
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文檔簡(jiǎn)介
第一章化學(xué)反應(yīng)與能量
化學(xué)反應(yīng)中的能量變化
(1)化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì):反應(yīng)物化學(xué)鍵斷裂和生成物化學(xué)鍵形成。其中舊鍵斷裂要吸收能量,新鍵形成會(huì)釋放能量。
(2)化學(xué)反應(yīng)的特征:既有物質(zhì)變化,又有能量變化。
(3)化學(xué)反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化形式:熱能、光能和電能等,通常主要表現(xiàn)為熱能的變化。
一、焰變反應(yīng)熱
1.反應(yīng)熱:化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中所放出或吸收的熱量,任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱,因?yàn)槿魏位瘜W(xué)反應(yīng)都會(huì)存
在熱量變化,即要么吸熱要么放熱。反應(yīng)熱可以分為(燃燒熱、中和熱、溶解熱)
2.焰變(AH)的意義:在恒壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng).
符號(hào):△H.單位:kj/mol,即:恒壓下:熔變=反應(yīng)熱,都可用AH表示,單位都是kj/mol。
3.產(chǎn)生原因:化學(xué)鍵斷裂一一吸熱化學(xué)鍵形成一一放熱
放出熱量的化學(xué)反應(yīng)。(放熱>吸熱)4H為或4H<0,表示的時(shí)候,"kj/mol”不能省略
吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。(吸熱>放熱)AH為“+”或>0,表示的時(shí)候"+”,"kj/mol”不能省略
放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)判斷方法
①能量圖像
能量
生成物
生成物的
總能量
反應(yīng)物的
總能量
反應(yīng)過(guò)程反應(yīng)過(guò)程
左圖反應(yīng)物總能量大于產(chǎn)物總能量,為放熱反應(yīng);
右圖為反應(yīng)物總能量低于產(chǎn)物總能量,為吸熱反應(yīng)
注意:a.圖中可以得知物質(zhì)的能量越高越不穩(wěn)定;b.一定是所有物質(zhì)的能量之和,而不是某一個(gè)物質(zhì)的能
量高于產(chǎn)物或者低于產(chǎn)物的能量
②通過(guò)鍵能的計(jì)算
也可以利用計(jì)算AH來(lái)判斷是吸熱還是放熱。
△H=生成物所具有的總能量-反應(yīng)物所具有的總能量=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能
(不建議大家死記硬背公式,應(yīng)當(dāng)理解反應(yīng)物斷鍵吸收的能量和產(chǎn)物成鍵時(shí)所放出的能量相對(duì)大小,如果斷鍵
吸收能量大于成鍵釋放能量則為吸熱反應(yīng),如果成鍵釋放的能量大于斷鍵吸收的能量則為放熱反應(yīng))
根據(jù)鍵能計(jì)算反應(yīng)熱的關(guān)鍵是正確找出反應(yīng)物和生成物所含共價(jià)鍵的數(shù)目,注意晶體結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵的情況。
常見(jiàn)物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目
('().CHiP.Si()2金剛Ss
物質(zhì)石墨Si
(C=O)(C—H)(P—P)(Si—())石(S—S)
鍵數(shù)24641.5282
要求掌握氫氣和氯氣燃燒鍵能變化
物質(zhì)H-HCl—ClH-Cl
鍵能436kJ/mol243kJ/mol432kJ/mol
表中的數(shù)值表示斷開(kāi)或者形成Imol化學(xué)鍵時(shí)所吸收或者釋放的能量。
假想的中
間物質(zhì)
431kj/mol431kj/tnol
,能量
根據(jù)方程式:H2+C12=2HC1
△E股=436+243=679kJ
△E放=2X432=86妹J
△Ea-AE?a=864kJ-679kJ=185kJ
說(shuō)明是放熱反應(yīng),則該反應(yīng)的△H=T85kJ/mol
③對(duì)常見(jiàn)的反應(yīng)進(jìn)行記憶
☆常見(jiàn)的放熱反應(yīng):①所有的燃燒反應(yīng)②所有的酸堿中和反應(yīng)③大多數(shù)的化合反應(yīng)④自發(fā)氧化還原
反應(yīng),如金屬與水或酸的反應(yīng),食物腐敗等;⑤生石灰(氧化鈣)和水反應(yīng)⑥鋁熱反應(yīng)等
☆常見(jiàn)的吸熱反應(yīng):①晶體Ba(OH)2-8H2O與NH4cl②大多數(shù)的分解反應(yīng)③條件一般是持續(xù)加熱或高
溫的反應(yīng),如C和C02、C和H20(g)的反應(yīng),以H?,CO,C為還原劑的熱還原法對(duì)金屬的冶煉。
溫馨警示(1)物質(zhì)的物理變化過(guò)程中,也會(huì)有能量的變化,但不屬于吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng),在進(jìn)行反
應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算時(shí),必須要考慮到物理變化時(shí)的熱效應(yīng),如物質(zhì)的三態(tài)變化。同種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)所具有的能
量:氣態(tài)〉液態(tài)〉固態(tài)
(2)物質(zhì)溶解一般鐵鹽溶解是吸熱現(xiàn)象,別的物質(zhì)溶于水是放熱。
(3)化學(xué)反應(yīng)是放熱還是吸熱與反應(yīng)發(fā)生的條件沒(méi)有必然聯(lián)系。如吸熱反應(yīng)NH4cl與Ba(OH)2在常溫常
壓下即可進(jìn)行,而很多放熱反應(yīng)需要在加熱的條件下才能進(jìn)行。
(4)能量與鍵能的關(guān)系:物質(zhì)具有的能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定,能量和鍵能成反比。
(5)常溫是指25,101.標(biāo)況是指0,101.
