时有所增加,但PCl 5的转化率降低.答案选A 例3: 2HI (g )H 2(g )+I 2(g )是气体体积不变的可逆反应,反应达到平衡后,再向固定密闭容器中加入HI ,使c (HI )的浓度增大,HI 平衡转化率不变.对于气体体积不变的可逆反应,反应达到平衡后增加反应物,达到新的化学平衡时反应物的转化率不变.应注意的是,实际应用时,题目所给的条件并不向上面总结的那么理想化,因此应该利用等效平衡知识具体问题具体分析. ⑸压强变化对于转化率的影响对于可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),(a+b≠c+d)在压强变化导致平衡移动时,充入“惰性气体”化学平衡朝哪个方向移动转化率如何变化可归纳为以下两方面:1. 恒温恒容条件下充入“惰性气体”,化学平衡不移动.因平衡体系的各组分浓度均未发生变化,故各反应物转化率不变.2. 恒温恒压条件下充入“惰性气体”,化学平衡向气体体积增大的方向移动.因为此时容器容积必然增大,相当于对反应体系减压,继而可判断指定物质的转化率变化.变式训练:1、在一容积可变的密闭容器中,通入1molX和3molY,在一定条件下发生如下反应:X(g)+3Y(g) 2Z(g),到达平衡后,Y的转化率为a%,然后再向容器中通入2molZ,保持在恒温恒压下反应,当达到新的平衡时,Y的转化率为b%.则a与b的关系是()A.a=b B.a>b C.a<b D.不能确定2、两个体积相同的密闭容器A、B,在A中充入S O2和O2各1mol,在B中充入SO2和O2各2 mol,加热到相同温度,有如下反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g),对此反应,下述不正确的是()A.反应速率B>A B.SO2的转化率B>AC.平衡时各组分含量B = A D.平衡时容器的压强B>A3、一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应:xA(气)+yB(气) nC(气),达到平衡后,测得A气体的浓度为L.保持温度不变将容器的容积扩大1倍,再达平衡时,测得A气体的浓度为L,则下列叙述中正确的是()A、x+y<nB、该化学平衡向右移动C、B的转化率增大D、C的体积分数减小4、一定温度下,在一个体积可变的密闭容器中加入2 molH2和2 molN2,建立如下平衡: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)相同条件下,若向容器中再通入1 mol H2和,1molN2又达到平衡.则下列说法正确的是()A.NH3的百分含量不变B.N2的体积分数增大C.N2的转化率增大 D.NH3的百分含量增大5、某温度下的密闭容器中发生如下反应:2M(g)+N(g) 2E(g),若开始时只充入2 mol E(g),达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20%;若开始时只充入2 mol M和1 mol N的混合气体,则达平衡时M的转化率为()A.20%% %% 参考答案: 1、 A 2、C 3、D 4、A 5、C总之,判断转化率的变化关键是正确判断平衡移动的方向,当增大物质的浓度难以判断平衡移动的方向时,可转化为压强问题进行讨论;当增大压强难以判断平衡移动的方向时,可转化为浓度问题进行讨论.5、等效平衡问题的解题思路⑴概念:同一反应,在一定条件下所建立的两个或多个平衡中,混合物中各成分的含量相同,这样的平衡称为等效平衡.⑵分类:①等温等容条件下的等效平衡:在温度和容器体积不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等同平衡.②等温等压条件下的等效平衡:在温度和压强不变的条件下,改变起始物质的加入情况,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边同一边物质的物质的量比值相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为等比例平衡.③等温且Δn=0条件下的等效平衡:在温度和容器体积不变的条件下,对于反应前后气体总分子数不变的可逆反应,只要可以通过可逆反应的化学计量数比换算成左右两边任意一边物质的物质的量比值相同,则两平衡等效,这种等效平衡可以称为不移动的平衡.