1、- 1 -专题 15 化学平衡一、化学反应速率1. 化学反应速率 化学反应速率是平均速率，而不是瞬时速率。 无论浓度的变化是增加还是减少，一般都取正值，所以化学反应速率一般为正值。 由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的，因此对于有纯液体或纯固体参加的反应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率。其化学反应速率与其表面积大小有关，而与其物质的量的多少无关。通常是通过增大该物质的表面积来加快反应速率。 对于同一个反应来说，用不同的物质来表示该反应的速率时，其数值不同，但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。因此，表示化学反应速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。 对于在一个容器中的
2、一般反应 aA + bB = cC + dD 来说有： VA ：V B ：V C ：V D = C A ：C B ：C C ：C D = n A ：n B ：n C ：n D= a ：b ：c ：d2. 化学反应速率大小的比较方法 看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。 比较反应速率大小时，不仅需看反应速率数值的大小，且要结合化学方程式中物质的化学计量数及单位,化归到同一物质，再进行比较。 对于一般反应 aA bB=cC dD，比较 AVa与 Bb，若 Aa BVb，则 A 表示的反应速率比 B 的大。3. 化学反应速率的计算方法（1）概念法：（2）化学计量数法：一般是先用概念法计算出一
3、种物质的反应速率，再用化学计量数法算出其他物质的化学反应速率。4. 影响化学反应的因素 浓度对化学反应速率的影响： 一个反应的速率主要取决于反应物的浓度，与产物的浓度关系不大 。 物质为固体或纯液体时，浓度为常数，改变固体或纯液体的量，不改变浓度，不影响化学反应速。若参加反应的物质为固体、液体或溶液，由于 压强对化学反应速率的影响 压强的变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。- 2 - 改变压强的涵义，一般是指：气体物质的量不变，改变容器的容积。比如像a. N2 + 3H2 2NH3，反应物为气体的反应，缩小体积，压强增大，反应物气体的浓度增大，反应速率加快。如果增大体积，压强减小
4、，反应物气体的浓度减小，反应速率减小。b. 气体的容器容积不变，充入不相关的气体。比如像 N2 + 3H2 2NH3的反应，充入 Ne，压强增大，但各反应物的浓度没有变化，反应速率不变。如果充入 Ne，压强不变，必然是容器的容积增大，而气体容积的增大，一定引起反应物浓度的减小，所以化学反应速率减小。 像化学反应：Zn+H 2SO4=ZnSO4+H2生成物中有气体，反应物中没有气体，增大压强，速率不增大；减小压强，速率也不减小。 温度对化学反应速率的影响不管是吸热反应还是放热反应，只要是升高温度一定加快反应速率，降低温度一定减慢反应速率。 催化剂对化学反应速率的影对可逆反应来说使用催化剂，可同时
5、加快正逆反应速率 。例 1 已知：一定温度下的某恒容密闭容器中仅发生反应：2NO 2(g) 2NO(g) + O2(g) H +Q kJ/mol (Q0) 。若向 2L 该容器中通入 1.2 mol NO2 气体，测得 100s 时反应达到化学平衡状态，此时 c(O2) 为 0.2 mol/L。下列说法正确的是A 增加 c(NO)，平衡逆向移动，反应的化学平衡常数减小B 100s 内 NO2的分解速率为 8103 mol/(Ls)C 反应达平衡时，吸收的热量为 0.2QD 其他条件不变时，若开始时 n(NO2)为 2.4 mol，则达到平衡后，c(O 2)c(NO 2)【答案】D- 3 -例
6、2 常压下羰基化法精炼镍的原理为: Ni(s)+4CO(g) Ni(CO)4(g)。230时，该反应的平衡常数 K=2105。已知：Ni(CO) 4的沸点为 42.2，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与 CO 反应转化成气态 Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至 230制得高纯镍。下列判断不正确的是A 该反应达到平衡时，v 分解 Ni(CO)4=4v 消耗(CO)B 第一阶段应选择稍高于 42.2的反应温度C 第二阶段,230时 Ni(CO)4分解率较高D 其他条件不变，增加 c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数不变【答案】A例 3298 K 时，在 2
7、L 固定体积的密闭容器中，发生可逆反应：2NO 2(g) N2O4(g) H a kJ/mol(a0)。N 2O4的物质的量浓度随时间变化如图。达平衡时，N 2O4的浓度为 NO2的 2 倍，若反应在 398 K 进行，某时刻测得 n(NO2)0.6 mol， n(N2O4)1.2 mol，则此时，下列大小关系正确的是( )A v(正) v(逆)B v(正)0)的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，所以若反应在 398K 进行，反应达到平衡时的化学平衡常数 K10(即同一物质的消耗速率与生成速率相等)。(2 )各物质的浓度保持不变。2间接判断法(1) 各物质的百分含量保
