1、一、化学反应速率概念: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。【注意】 (1)现表示的化学反应速率是平均速率,同一反应用不同物质表示的化学反应速率数值可能不同,必须注明物质。(2)起始浓度不一定按比例,但是转化浓度一定按比例。(3) 同一反应各物质的反应速率之比等于化学计量数之比。例:2A(g)+3B (g)C(g)+4D(g) (A):(B):(C):(D) = 2 :3 :1 :4【影响化学反应速率的因素】 (1)决定化学反应速率的主要因素:反应物自身的性质(内因) (2)外因:a. 浓度越大,反应速率越快 b. 升高温度(任何反应,无论吸热还是放热),加快反应速率 c. 催
2、化剂一般加快反应速率d. 有气体参加的反应,增大压强,反应速率加快e. 固体表面积越大,反应速率越快 f. 光、反应物的状态、溶剂等二、化学反应的限度1、可逆反应的概念和特征2、绝大多数化学反应都有可逆性,只是不同的化学反应的限度不同;相同的化学反应,不同的条件下其限度也可能不同 a. 化学反应限度的概念: 一定条件下, 当一个可逆反应进行到正反应和逆反应的速率相等,反应物和生成物的浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡状态”,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡,这就是可逆反应所能达到的限度。b. 可逆反应达到平衡状态的标志: 对于可逆反应,在一定条件下进行到一定程度时,正反应速率和逆反
3、应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,反应达到化学平衡状态。b. 化学平衡的曲线:反应开始: (正)(逆) 反应过程中:(正)逐渐减小,(逆)逐渐增大; 反应物浓度减小,生成物浓度增大平衡时: (正)=(逆);各组分的浓度不再发生变化 反应混合物中各组分浓度保持不变正反应速率逆反应速率消耗A的速率生成A的速率二、化学平衡标志判断、核心标志:V(正)=V(逆) 从以下两个方面来理解1.同一种物质,V(消耗)= V(生成)2.不同种物质,应同时满足以下两个条件(1)一种物质的变化表示V(正),另一种物质的变化表示V(逆);(2)用这两种物质表示的速率之比等于化学计量系数之比。、其他标志1.
4、各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、体积分数、质量分数、转化率等不随时间变化而变化。2.某一组分有颜色的可逆反应,颜色不再改变时。 注意:颜色发生变化,平衡不一定发生移动。如,在一体积可变的容器中建立如下平衡:2HI(g) H2(g)+I2(g),增大压强,颜色加深,但平衡不发生移动。3.压强因为在恒温、恒容条件下,n(g)越大,压强越大。若各成分均为气体时,只需考虑n(g)。对于反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+QD(g)(1)当m+n=p+Q时,即n(g)=0时,无论平衡是否发生移动,压强都为恒值。所以压强为恒值时,不能作为平衡的标志。 (2)当m+np+Q时,即n(g)0时,平
5、衡发生移动,压强一定会发生改变。所以当压强为恒值时,可作为平衡的标志。4.密度由于密度=质量/体积,对于反应:mA+nB pC+QD(1)若各物质均为气体时,由于反应前后总质量不改变,则a恒容时,密度总为恒值,不能作为平衡标志。 b恒压时,当 n(g)=0时,密度总为恒值,不能作为平衡标志;当 n(g)0时,密度为一定值,为平衡标志。(2)若有非气体参加,由于气体的质量随平衡的移动而发生改变, a恒容,密度为一定值,为平衡的标志;b恒压,n(g)=0时,密度为一定值,可作为平衡的标志。5.平均相对分子质量由于:M=m(总)/n(总),对于反应mA+nB pC+QD(1)若各物质均为气体: 当n