【归纳】等效平衡规律对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在两种不同起始状态下反应,达平衡后互为等效平衡的条件是:6、速率和平衡图像分析⑴分析反应速度图像①看起点:分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物,生成物多数以原点为起点.②看变化趋势:分清正反应和逆反应,分清放热反应和吸热反应.升高温度时,△V 吸热>△V放热.③看终点:分清消耗浓度和增生浓度.反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比.④对于时间——速度图像,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”.增大反应物浓度V正突变,V逆渐变.升高温度,V 吸热大增,V放热小增.⑵化学平衡图像问题的解答方法:①三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看△V正、△V逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向.②四要素分析法:看曲线的起点;看曲线的变化趋势;看曲线的转折点;看曲线的终点.③先拐先平:对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ,在转化率-时间曲线中,先出现拐点的曲线先达到平衡.它所代表的温度高、压强大.这时如果转化率也较高,则反应中m+n>p+q.若转化率降低,则表示m+n<p+q.④定一议二:图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系. 化学反应速率化学反应进行的快慢程度,用单位时间反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示.解化学平衡图像题的技巧1、弄清横坐标和纵坐标的意义.2、弄清图像上点的意义,特别是一些特殊点(如与坐标轴的交点、转折点、几条曲线的交叉点)的意义.3、弄清图像所示的增、减性.4、弄清图像斜率的大小.5、看是否需要辅助线.6、看清曲线的起点位置及曲线的变化趋势7、先出现拐点的曲线先平衡,所处的温度较高或压强较大;还可能是使用正催化剂8、定压看温度变化;定温看压强变化.7、化学平衡常数在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数,这个常数叫做化学平衡常数,简称平衡常数.用符号K表示.(1)平衡常数K的表达式:对于一般的可逆反应:mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)当在一定温度下达到化学平衡时,该反应的平衡常数为:【注意】:a.在平衡常数表达式中,反应物A、B 和生成物C、D的状态全是气态,c(A)、c(B)、c(C)、c(D)均为平衡时的浓度.b.当反应混合物中有固体或纯液体时,他们的浓度看做是一个常数1,不必写入平衡常数的表达式中.例如,反应在高温下 Fe3O4(s) + 4H23Fe(s) + 4H2O(g)的平衡常数表达式为:又如,在密闭容器中进行的可逆反应CaCO3(s) CaO(s) + CO2↑的平衡常数表达式为:K=c(CO2)c.平衡常数K的表达式与化学方程式的书写方式有关.例如:N2 + 3H22NH3)()()()(n BcAcDcCcKmqp⋅⋅=)()(2424HcOHcK=)()()(232321HcNcNHcK⋅=2NH 3N 2 + 3H 2 N 2 + H 2NH 3 显然,K 1、K 2、K 3具有如下关系: 2/113)(K K = (2)平衡常数K 值的特征:①K 值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关.即对于一个给定的反应,在一定温度下,不论起始浓度(或压强)和平衡浓度(或压强)如何,也不论是否使用催化剂,达平衡时,平衡常数均相同.②K 值随温度的变化而变化.对于一个给定的可逆反应,温度不变时,K 值不变(而不论反应体系的浓度或压强如何变化);温度不同时,K 值不同.因此,在使用平衡常数K 值时,必须指明反应温度. (3)平衡表达式K 值的意义:①判断可逆反应进行的方向.对于可逆反应:mA(g) + nB(g)pC(g) +qD(g),如果知道在一定温度下的平衡常数,并且知道某个时刻时反应物和生成物的浓度,就可以判断该反应是否达到平衡状态,如果没有达到平衡状态,则可判断反应进行的方向.