(6)比較AH時(shí)必須連同符號(hào)一起比較。
正確理解反應(yīng)過(guò)程、能量圖象
£2:新鍵形成放出的能量或稱為逆反應(yīng)的活化能。
△H=EI—E2,為此反應(yīng)的焰變。
催化劑的作用:降低后、Ei,但不影響反應(yīng)放熱還是吸熱取決于起點(diǎn)(反應(yīng)物)和終點(diǎn)(生成物)能量的高低。
利用狀態(tài),迅速比較反應(yīng)熱的大小
若反應(yīng)為放熱反應(yīng)
1.當(dāng)反應(yīng)物狀態(tài)相同,生成物狀態(tài)不同時(shí),生成固體放熱最多,生成氣體放熱最少。
2.當(dāng)反應(yīng)物狀態(tài)不同,生成物狀態(tài)相同時(shí),固體反應(yīng)放熱最少,氣體反應(yīng)放熱最多。
3.在比較反應(yīng)熱(AH)的大小時(shí),應(yīng)帶符號(hào)比較。對(duì)于放熱反應(yīng),放出的熱量越多,△〃反而越小。
二、熱化學(xué)方程式
1.概念
表示參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。
例如:在200°C、101kPa時(shí),出與碘蒸氣作用生成2moiHI氣體時(shí),放出14.9kJ熱量,其熱化學(xué)方程式為
200℃
H2(g)+h(g)io;kpa2HI(g)A"=—14.9kJmor'c
2.意義:表明了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化。
1
如:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)A//=-571.6kJmol
表示:2mol氫氣和1mol氧氣反應(yīng)生成2mol液態(tài)水時(shí)放出571.6kJ的熱量。
3.書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式注意要點(diǎn):
①熱化學(xué)方程式必須標(biāo)出能量變化,即反應(yīng)熱AH對(duì)應(yīng)的正負(fù)號(hào)都不能省。
②熱化學(xué)方程式中必須標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)(s,l,g分別表示固態(tài),液態(tài),氣態(tài),水溶液中
溶質(zhì)用aq表示)
③熱化學(xué)反應(yīng)方程式不標(biāo)條件,除非題中特別指出反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)。
④熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量,不表示個(gè)數(shù)和體積,可以是整數(shù),也可以是分?jǐn)?shù)
⑤各物質(zhì)系數(shù)加倍,△!!加倍,即:AH和計(jì)量數(shù)成比例;反應(yīng)逆向進(jìn)行,AH改變符號(hào),數(shù)值不變。
易錯(cuò)警示(1)對(duì)于同素異形體,除注明聚集狀態(tài)外,還要注明名稱。因?yàn)橥禺愋误w雖然構(gòu)成元素相同,但
屬于不同物質(zhì),其本身具有的能量不同,所以反應(yīng)中的A"也不同。
(2)物質(zhì)本身具有的能量與物質(zhì)的聚集狀態(tài)有關(guān)。聚集狀態(tài)不同,反應(yīng)熱△〃的數(shù)值以及符號(hào)都可能不同。等量
的同一物質(zhì),氣態(tài)時(shí)能量最大,其次為液態(tài),最小的為固態(tài)。
(3)不論化學(xué)反應(yīng)是否可逆,熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)熱△,表示反應(yīng)進(jìn)行到底(完全轉(zhuǎn)化)時(shí)的能量變化。如:2SO2(g)
-1
+O2(g)、、2SO3(g)△//=-197kJ-mol是指2molSO?(g)和1molCh(g)完全轉(zhuǎn)化為2molSCh(g)時(shí)放出的能
量。實(shí)際上投入2molS02(g)和1molC)2(g)不可能轉(zhuǎn)化為2molSO3(g),因此放的熱也沒(méi)有197kJ多。
判斷熱化學(xué)方程式正誤的“五審”
放熱反應(yīng)一定為“一吸熱反應(yīng)一定為“+”
單位一定為“kJ?mol7",易錯(cuò)寫(xiě)成“mol”或
漏寫(xiě)
物質(zhì)的狀態(tài)必須正確,特別是溶液中的反應(yīng)
易寫(xiě)錯(cuò)
反應(yīng)熱的數(shù)值必須與方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)相
對(duì)應(yīng),即化學(xué)計(jì)量數(shù)與成正比。當(dāng)反應(yīng)
