重點高校自主招生化學輔導第八講 化學反應速度和化學平衡

1、第八講 化學反應速率和化學平衡一、知識補充:1.質(zhì)量作用定律在基元反應中,或在非基元反應的基元步驟中,反應速率和反應物濃度之間,有嚴格的數(shù)量關系,即遵循質(zhì)量作用定律?；磻猘A+bB=gG+hH ,則:V i =k i Aa Bb2.阿累尼烏斯公式溫度對反應速率的影響,主要體現(xiàn)在對速率常數(shù)k 的影響上。Arrhenius 總結(jié)了k 與T 的經(jīng)驗公式:RTE a Aek -=指數(shù)式。取自然對數(shù),得:lnA RTE lnk a +-=對數(shù)式。常用對數(shù):lgA 303RT.2E lgk a +-=。式中:k 速率常數(shù),E a 活化能,R 氣體常數(shù),T 絕對溫度。e 自然對數(shù)底,e =2.71828

2、,lg e=0.4343=1/2.303,A 指前因子,單位同k 。應用阿侖尼烏斯公式討論問題,可以認為E a ,A 不隨溫度變化。由于T 在指數(shù)上,故對k 的影響較大。根據(jù)Arrhenius 公式,知道了反應的E a ,A 和某溫度T 1時的k 1,即可求出任意溫度T 2時的k 2。由對數(shù)式,lgA303RT.2E lgk 1a 1+-= l g A 303R T .2E l g k 2a 2+-= -得:T 1T 1(303R.2E k k lg 21a 12-=,或用指數(shù)形式:T 1T 1(R E 1221a ek k -=。3.化學平衡常數(shù)對于氣相反應,平衡時各物質(zhì)的分壓不變,仍有類似

3、的關系式:平衡時,K p 也是一種經(jīng)驗平衡常數(shù),稱為分壓平衡常數(shù)。而用濃度表示的經(jīng)驗平衡常數(shù),則稱為濃度平衡常數(shù)K c 。對于氣相反應,既有K c ,也有K p ,表達的是同一平衡態(tài),但數(shù)值可以不同。K c 和K p 之間可以相互換算,相關的式子有:pV=nRT ,p=(n/VRT ,p=CRT ,C 為濃度(換算時,要注意各物理量的單位。在書寫K c 或K p 表達式時,只寫濃度或分壓可變的溶液相和氣壓,固態(tài)和純液態(tài)物質(zhì),不寫入。對于同一可逆反應而言,K 只與溫度有關。二、考試真題:(2007廈大人體中某種酶的催化反應活化能是50.0kJmol -1,正常人的體溫是37.00C ,問發(fā)燒至4

4、00C 的病人體中,該反應的速率增加了百分之幾?(2007年武大某抗菌素在人體血液中呈現(xiàn)一級反應。已知一級反應公式為0c lnckt =。式中c 0為起始濃度,c 為t 時刻時的濃度,k 為速率常數(shù)。如果在上午8時給病人注射一針抗菌素,然后在不同時刻后測定抗菌素在血壓中的質(zhì)量濃度,得到如下數(shù)據(jù): (2008武大對于一氣體可逆反應mA(g+nB(gpC(g+qD(g,在一定溫度下達到化學平 衡后,體系中各物質(zhì)的平衡濃度有如下關系:K c =nmq pB A D C ,K c 為濃度平衡常數(shù);達平衡時,平衡常數(shù)也可用各氣體的分壓表示:K p =nBm A q D pC p p p p 。K p 稱

5、為壓力平衡常數(shù)。K c 和K p 均只是溫度的函數(shù)。(1根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和分壓定律可求出K c 和K p 的關系為K p =K c (RTn ,其中R 為氣體常數(shù),T 為絕對溫度。則n =_。(2在250C 時將固體NH 4HS 放在真空容器中,由于部分分解成NH 3和H 2S ,產(chǎn)生的壓力為500mmHg 柱,分解率為x ;若將NH 4HS 放入一已含有H 2S 氣體,且其壓力為300mmHg 柱,分解率為y ,則壓力應該增加多少?x 與y 的關系:x_y (填“大于、等于、小于”三、仿真訓練:1.制備HI(aq的一種簡便方法是:通H 2S 入I 2的懸浮液中,產(chǎn)物HI(aq的濃度可高達