将某一时刻时的生成物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积,与某一时刻时的反应物的浓度用化学方程式中相应的化学计量数为指数的乘积之比值,叫做浓度商,用Q C 表示.即:当Q C =K 时,体系达平衡状态;当Q C <K ,为使Q C 等于K ,则分子(生成物浓度的乘积)应增大,分母(反应物浓度的乘积)应减小,因此反应自左向右(正反应方向)进行,直至到达平衡状态;同理,当Q C >K 时,则反应自右向左(逆反应方向)进行,直至到达平衡状态.②表示可逆反应进行的程度.)()()(22/322/133H c N c NH c K ⋅=)()()(322322NH c H c N c K ⋅=)()()()(n B c A c D c C c Q m qp c ⋅⋅=K 值越大,正反应进行的程度越大(平衡时生成物的浓度大,反应物的浓度小),反应物的转化率越高;K 值越小,正反应进行的程度越小,逆反应进行的程度越大,反应物的转化率越低.一般来说,当K>105时,反应可以认为进行完全.化学平衡计算题求解技巧1、化学平衡常数(1)化学平衡常数的数学表达式 (2)化学平衡常数表示的意义平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小,K 值越大,反应进行越完全,反应物转化率越高,反之则越低. 2、有关化学平衡的基本计算 (1)物质浓度的变化关系反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度 生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓度其中,各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比.(2)反应的转化率(α): ×100% (3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应,在计算时经常用到理想气体方程式: pV=nRT根据这个方程式可以定性甚至定量地比较气体的性质、参数 (4)计算模式(“三段式”) 浓度(或物质的量等) aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(或质量、浓度)反应物起始的物质的量(或质量、浓度)反应物转化的物质的量=α起始 m n 0 0 转化 ax bx cx dx 平衡 m-ax n-bx cx dx根据“三段式”可以求出关于这个可逆反应的某种物质的反应速率、转化率、质量(或体积等)分数以及反应的平衡常数等 技巧一:三步法三步是化学平衡计算的一般格式,根据题意和恰当的假设列出起始量、转化量、平衡量.但要注意计算的单位必须保持统一,可用mol 、mol/L ,也可用L.例1 X 、Y 、Z 为三种气体,把a mol X 和b mol Y 充入一密闭容器中,发生反应X + 2Y2Z ,达到平衡时,若它们的物质的量满足:n (X )+ n (Y )= n (Z ),则Y 的转化率为( )A 、B 、C 、D 、 解析:设Y 的转化率为αX + 2Y2Z起始(mol ) a b 0转化(mol ) αb αb平衡(mol )-a -b αb αb依题意有:-a + -b αb = αb , 解得:α= .故应选 B. 技巧二:差量法差量法用于化学平衡计算时,可以是体积差量、压强差量、物质的量差量等等.%1005⨯+b a %1005)(2⨯+b b a %1005)(2⨯+b a %1005)(2⨯+a b a αb 21αb 21αb 21%1005)(2⨯+b b a例2 某体积可变的密闭容器,盛有适量的A 和B 的混合气体,在一定条件下发生反应: A + 3B2C ,若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为VL ,其中C 气体的体积占10%,下列推断正确的是( ) ①原混合气体的体积为 L ②原混合气体的体积为 L ③反应达平衡时,气体A 消耗掉 L ④反应达平衡时,气体B 消耗掉 L A 、②③ B 、②④ C 、①③ D 、①④ 解析: A + 3B2C ΔV起始(L ) 1 3 2 2 平衡(L )所以原混合气体的体积为V L + L = L ,由此可得:气体A 消耗掉 L ,气体B 消耗掉 L.