化学反应速率和化学平衡(复习)
一、1、计算化学反应速率的表达式是什么?同一反应用不同物质表示反应速率时,各速率间有什么关系?
比较同一反应在不同条件下的反应速率,有哪些注意事项?
例1、将气体 A、B 置于容积为 2 L 的密闭容器中,发生如下反应: 4A(g)十 B(g)=2C(g) 反应进行到 4 s 末,测得 A 为 0.5 mol,B 为 0.4 mol,C 为 0.2 mol。分别用A、B、C浓度的变化表示此反应的速率。
例2、对于反应A2+3B2=2AB3来说,在下列反应速率的表示中,表示反应速率最快的是
A.V(A2)=0.01mol/(L·s) B.V(B2)=1.0 mol/(L·min)
C.V(AB3)=0.9 mol/(L·min) D.V(A2)=0.8mol/(L·min)
单位体积内有效碰撞的次数越多,化学反应速率就越快。能够发生有效碰撞的分子称为活化分子,具有什么特征?有哪些方法(条件)可以增大单位体积内活化分子的个数即、加快反应速率?
1、C↑ 单位体积内活化分子数↑ U(反应速率)↑
2、T↑ 单位体积内活化分子数(百分数)↑ U(反应速率)↑
3、加入正催化剂 单位体积内活化分子数(百分数)↑ U(反应速率)↑
压强的改变对反应速率的影响
①压强增大,反应速率一定加快吗?示例如下:
恒容密闭容器中:1mol N2和3mol H2发生反应
再通入He
再通入N2
②压强不变时,反应速率一定不变吗?
恒压体积可变的容器中:1mol N2和3mol H2发生反应
a、再通入He
b、再通入1mol N2和3mol H2
结论:1、浓度改变对反应速率的影响:只有气体和溶液存在浓度改变,对固体和纯液体视其浓度为常数,因此,只有改变气体或溶液的浓度时才能造成反应速率的改变。增加或减少固体和纯液体的量对反应速率没有影响。
正催化剂和升高温度均能提高单位体积内活化分子的百分数和个数,加快反应速率。
压强对反应速率的影响:前提是针对有气体参加的反应,压强的改变必须要引起浓度的改变,才能影响到反应速率。有时,体系的总压强虽为改变,但反应物的浓度却受到影响,也会造成速率的改变。
对可逆反应(反应可同时朝两边进行),改变条件时需分清针对反应物还是生成物。若反应物浓度改变,则V正 改变,此时V逆则不受影响,反之,生成物浓度改变则V逆 改变,此时V正则不受影响。
三、1、什么时可逆反应?有哪些特点?
2、研究可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在一段时间内V正 和V正随时间的变化关系如图所示,试用简单的语言描述此图像。
[来源:学科网ZXXK]
在t1时刻后,保持外界条件不变,将体系保持的这种状态称为化学平衡状态,由上述信息分析此平衡状态具有的特征。
对于已达平衡的上述体系,改变相关条件,是否能造成平衡体系的破坏(平衡移动)?如:改变浓度、压强、温度或加入催化剂,能直接改变反应的速率。
上述反应平衡时,V正= V逆 ,改变条件后:
若V正== V逆 此时体系仍处于平衡状态 若V正== V逆 平衡破坏,发生相应移动:
V正、> V逆 平衡向正反应方向移动
V正、< V逆 平衡向逆反应方向移动
结论:1、浓度改变对平衡的影响
C反↑— V正↑,此时刻,C生— V逆 均不变,则导致V正、> V逆 ,平衡正向移动。
同理:C反↓—
C生↑—
C生↓—
压强改变对平衡的影响(针对反应前后气体分子个数有变化的反应)
压强的改变对气体分子数多的一边速率影响较大。如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) 正反应是气体体积缩小的反应:
①若增大压强,正逆反应速率均增大,但正反应速率增加量大于逆反应速率增加量,即(增加量)
△V正 > △V逆,导致V正、> V逆,平衡正向移动,即像气体体积缩小的方向移动。
②若减小压强,正逆反应速率均减小,但正反应速率减小量大于逆反应速率减小量,即(减少量)
△V正 > △V逆,导致V正、< V逆,平衡逆向移动,即向气体体积增大的方向移动。
3、温度的改变对平衡的影响(针对所有化学反应)
温度改变对吸热方向的反应速率影响较大。如:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H < 0,即正反应是放热反应:
①升高温度,正逆反应速率均增大,且(增加量)△V吸 > △V放,即△V逆 > △V正,导致V正、< V逆,平衡逆向移动,即向吸热反应方向移动。
②降低温度,正逆反应速率均减小,且(减少量)△V吸 > △V放,即△V逆 < △V正,导致V正、< V逆,平衡正向移动,即向放热反应方向移动。
综上所述:改变条件能否影响平衡的移动,关键是看此条件对正逆反应速率的影响是否一致,当改变条件导致正逆反应速率均增大且增加量相同,或者正逆反应速率均减小且减小量相同,此时,平衡则不发生移动。如:加入催化剂;或者是改变压强—针对反应前后无气体体积变化的反应H2(g)+I2(g)2HI2(g)
例3、在密闭容器中存在如下反应:2NO2(g) O2(g) + 2NO(g) △H >0,某研究小组通过研究在其他条件不变时,t0时刻改变某一条件对上述反应的影响,得出下列图像:[来源:学科网]
请回答下列问题:(1)若改变的条件是增大压强,则对应的图像是
若使用合适的催化剂。则对应的图像是
若改变的条件是升高温度,则对应的图像是
若改变的条件是减小反应物的浓度,则对应的图像是 [来源:学科网]
平衡常数是研究可逆反应的重要数据,对于给定反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H < 0,其平衡常数的表达式是什么,表示的意义,当外界条件(C、T、P或加入催化剂)改变时,平衡常数是否改变,如何改变?
①、表达式:
②、意义:平衡常数数值越大表示反应完全。
③、改变浓度、压强或者加入催化剂时,平衡常数
④、升高温度平衡常数(K) ,降低温度K
例4、在某温度下,可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确的是( )
A. k越大,达到平衡时,反应进行的程度越大.B. k越小,达到平衡时,反应物的转化率越大.
C. k随反应物浓度改变而改变. D. k随温度改变而改变.
例5、一氧化碳变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在773K时,平衡常数Kc=9,如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol·L,计算在该条件下,CO的转化率最大是多少?
[来源:Z§xx§k.Com]
判据化学反应进行的方向有哪些依据?
焓判据:
熵判据:
综合判据: [来源:学§科§网]
例6、判断下列反应在常温常压下能自发进行的是________。
(1)2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.03 kJ·mol-1 ΔS=+494.4 J·mol-1·K-1
(2)CO(g)===C(s,石墨)+O2(g) ΔH=+110.5 kJ·mol-1 ΔS=-89.36 J·mol-1·K-1
(3)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3 kJ·mol-1 ΔS=-280.1 J·mol-1·K-1
(4)CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)ΔH=+178.2 kJ·mol-1 ΔS=+169.6 J·mol-1·K-1
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