逆向進(jìn)行時(shí),其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)
值相等,符號(hào)相反
如燃燒熱、中和熱的熱化學(xué)方程式
三、燃燒熱
(1)概念:在101kPa時(shí),1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時(shí)所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱。單位
一般用kJ-mo「(或kJ/mol)表示。
注意:①壓強(qiáng)——101kPa。
②量——可燃物的物質(zhì)的量為1mole
③完全燃燒。
④產(chǎn)物——元素完全燃燒時(shí)對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定氧化物:
C-CO2(g),HfH2OO),S-S02(g)等。
(2)意義:例如,C的燃燒熱是393.5kJmor表示在25℃,101kPa條件下1molC完全燃燒放出393.5kJ的
熱量。
(3)燃燒熱熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)原則
燃燒熱是以1mol物質(zhì)完全燃燒所放出的熱量來(lái)定義的,因此在書(shū)寫(xiě)它的熱化學(xué)方程式時(shí),應(yīng)以燃燒1mol物
質(zhì)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。例如:CsH18(1)+yO2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)A"=-5518kJ-mo「,即
C8Hi8的燃燒熱為5518kJmo「。
(4)燃燒熱的計(jì)算:。放=〃(可燃物)X|AH]
式中:為可燃物燃燒反應(yīng)放出的熱量;〃為可燃物的物質(zhì)的量;△,為可燃物的燃燒熱。
四、中和熱
⑴概念:在稀溶液中,酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)生成l_mol_H2O時(shí)的反應(yīng)熱叫做中和熱。
注意:
①?gòu)?qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和反應(yīng)其實(shí)質(zhì)是H+和0H-反應(yīng),其熱化學(xué)方程式為:
-
用離子方程式可表示為H7aq)+OH(aq)=H2O(l)△〃=-57.3kJmol'o
弱酸或弱堿電離要吸收熱量,所以它們參加中和反應(yīng)時(shí)的中和熱小于57.3kJ/moU
中和反應(yīng)寫(xiě)出的離子方程式中只能是H+(aq)+OH-(aq)=比0(1),而不能有弱酸、弱堿、沉淀、氣體等物
質(zhì)出現(xiàn),否則所得的熱中就有別的能量。
中和熱是一個(gè)定值,與取用的酸或堿的物質(zhì)的量無(wú)關(guān)。
②溶液的濃度——稀溶液。如果是濃酸或者濃堿則會(huì)有溶解熱產(chǎn)生
③量——產(chǎn)物的物質(zhì)的量為1molH2OO
(2)中和熱熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)原則
中和熱是以稀的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成1mol水時(shí)所放出的熱量來(lái)定義的,因此在書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí),應(yīng)
以生成1molHzO為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)配平其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù),如硫酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng),用熱化學(xué)方程式可表示為
1
jH2SO4(aq)+NaOH(aq)=^Na2SO4(aq)+H2O(1)A/7=-57.3kJmol0
(3)中和熱的測(cè)定實(shí)驗(yàn):
ir_環(huán)形玻璃攪拌棒
3溫度計(jì)
①一般用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿做實(shí)驗(yàn),且堿要過(guò)量(如果酸和堿的物質(zhì)的量相同,中和熱會(huì)偏小),一般中和
熱為57.3kJ/molo
②若用弱酸或弱堿做實(shí)驗(yàn),放出的熱量會(huì)偏小,中和熱會(huì)偏小。
③若用濃溶液做實(shí)驗(yàn),放出的熱量會(huì)偏大,中和熱會(huì)偏大。
④在試驗(yàn)中,增大酸和堿的用量,放出的熱量會(huì)增多但中和熱保持不變。