故本题选A.变式 某温度下,在密闭容器中发生如下反应,2A(g)2B(g)+C(g),若开始时只充入2 mol A 气体,达平衡时,混合气体的压强比起始时增大了20%,则平衡时A 的体积分数为 .解析:等温度、等体积时,压强增大了20%,也就是气体的物质的量增多了2 mol ×20%= mol ,即平衡时气体的物质的量变为 mol. 2A(g)2B(g) + C(g) Δn2 2 1 1 变化(mol )平衡时,n(A)=2 mol - mol = mol ,n(总)= mol ,故A 的体积分数为: ×100%=50%. 技巧三:守恒法2.4mol1.2mol1、质量守恒 例3、a mol N 2与b mol H 2混合,要一定条件下反应达到平衡,生成了c mol NH 3,则NH 3在平衡体系中质量分数为( ) A 、 B 、 C 、 D 、解析:由质量守恒定律可知:在平衡体系中的混合气体总质量应等于反应前N 2和H 2混合气的总质量.即NH 3在平衡体系中的质量分数为 .故本题应选B.2、原子个数守恒例4 加热时,N 2O 5可按下列分解:N 2O 5 N 2O 3 + O 2、N 2O 3又可按下列分解:N 2O 3N 2O + O 2.今将 4 molN 2O 5充入一升密闭容器中,加热至 t ℃时反应达到了平衡状态.平衡时,c (O 2)= mol/L, c (N 2O 3)= mol/L,c (N 2O )= _______ mol/L ,此时N 2O 5的分解率为 ________.解析:N 2O 5的起始浓度为c (N 2O 5)=4mol/L ,平衡时的气体成份及浓度为: 达平衡时的气体成份:N 2O 5 N 2O 3 N 2O O 2 平衡浓度(mol/L ) x y 由N 原子守恒:422262.12⨯=+⨯+y x 由O 原子守恒:4525.4362.15⨯=⨯++⨯+y x解得:x = mol/L ,y = mol/L ,所以,c (N 2O )= mol/L ,N 2O 5的分解率为: .变式 一定温度下,反应2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g)达到平衡时,%1001722817⨯-+cb a c%100⨯++cb ac %10022817⨯+ba c%10022834⨯+ba c%5.76%100/4/94.0/4=⨯-Lmol Lmol L mol %10022817⨯+ba c。
化学平衡和速率图像

3.“平台”类 v-t 图——催化剂(或压强)对化学反应 速率的影响
图像中 v′(正)、v′(逆)都是突然增大,且增大的程度 相同,t1 时刻,图像中出现了“平台”,化学平衡不发生移 动,改变的条件可能是使用了催化剂也可能是对反应前后气 体总体积不发生变化的反应增大了压强。
(2)解题原则——“先拐先平数值大”。 在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出 现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中 T2>T1)、压强较大(如图 Ⅱ中 p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中 a 使用了催化剂)。
Ⅰ.表示 T2>T1,生成物的百分含量降低,说明正反应是放热 反应,温度升高,平衡逆向移动。
图像Ⅱ中,v′(正)渐变,v′(逆)突变,t1 时刻图像中有一条线是 连续的,且 v′(正)>v′(逆),说明 t1 时刻改变的条件是减小了生成 物的浓度,使 v′(逆)突变,平衡正向移动。
2.“断点”类 v-t 图——温度(或压强)对化学反应速率的影响
图像Ⅰ中,v′(正)、v′(逆)都 是突然增大的,t1 时刻,图像中出现 了“断点”,且 v′(正)>v′(逆), 平衡正向移动,说明该反应的正反 应可能是吸热反应(或气体总体积减 小的反应),改变的外界条件B(g) pC(s)+qD(g)反应过程中,
其他条件不变时,产物 D 的质量分数 D%与温度 T 或压强 p
的关系如图所示,请判断下列说法正确的是
A( )
A.降温,化学平衡向正反应方向移动
化学反应速率和化学平衡实验报告
化学反应速率和化学平衡实验报告实验目的,通过实验观察和测定不同因素对化学反应速率和化学平衡的影响,探究相关规律。
实验仪器和试剂,实验仪器包括试管、烧杯、计时器等;试剂包括氢氧化钠溶液、盐酸溶液、溴水等。
