化學(xué)復(fù)習(xí)提綱參考文
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第二章《化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)平衡》復(fù)習(xí)提綱
第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)速率
不同的化學(xué)反應(yīng)快慢是不一樣的。
怎么樣來(lái)比較和描述不同反應(yīng)的快慢呢?
化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的一個(gè)物理量。
一.化學(xué)反應(yīng)速率
1.定義: 單位時(shí)間內(nèi)(如每秒,每分鐘)反應(yīng)物濃度的 或生成物濃度的 來(lái)表示。
2.計(jì)算式:△v=△c/△t
3.單位: l/(L · in)或 l/(L · s)
4.注意的問(wèn)題: ①通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來(lái)表示,所以反應(yīng)速率是正值。
②中學(xué)階段的化學(xué)反應(yīng)速率是平均速率(指定時(shí)段內(nèi)濃度的變化量)。
③濃度僅指溶液或氣體的,固體、純液體無(wú)濃度,或可認(rèn)為為常數(shù)。
【例題】在1L的密閉容器中,加入8l N2和20l H2,發(fā)生 N2 + 3H2 = 2NH3 ,在5in末時(shí),測(cè)得容器中含有6l的N2,求該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率。
5.有關(guān)結(jié)論: ①同一個(gè)反應(yīng),用不同的物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率數(shù)值可能不一樣,所以應(yīng)注明是由哪種物質(zhì)表示的。同一反應(yīng)中,各物質(zhì)的速率之比等于他們?cè)诨瘜W(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。②化學(xué)反應(yīng)速率是指在整個(gè)過(guò)程中的平均速率,且均為正值。
二、測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率的方法
實(shí)驗(yàn)2一1對(duì)于鋅和不同濃度的稀硫酸的實(shí)驗(yàn),你準(zhǔn)備如何比較反應(yīng)速率的快慢?
1、定性描述
通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)判斷反應(yīng)的快慢
、儆^察產(chǎn)生氣泡的快、慢;
②觀察試管中剩余鋅粒的量的多、少;
、塾檬钟|摸試管,感受試管外壁溫度的高、低.
2、定量測(cè)量
通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)判斷反應(yīng)的快慢
、贉y(cè)定氫氣的體積或氫氣的質(zhì)量的變化
、跍y(cè)量體系的壓強(qiáng)的變化
、蹨y(cè)定鋅粒的質(zhì)量的變化
④測(cè)定H+的濃度或Zn2+的濃度變化
、轀y(cè)定體系的溫度或測(cè)定反應(yīng)的熱量變化
⑥測(cè)量溶液的導(dǎo)電能力的變化
如何通過(guò)用注射器測(cè)量氫氣的體積的方法來(lái)判斷鋅和不同濃度的稀硫酸反應(yīng)的速率快慢?
、俅_定變量——稀硫酸的濃度不同
、谡页瞿撤N易于測(cè)量的某種物理量或性質(zhì)的變化——測(cè)量氫氣的體積或時(shí)間
、劭刂撇蛔兊囊蛩亍\粒的表面積、溫度
——時(shí)間或氫氣的體積
三、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
1、用不同的物質(zhì)來(lái)表示反應(yīng)速率。
例1:反應(yīng)4NH3 + 5O2 ==4NO + 6H2O(g在5L的密閉容器中進(jìn)行,30s后,NO的物質(zhì)的量增加了0.3l,則此反應(yīng)的平均速率可表示為:
A、v (O2)=0.01 l/L·s B、 v (NO)=0.008 l/L·s
C、v (H2O)=0.003 l/L·s D、 v (NH3)=0.002 l/L·s
2、比較反應(yīng)速率的大小
例2:反應(yīng)A + 3B = 2C + 2D在四種情況下的反應(yīng)速率為:
、 VA= 0.15l·L-1·s-1② VB= 0.6l·L-1·s-1
③ Vc= 0.4l·L-1·s-1 ④ VD= 0.45l·L-1·s-1 , 則該反應(yīng)在不同條件下速率快慢順序是
結(jié)論3.同一反應(yīng)中,反應(yīng)速率的大小不能單純地看數(shù)值大小,而應(yīng)該轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì),同一單位后才能比較。
