化學(xué)必背知識(shí)手冊(cè)分類 第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡-【知識(shí)手冊(cè)】（人教版選擇性必修1）

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率

一、化學(xué)反應(yīng)速率

1、化學(xué)反應(yīng)速率：定量描述化學(xué)反應(yīng)快慢程度的物理量。

2、表示方法：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表示。

(1)表達(dá)式：V=\c/Nt

(2)單位：mol/(L-min)或mol/(L-s)

3、化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定

(1)測(cè)定原理：利用與化學(xué)反應(yīng)中任何一種化學(xué)物質(zhì)的濃度相關(guān)的可觀測(cè)量進(jìn)行測(cè)定。

(2)測(cè)定方法

①直接觀察測(cè)定：如釋放出氣體的體積和體系的壓強(qiáng)等。

②科學(xué)儀器測(cè)定：在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或生成物本身有較明顯的顏色時(shí)，可利用顏色變化

和顯色物質(zhì)與濃度變化間的比例關(guān)系測(cè)量反應(yīng)速率。

4、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算

(1)公式法：

AcA/i

—Ac反應(yīng)物人q3Ac生成物

v(反應(yīng)物)=---工-------v(生成物)=—工-

(2)運(yùn)用同一反應(yīng)中“速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比”的規(guī)律進(jìn)行計(jì)算。

AAArRXcC

對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)：mA+;;B=pC+gD,v(A)=一五r-,v(B)=—《pv(C)=-^~,

口vAvBvCvD

有：npq

(3)“三段式”法

①求解化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算題的一般步驟：

寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式；找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量；轉(zhuǎn)化量之比等于

化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；

先根據(jù)已知條件列方程計(jì)算：

反應(yīng)：加A(g)+〃B(g)=pC(g)

起始濃度/mol1—1：abc

nxpx

轉(zhuǎn)化濃度/mol1-1：x-

mm

某時(shí)刻Qs）濃度/moLL-i：a-x1>-珠0+管

再利用化學(xué)反應(yīng)速率的定義式求算:

v（A）=ymol-L-1-s-1；v（B）=~mol-L-1-s-1；v（C）=^mol-L-1s-1o

②計(jì)算中注意以下量的關(guān)系。

對(duì)反應(yīng)物：c（起始）一c（轉(zhuǎn)化）=c（某時(shí)刻）;對(duì)生成物：c（起始）+c（轉(zhuǎn)化）=c（某

時(shí)刻）；

轉(zhuǎn)化率=彘詔X100%。

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1、實(shí)驗(yàn)I：定性探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素

實(shí)驗(yàn)原理：Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2T+S；+H2O2H2O2便些圓2H2O+

02T

影響因素實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論

5mL0.1molL-15mL0.5molL-1

H2SO4溶液H2s(X溶液

均出現(xiàn)渾濁，但后者出現(xiàn)增大濃度，化學(xué)反應(yīng)

濃度KN

渾濁更快速率增大

LJ5mL0.1molL_1L_J

鼠Na2s2O3溶液、冒

0.1moI-L-1'a

H2sO4

溶液5mL、

0.1molL-1霎

NaSO彳

22:15七首冰混合后均出現(xiàn)渾濁，但

溶液5mL升高溫度，化學(xué)反應(yīng)

溫度0.1mobL-1、卅70℃熱水一組首先出現(xiàn)渾

Na2s2O3速率增大

溶液5mL、濁_

0.1molL-'霆

H2sO4C晟永

溶液5mL70（熱水

3min后分別混

合并振蕩

5滴1mobL-1

FeCls溶液T

前者無明顯現(xiàn)象,后者上催化劑能加快化

催化劑0

0現(xiàn)大量氣泡學(xué)反應(yīng)速率

?W2mL5%至

營(yíng)用02溶液專

2、實(shí)驗(yàn)II：反應(yīng)速率的定量測(cè)定和比較

反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)速率

加入試劑實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（填“長(zhǎng)”或"短”）（填“快”或“慢”）

40mL1mol-L1硫酸長(zhǎng)慢4mol-L1硫酸與鋅反應(yīng)比1mol-L-1

40mL4mol-L1硫酸短快硫酸與鋅反應(yīng)的速率快。

3、影響化學(xué)反應(yīng)速率的其他因素

（1）濃度：底物濃度越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快。

（2）溫度：當(dāng)其他條件相同時(shí)，升高溫度反應(yīng)速率增大,降低溫度反應(yīng)速率減小。

（3）催化劑：同一反應(yīng)，用不同催化劑，反應(yīng)速率不相同。

（4）壓強(qiáng)：對(duì)有氣體參加的反應(yīng)，壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響可簡(jiǎn)化理解如下