8、持不变。(2) 各物质的物质的量不随时间的改变而改变。(3) 各气体的体积不随时间的改变而改变。例如：我们以密闭容器中的反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)为例来说明：化学反应 mA(g) + nB(g) pC(g)+ qD(g)是否平衡各物质的物质的量或物质的质量分数一定 平衡各物质的质量或质量分数一定 平衡各气体的体积或体积分数一定 平衡混合物体系中各成分的含量总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率之间的在单位时间内消耗了 m mol A，同时也生成了 m mol A，即 v(正 ) v (逆)平衡- 5 -在单位时间内消耗了 n mol B，同时也消耗了
9、p mol C，即 v(正 ) v (逆)平衡v() : v(B) : v(C) : v(D) m : n : p : q ，v(正 ) 不一定等于 v(逆)不一定平衡关系在单位时间内生成了 n mol B，同时也消耗了 q mol D，即叙述的都是 v(逆)不一定平衡其它条件一定、总压强一定，且 m + n p + q 平衡压强其它条件一定、总压强一定，且 m + n p + q不一定平衡平均相对分子质量一定，且 m + n p + q 平衡混合气体的平均相对分子质量 平均相对分子质量一定，且 m + n p + q不一定平衡温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡气体的密
10、度密度一定不一定平衡颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 平衡例 4 在恒容密闭容器中，可逆反应 C(s)+CO2(g) 2CO（g）达到平衡状态的标志是（ ）单位时间内生成 n molCO2的同时生成 n molC 单位时间内生成 n molCO2 的同时生成 2n mol CO CO 2 、CO 的物质的量浓度之比为 1: 2 的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 - 6 -C 的质量不再改变的状态A B C D 【答案】B例 5 反应 N2O4(g） 2NO2(g）H57kJmol 1 ，在温度为 T1、T 2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如
11、图所示。下列说法正确的是( ）A A、C 两点的反应速率：ACB A、C 两点气体的颜色：A 深，C 浅C A、C 两点气体的平均相对分子质量：ACD 由状态 B 到状态 A，可以用加热的方法【答案】D三、化学平衡图像图像题解题方法（1）分析反应速度图像：看起点：分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物- 7 -多数以原点为起点。看变化趋势：分清正反应和逆反应，分清放热反应和吸热反应。升高温度时，V 吸热V 放热 。看终点：分清消耗浓度和增生浓度。反应物的消耗浓度与生成物的增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。对于时间速度图像，看清曲线是连续的，还是跳跃的。
12、分清“渐变”和“突变” 、“大变”和“小变” 。增大反应物浓度 V 正 突变，V 逆 渐变。升高温度， V 吸热 大增，V 放热 小增。（2）化学平衡图像问题的解答方法：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。四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。先拐先平：对于可逆反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ，在转化率时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡。它所代表的温度高、压强大。这时如果转化率也较高，则反应中 m+np+q。若转化率降低，则表示 m+nKcKaD b、c 点均
13、为化学平衡点,a 点未达平衡且反应正向进行【答案】B- 8 -例 7 下列图示与对应的叙述相符的是A图 1 表示 H2与 O2发生反应过程中的能量变化，则 H2的燃烧热为 241.8 kJmol1B图 2 表示压强对可逆反应 2A(g)+2 B(g) 3C(g)+D（s）的影响，乙的压强比甲的压强大C图 3 表示等质量的钾、钠分别与足量水反应，则甲为钠D图 4 表示常温下，稀释 HA、HB 两种酸的稀溶液时，溶液 pH 随加水量的变化，则相同条件下 NaA 溶液的 pH 大于同浓度的 NaB 溶液的 pH【答案】C【解析】A、燃烧热是在一定条件下，1mol 可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物时所放
14、出的热量，与图象不吻合，故 A 错误；B、该反应是一个反应前后气体体积减小的可逆反应，增大压强平衡向正反应方向移动，则反应物的含量减少，该图中改变条件后，反应物的含量不变，说明平衡不移动，加入的是催化剂，故 B 错误；C、钾比钠活泼，反应速率快。钠的摩尔质量小于钾的摩尔质量，在质量相等的条件下钠放出的氢气多，与图像吻合，故 C 正确；D、在稀释过程中 HA 的 pH 变化大，说明 HA 的酸性比 HB 强，越弱越水解，所以 NaA 的水解程度小于 NaB，NaA 与 NaB 水解显碱性，所以 NaA 溶液的 pH 小于同浓度的 NaB 溶液的 pH，故D 错误。例 8T时，反应物和生成物均为气体的某反应，反应过程中浓度变化如图（）所示。若保持其他条件不变，温度分别为 T1和 T2时，B 的体积分数与时间的关系如图（）所示，则下列结论正确的是- 9 -A在 t1时间内用 B 表示该反应的平均速率为：06molL -1mim-1B在（t 1+10）时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动CT 时，在相同容器中，若由 01molL -1A、03molL -1B 和 04molL -1C 反应，达到平衡后，C 的浓度仍为 04molL -1D在其他条件不变时，升高温度，正、逆反应速率均增大，且 A 的转化率增大【答案】C