3、根據(jù)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比寫出化學(xué)方程式
例3:某溫度下濃度都是1l/L的兩種氣體X2和2,在密閉容器中反應(yīng)生成氣體Z,經(jīng)過(guò)t in后,測(cè)得物質(zhì)的量濃度為:c(X2) = 0.4l/L,c(2)=0.8l/L ,c(Z)=0.4l/L,則該反應(yīng)的反應(yīng)方程式可表示為: ;由此可推出Z的化學(xué)式為:
第二節(jié) 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
1.雙分子基元反應(yīng)速率理論的基本假設(shè)
。1)分子為硬球型;
。2)反應(yīng)分子A和B必須碰撞才能發(fā)生反應(yīng);
。3)只有那些能量超過(guò)普通分子的平均能量且空間方位適宜的活化分子的碰撞,即“有效碰撞”才能起反應(yīng)。
2.活化能
反應(yīng)物分子的平均能量,用Ea表示;
反應(yīng)物分子要吸收能量變成活化分子才能可能發(fā)生有效碰撞,只有發(fā)生了有效碰撞才能發(fā)生反應(yīng)。
活化分子能量有高低,活化分子具有的最低能量,用Ec表示.
活化分子的平均能量與反應(yīng)物分子平均能量的差值即為活化能.即有EO=Ec- Ea;蛘哒f(shuō)使具有平均能量的分子變成為活化分子所需要的能量,稱為“活化能” ,用 E0表示。
3.活化分子:具有平均能量的分子一旦獲得了不少于E0的額外能量,它就具有進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的活性了,這種分子稱為 “活化分子”。即能量大于或等于Ec的分子稱為活化分子。
4.有效碰撞:能引起化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫有效碰撞。
(1)能夠發(fā)生有效碰撞的一定是活化分子,但是活化分子不一定發(fā)生有效碰撞。不是反應(yīng)物分子之間的任何一次直接作用都能發(fā)生反應(yīng),只有那些能量相當(dāng)高的分子之間的直接作用才能發(fā)生反應(yīng)。
(2)在一定溫度下,某反應(yīng)單位體積內(nèi)具有的活化分子數(shù)由該反應(yīng)的活化能Ea決定。單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)(或濃度)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素。
5.催化劑
。1)定義:(catalst):能誘導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生改變,而使化學(xué)反應(yīng)變快或減慢或者在較低的溫度環(huán)境下進(jìn)行而自身的化學(xué)性質(zhì)和質(zhì)量在反應(yīng)前后不發(fā)生變化的一種物質(zhì),催化劑在工業(yè)上也稱為觸媒。
(2)催化劑的特性:具有高度的選擇性(或?qū)R恍裕R环N催化劑并非對(duì)所有的化學(xué)反應(yīng)都有催化作用,例如二氧化錳在氯酸鉀受熱分解中起催化作用,加快化學(xué)反應(yīng)速率,但對(duì)其他的化學(xué)反應(yīng)就不一定有催化作用。
(3)催化劑的類型:
使化學(xué)反應(yīng)加快的催化劑,叫做正催化劑;使化學(xué)反應(yīng)減慢的催化劑,叫做負(fù)催化劑。
例如,酯和多糖的水解,常用無(wú)機(jī)酸作正催化劑;二氧化硫氧化為三氧化硫,常用五氧化二釩作正催化劑,這種催化劑是固體,反應(yīng)物為氣體,形成多相的催化作用,因此,五氧化二釩也叫做觸媒或接觸劑;食用油脂里加入0.01%~0.02%沒食子酸正丙酯,就可以有效地防止酸敗,在這里,沒食子酸正丙酯是一種負(fù)催化劑(也叫做緩化劑或抑制劑)。
二、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素
1.內(nèi)因:影響化學(xué)反應(yīng)速率的根本原因是反應(yīng)物本身的性質(zhì)。如固體反應(yīng)物的表面積等
2.外因:
、艥舛葘(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響
結(jié)論:增加反應(yīng)物的濃度,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目增多,反應(yīng)速率加快。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論的微觀解釋:反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多→化學(xué)反應(yīng)速率加快
注意事項(xiàng):
①一般情況下,在一定溫度下固體或純液體的濃度是常數(shù),因此,改變其物質(zhì)的量,對(duì)速率無(wú)影響;
、诠腆w物質(zhì)的反應(yīng)速率與接觸面積有關(guān),顆粒越小,表面積越大,反應(yīng)速率越快.