实验原理,化学反应速率是指单位时间内反应物消失量或生成物生成量的大小,可以通过观察反应物浓度的变化或生成物浓度的变化来确定。
而化学平衡是指在一定条件下,反应物和生成物浓度达到一定的比例关系,不再发生净反应。
实验步骤:1. 实验一,观察温度对化学反应速率的影响。
a. 取两个试管,分别加入等量的氢氧化钠溶液和盐酸溶液,观察反应情况;b. 将其中一个试管放入冰水中降低温度,另一个试管放入热水中升高温度,观察反应速率的变化;c. 记录观察结果。
2. 实验二,观察浓度对化学反应速率的影响。
a. 取两个试管,分别加入不同浓度的氢氧化钠溶液和相同浓度的盐酸溶液,观察反应情况;b. 记录反应开始的时间,并观察生成物的浓度变化;c. 记录观察结果。
3. 实验三,观察压力对化学平衡的影响。
a. 取两个试管,分别加入溴水,观察反应情况;b. 在一个试管中加入少量氯化铁溶液,观察生成物的颜色变化;c. 记录观察结果。
实验结果与分析:1. 实验一结果表明,温度的升高能够加快化学反应速率,而温度的降低则会减慢化学反应速率。
这是因为温度升高会增加分子的平均动能,使得分子碰撞频率增加,从而增加反应速率。
2. 实验二结果表明,浓度的增加能够加快化学反应速率。
这是因为浓度增加会增加反应物的碰撞频率,从而增加反应速率。
3. 实验三结果表明,在一定条件下,化学反应会达到平衡状态。
当加入氯化铁溶液后,溴水的颜色发生变化,但最终仍然会达到一定的平衡状态。
结论,本实验通过观察和测定不同因素对化学反应速率和化学平衡的影响,验证了温度、浓度和压力对化学反应速率和化学平衡的影响。
这些实验结果对于理解化学反应速率和化学平衡的规律具有重要的指导意义。
实验中还存在一些不足之处,例如实验操作的精度和实验条件的控制等方面,需要进一步改进和完善。
化学反应速率与化学平衡——图像专题(共52张)
v
pC(g)+qD(g),条件改变时有
右图变化反应;b.___加__压___,
m+n__>_p+q;平衡向__正__反应 方向移动。
v
②若对上述反应降温或减小 压强,画出平衡移动过程中 的 v-t图。
v正 v逆
t1
t2 t
v逆
v正
t1
t2 t
2.速率----时间图像
(3) 催化剂 压强变化b
①对于mA(g)+nB(g)
v
pC(g)+qD(g),条件改变时有
右图变化,改变的条件可能
为:a.__加__正__催__化__剂__;
b.__加__压____,m+n__=_p+q;平
衡向__正__反应方向移动。 v
②若对上述反应加负催化剂 或减小压强,画出平衡移动 过程中的 v-t图。
v正 v逆
t1
t
v正 v逆
t1
t
2.速率----时间图像
原因分类:
(1)若a、b无断点,则平衡移动肯定是改变某一物质的浓 度导致。
(2)若a、b有断点,则平衡移动原因可能是:①改变反应 体系的压强;②改变反应体系的温度;③同时不同程度地改 变反应物(或生成物)的浓度;
(3)若改变条件后,正、逆反应速率仍相等,则原因可能 是:①反应前后气体分子体积不变;②使用了催化剂;③等 效平衡
__增__大__反__应__物__浓__度___,
平衡将向__正__反应方向移动。
②引起平衡移动的因素是: v
__减__小__生__成__物__浓__度___, 平衡将向_正___反应方向移动。
v正
v逆
t1
t2 t
化学反应速率和平衡
化学反应速率和平衡一、化学反应速率:用单位时间内,反应物浓度减少量或生成物浓度增加量来表示化学反应快慢的物理量。
反应速率的两种计算方法(1)公式法:注意:①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质,不适用于固体和纯液体。
②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率,而不是即时速率,且计算时取正值。
(反应物始态减末态,生成物末态减始态)③对于可逆反应,通常计算的是正、逆反应抵消后的总反应速率,当达到平衡时,总反应速率为零。
(注:总反应速率也为净速率)(2)比值法:同一化学反应,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数之比。
(速率比=系数比)2.速率影响因素(1)“惰性气体”对反应速率的影响①恒容充“惰性气体”或不参反气体反应速率不变。
(无影响)②恒压:充“惰性气体”或不参反气体,相当于减压,反应速率减小。