⑤本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是操作要快,保溫效果要好。碎泡沫塑料及泡沫塑料板的作用是保溫隔熱,防止熱量
散失。不能用銅棒代替玻璃棒,以減小熱損失。
(4)測(cè)定原理
./=.(加城+八優(yōu))?c-(f終一f始)
n
(其中:c=4.18Jgi℃r=4.18X10「3kJ-g]℃r;〃為生成H2O的物質(zhì)的量)
易錯(cuò)警示(1)反應(yīng)熱、燃燒熱、中和熱均有單位,單位均為kJ-moL。
(2)中和熱是一定值,即△,=-57.3kJ-mo「i,燃燒熱、中和熱的數(shù)值與參加反應(yīng)的量的多少無(wú)關(guān),但在分析時(shí)
要注意反應(yīng)物及生成物的狀態(tài)及類另1(強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、弱酸、弱堿)。
正確理解中和熱,注意操作與計(jì)算細(xì)節(jié)
(1)中和熱不包括離子在水溶液中的生成熱、物質(zhì)的溶解熱、電解質(zhì)電離時(shí)的熱效應(yīng)。
(2)酸堿溶液應(yīng)當(dāng)用稀溶液(0.1?0.5molir)。若溶液濃度過(guò)大,溶液中陰、陽(yáng)離子間的相互牽制作用越大,電
離程度達(dá)不到100%,這樣使酸堿中和時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)消耗一部分補(bǔ)償電離時(shí)所需的熱量,造成較大誤差。
(3)使用兩只量筒分別量取酸和堿。
(4)使用同一支溫度計(jì)分別先后測(cè)量酸、堿及混合液的最高溫度,測(cè)完一種溶液后,必須用水沖洗干凈并用濾紙
擦干。
(5)取多次實(shí)驗(yàn)小f2的平均值代入公式計(jì)算,而不是結(jié)果的平均值,如果某次實(shí)驗(yàn)溫度和其他組相差較大要舍
棄。計(jì)算時(shí)應(yīng)注意單位的統(tǒng)一。
五、蓋斯定律
1.內(nèi)容:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān),而與具體反應(yīng)進(jìn)行
的途徑無(wú)關(guān),如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行,則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成的反應(yīng)熱是相同的。
利用蓋斯定律書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式
根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成
|找出]
物找出可用的已知熱化學(xué)方程式。
押根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式調(diào)整可用熱
化學(xué)方程式的方向,同時(shí)調(diào)整的符號(hào)
調(diào)整
②根據(jù)待求解的熱化學(xué)方程式將調(diào)整好的
[熱化學(xué)方程式進(jìn)行化簡(jiǎn)或擴(kuò)大相應(yīng)的倍數(shù)
加和將調(diào)整好的熱化學(xué)方程式和進(jìn)行加和
△H隨熱化學(xué)方程式的調(diào)整而相應(yīng)進(jìn)行加、
求炮
減、乘、除運(yùn)算
檢查檢查得出的熱化學(xué)方程式是否正確
六、能源
1.概念:能提供能量的自然資源。
2.發(fā)展階段:柴草時(shí)期一化石能源時(shí)期一多能源結(jié)構(gòu)時(shí)期。
3.能源的分類
化一煤特點(diǎn),
石h屬于不可再生能源
燃一石油---(rath.
料----|解決,開(kāi)源節(jié)流:開(kāi)發(fā)新能源和
能-1天然氣口辦法節(jié)約現(xiàn)有能源
源
新太陽(yáng)能、氫能、風(fēng)能、資源豐富,沒(méi)有或
能%很少污染,屬可再
源地?zé)崮?、海洋能、生?/p>
質(zhì)能京生能源
4.能源問(wèn)題
(1)我國(guó)目前使用的主要能源是化石燃料,它們的蘊(yùn)藏量有限,而且不能再生,最終將會(huì)枯竭。
(2)化石燃料的大量使用帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。
5.解決能源問(wèn)題的措施
(1)提高能源的使用效率
①改善開(kāi)采、運(yùn)輸、加工等各個(gè)環(huán)節(jié)。
②科學(xué)控制燃燒反應(yīng),使燃料充分燃燒。一是保證燃燒時(shí)有適當(dāng)過(guò)量的空氣,如鼓入空氣、增大02濃度等。
二是保證燃料與空氣有足夠大的接觸面積,如將固體粉碎成粉末,使液體噴成霧狀等。
(2)開(kāi)發(fā)新的能源
開(kāi)發(fā)資源豐富、可以再生、沒(méi)有污染或污染很小的新能源。