、茐簭(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響
結(jié)論:增大壓強(qiáng),反應(yīng)物濃度增大,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目增多,反應(yīng)速率加快。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論的微觀解釋: 壓強(qiáng)增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多→有效碰撞次數(shù)增多→化學(xué)反應(yīng)速率加快.反之,化學(xué)反應(yīng)速率減慢.
注意事項(xiàng):
、偃羰菂⒓臃磻(yīng)的物質(zhì)是固體、液體或溶液,由于壓強(qiáng)的變化對(duì)它們的濃度幾乎無(wú)影響,可以認(rèn)為反應(yīng)速率不變;
、谙皲\跟稀硫酸反應(yīng),生成物有氣體,反應(yīng)物無(wú)氣體,增大壓強(qiáng)或減少壓強(qiáng),化學(xué)反應(yīng)速率不變。
、菧囟葘(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響
結(jié)論:升高溫度,分子運(yùn)動(dòng)速率加快,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目增多,反應(yīng)速率加快。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論的微觀解釋: 當(dāng)濃度一定時(shí),升高溫度,反應(yīng)物分子的能量增加→單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)增多→有效碰撞次數(shù)增多→化學(xué)反應(yīng)速率加快
、却呋瘎⿲(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響
結(jié)論:在其它條件相同時(shí),使用催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)的速率
3.其它因素:光波,電磁波,超聲波,溶劑等因素也可影響化學(xué)反映速率。
注意的問(wèn)題:
。1)只討論單一條件的改變對(duì)反應(yīng)速率的影響
。2)壓強(qiáng)影響反應(yīng)速率,必須伴有壓強(qiáng)改變時(shí)反應(yīng)物濃度要有所改變,并通過(guò)濃度的改變影
響化學(xué)反應(yīng)速率。
有以下推論:
、僦挥泄虘B(tài)、液態(tài)物質(zhì)的反應(yīng),改變壓強(qiáng),不影響化學(xué)反應(yīng)
速率。因此壓強(qiáng)的改變只能影響有氣體參加的反應(yīng)。
、谝话愕模
增大壓強(qiáng)→體積減少→濃度增大→反應(yīng)速率增大
③恒容:
A.充入氣體反應(yīng)物→壓強(qiáng)增大→增大反應(yīng)物濃度增大→反應(yīng)速率增大;
B、充入“無(wú)關(guān)氣體”(如He、N2等)→ 引起總壓增大,但各反應(yīng)物的分壓不變,各物質(zhì)的
濃度不變→反應(yīng)速率不變
、 恒壓:
A.充入“無(wú)關(guān)氣體”(如He等)→引起體積增大→各反應(yīng)物濃度減少→反應(yīng)速率減慢。
B.等比通入“相關(guān)氣體”→引起體積增大 →各反應(yīng)物濃度不變→反應(yīng)速率不變。
三、化學(xué)反應(yīng)的條件控制
在生產(chǎn)生活中,促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,抑制有害的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生.
第三節(jié) 化學(xué)平衡
一、可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程
1.可逆過(guò)程
如果發(fā)生的過(guò)程也能夠反向進(jìn)行并完全恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)(而不對(duì)外界造成任何影響的)熱力過(guò)程。
可逆過(guò)程是理想化的過(guò)程。
2.常見的可逆過(guò)程
(1)結(jié)晶(沉淀)與溶解過(guò)程
(2)可逆化學(xué)反應(yīng)(包括水解)
(3)弱電解質(zhì)的電離成離子和離子重新結(jié)合成化合物分子的過(guò)程
3.不可逆過(guò)程
如果發(fā)生的過(guò)程無(wú)論采用何種辦法都不能使系統(tǒng)和外界完全復(fù)原,則此過(guò)程稱為不可逆過(guò)程。
二、可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)
1、可逆反應(yīng):
定義:同一條件下,同時(shí)向正、反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng).
