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文檔簡介
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________________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________________或生成物濃度的________________來表示。
(1)表達(dá)式:V=Δc/Δt
(2)單位:mol/(L·min)或mol/(L·s)
3、化學(xué)反應(yīng)速率的測定
(1)測定原理:利用與化學(xué)反應(yīng)中任何一種化學(xué)物質(zhì)的________________相關(guān)的可觀測量進(jìn)行測定。
(2)測定方法
①直接觀察測定:如________________和________________等。
②科學(xué)儀器測定: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________________和
________________變化間的比例關(guān)系測量反應(yīng)速率。
4、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算
(1)公式法:
ΔcΔn
v==
ΔtVΔt
-Δc反應(yīng)物Δc生成物
v(反應(yīng)物)=v(生成物)=
ΔtΔt
(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。
ΔcAΔcBΔcC
對于一個(gè)化學(xué)反應(yīng):mA+nB===________________,v(A)=-,v(B)=-,v(C)=,
ΔtΔtΔt
ΔcD
v(D)=,
Δt
且有:vA=vB=vC=vD。
mnpq
(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________________、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):mA(g)+nB(g)=pC(g)
起始濃度/mol·L-1:abc
1
-nxpx
轉(zhuǎn)化濃度/mol·L1:x
mm
某時(shí)刻(ts)濃度/mol·L-1:________________再利用化學(xué)反應(yīng)速率的定義式求算:
x--nx--px--
v(A)=mol·L1·s1;v(B)=mol·L1·s1;v(C)=mol·L1·s1。
tmtmt
②計(jì)算中注意以下量的關(guān)系。
對反應(yīng)物:________________=c(某時(shí)刻);對生成物:________________=c(某時(shí)刻);
c轉(zhuǎn)化
轉(zhuǎn)化率=×100%。
c起始
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
催化劑
實(shí)驗(yàn)原理:Na2S2O3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O2H2O2=====2H2O+O2↑
影響因素實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論
增大濃度,化學(xué)反應(yīng)
均出現(xiàn)________________,
濃度速率
但后者_(dá)_______________
________________
升高溫度,化學(xué)反應(yīng)
混合后均出現(xiàn)__________,
溫度速率
但70℃熱水一組__________
________________
前者_(dá)_______________,后催化劑能_________
催化劑
者_(dá)_______________化學(xué)反應(yīng)速率
2、實(shí)驗(yàn)Ⅱ:反應(yīng)速率的定量測定和比較
2
反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)速率
加入試劑實(shí)驗(yàn)結(jié)論
(填“長”或“短”)(填“快”或“慢”)
---
40mL1mol·L1硫酸________________________________4mol·L1硫酸與鋅反應(yīng)比1mol·L1
硫酸與鋅反應(yīng)的速率
-
40mL4mol·L1硫酸________________________________
________________。
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________________。
(2)溫度:當(dāng)其他條件相同時(shí),________________反應(yīng)速率增大,________________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):對有氣體參加的反應(yīng),壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響可簡化理解如下
①對于氣體來說,在一定溫度下,一定質(zhì)量的氣體所占的體積與壓強(qiáng)成________________,其他條件不變
時(shí),增大壓強(qiáng),氣體體積________________,濃度________________。
②對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________________;減小壓強(qiáng),反
應(yīng)速率________________。
三、活化能
1、有效碰撞:能夠________________的碰撞。
2、無效碰撞:不能夠________________的碰撞。
3、活化分子:能夠發(fā)生________________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________________。
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________________。如圖所示:反應(yīng)的活化能是E1,反應(yīng)熱是E1-E2。
6、有效碰撞理論對影響化學(xué)反應(yīng)速率因素的解釋
(1)濃度:反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)________________→單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)
________________→反應(yīng)速率________________;反之,反應(yīng)速率________________。
(2)壓強(qiáng):增大壓強(qiáng)→氣體體積縮小→反應(yīng)物濃度增大→單位體積內(nèi)活化分子數(shù)________________→單位
時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)________________→反應(yīng)速率________________;反之,反應(yīng)速率________________。
3
(3)溫度:升高溫度→活化分子的百分?jǐn)?shù)________________→單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)
________________→反應(yīng)速率________________;反之,反應(yīng)速率________________。
(4)催化劑:使用催化劑→改變了反應(yīng)的歷程(如上圖),反應(yīng)的活化能________________→活化分子的百
分?jǐn)?shù)________________→單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的幾率________________→反應(yīng)速率________________。
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________________方向進(jìn)行,同時(shí)又能向________________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________________,v正逐漸________________,
而c(NH3)逐漸________________,v逆逐漸________________,t1時(shí)刻,它們的濃度不再改變,v正=v逆,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________________,v逆逐漸________________,而c(N2)、
c(H2)逐漸________________,v正逐漸________________,t2時(shí)刻起,它們的濃度不再改變________________,
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)的速率相等時(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)+I(xiàn)2(g)2HI(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:
c2HI
(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,的值近似相等。
cH2·cI2
c2HI
(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,的值也近似相等。
cH2·cI2
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________________與反應(yīng)物
________________的比值是一個(gè)常數(shù),用符號________________表示。
3、濃度商與化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式
cpC·cqD
(1)濃度商:對于一般的可逆反應(yīng),mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在任意時(shí)刻的稱為
cmA·cnB
?