第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡
一、化學(xué)反應(yīng)速率
1.化學(xué)反應(yīng)速率的含義:化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量。
2.化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法
(1)定性:根據(jù)反應(yīng)物消耗,生成物產(chǎn)生的快慢(用氣體、沉淀等可見(jiàn)現(xiàn)象)來(lái)粗略比較。
(2)定量:用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。
3.數(shù)學(xué)表達(dá)式及單位
v=~,單位:mol-L「公一?或mol-Limin如密閉容器中,合成氨的反應(yīng)N2+3H22NH3,開(kāi)始時(shí)c(N2)
Ar
=8mol-L-1,2minJnc(Nz)=4mol-L則用N2表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率為2moi,L'min_|o
4.規(guī)律
(1)同一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率可以用不同物質(zhì)的濃度變化來(lái)表示,其數(shù)值可能不同,因此表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)要
指明具體物質(zhì)。
(2)用不同物質(zhì)的濃度變化表示同一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率時(shí),反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化
區(qū)二這二這二金
學(xué)計(jì)量數(shù)之比。例如,對(duì)于反應(yīng)"?A(g)+〃B(g)k^pC(g)+qD(g),即mnPq
易錯(cuò)警示(1)由。=生計(jì)算的反應(yīng)速率是一段時(shí)間內(nèi)的平均速率而不是瞬時(shí)速率,如某時(shí)刻,某秒時(shí)速率時(shí)
At
多少的說(shuō)法是錯(cuò)誤的,且無(wú)論用反應(yīng)物還是用生成物表示均取正值。
(2)同一化學(xué)反應(yīng),相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,其數(shù)值可能不同,但表示的意義相同。
(3)比較反應(yīng)速率時(shí)要統(tǒng)一物質(zhì)統(tǒng)一單位。
(4)對(duì)于固體或純液體反應(yīng)物,其濃度視為常數(shù),故不能用固體或純液體物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率。
5.用好三段式解題模式
“三段式法”的解題模式
對(duì)于反應(yīng)機(jī)A+"B^=^^pC+qD,/()s時(shí)A的濃度為amolUB的濃度為bmol-L-1,反應(yīng)進(jìn)行至As時(shí),A
消耗了xmol』r,則反應(yīng)速率可計(jì)算如下:
機(jī)A+/7B、pC+qD
起始濃度/mol-L1ab00
nx公
轉(zhuǎn)化濃度/mol?L/1X3
mmm
,nx
fi時(shí)刻濃度/moFLra-xb-----旺史
mmm
①求速率:z?(A)=-—mol-(L-s)0(B)=------mol(Ls),,
t1—to777(/i—Zo)
u(C)=—旺—mol(L-s)o(D)=—旺—mol(L-s)-1?
陽(yáng)(力—m)
△2x100%=—x100%aA=^^X1OO%=^^X1OO%=-X1OO%
②求轉(zhuǎn)化率0A=Cono如A。nAoa
③求某時(shí)刻氣體壓強(qiáng)與初始?jí)簭?qiáng)比
z、九nx、pxqx
n,+n,+n,+n.(a-x)+(b---)+—+
dxioo%=lAlB1(lDxl00%=------------由一m_mxlOO%
n+n+n+na+b
10UAU0BU0CU0D
二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
1.內(nèi)因(主要因素)
反應(yīng)物本身的性質(zhì)是影響化學(xué)反應(yīng)速率的決定因素。如鹵素單質(zhì)與中反應(yīng)的速率大小關(guān)系為F2>Cl2>Br2>I2,
鎂、鋁、鋅、鐵與稀硫酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為Mg>Al>Zn>Fe。
2.外因(其他條件不變,只改變一個(gè)條件)
增大反應(yīng)物濃度.反應(yīng)速率加快.