6、50%。 (1寫出反應方程式。(2H 2S 、I 2的溶解度都不大。為什么HI(aq濃度可高達50%?2.丙酮與碘在酸性介質(zhì)中發(fā)生如下的反應:CH 3COCH 3+I 2CH 3COCH 2I+H +I -實驗證明,在250C 時,該反應的速度與物質(zhì)量的濃度之間存在著如下關系:v=kCH 3COCH 3H +。該式中k 為速度常數(shù),在該溫度下,k=2.2310-3dm 3/mols ,試推測開始時反應速度和反應后期反應速度的變化情況?3.亞硫酸鈉和碘酸鉀在酸性溶液中發(fā)生以下反應: _Na 2SO 3+_KIO 3+_H 2SO 4_Na 2SO 4+_K 2SO 4+_I 2+_H 2O (1

7、配平上面的氧化還原反應方程式,將系數(shù)填入方框中。(2其中氧化劑是_,若反應中有5mol 電子轉(zhuǎn)移,則生成的碘是_mol 。 (3該反應的過程和機理較復雜,一般認為發(fā)生以下反應:IO 3-+SO 32-IO 2-+SO 42- (反應速率慢IO 2-+2SO 32-I -+2SO 42- (反應速率快5I -+6H +IO 3-3I 2+3H 2O (反應速率快 I 2+SO 32-+H 2O 2I -+SO 42-+2H +(反應速率快根據(jù)上述步驟推測該反應總的反應速率由_應應決定(填寫上述四步反應的序號。(4若預先加入淀粉溶液,由上述四步反應可以看出必須在_離子消耗完全時,才會有使淀粉變藍的

8、現(xiàn)象產(chǎn)生。4.氯酸鉀和亞硫酸氫鈉發(fā)生氧化一還原反應生成Cl (-1價和S (+6價的反應速率如右圖所示,已知這個反應的速率隨著溶液的H +增大而加快,則: (1反應開始時,速度加快的原因為_。(2后期反應速度下降的原因為_。5.在敞開容器中,高錳酸鉀溶液跟草酸反應時,當把兩稀溶液混合后,一小段時間內(nèi)溶液顏色變化不大,但不久突然褪色。反應的化學方程式:2KMnO 4+3H 2SO 4+5H 2C 2O 4K 2SO 4+2MnSO 4+10CO 2+8H 2O 。 據(jù)你分析,高錳酸鉀溶液紫色突然褪色的原因是什么?6.某城市的管道煤氣是水煤氣和焦爐煤氣混合而成的,但煤氣泄露能致人中毒。煤氣中毒就是

9、CO 中毒,其原因是CO 與血紅蛋白(Hb 結(jié)合成HbCO ,使血紅蛋白失去輸送O 2功能的緣故。CO 進入血液后有如下平衡:CO +HbO2O 2+HbCO ,已知該反應平衡時,(22O Hb c CO c CO Hb c O c 的比值是一 個不受濃度影響的常數(shù),在人體體溫370C 下,該常數(shù)為220。試回答:(1生產(chǎn)水煤氣的化學反應方程式是_。(2燃氣灶具因燃氣成分、供氣壓力不同而結(jié)構不同。如果該城市管道氣改通液化石油氣(C 4H 10,則居民廚房中的爐灶改裝時在燃氣進口直徑不變的情況下,通風口直徑應怎樣改變?_(增大or 減小,原因是_。(3門窗緊閉的廚房內(nèi)一旦發(fā)生煤氣大量泄漏,極容易

10、發(fā)生爆炸。當你從室外進入廚房嗅到極濃的煤氣異味時,在下列操作中,你認為合適的是_(可以多選A 、立即開啟抽油煙機排出煤氣,關閉煤氣源B 、立即打開門和窗,關閉煤氣源C 、立即打開電燈,尋找泄漏處(4煤氣中毒病人,可以通過進入高壓氧艙的方法來救治,請用化學平衡的原理加以說明。 (5已知當血液中(2O Hb c CO Hb c 的比值大于0.02時,人的智力會受到損傷,此時c(CO與c(O 2的比值應_(or =_。(6抽煙時,進入肺部的空氣中c(CO=10-6mol/L ,c(O 2=10-2mol/L ,則c(HbCO為c(HbO 2的_倍,因此長期抽煙對人智力_(有or 無影響。 7.如圖所示裝置,車廂質(zhì)量M ,長為L 。質(zhì)量為m 的活塞開始時處于車廂中間,活塞與車廂壁間不漏氣,不計一切摩擦。B 內(nèi)充滿體積比1:2的A 2與B 2CD 3氣體(溫度為T 0,對B 內(nèi)氣體加熱,發(fā)生可逆反應A 2+B 2CD3ACD+B 2+D 2(未配平,反 應物及生成物均為氣體。反應平衡后B 內(nèi)溫度為T ,已知小車向右平移了距離d ,求A 2的轉(zhuǎn)化率。(設活塞未滑出8.甲乙兩同學分別作了按中學化學教科書描述的用注射器說明壓強對化學平衡影響的實驗,但稍作改進:他們不約而同地按如圖所示的