特點(diǎn):
、僭谙嗤臈l件下,兩個(gè)方向相反的反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行.
②無(wú)論什么條件下,反應(yīng)都不可能進(jìn)行徹底.
2.不可逆反應(yīng):
定義:反應(yīng)物完全變?yōu)樯晌,即反?yīng)能進(jìn)行到底的化學(xué)反應(yīng)。
例如當(dāng)氯酸鉀加熱時(shí),它會(huì)完全分解為氯化鉀和氧氣;反過(guò)來(lái),如用氯化鉀和氧氣來(lái)制備氯酸鉀,在現(xiàn)有條件下是不可能的。這種反應(yīng)就是不可逆反應(yīng)。
4、可逆反應(yīng)的最大限度——達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡狀態(tài)
什么是化學(xué)反應(yīng)平衡狀態(tài)?
在一定條件下,可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等(反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化)時(shí)反應(yīng)體系的狀態(tài)稱為化學(xué)反應(yīng)平衡狀態(tài)。此時(shí),正逆反應(yīng)在這個(gè)條件下均達(dá)到了反應(yīng)的最大限度(極限)。
5.化學(xué)平衡特征
1)等:正、逆反應(yīng)速率相等,V正=V逆 ;
2)動(dòng):反應(yīng)并沒有停止,是動(dòng)態(tài)的平衡. V正=V逆 ≠0;
3)定:在平衡混合物中,各組分的質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度保持一定(不再
變化),如果有氣體,那么氣體的體積(或者體積分?jǐn)?shù))一定(不再變化) 。
4)變:當(dāng)外界的條件發(fā)生改變,化學(xué)平衡狀態(tài)會(huì)隨之改變,發(fā)生化學(xué)平衡的移動(dòng)。
6.判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的方法
A.直接判斷法
(1)各組分的質(zhì)量或其百分含量保持不變
(2)各組分的'物質(zhì)的量或其百分含量(或濃度)保持不變
(3)各氣體的體積(不是總體積)保持不變
(4)各組分的分子數(shù)或分子數(shù)之比不變(不是按比例反應(yīng))
(5)正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等(與物質(zhì)的量濃度的變化值有關(guān))即同一物質(zhì)的生成的速率與分解速率相等
B.間接直接判斷法:
。1)反應(yīng)前后氣體體積不等反應(yīng),可用混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量或者體系中所有氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量是否隨時(shí)間的改變而改變判斷,不變則平衡。
。2)容器體積或氣體質(zhì)量有變化時(shí),可用氣體的密度是否隨時(shí)間改變而改變進(jìn)行判斷,如不變,則平衡.
。3)對(duì)于有色物質(zhì)參與的反應(yīng),可用氣體的顏色是否隨時(shí)間改變而改變,如不變,則平衡。
(4)當(dāng)在其它條件不變時(shí),可用體系溫度是否變化來(lái)判斷,如不變,則平衡。
判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的方法舉例
以反應(yīng)A(g)+nB(g)≒pC(g)+qD(g)為例:
三、影響化學(xué)平衡的因素
1、濃度的變化對(duì)化學(xué)平衡的影響
結(jié)論:其它條件不變的情況下,增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度平衡向正方向移動(dòng);增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度,平衡向逆方向移動(dòng)。
。1)實(shí)驗(yàn)探究
Cr2O72-+H2O ≒2CrO42-+2H+
Fe3+ +3 SCN- ≒Fe(SCN)3 (溶液為血紅色)
。2)濃度的變化對(duì)化學(xué)平衡的影響
濃度的變化引起反應(yīng)速率的變化,反應(yīng)速率的變化可造成化學(xué)平衡的移動(dòng),其關(guān)系是:
濃度的變化對(duì)化學(xué)平衡的影響小結(jié)
。1)結(jié)論:其它條件不變的情況下,增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度平衡向正方向移動(dòng);增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度,平衡向逆方向移動(dòng)。
簡(jiǎn)而言之:
C反應(yīng)物 ↑ v正↑ 平衡向正方向 →
C生成物 ↑ v逆↑ 平衡向逆方向 ←
(2)V-t 圖示
。3)意義:增大成本較低的反應(yīng)物的濃度,提高成本較高的原料的轉(zhuǎn)化率。