濃度
反之減慢
對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),增大壓
外—壓強(qiáng)
強(qiáng),反應(yīng)速率加快.反之減慢
界
條
件升高溫度?反應(yīng)速率加快,反之減
的溫度
慢
影
響
使用催化劑,能改變化學(xué)反應(yīng)速
一|催心劑I』率.且正逆反應(yīng)速率的改變程度
相同
|反應(yīng)物間的接觸面積,形成原電
L]其他因素|f池、光輻照、放射線輻照、超聲波
等
3.理論解釋——有效碰撞理論
(1)活化分子、活化能、有效碰撞
①活化分子:能夠發(fā)生有效碰撞的分子。
②活化能:由普通分子到達(dá)活化分子狀態(tài)所需的最低能量
圖中:以為正反應(yīng)的活化能;E2為逆反應(yīng)的活化能;
B為使用催化劑時(shí)的活化能;
反應(yīng)熱A”=E|-E2。
③有效碰撞:活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。(兩點(diǎn):足夠能量和合適的取向)
(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系
易錯(cuò)警示(1)由于固體和純液體的濃度可視為常數(shù),故改變用量反應(yīng)速率不變。但當(dāng)固體顆粒變小時(shí),其表
面積將增大,其反應(yīng)速率將加快。
(2)升高溫度,不論正反應(yīng)還是逆反應(yīng),不論放熱反應(yīng)還是吸熱反應(yīng),反應(yīng)速率一般都要加快,只不過(guò)增加的程
度不同。不可以認(rèn)為吸)加快而式放)減慢。
(3)改變壓強(qiáng),實(shí)質(zhì)是改變體積而使?jié)舛劝l(fā)生改變來(lái)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)速率的改變。對(duì)于沒(méi)有氣體參加的反應(yīng),改變體系
壓強(qiáng),反應(yīng)物的濃度不變,反應(yīng)速率不發(fā)生改變。
(4)加入催化劑:由于降低了反應(yīng)的活化能,增加了活化分子百分?jǐn)?shù),故成千上萬(wàn)倍地加快反應(yīng)速率,且對(duì)可逆
反應(yīng)。(正卜。(逆)增大的倍數(shù)相等,但它不會(huì)使不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)變得自發(fā),也不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱和平
衡狀態(tài)。
特別說(shuō)明
改變壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
改變壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響的根本原因是引起濃度的改變。所以在討論壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí),應(yīng)分
析引起壓強(qiáng)改變的原因及這種改變對(duì)反應(yīng)體系的濃度產(chǎn)生何種影響。
對(duì)于氣體反應(yīng)體系,有以下幾種情況:
①恒溫時(shí):
引起引起引起
增加壓強(qiáng)----?體積縮小---?濃度增大----?反應(yīng)速率加快。
②恒容時(shí):
引起引起
a.充入氣體反應(yīng)物----??濃度增大----'■總壓增大—??反應(yīng)速率加快;
引起
b.充入“惰氣”——?總壓增大(分壓不變)一一各反應(yīng)物質(zhì)濃度不變一一反應(yīng)速率不變。
③恒壓時(shí):
引起
充入“惰氣”——?體積增大一一各反應(yīng)物濃度減小一一反應(yīng)速率減慢。
綜合應(yīng)用:比如10mL濃度為1molir的鹽酸與過(guò)量的鋅粉反應(yīng),若加入適量的下列溶液,能減慢反應(yīng)速率
但又不影響氫氣生成量的方法可以對(duì)鹽酸用水或者硫酸鉀溶液等進(jìn)行稀釋,加入醋酸鈉可以結(jié)合H+或者降低反應(yīng)體
系的溫度。
要注意的是硫酸的濃度,當(dāng)硫酸濃度很大時(shí),不但不能加快反應(yīng)速率還會(huì)起阻礙作用,濃硫酸有氧化性,金屬
與濃硫酸反應(yīng)不能產(chǎn)生氫氣而是二氧化硫,或者使鐵、鋁鈍化。
還要注意加入的鹽或者鹽溶液,一定要注意硝酸鹽,因?yàn)樵芤褐杏袣潆x子時(shí),
硝酸根進(jìn)入溶液后形成硝酸,具有強(qiáng)氧化性,產(chǎn)生的不再是氫氣而是氮氧化物。B
三、化學(xué)反應(yīng)速率圖象及其應(yīng)用
C
1.全程速率一時(shí)間圖象
A
如Zn與足量鹽酸的反應(yīng),反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化出現(xiàn)如圖情況。
原因解釋:AB段(。漸大),因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng),隨著反應(yīng)的進(jìn)行,溫度逐漸升高,導(dǎo)致反應(yīng)速率逐漸增大;
BC段(。漸小),則主要因?yàn)殡S著反應(yīng)的進(jìn)行,溶液中c(H+)逐漸減小,導(dǎo)致反應(yīng)速率逐漸減小。
2.物質(zhì)的量(或濃度)一時(shí)間圖象
例如:某溫度時(shí).,在定容(,L)容器中,X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。
(1)由圖象得出如下信息
①反應(yīng)物是X、Y,生成物是Z;
②時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,X、Y沒(méi)有全部反應(yīng)。
(2)根據(jù)圖象可進(jìn)行如下計(jì)算
①某物質(zhì)的平均反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率,如:
o(X)=①二更mol(Ls)r,Y的轉(zhuǎn)化率=這二^義100%。
K-/3
②確定化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,如X、Y、Z三種物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為(小一〃3):(“2—〃3):“2。
3.速率一時(shí)間圖象
平衡體系條件變化速率變化速率變化曲線
/(正)立即增大,
增大反
(逆)逐漸增大,且
應(yīng)物濃度
加(正)>蘇(逆)
0Jit
(正)立即減小,卜(正)
減小反
(逆)逐漸減小,且
應(yīng)物濃度同逆)
/(逆)》加(正)
Ch1
任一平
衡體系
(逆)立即增大,(逆)
增大生
(正)逐漸增大,且
成物濃度
(逆)>。'(正)
0l\1
\
(逆)立即減小,
減小生弋正)
濟(jì)(正)逐漸減小,且
成物濃度H正)
(正)>蘇(逆)
0t
平衡
條件變化速率變化速率變化曲線
體系
正反應(yīng)方向?yàn)闅饽妫?/p>
增大壓強(qiáng)或升高濟(jì)(正)、/(逆)均增大,
體體積增大的放
溫度且0‘(逆)(正)
熱反應(yīng)/W)
0Ai
減小壓強(qiáng)或降低加(正)、加(逆)均減小,正)
段正)
溫度且。'(正(逆),(逆)
鈣逆).
