化学反应速率和化学平衡笔记整理(化学反应速率和化学平衡知识梳理)
1.化学平衡状态(1)化学平衡状态的特征,今天小编就来聊一聊关于化学反应速率和化学平衡笔记整理?接下来我们就一起去研究一下吧!
化学反应速率和化学平衡笔记整理
1.化学平衡状态
(1)化学平衡状态的特征
(2)综合分析
举例 |
mA(g) nB(g) pC(g) qD(g) |
状态 | |
混合物体系中各成分的含量 |
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 |
平衡 | |
各物质的质量或各物质的质量分数一定 |
平衡 | ||
各气体的体积或体积分数一定 |
平衡 | ||
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 |
在单位时间内消耗了m mol A,同时生成m mol A,即v正=v逆 |
平衡 | |
在单位时间内消耗了n mol B,同时生成p mol C |
不一定平衡 | ||
vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆 |
不一定平衡 压强 |
m n≠p q时,总压强一定(其他条件一定) |
平衡 |
m n=p q时,总压强一定(其他条件一定) |
不一定平衡 | ||
混合气体的平均相对分子质量() |
一定,当m n≠p q时 |
平衡 | |
一定,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的变化,在其他条件不变的情况下,体系温度一定 |
平衡 | |
密度 |
密度一定 |
不一定平衡 | |
颜色 |
含有有色物质的体系颜色不再变化 |
平衡 |
注意以下几种情况不能作为可逆反应达到化学平衡状态时的标志:
①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比(同为正反应速率或逆反应速率)。
②恒温恒容下体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不随时间而变化,如2HI(g) I2(g) H2(g)。
③全是气体参加的体积不变的反应,气体的平均相对分子质量不随时间而变化,如2HI(g) I2(g) H2(g)。
④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变(因为密度始终保持不变)。
2.外界条件的变化对速率的影响和平衡移动的方向的判断
在一定条件下,浓度、压强、温度、催化剂等外界因素会影响可逆反应的速率,但平衡不一定发生移动,只有当v正≠v逆时,平衡才会发生移动。
对于反应mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)。
条件改变的时刻 |
v正的变化 |
v逆的变化 |
v正与v逆的比较 |
平衡移动方向 | ||
浓度 |
增大反应物的浓度 |
增大 |
不变 |
v正>v逆 |
向正反应方向移动 | |
减小反应物的浓度 |
减小 |
不变 |
v正<v逆 |
向逆反应方向移动 | ||
增大生成物的浓度 |
不变 |
增大 |
v正<v逆 |
向逆反应方向移动 | ||
减小生成物的浓度 |
不变 |
减小 |
v正>v逆 |
向正反应方向移动 | ||
压强(通过改变体积使压强变化) |
m n>p q |
增大压强 |
增大 |
增大 |
v正>v逆 |
向正反应方向移动 |
减小压强 |
减小 |
减小 |
v正<v逆 |
向逆反应方向移动 | ||
m n<p q |
增大压强 |
增大 |
增大 |
v正<v逆 |
向逆反应方向移动 | |
减小压强 |
减小 |
减小 |
v正>v逆 |
向正反应方向移动 | ||
m n=p q |
增大压强 |
增大 |
增大 |
v正=v逆 |
平衡不移动 | |
减小压强 |
减小 |
减小 |
v正=v逆 |
平衡不移动 | ||
容积不变充入He |
不变 |
不变 |
v正=v逆 |
平衡不移动 | ||
压强不变充入He |
m n>p q |
减小 |
减小 |
v正<v逆 |
向逆反应方向移动 | |
m n=p q |
减小 |
减小 |
v正=v逆 |
平衡不移动 | ||
m n<p q |
减小 |
减小 |
v正>v逆 |
向正反应方向移动 | ||
温度 |
ΔH<0 |
升高温度 |
增大 |
增大 |
v正<v逆 |
向逆反应方向移动 |
降低温度 |
减小 |
减小 |
v正>v逆 |
向正反应方向移动 | ||
ΔH>0 |
升高温度 |
增大 |
增大 |
v正>v逆 |
向正反应方向移动 | |
降低温度 |
减小 |
减小 |
v正<v逆 |
向逆反应方向移动 | ||
催化剂 |
使用正催化剂 |
增大 |
增大 |
v正=v逆 |
平衡不移动 | |
使用负催化剂 |
减小 |
减小 |
v正=v逆 |
平衡不移动 |
浓度、压强和温度对平衡移动影响的几种特殊情况:
(1)改变固体或纯液体的量,对平衡无影响。
(2)当反应混合物中不存在气态物质时,压强的改变对平衡无影响。
(3)对于反应前后气体体积无变化的反应,如H2(g) I2(g)2HI(g),压强的改变对平衡无影响。但增大(或减小)压强会使各物质的浓度增大(或减小),混合气体的颜色变深(或浅)。
(4)恒容时,同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时,应视为压强的影响,增大(减小)浓度相当于增大(减小)压强。
(5)在恒容容器中,当改变其中一种气态物质的浓度时,必然会引起压强的改变,在判断平衡移动的方向和物质的转化率、体积分数变化时,应灵活分析浓度和压强对化学平衡的影响。
3.化学平衡图像的理解
(1)速率−时间图像
根据v−t图像,可以很快地判断出反应进行的方向,根据v正、v逆的变化情况,可以推断出外界条件的改变情况。
以合成氨反应为例:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0。
条件 |
c(N2)增大 |
c(H2)减小 |
c(NH3)增大 |
v-t图像 | |||
平衡移动方向 |
正反应方向移动 |
逆反应方向移动 |
逆反应方向移动 |
条件 |
C(NH3)减小 |
增大压强 |
减小压强 |
v-t图像 | |||
平衡移动方向 |
正反应方向移动 |
正反应方向移动 |
逆反应方向移动 |
条件 |
升高温度 |
降低温度 |
使用催化剂 |
v-t图像 | |||
平衡移动方向 |
逆反应方向移动 |
正反应方向移动 |
不移动 |
(2)其他常见的化学平衡图像
①浓度−时间图
此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。如A BAB的反应情况如图。
②总反应速率−时间图像
Zn与足量盐酸的反应,反应速率随时间变化的曲线如图所示。ab段(v渐增),因该反应为放热反应,随反应的进行,温度增高,导致反应速率增大;bc段(v渐小),主要原因是随反应的进行,溶液中c(H )渐小,导致反应速率减小。故分析时要抓住各阶段的反应特点,认真分析。
③含量−时间−温度图像
④含量−时间−压强图像
⑤含量−时间−有无催化剂
4.化学平衡图像题解题技巧
(1)“定一议二”原则
在化学平衡图像中,了解纵轴、横轴和曲线所表示的三个量的意义。在确定横轴所表示的量后,讨论纵轴与曲线的关系,或在确定纵轴所表示的量后,讨论横轴与曲线的关系。
比如:反应2A(g) B(g) 2C(g)达到化学平衡时,A的平衡转化率与压强和温度的关系如图1所示[A的平衡转化率(α),横轴为反应温度(T)]。
图1
定压看温度变化,升高温度曲线走势降低,说明A的转化率降低,平衡向逆反应方向移动,正反应是放热反应。
定温看压强变化,因为此反应是反应后气体体积减小的反应,压强增大,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,故p2>p1。
(2)“先拐先平数值大”原则
对于同一化学反应在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡状态,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图2所示,α表示反应物的转化率)或压强较大[如图3所示,φ(A)表示反应物A的体积分数]。
图2 图3
图2:T2>T1,正反应放热。
图3:p1<p2,正反应为气体体积减小的反应。
(3)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。
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