。4)濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的幾個(gè)注意點(diǎn)
、 對(duì)平衡體系中的固態(tài)和純液態(tài)物質(zhì),其濃度可看作一個(gè)常數(shù),增加或減小固態(tài)或液態(tài)純凈物的量并不影響V正、V逆的大小,所以化學(xué)平衡不移動(dòng)。
、 只要是增大濃度,不論增大的是反應(yīng)物濃度,還是生成物濃度,新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定大于原平衡狀態(tài);減小濃度,新平衡狀態(tài)下的速率一定小于原平衡狀態(tài)。
③ 反應(yīng)物有兩種或兩種以上, 增加一種物質(zhì)的濃度,該物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率降低, 而其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率提高。
2、壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響:
(1)探究壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響:
N2 十 3H2 ≒ 2NH3
450℃時(shí)N2和H2反應(yīng)生成NH3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
壓強(qiáng)(MPa)
1
5
10
30
60
100
NH3 %
2.0
9.2
16.4
35.5
53.6
69.4
NH3 % 隨著壓強(qiáng)的增大而增大;平衡向正反應(yīng)的方向移動(dòng)。
加壓→體積縮小→濃度增大→正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率也增大,但增大倍數(shù)不相同→ V正 > V逆→平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。
。2)壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響的結(jié)論
反應(yīng)體系中有氣體且左右體積不相等如aA (g) + bB (g) ≒cC (g) + dD (g)
a+b≠c+d
在其它條件不變時(shí),增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動(dòng);減小壓強(qiáng),化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動(dòng)。
。3)壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡的影響的解釋
V正∝C(A)aC(B)b ; V逆∝C(C)cC(D)d
3. 溫度變化對(duì)化學(xué)平衡的影響
(1)實(shí)驗(yàn)探究
2NO2(g) ≒N2O4(g);△H= - 57/l
。t棕色) (無(wú)色)
2)結(jié)論:在其它條件不變的情況下:
溫度升高,化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動(dòng);
降低溫度,化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)的方向移動(dòng)。
對(duì)應(yīng)的時(shí)間—速率圖該如何表示?
注意:因催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)沒影響(不會(huì)造成平衡發(fā)生移動(dòng)),不是對(duì)化學(xué)平衡沒有影響。催化劑與化學(xué)平衡的關(guān)系不能用勒夏特勒原理來(lái)解釋。
四、勒夏特勒原理—— 化學(xué)平衡移動(dòng)原理
如果改變影響化學(xué)平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)、溫度),平衡就向能減弱這種改變的方向移動(dòng)。
注意:
、 是“減弱”這種改變,不是“消除”這種改變
、 只有單個(gè)條件改變,才能應(yīng)用(多個(gè)條件改變就要具體問(wèn)題具體分析)
③ 勒夏特列原理適用于任何動(dòng)態(tài)平衡體系(如:溶解平衡、可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡等
、 平衡移動(dòng)原理只能用來(lái)判斷平衡移動(dòng)方向,但不能用來(lái)判斷建立平衡所需時(shí)間。
化學(xué)反應(yīng)平衡移動(dòng)與平衡移動(dòng)前后反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率變化的關(guān)系
(1)溫度或壓強(qiáng)的變化,引起平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí),正反應(yīng)的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定升高,反之降低.