101
-'V
反應(yīng)前后氣體化
學(xué)計(jì)量數(shù)和相等使用催化劑或?qū)?(正)=”(逆)
(正卜相(逆)均增大—
的平衡體系,改變于m+n=P+q的反
相同倍數(shù)?(正)=W逆)
壓強(qiáng)或任一平衡應(yīng)增大壓強(qiáng)
體系使用催化劑
01t
易錯(cuò)警示(1)條件增強(qiáng),曲線在原圖象的上方;條件減弱,曲線在原圖象的下方。
(2)濃度改變時(shí),圖象曲線一條連續(xù),一條不連續(xù),其他條件改變,圖象曲線不連續(xù)。
二、化學(xué)平衡
1.化學(xué)平衡研究的對(duì)象一可逆反應(yīng)
(1)定義:在同一條件下既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。
高溫高壓、催化劑、
例]如:N2+3H2/化劑2NH32so2+。2寸~^-2SO2
(2)特點(diǎn)
①二同:a.相同條件下:b.正逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。
②一?。悍磻?yīng)物與生成物同時(shí)存在,任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。通??疾鞜峄瘜W(xué)
方程式能量的轉(zhuǎn)化。
(3)表示:在方程式中用“U”表示.
2.化學(xué)平衡的建立
高溫、
以CO(g)+H2O(g)^------CO2(g)+H2(g)反應(yīng)為例。
在一定條件下,將01molCO和0.1molHzO?通入1L密閉容器中,開(kāi)始反應(yīng):
(1)反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí):反應(yīng)物的濃度最大,正反應(yīng)速率最大。生成物的濃度為0,逆反應(yīng)速率為0。
(2)反應(yīng)進(jìn)行中:反應(yīng)物的濃度逐漸減小,正反應(yīng)速率逐漸減小。生成物的濃度逐漸增大,逆反應(yīng)速率逐漸增
大。
(3)肯定最終有一時(shí)刻,正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,此時(shí),反應(yīng)物的濃度不再改變,生成物的濃度也不再
改變。
正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示:
1
”(正)=0(逆)
3.化學(xué)平衡狀態(tài)定義:
化學(xué)平衡狀態(tài):一定條件下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正逆反應(yīng)速率相等時(shí),各組成成分濃度不再改變,
達(dá)到表面上靜止的一種"平衡”,這就是這個(gè)反應(yīng)所能達(dá)到的限度即化學(xué)平衡狀態(tài)。
4.化學(xué)平衡狀態(tài)特征
歲*—可逆反應(yīng)
化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),反應(yīng)并沒(méi)有停止,而
丁相是始終在進(jìn)行,是一種動(dòng)態(tài)平衡
化學(xué)平衡狀態(tài)建立的條件是正反應(yīng)速率和逆反
j,―應(yīng)速率相等,即。正三腿些0
在一定條件下的平衡體系的混合物中,各組成
成分的含量(即反應(yīng)物與生成物的物質(zhì)的量、物
質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等)保持一定
而不變(不隨時(shí)間的改變而改變)
任何化學(xué)平衡狀態(tài)均是暫時(shí)的、相對(duì)的、有條件
在A的(與濃度、壓強(qiáng)、溫度等有關(guān))條件改變,化學(xué)
平衡可能發(fā)生改變(平衡發(fā)生移動(dòng))
易錯(cuò)警示(1)可逆反應(yīng)不等同于可逆過(guò)程??赡孢^(guò)程包括物理變化和化學(xué)變化,而可逆反應(yīng)屬于化學(xué)變化。
(2)化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)可以從正反應(yīng)方向建立,也可以從逆反應(yīng)方向建立,或者同時(shí)從正、逆方向建立。
(3)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的正逆反應(yīng)速率相等,是指同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等,若用不同物質(zhì)
表示時(shí),反應(yīng)速率不一定相等。
極端假設(shè)法確定各物質(zhì)濃度范圍
先假設(shè)反應(yīng)正向或逆向進(jìn)行到底,求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值(開(kāi)區(qū)間),從而確定它們的濃度范圍。
假設(shè)反應(yīng)正向進(jìn)行到底:X2(g)+Y2(g)^2Z(g)
起始濃度/(molL-i)0.10.30.2
改變濃度/(mol-LI)0.10.10.2
終態(tài)濃度/(mol-Li)00.20.4
假設(shè)反應(yīng)逆向進(jìn)行到底:)+丫2?U2Z(g)
x2(g'
起始濃度/(mol-L-i)0.10.30.2
改變濃度/(molLr)0.10.10.2
終態(tài)濃度/(molLp0.20.40
平衡體系中各物質(zhì)的濃度范圍為X2d(0,0.2),Y2G(0.2,0.4),ZG(0,0.4),同時(shí)莫要忽略元素守恒。