(活塞上移,浓度变小)(2)纯液体、固体对化学反应速率无影响(纯液体和固态物质的浓度为常数,但固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一,等质量的同种固体,颗粒越小,反应越快)(3)外界条件改变对正、逆反应速率的影响方向是一致的(都增或都减),但影响程度(幅度)可能大小不同。
①当增大反应物浓度时,v正增大,(突变)v逆瞬间不变,随后也增大;(渐变)②增大压强(压活塞,不增加反应物的量,反应物浓度增大,正反应速度增大),气体分子数减小方向的反应速率变化程度大;(压强对气体体积缩小方向速率影响大,增压增幅大,减压减幅大,增缩减胀)③对于反应前后气体分子数不变的反应(反应前后气体体积不变化的反应△V=0),改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率(增幅或减幅相等,平衡不移动。
);压强对△V=0的反应平衡移动无影响。
④升高温度,v正和v逆都增大,但吸热反应方向的反应速率增大的程度大;(生吸降放:温度对吸热反应方向速率影响大,升温增幅大,降温减幅大.人们喜欢雪中送炭胜过锦上添花)⑤使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率。
《化学反应速率和化学平衡的图像》
增大压强
v(正)、v(逆)均增大; 若Δ Vg<0,则v(正)强变, υ (逆)弱变;v(正)>v(逆),平衡 向右移动
减小压强
v(正)、v(逆)均减小; 若Δ Vg<0,则v(正)强变, υ (逆)弱变;v(正) <v(逆),平 衡向左移动
改变压强
v(正)、v(逆)均增大(或减 小); 若Δ Vg=0, 则v(正) =v(逆), 平衡不移动
[例3]
可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) △H<0 在相同温度、不同压强时,A的转化率跟反应时间 的关系如图,则P1 < P2, a+b < c+d (填>、<或=)
先拐先平, P2>P1
P1 →P2 增大压强,A的转化率减小,
则平衡逆向移动,逆向为气体系数减小的反应
[小结]
看图,分析图像特点→依据图像的拐点→比较
温度或压强的的大小→分析改变条件后,y轴的变
化情况→结合平衡移动原理 →得到相关结论
[练习3]
在密闭的容器中进行如下的反应: H2(g)+I2(g) 2HI(g),在温度T1和T2时,产物的 量与时间的关系如下图所示,符合图象的正确的判 断是( D) A.T1>T2,△H>0 B.T1>T2,△H<0 C.T1<T2,△H>0 D.T1<T2,△H<0
化学反应速率和化学 平衡的图像
考试说明要求
理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等) 对反应速率及化学平衡的影响,认识其一般规 律。
1.反应速率—时间图象 2.反应速率—温度(压强)图象 3. 含量—时间-温度(压强)图象 4. 转化率—温度、压强图象
1、浓度对化学反应速率影响及平衡移动的图像
条件变化 速率变化和平衡移动方向 V—t图像
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化学反应速率与化学平衡 教学内容 1.化学平衡图象的特征分析 2.化学平衡问题研究的重要思维方 3.有关转化率的判断计算
二、学习指导 (一)化学平衡的图象问题研究 1. 作用:化学反应速率和化学平衡的有关理论具有一定的抽象性,.运用各种图象能直观地反映可
逆反应的变化规律及特点,.能从定性和定量两方面来分析和研究变化的因素、方向和程度. 2.方法: (1)注重纵坐标和横坐标所对应的物理量.,只要其中一个物理量改变,就可能导致图象的改变. 例如 对一可逆反应从起始到达平衡,某反应物的A的百分含量)、A的转化率A分别对时间作图,曲线正好相反.
t1 t A的百分含量与时间关系 A的转化率与时间关系
(2)弄清纵坐标和横坐标两种物理量之间的相互关系。.作图或析图时要注意变化的方向、趋势、程度,.如考虑是直线还是曲线?是上升还是下降?到一定时是否会不再改变?若是两条或两条以上的直线,斜率是否相同?若是两曲线,它们的曲率是否相等?„„这一系列的问题必须思考清楚。. (3)抓住关键的点:如原点、最高点、最低点、转折点(拐点)、交点等.。同样有一系列问题值得去好好思考,如该不该通过原点?有没有最高(或最低)点?为何有转折点、交点等?