①對(duì)于氣體來說，在一定溫度下，一定質(zhì)量的氣體所占的體積與壓強(qiáng)成反比，其他條件

不變時(shí)，增大壓強(qiáng)，氣體體積縮小，濃度增大。

②對(duì)于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，在相同溫度下，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大；減小壓強(qiáng),

反應(yīng)速率減小O

三、活化能

1、有效碰撞：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。

2、無效碰撞：不能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。

3、活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。

4、活化能：活化分子具有的平均能量與反應(yīng)物分子具有的平均能量之差。

5、反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系圖

活化能越小，普通分子就越容易變成活化分子。如圖所示：反應(yīng)的活化能是Ei，反應(yīng)熱

（1）濃度：反應(yīng)物濃度增大一單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多一單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次

數(shù)增加一反應(yīng)速率增大；反之，反應(yīng)速率減小

(2)壓強(qiáng):增大壓強(qiáng)—?dú)怏w體積縮小一反應(yīng)物濃度增大一單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多T

單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加T反應(yīng)速率增大；反之，反應(yīng)速率減小。

(3)溫度：升高溫度-活化分子的百分?jǐn)?shù)增大T單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)增加T

反應(yīng)速率增大；反之，反應(yīng)速率減小。

(4)催化劑：使用催化劑一改變了反應(yīng)的歷程(如上圖)，反應(yīng)的活化能降低一活化分

子的百分?jǐn)?shù)增大T單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的幾率增加T反應(yīng)速率加快。

第二節(jié)化學(xué)平衡

一、化學(xué)平衡狀態(tài)

1、可逆反應(yīng)：在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)

行的反應(yīng)。

2、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立

(1)如圖1所示，N2與H2隨著反應(yīng)的進(jìn)行，其濃度逐漸減小，v正逐漸減小，而

c(NH)逐漸增大，v逆逐漸增大,。時(shí)亥U,它們的濃度不再改變，VE=V?,反應(yīng)達(dá)到

平衡。

(1)如圖2所示，隨著NH3的分解，其濃度逐漸減小，v逆逐漸減小，而C(N2)、

C(H2)逐漸增大，V正逐漸增大，攵時(shí)刻起，它們的濃度不再改變，丫正=丫逆，反應(yīng)

達(dá)到平衡。

3、化學(xué)平衡狀態(tài)：在一定條件下的可逆反應(yīng)，當(dāng)正、逆反應(yīng)的速率相笠時(shí)，反應(yīng)物和生成

物的濃度均保持不變,即體系的組成不隨時(shí)間而改變,這表明該反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限

度”，這時(shí)的狀態(tài)我們稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。

二、化學(xué)平衡常數(shù)

1、化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)濃度數(shù)據(jù)分析

分析課本表2—1：457.6℃時(shí)反應(yīng)體系H2(g)+L(g)口2Hl(g)中各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)，我們可以

發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：

(1)無論該反應(yīng)從正向進(jìn)行還是從逆向進(jìn)行，平衡時(shí)，只要溫度一定，導(dǎo)器的值近似相

CH2c12

等。

(2)無論反應(yīng)物或生成物的濃度如何改變，平衡時(shí)只要溫度一定，舟/臺(tái)HI■的值也近似相等。

CH2-C12

2、化學(xué)平衡常數(shù):在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度神之積與

反應(yīng)物濃度署之積的比值是一個(gè)常數(shù),用符號(hào)_及_表示。

3、濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式

(濃度商：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)，加〃在任意時(shí)刻的稱

1)A(g)+B(g)CpC(g)+qD(g),d'AdB

dCdD

為濃度商，常用表示,即

0Q=c"Ac"B

(2)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式：當(dāng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，K=后再。

(3)。與K關(guān)系：當(dāng)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商等于平衡常數(shù)時(shí),表明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平

衡狀態(tài)。

三、影響化學(xué)平衡的因素

1,濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響

實(shí)驗(yàn)原理Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(紅色)

5mL0.05mel?LTFeCh溶液

5mL0.15me1?L-KSCN溶液

L1

實(shí)驗(yàn)操作

Fe粉J11

?1mol,L-1

KSCN溶液

c

現(xiàn)象與結(jié)論b溶液顏色變淺,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)c溶液顏色變深,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

發(fā)生Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe3+濃度減小,Q=c(SCN-)增大，2-崇:黑，減小，2

理論解釋

黑J"增大，2>K,平衡逆向移動(dòng)

<K,平衡正向移動(dòng)

2、化學(xué)平衡移動(dòng)：在一定條件當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)后，如果濃度、壓強(qiáng)、溫度