6、(g)0时,若M一定时,则标志达平衡。如2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g);当n(g)=0时,若M为恒值,无法判断是否平衡。如H2(g)+I2(g) 2HI(g)。(2)若有非气体参加:无论n(g)0或n(g)=0时,若M一定时,则说明达到平衡状态。如C(s)+O2(g) CO2(g)、CO2(g)+ C(s) 2CO(g)等。6.温度 当化学平衡尚未建立或平衡正在发生移动时,反应总要放出或吸收热量。对于绝热体系,当体系温度一定时,则达到平衡。三、典型例题1.在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是( )AC的生成速率与C的分解速率相等 B单位时间生成n
7、mol A,同时生成3n mol BCA、B、C的浓度不再变化 DA、B、C的分子数比为1:3:22.下列说法中可以充分说明反应: P(气)+Q(气) R(气)+S(气), 在恒温下已达平衡状态的是( )A反应容器内压强不随时间变化 BP和S的生成速率相等C反应容器内P、Q、R、S四者共存 D反应容器内总物质的量不随时间而变化3.在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应: A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是( )A.混合气体的压强 B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量4.下列说法可以证明反应N2+3H22NH3 已达平衡状态
8、的是 ( )A.1个NN键断裂的同时,有3个HH键形成 B.1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂C.1个NN键断裂的同时,有6个NH键断裂 D.1个NN键断裂的同时,有6个NH键形成5.在恒温下的密闭容器中,可逆反应2NO2N2O4 + 热量,下列能说明反应达到平衡状态的是( )NO2缔合生成N2O4的速率与N2O4分解生成NO2速率相等时 C(NO2) = C(N2O4)时 N2O4 处于不再分解时 NO2的分子数与N2O4 分子数比为2:1时体系颜色深浅不再发生改变时 反应器中压强不再随时间变化时混合气体的平均分子量保持不变时 混合气体的密度保持不变时A. B. C. D. 答案解析:1
9、、解析: A中用同种物质C表示了V(正)= V(逆);B都表示V(逆);C中各物质的浓度不再变化,说明V(正)=V(逆);A、B、C的分子数比与是否达到平衡无关。 答案:A、C2、解析: 由于该反应n(g)=0,所以反应容器内压强始终不随时间的变化而变化;P的生成速率表示V(逆),S的生成速率表示V(正),且P和S的系数都为1,所以,P和S的生成速率相等,表示V(正)=V(逆);当反应一旦开始,反应容器内P、Q、R、S四者始终共存;由于该反应n(g)=0,反应容器内总物质的量始终不随时间而变化。 答案:B3、解析:由于该反应n(g)=0,所以混合气体的压强始终不变;由于A为固体,混合气体的质量
10、会随平衡的移动而发生改变,当达到平衡时,混合气体的质量不再发生改变,且为恒容容器,此时密度不再发生变化;B的物质的量浓度不再发生变化,说明V(正)= V(逆);由于该反应n(g)=0,气体的总物质的量始终不发生变化。 答案:B、C4、解析:B、D都表示V(正);NN键断裂表示V(正),HH键形成和NH键断裂都表示V(正),且满足速率之比等于化学计量系数之比。 答案:A、C5、解析:中NO2缔合生成N2O4的速率是V(正),N2O4分解生成NO2速率是V(逆),但不满足速率之比等于化学计量系数之比;C(NO2) = C(N2O4)时,不一定平衡,只有当C(NO2)和C(N2O4)各自保持不变时,才能说明平衡;化学平衡是动态平衡,所以N2O4 始终在分解;只有NO2的分子数与N2O4 分子数保持不变时,达到平衡,NO2的分子数与N2O4 分子数比为2:1时,并不能说明平衡;当体系颜色不再发生改变时,说明NO2的浓度不再发生变化,达到平衡;由于该反应n(g)0,所以反应器中压强不再随时间变化时,说明达到平衡;M=m(总)/n(总),m(总)始终不变,n(g)0,只有达到平衡时,n(总)不变,此时混合气体的平均分子量才能保持不变;密度=质量/体积,质量始终不变,体积始终不变,所以密度始终也不变。 答案:D