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(lái)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(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________________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________________和________________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________________和

________________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：

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(duì)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(xiě)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(duì)反應(yīng)物：________________＝c(某時(shí)刻)；對(duì)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(cè)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(zhǎng)”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(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(lái)說(shuō)，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(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________________；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(wú)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(duì)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(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)＋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(wú)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(wú)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(hào)________________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(duì)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(duì)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(lái)的平衡狀態(tài)被破壞，平衡體系的物質(zhì)組成也會(huì)隨著________________，直至達(dá)到

新的平衡狀態(tài)。這種由________________達(dá)到________________的過(guò)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(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響

實(shí)驗(yàn)原理2NO2N2O4

紅棕色無(wú)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(shuō)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(shuō)明c(NO2)增大，平衡向________________方向移動(dòng)

5、溫度對(duì)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(wú)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(shuō)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(shuō)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(lèi)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(shuō)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(shuō)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(shuō)明該化學(xué)平衡________________移動(dòng)，可能是

6

使用了________________，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—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(shuō)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(shuō)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(guò)程和自發(fā)反應(yīng)的比較

自發(fā)過(guò)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(guò)程。到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。

具有________________，即過(guò)程的某個(gè)方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行，而該過(guò)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(lái)完成有用功。如H2燃燒可設(shè)計(jì)成________________。

應(yīng)用

非自發(fā)過(guò)程要想發(fā)生，必須對(duì)它做功。如通電將水分解為_(kāi)_______________。

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(guò)程中體系能量________________，因此具有________________進(jìn)行的傾向，科學(xué)家提出用

________________來(lái)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)