4
cpC·cqD
________________,常用________________表示,即Q=。
cmA·cnB
cpC·cqD
(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=。
cmA·cnB
(3)Q與K關(guān)系:當(dāng)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商________________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、濃度對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響
3+-
實(shí)驗(yàn)原理Fe+3SCNFe(SCN)3(紅色)
?
實(shí)驗(yàn)操作
b溶液顏色________________,平衡向c溶液顏色________________,平衡向
現(xiàn)象與結(jié)論
________________移動(dòng)________________移動(dòng)
發(fā)生Fe+2Fe3+===3Fe2+,F(xiàn)e3+濃度減小,Q=
-c[FeSCN3]
c(SCN)增大,Q=
c[FeSCN3]3+3-
理論解釋增大,Q>K,平衡逆向cFe·cSCN
cFe3+·c3SCN-
減小,Q<K,平衡正向移動(dòng)
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________________、________________、
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)組成也會隨著________________,直至達(dá)到
新的平衡狀態(tài)。這種由________________達(dá)到________________的過程。
3、化學(xué)平衡移動(dòng)方向的判斷
當(dāng)Q=K時(shí):反應(yīng)處于________________狀態(tài),________________;
當(dāng)Q<K時(shí):反應(yīng)向________________進(jìn)行,v正>v逆;
當(dāng)Q>K時(shí):反應(yīng)向________________進(jìn)行,v正<v逆。
4、壓強(qiáng)變化對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響
實(shí)驗(yàn)原理2NO2N2O4
紅棕色無色
?
實(shí)驗(yàn)步驟
5
活塞Ⅱ處→Ⅰ處,壓強(qiáng)增大活塞Ⅰ處→Ⅱ處,壓強(qiáng)減小
混合氣體的顏色先________________混合氣體的顏色先________________又逐漸
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
又逐漸________________________________
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________________方向移動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
活塞往外拉,體積增大,壓強(qiáng)________________,c(NO2)減小,顏色變淺,但氣體顏色
又變深,說明c(NO2)增大,平衡向________________方向移動(dòng)
5、溫度對化學(xué)平衡移動(dòng)的影響
-1
2NO2gN2O4gΔH=-56.9kJ·mol
實(shí)驗(yàn)原理
紅棕色?無色
實(shí)驗(yàn)步驟
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象熱水中混合氣體顏色________________;冰水中混合氣體顏色________________
混合氣體受熱顏色________________,說明NO2濃度________________,即平衡向
實(shí)驗(yàn)結(jié)論________________方向移動(dòng);混合氣體被冷卻時(shí)顏色________________,說明NO2濃度
________________,即平衡向________________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________________
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—時(shí)間圖像(v-t圖像)
Ⅰ.正反應(yīng)速率突變,逆反應(yīng)速率漸變,v′正>v′逆,說明是增大了________________,使正反應(yīng)速率突變,且
平衡________________移動(dòng)。
Ⅱ.v正、v逆都是突然減小的,v′正>v′逆,平衡________________移動(dòng),說明該反應(yīng)的正反應(yīng)可能是
________________反應(yīng)或________________的反應(yīng),改變的條件是________________或________________。
Ⅲ.v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________________移動(dòng),可能是
6
使用了________________,也可能是對反應(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—時(shí)間—溫度圖像
Ⅰ.T2>T1,溫度升高,平衡________________移動(dòng),正反應(yīng)是________________反應(yīng)。
Ⅱ.p2>p1,壓強(qiáng)增大,A(反應(yīng)物)的轉(zhuǎn)化率________________,說明正反應(yīng)是氣體總體積________________
的反應(yīng)。
Ⅲ.生成物C的百分含量________________,說明平衡________________移動(dòng),但反應(yīng)速率a>b,故a可能
使用了________________;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,________________,就能自發(fā)在給定的條件下,可以________________進(jìn)行
含義
進(jìn)行的過程。到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。
具有________________,即過程的某個(gè)方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行,而該過程逆方向在該條
特征
件下肯定________________
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________________。
應(yīng)用
非自發(fā)過程要想發(fā)生,必須對它做功。如通電將水分解為________________。
2、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)
(1)焓變與反應(yīng)的方向
放熱反應(yīng)過程中體系能量________________,因此具有________________進(jìn)行的傾向,科學(xué)家提出用
________________來判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向,這就是________________。
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:
-1
2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)ΔH=+109.8kJ·mol。
(2)熵變與?反應(yīng)的方向
①體系的熵值:體系的________________越大,體系的熵值就________________。
②同一物質(zhì)的熵值:S(g)>S(l)>S(s),同一條件下,不同物質(zhì)
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