等反應(yīng)條件改變，原來的平衡狀態(tài)被破壞，平衡體系的物質(zhì)組成也會(huì)隨著改變，直至達(dá)

到新的平衡狀態(tài)。這種由原有的平衡狀態(tài)達(dá)到新的平衡狀態(tài)的過程o

3、化學(xué)平衡移動(dòng)方向的判斷

當(dāng)。=K時(shí)：反應(yīng)處于平衡狀態(tài),丫正=丫逆；

當(dāng)QVK時(shí)：反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,vi>.va；

當(dāng)Q>K時(shí)：反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，vIE<V逆。

4、壓強(qiáng)變化對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響

2NONO

實(shí)驗(yàn)原理224

紅棕色無色

1J.......1

/7處

、』處

實(shí)驗(yàn)步驟20mLNO2SN2O4NO2N2O

活塞H處一I處，壓強(qiáng)增大活塞I處-II處，壓強(qiáng)減小

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象混合氣體的顏色先變深又逐漸變淺混合氣體的顏色先變淺又逐漸變深

活塞往里推，體積減小，壓強(qiáng)增大,c(NO2)增大，顏色變深，但顏色又變淺，說明C(NO2)

減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

活塞往外拉，體積增大，壓強(qiáng)減小，c(NO2)減小，顏色變淺，但氣體顏色又變深，

說明c(NC)2)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

5、溫度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響

2NOgNOgAH=-56.9kJmoP1

實(shí)驗(yàn)原理224

紅棕色無色

1S

實(shí)驗(yàn)步驟

:——7熱水-冰水

吊‘皿與；的混合氣前a

'NO?NO4

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象熱水中混合氣體顏色加深；冰水中混合氣體顏色變淺

混合氣體受熱顏色加深，說明NO?濃度增大，即平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng);

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

混合氣體被冷卻時(shí)顏色變淺，說明NO?濃度減小，即平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

6、勒夏特列原理：如果改變影響平衡的條件之一(如溫度、濃度、壓強(qiáng)等)，平衡將向著能

夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。

7、化學(xué)平衡圖像的類型及特點(diǎn)

(1)速率一時(shí)間圖像(v—f圖像)

I.正反應(yīng)速率突變，逆反應(yīng)速率漸變，M正二M逆，說明是增大了反應(yīng)物的濃度，使正反

應(yīng)速率突變，且平衡正向移動(dòng)。

II)正、v逆都是突然減小的，M正二"逆，平衡正向移動(dòng),說明該反應(yīng)的正反應(yīng)可能是放

熱反應(yīng)或氣體總體積增大的反應(yīng),改變的條件是降低溫度或減小壓強(qiáng)。

III》正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，說明該化學(xué)平衡沒有發(fā)生移

動(dòng)，可能是使用了催化劑，也可能是對(duì)反應(yīng)前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應(yīng)增大壓強(qiáng)

所致。

(2)百分含量一時(shí)間一溫度圖像

I溫度升高，平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

11必力1，壓強(qiáng)增大，A(反應(yīng)物)的轉(zhuǎn)化率減小,說明正反應(yīng)是氣體總體積增大的

反應(yīng)。

III.生成物C的百分含量.不變，說明平衡不發(fā)生移動(dòng),但反應(yīng)速率a>b,故a可能

使用了催化劑；若該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體總體積不變的可逆反應(yīng)，a也可能是增大了壓

強(qiáng)。

第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向

1、自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)的比較

自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)

在一定條件下，不用借助外力，就能自發(fā)在給定的條件下，可以自發(fā)進(jìn)行到顯著程

含義

進(jìn)行的過程。度的化學(xué)反應(yīng)。

具有方向性，即過程的某個(gè)方向在一定條個(gè)二下自發(fā)進(jìn)行，而該過程逆方向在該條件下肯定

特征

不能自發(fā)進(jìn)行。

舉例高山流水，自由落體，冰雪融化鋼鐵生銹

可被用來完成有用功。如H2燃燒可設(shè)計(jì)成原電池。

應(yīng)用

非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對(duì)它做功。如通電將水分解為H2和。2。

2、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)

(1)焰變與反應(yīng)的方向

放熱反應(yīng)過程中體系能量降低，因此具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，科學(xué)家提出用一變來

判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，這就是焰判據(jù)。

①多數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的。例如燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)等。②有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)

行，如：

2N2O5(g)口4NO2(g)+O2(g)AH=+109.8kJ-moP'o

(2)贈(zèng)變與反應(yīng)的方向

①體系的贈(zèng)值：體系的混亂程度越大,體系的烯值就越