专题六《化学反应速率和化学平衡》复习学案

专题六化学反应速率和化学平衡

复习内容：

1．化学反应速率的定义及影响因素

2．化学反应方向的判断方法及化学平衡标志的判断方法

3．等效平衡原理和平衡移动原理及其应用

4．化学反应条件的控制

一、化学反应速率

1．化学反应速率是用来衡量化学反应行快慢程度的，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。

2．表示方法：v(A)=△c(A)/△t

单位：mol/(L·s)或mol/(L·min)或mol/(L·h)

3．同一化学反应用不同物质表示的速率数值可能不同，速率之比等于其计量数之比。

4．化学动力学基础——有效碰撞、活化能、过渡态理论

有效碰撞——能发生化学反应的碰撞。有效碰撞发生的条件是发生碰撞的分子具有较高的能量和分子在一定的方向上发生碰撞。

活化分子——在化学反应中，能量较高、可能发生有效碰撞的分子。

活化能——活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差。

过渡态理论——反应物转化为生成物的过程中要经过能量较高的过渡状态。过渡态的平均能量与反应物分子的平均能量的差为反应的活化能。

5．影响因素——浓度、压强、温度、催化剂、光、电、波、接触面、溶剂等

（1）浓度：固体、纯液体的浓度均可视作常数。故改变固体物质的量对速率无影响。

（2）压强：对反应前后气体总分子数没有改变的可逆反应来说，当压强改变时，V正、V逆的改变程度是相同的；对反应前后气体总分子数发生改变的可逆反应来说，当压强增加时，V正、V逆的改变程度是不相同的。

（3）温度：温度对V正、V逆的影响是不同的，升温时吸热反应一边增加的倍数要大于放热反应一边增加的倍数；降温时放热反应一边减少的倍数要小于吸热反应一边减少的倍数。

（4）催化剂：使用催化剂能同等程度地改变V正、V逆。

二、化学反应的方向和限度

1．在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反应。

2．自发进行的方向——体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。

熵(S)——衡量一个体系混乱度的物理量。

3．焓变（△H）与混乱度（△S）综合考虑

混乱度：气态＞液态＞固态

4．化学反应方向的控制

△H＜0、△S＞0，一定能自发进行

△H＞0、△S＜0，一定不能自发进行

△H＜0、△S＜0，低温下能自发进行

△H＞0、△S＞0，高温下能自发进行

5．化学反应的限度

①化学平衡状态——在一定条件下的可逆反应，正逆反应速率相等，反应物和生成物

的浓度不再发生变化。一定条件下可逆反应进行的最大限度。

②化学平衡的特点——动态平衡，V正=V逆≠0，

③化学平衡常数——一定温度下，到达平衡后各物质的物质的量浓度的关系。表达式：

④化学平衡判断的标志:

a．V正＝V逆。即单位时间内某一物质生成量和消耗量相等，或对某一物质而言生成化学键的量和断裂化学键的量相等。

b．体系中各组分物质的百分含量保持不变。即各种物质的浓度、物质的量、颜色等都不变；混合气体的总物质的量、总体积、总压强、平均相对分子质量也不变。（但对于反应前后气体总分子数不变的可逆反应，就不能用混合气体的总物质的量、总体积、总压强、平均相对分子质量已经不变来判断可逆反应已经达到平衡）

三、化学平衡的移动

1．影响因素：浓度、压强、温度

平衡移动规律（勒夏特列原理）改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动。

2．等效平衡——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。3．等效平衡的分类（参阅上次下发的讲义）

I类：恒温恒容下对于反应前后气体体积发生变化的反应来说（即△V≠0的体系）：等价转化后，对应各物质起始投料的物质的量与原平衡起始态相同。

II类：恒温恒容下对于反应前后气体体积没有变化的反应来说（即△V=0的体系）：等价转化后，只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。

III类：恒温恒压下对于气体体系等效转化后，要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡起始态相同，两平衡等效。4．速率和平衡图像分析

（1）反应速度图像——看起点，看变化趋势，看终点。

（2）化学平衡图像分析法：

三步分析法：一看速率变化；二看正逆速率变化的相对大小；三看化学平衡移动的方向。

四要素分析法：看曲线的起点、变化趋势、转折点、终点。

先拐先平：先出拐点的曲线先达到平衡。

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。

四、化学反应条件的控制

1． 硫代硫酸钠与酸反应速率的影响因素——浓度、温度对化学反应速率的影响；

2． 催化剂对过氧化氢分解反应速率的影响——MnO 2、CuO 、FeCl 3等对过氧化氢分解都有催化作用，但催化效果不同，且同一催化

剂的接触面大小、颗粒大小也会影响效率。

3． 反应条件对平衡的影响

氯化钴溶液中，加入浓盐酸会使平衡向四氯合钴(II)离子方向移动，使蓝色加深，加水稀释，使平衡向六水合钴(II)离子方向

移动，使溶液颜色由蓝色逐渐转变为粉红色。

二氯化钴的水合物在加热时会逐步失水，并呈现不同的颜色，温度升高，颜色由粉红色转变为蓝色，说明平衡向二氯化钴方

向移动。

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)：α＝（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×100％

(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：

恒温、恒容时： ；恒温、恒压时：n 1/n 2=V 1/V 2

(4)计算模式（“三段式”）

浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)

起始 m n O O

转化 ax bx cx dx

平衡 m-ax n-bx cx dx

A 的转化率：α(A)=（ax/m ）×100％

C 的物质的量分数：ω(C)＝×100％

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 + 2Y 2Z ，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 、%1005⨯+b a

B 、%1005)(2⨯+b b a

C 、%1005)(2⨯+b a

D 、%1005)(⨯+a b a

解析：设Y 的转化率为α X + 2Y 2Z

起始（mol ） a b 0

转化（mol ） α

b 21 αb αb

平衡（mol ）-a αb 21 -b αb αb

依题意有：-a αb 21+ -b αb = αb ，解得：α= %1005)(2⨯+b b a 。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。

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 + 3B

2C ，若维持温度和压强

不变，当达到平衡时，容器的体积为V L ，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1.2VL ②原混合气体的体积为1.1VL