5.判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的方法和依據(jù)
1.化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的“兩標(biāo)志”
(1)本質(zhì)標(biāo)志:。(正)=。(逆)W0。對(duì)于某一可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō),正反應(yīng)消耗掉某反應(yīng)物的速率等于逆反應(yīng)生成該反應(yīng)
物的速率。
(2)等價(jià)標(biāo)志
反應(yīng)wA(g)+nB(g)0pC(g)+qD(g)
類型判斷依據(jù)平衡狀態(tài)
混合物體①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡
系中各成②各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡
分的含量③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡
①在單位時(shí)間內(nèi)消耗了mmolA,同時(shí)生成加molA,即正)
平衡
=。(逆)
②在單位時(shí)間內(nèi)消耗了nmolB,同時(shí)生成pmolC,表示一個(gè)
不一定
正、逆反應(yīng)速率方向,則。(正)不一定等于。(逆)
的關(guān)系③磯A):o(B):o(C):o(D)=〃z:〃:p:q,此時(shí)正)不一定
不一定
等于。(逆)
④在單位時(shí)間內(nèi)生成"molB,同時(shí)消耗qmolD,二者變化
不一定
均表示。(逆)
①+時(shí).,總壓強(qiáng)一定(其他條件一定)平衡
壓強(qiáng)
②加+〃=p+1時(shí),,總壓強(qiáng)一定(其他條件一定)不一定
平均相對(duì)分子①加時(shí),A/r一定平衡
質(zhì)量(必
r)②加+〃=〃+夕時(shí),朋r一定不一定
①加+恒溫恒壓時(shí),密度保持不變平衡
氣體密度
②加+〃=p+q時(shí),密度保持不變不一定
溫度體系溫度一定(其他不變)平衡
顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色一定平衡
2.規(guī)避“2”個(gè)易失分點(diǎn)
(1)注意兩審
一審題干條件,是恒溫恒容還是恒溫恒壓;二審反應(yīng)特點(diǎn):①全部是氣體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng);
②是有固體參與的等體積反應(yīng)還是非等體積反應(yīng)。
(2)不能作為“標(biāo)志”的四種情況
①反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
②恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng),體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時(shí)間而變化,如2Hl(g)UH?(g)+L(g)。
③全是氣體參加體積不變的反應(yīng),體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再隨時(shí)間而變化,如2Hl(g)UH2(g)+L(g)。
④全是氣體參加的反應(yīng),恒容條件下體系的密度保持不變。
三、化學(xué)平衡的移動(dòng)及轉(zhuǎn)化率的變化
1.概念
可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)以后,若反應(yīng)條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)等)發(fā)生了變化,平衡混合物中各組分的濃度也會(huì)
隨之改變,從而在一段時(shí)間后達(dá)到新的平衡狀態(tài)。這種由舊平衡向新平衡的變化過(guò)程,叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。
2.過(guò)程
原化學(xué)平衡狀
化學(xué)平衡移動(dòng)
3.化學(xué)平衡移動(dòng)方向與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系
⑴。逆:平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。
(2)0正=。逆:反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),不發(fā)生平衡移動(dòng)。
(3)。lE<va:平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
4.影響化學(xué)平衡的因素
(1)若其他條件不變,改變下列條件對(duì)平衡的影響如下:
改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向
增大反應(yīng)物濃度或
向正反應(yīng)方向移動(dòng)
減小生成物濃度
濃度
減小反應(yīng)物濃度或
向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
增大生成物濃度
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