(2)濃度的變化引起平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí),正反應(yīng)的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率有如下幾種情況:
、佼(dāng)反應(yīng)物只有一種時(shí),如A(g) ≒nB+Pc(g),如果增大A大濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率取決于氣體物質(zhì)的系數(shù):
若 = n+p, A的轉(zhuǎn)化率不變;
若﹥n+p, A的轉(zhuǎn)化率升高;(與加壓類似)
若﹤n+p, A的轉(zhuǎn)化率降低;(如減壓類似)
②當(dāng)反應(yīng)物不有一種時(shí),如A(g)+nB ≒Pc(g)+D(g),
如果只增大A大濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),B的轉(zhuǎn)化率升高,A的轉(zhuǎn)化率降低;
如果按原比例同倍數(shù)增加A、B的物質(zhì)的量,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),A、B的轉(zhuǎn)化率取決于氣體物質(zhì)的系數(shù):
若+n = p+q, A、B的轉(zhuǎn)化率不變;
若+n﹥p+q, A、B的轉(zhuǎn)化率升高;
若+n﹤p+q, A、B的轉(zhuǎn)化率降低;
五、化學(xué)平衡常數(shù)
1.定義:
在一定溫度下,一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(簡(jiǎn)稱平衡常數(shù))(以化學(xué)方程式中計(jì)量數(shù)為冪)
2. 表達(dá)式:
A(g) + n B(g) ≒ p C(g) + q D(g)
在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí):
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3.單位
的單位與反應(yīng)的化學(xué)方程式有關(guān),由化學(xué)方程式?jīng)Q定,無(wú)固定的單位。
4.書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則
、偃绻磻(yīng)中有固體和純液體參加,它們的濃度不寫在平衡常數(shù)關(guān)系式中。(它們的濃度是不變的) 關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。
如:反應(yīng)C(s) + CO2(g) ≒2 CO(g)
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Cr2O72- + H2O ≒ 2CrO42- + 2H+
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、谕换瘜W(xué)反應(yīng),可以用不同比例的化學(xué)反應(yīng)式來(lái)表示,每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。
例:N2 (g) + 3 H2 (g)≒2NH3 (g) 1 = 1.60 ? 10 -5
1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) ≒NH3 (g) 2 = 3.87 ? 10 -2
2NH3 (g) ≒ N2 (g) + 3 H2 (g) 3= 1/ 1
1 = 22
5. 平衡常數(shù)的特征:
(1) 只與溫度有關(guān),隨溫度變化而變化,與濃度無(wú)關(guān)。對(duì)于某個(gè)反應(yīng):在一定溫度下不論起始濃度(或壓強(qiáng))和平衡濃度(或壓強(qiáng))如何,也不論是否使用了催化劑,達(dá)到平衡時(shí),平衡常數(shù)均相同。
例如:不同溫度時(shí),反應(yīng)I2(g) + H2(g) 2HI(g) 的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下:
溫度
623
698
763
平衡常數(shù)
66 .9
54.4
45.9
從升高溫度,平衡常數(shù)減小的變化趨勢(shì)判斷:反應(yīng)的正方向是放熱反應(yīng)。
、评茫丝膳袛喾磻(yīng)的熱效應(yīng)。
、 若升高溫度,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
、 若升高溫度,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
(3)平衡常數(shù)值的大小,可推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。
、僦翟酱,正反應(yīng)的程度越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大;反之,就越不完全,轉(zhuǎn)化率就越小.
、谝话惝(dāng)>105時(shí),該反應(yīng)進(jìn)行得基本完全。
(4)在某溫度下,可用濃度商Qc與比較大小來(lái)判斷反應(yīng)的方向。
濃度商(Qc):產(chǎn)物的濃度冪的之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比。
A(g) + n B(g) ≒ p C(g) + q D(g)
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Qc > ,未達(dá)平衡,反應(yīng)要逆向進(jìn)行達(dá)到平衡。
Qc = ,達(dá)平衡,平衡不移動(dòng)。
Qc < ,未達(dá)平衡,反應(yīng)要正向進(jìn)行達(dá)到平衡。
六、等效平衡
1.化學(xué)平衡狀態(tài)建立的途徑:
、畔燃尤敕磻(yīng)物,從正反應(yīng)方向開始,可以建立化學(xué)平衡。
、迫粝燃尤肷晌铮瑥哪娣磻(yīng)方向開始,也可以建立等效的化學(xué)平衡。