3.图象类型 (1)横坐标——时间(t) 纵坐标——反应速率(v) 或某物质浓度(C)或某成分的百分含量(A%) 或某反应物的转化率(A) 特点: ①可逆反应从非平衡到达平衡以前,v、C、A% 、A均随时间(t)变化,到达平衡后,则不随时间而改变.。图象中一定将出现平行于横坐标的直线,简称“平台”. ②出现转折“平台”的先后取决于达到平衡所需要的时间.而时间的长短又取决于反应速率的大小. 温度(T)一定,压强(P)越大,V正、V逆越大,t越小 压强(P)一定,温度(T)越大,V正、V逆越大,t越小 T、P一定,使用正催化剂后V正、V逆均增大,t缩小. ③“平台”的相对高低,则由外界条件对平衡的影响来决定.“平台”越高,说明条件越有利于纵坐标对应物理量的提高.反之,则不利. 故可根据图象特点来分析可逆反应特点. 例1 已知某可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+Q在密闭容器中进行反应,测得在不同时间t、温度T和压强P与反应物B在混合气中的百
t t1
A% A 分含量B%的关系曲线如图所示. A.T1<T2,P1>P2,m+n>P,Q<0 B.T1> T2,P2>P1,m+n<P,Q<0 C.T2> T1,P2>P1,m+n<P,Q<0 D.T1> T2,P2>P1,m+n>P,Q>0 解析:①根据达到平衡的时间长短,可断定 T2<T1,P2>P1 ②根据“平台”高低,可断定 低温有利于B%增大,说明逆反应是放热反应,即正反应为吸热,Q<0 高压有利.B%增大,说明增大压强,平衡逆移,故m+n<P. 由此可知,本题答案:B.
例2 如图所示,a曲线表示一定条件下可逆反 应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s)+Q的反应过程中X 的转化率和时间的关系.若使a曲线变为b曲线,可 采取的措施是 [ ] A.加入催化剂 B.增大Y的浓度 C.降低温度 D.增大体系压强 解析:①达平衡所需时间b<a
正逆反应速率Vb >Va ②改变条件后x不变 平衡不移动 ③该可逆反应ΔVg=0 可加催化剂或加压 答案:B、D.
在反应速率(v)-时间(t)图象中,在保持平衡的某时刻t1改变某一条件前后,V正、V逆的变化有两种: V正、V逆同时突破——温度、压强、催化剂的影响 V正、V逆之一渐变——一种成分浓度的改变
现图示如下: 图 改变条件
增加反应物浓度
降低生成物浓度
升温或加压(Δng≠0)
V正
逆V
V正
V逆
V正
V逆
Vt
tV
V正
V逆
V逆
V正
逆V正V
xO时间
ba
%BtT11P、、T1P
2
、2T2P
(5)在浓度C-时间t图象中 改变温度瞬间,各物浓度不变,故平衡虽破坏,但各物质的浓度变化均连续. 改变压强瞬间,各物质浓度(气体)均突变.加压——突增,减压——突减. 改变某一成分浓度时,该成分浓度突变,其它物质不变,故变化是连续的. 例 3. 可逆反应N2+3H2 2NH3+Q,从反应开始经t1秒达平衡状态,因条件改变,平衡在t2秒时发生移动,在t3秒时,又达到新的平衡状态.试根据t2-t3秒曲线判断,下列图1、图2所表示的平衡移动方向和变化条件各是什么?
图1 图2 解析 图1中t2-t3曲线与原来连续变化,说明只可能改为变温度引起.NH3浓度下降,H2浓度增大,说明平衡是逆向移动,故变化的条件是升温. 图2中 ,t2时改变条件前后NH3的浓度连续变化,而N2浓度突变,说明只能是增加N2浓度引起,平衡正向移动. 例 5.气态反应A+B C+D,其它条件不变,在有催化剂条件(a)时和无催化剂条件(b)时的反应过程中,有关的量(纵坐标)随时间(横坐标)的变化情况错误的是[ ]
tVVV逆
正正V=
逆
V
≠
0
降温或减压(Δng≠0) 使用正催化剂或加压(Δng=0)
使用负催化剂或减压(Δng=0)
浓间时(t)度C
1234NHH23
t1tt23(t)时间41231tt23
t
NH3
N2
DC%B
tVAt
%CAVaba
b
V正
逆Vab
a
正V
逆V 解析:使用催化剂,同等程度改变正逆反应速度,缩短达到平衡所需时间,但不改变平衡状态。故不论有无催化剂,达到平衡时同一成分的百分含量相同。所以选项A错C对。选项D中似乎达平衡所需时间长短合理,但使用催化剂,反应速率不但不增大,反而减小,显然不合理。选项B正确。本题正确选项:B、C