⑶若同時(shí)加入反應(yīng)物與生成物,從中間狀態(tài)開始,同樣可以建立等效的化學(xué)平衡。
2.等效平衡
、哦x:在一定條件下(恒溫、恒壓或恒溫、恒容),對(duì)同一可逆反應(yīng),只要起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同,而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),同一物質(zhì)的物質(zhì)的量的百分含量相同,我們稱這些平衡狀態(tài)為等效平衡。
、聘拍畹睦斫猓
、傧嗤臈l件:通常指①同T同V或②同T同P
、谙嗤钠胶鉅顟B(tài):通常是指平衡混合物各組分的百分含量(指體積百分含量、物質(zhì)的量百分含量等)相同,但各組分的物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度可能不同。
3.分類
、俣亍⒍▔簵l件下的等效平衡
特點(diǎn):兩次平衡時(shí)各組分百分含量相同,n同比例變化
判斷方法:若改變起始加入情況,只要通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相同。
2、定溫、定容條件下的等效平衡
。1)對(duì)于左右氣體分子數(shù)不同的可逆反應(yīng)
特點(diǎn):兩次平衡時(shí)各組分百分量、n、c均相同
判斷方法:若改變起始加入情況,只要通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡相同,則兩個(gè)平衡等效。
。2)對(duì)于左右氣體分子數(shù)相同的可逆反應(yīng)
特點(diǎn):兩次平衡時(shí)各組分百分量相同,n、c同比例變化
判斷方法:只要反應(yīng)物(或生成物)的物質(zhì)的量的比與原平衡相同,則兩個(gè)平衡等效。
第四節(jié) 化學(xué)反應(yīng)方向
一自發(fā)反應(yīng)與非自發(fā)反應(yīng)
1.自發(fā)過(guò)程(如化學(xué)反應(yīng)):在一定條件下不需要外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程(如化學(xué)反應(yīng)),叫做自發(fā)過(guò)程(如化學(xué)反應(yīng))
2.非自發(fā)過(guò)程(如化學(xué)反應(yīng)):在一定條件下,必須借助某種外力才能進(jìn)行的過(guò)程(如化學(xué)反應(yīng)),叫做非自發(fā)過(guò)程(如化學(xué)反應(yīng))
二、判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)
在一定條件下,一個(gè)化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,既可能與反應(yīng)焓變(△H)有關(guān),又可能與反應(yīng)熵變(△S)有關(guān)。在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,我們要判別化學(xué)反應(yīng)的方向要考慮△H、 △S共同影響的結(jié)果。
反應(yīng)焓變(能量判據(jù))
反應(yīng)方向 復(fù)合判據(jù)△ G=△H-T △S
反應(yīng)熵變(熵判據(jù))
△ G﹤0,則反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,
判斷化學(xué)反應(yīng)方向依據(jù) △ G=0反應(yīng)到達(dá)平衡狀態(tài),
△ G>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。
注意:1.過(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向,不能確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程的速率;
2.在討論過(guò)程的方向時(shí),我們指的是沒有外界干擾時(shí)體系的性質(zhì)。如果允許外界對(duì)體系施加某種作用,就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果;
3.反應(yīng)的自發(fā)性也受外界條件的影響。
幾個(gè)專題
1.化學(xué)平衡移動(dòng)規(guī)律與速率的關(guān)系
2.有關(guān)化學(xué)平衡的基本計(jì)算及規(guī)律
3,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的圖象題
、沤忸}思路:看圖——想規(guī)律——作判斷
、倏疵----看縱、橫坐標(biāo)代表的含義
、诳淳----看線的走向、變化的趨勢(shì)
、劭袋c(diǎn)----看線的原點(diǎn)、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)
、芸戳----看圖象中有關(guān)量變多少
⑤看輔助線----是否借助輔助線(等溫線、等壓線、等轉(zhuǎn)化率線、等含量線
、圃瓌t: 先拐先平:先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡,此時(shí) 逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強(qiáng)高。
定一議二:當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變?cè)儆懻摿硗鈨蓚(gè)量的關(guān)系。
、菆D象類型:
、贊舛/物質(zhì)的量——時(shí)間圖; ②速率——時(shí)間圖;③轉(zhuǎn)化率—壓強(qiáng)/溫度曲線;④物質(zhì)百分含量——時(shí)間曲線;⑤轉(zhuǎn)化率——時(shí)間曲線;
4.解化學(xué)平衡題的幾種思維方法:
三段思維法、差量法、極限法、構(gòu)造法、等效法
5 O
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