例6..2.右图为条件一定时,反应 2NO+O2 2NO2+Q(Q>0)中NO的最大转 化率与温度变化关系曲线图,图中有A、B、C、D、 E五点,其中表示未达到平衡状态,且V正<V逆的 点是[ ]
A.B和C B.A和E C.E D.A和C 解析:当条件一定时,反应的最大转化率一定是达平衡状态时。该图像与初中所学的溶解度曲线很相似。A、D所在的曲线上所有的点均为平衡时的状
态。曲线上下的点均为非平衡时的状态。反应从非平衡自发达平衡。 从图中可看出,B、C所在状态的转化率小于该温度平衡时。说明反应正向正反应方向移动。 即V正>V逆。而E所在状态的转化率大于该温度平衡时的,说明反应正向逆反应方向移动。 即V正<V逆。故本题选C.。 (2)横标——温度T 纵标——百分含量A% 或转化率A 或反应速率C 特点:①横坐标为T时,纵标对应的各物理量均随T变化而变化. ②若测得在不同温度下经过足够长时间达平衡时A%、αA、C均随T单调变化. ③若测得在不同温度下经过同一时间在某一时刻测得A%、αA、C随T变化而可能呈现先上升→达最高点→ 下降的变化趋势
例7. 下图表示外界条件(温度、压力)的变化对下列反应的影响. L(s)+G(g) 2R(g)-Q(吸热) 在图中Y轴是指 A.平衡混合气中R的质量分数 B.平衡混合气中G的体积分数 C.G的转化率 D.L的转化率
解析 由图象可知:T↗,Y↓. G%↓,R%↗. 由反应可知:T↗,平衡正移. 反应物α↗. 答案:B.
1.01×105aP
P×101.016a
P×101.017a
Y
(T)温度
AB%3
T℃
EFGHI
Z TNO(℃)OA
BCD
E
AB%3
T℃
EFGHI 例5 在容积相同的五个密闭容器中分别放 入同量的A2和B2,在不同温度下同时任其发生 反应:A2(g)+3B2(g) 2AB3(g),分别在 某一同时刻测得其中AB3所占的体积分数变化 如图所示.下列说法不正确的是 [ ] A.正反应是放热反应 B.E、F二点尚未达到平衡 C.H、I二点尚未达到平衡 D.G、H、I三点可能已达平衡状态 解析 随着温度的升高反应速率加快.从G到H、I,AB3%所占的体积分数降低,能得出正反应是放热反应;E、F两点AB3%比G点低,原因是低温下反应速率慢,反应未达平衡状态.选C.
(二)解决化学平衡问题的重要思维方法 1.可逆反应“不为零”原则. 可逆性是化学平衡的前提,达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态,每种物质的量不为零. 一般可用极限分析法推断. 即假设反应不可逆,则最多生成产物多少,有无反应物剩余,余多少.这样的极值点是不可能达到的,故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量. 例3 在一定温度下将1 molCO和1mol水蒸气放在密闭容器中反应:CO+H2O CO2+H2,达平衡后测得CO2为0.6mol,再通入4mol水蒸气,达新平衡后CO2的物质的量可能是[ ] A.0.6mol B.1mol C.0.8mol D.1.2mol
解析 加入H2O(g)平衡正移,n·CO2>0.6mol但不可能任意增大,根据“不为零”原则,1molCO即
使完全反应也只可能生成1molCO2,所以0.6mol<nCO2<1mol.答案C合适. 2.“一边倒”原则 可逆反应,在条件相同时(等温等容),若达到等同平衡,其初始状态必须能互变,从极限角度看,就是各物质的物质的量要相当.因此可以采用一边倒的原则来处理以下问题: (1)化学平衡等同条件(等温等容) aA(g)+bB(g) cC(g) ①始 a b 0 平衡态Ⅰ ②始 0 0 c 平衡态Ⅱ ③始 x y z 平衡态Ⅲ 为了使平衡Ⅲ =Ⅱ=Ⅰ 根据“一边倒”原则,即可得
x+caz=a ax+cz=1
y+cbz=b bn+cz=1
例8 温度、催化剂不变,向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3,反应达平衡时;氨气浓度最大的一组是[ ] A B C D H2 6 1 3.5 5 N2 2 0 1 1.5