化学反应速率与化学平衡

Posted 2021-01-02 ch-someone

化学反应速率化学平衡

化学反应速率

化学反应速率

用单位时间内反应物物质的量的减少或生成物物质的量增加表示化学反应速率。

1.当体系为气体或溶液时，化学反应速率通常是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示

表示方法：v=Δc/Δt

常用单位是：mol/(L·s) mol/(L·min)

2.在同一反应中，用不同物质来表示反应速率时，各物质的速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，对于反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)来说，则有
[ frac {v_A} m = frac {v_B} n = frac {v_C} p = frac {v_D} q ]
(1)化学反应速率是平均速率，只有正值没有负值，只有大小没有方向。

(2)对于固体物质或气态反应中的液体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度”是不变的，因此不用液体和固体表示化学反应速率。表示化学反应的速率时，必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。

影响化学反应速率的因素

1、浓度 2、压强 3、温度 4、催化剂 5、其它因素

1.主要因素：参加反应物质的结构和性质。

2.外界条件

(1)浓度：其他条件不变时，增大反应物浓度，可以加快反应速率。

固体的多少不影响反应速率。

（2）温度：升高温度，可以加快反应速率

（3）压强：对于气体反应，增大压强可以加快反应速率

(4)催化剂：催化剂能大大改变反应速率。多指正催化剂能加快反应速率。

H2O2的分解与温度、FeCl3、CuSO4

影响反应速率的因素很多，如溶剂不同，反应速率不同，形成原电池，化学反应的速率增加，光辐射，超声波，放射线辐射，电场、固体颗粒等均可以改变反应速率。

一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态称为化学平衡状态简称化学平衡。化学平衡是动态平衡，是可逆反应在给定条件下所能达到或完成的最大限度。

影响化学平衡的因素

浓度对化学平衡的影响

增加反应物浓度平衡向正反应方向移动。

增加或减少固体的量对平衡没有影响。

压强对平衡的影响

对于有气体的反应，增大压强正逆反应速率都加快。压强对气体系数大的一侧的速率影响幅度大。加压平衡向气体体积减小的方向移动。

温度对化学平衡的影响

升高温度正逆反应速率都加快，温度对朝向吸热反应方向的反应影响幅度大。升温，平衡向吸热方向移动。

催化剂

催化剂能同等程度改变正逆反应速率，对平衡没有影响。

勒夏特列原理

如果改变影响平衡的一个因素（浓度、压强、温度），平衡向减弱这种改变的方向移动。

固体问题

（1）增加或减少固体的量，化学反应速率和化学平衡均不改变；

（2）固体的颗粒越小，反应速率越快。

比如，向盛有1摩/升盐酸的烧杯中投入锌粒，投入1粒锌粒和投入2粒锌粒，反应速率是一样的，H2的产率相同，但产生H2的量2粒锌是1粒锌的2倍。

再比如，煤球燃烧，只增加几个等同的煤球，速率和碳的转化率均不改变。可若是将煤球粉碎，大大增加了碳与氧气的接触面积，速率加快，然而碳的转化率却不变。

浓度问题

（1）恒温、恒容当平衡建立以后，增大某一反应物的浓度，当达到新平衡时，该反应物的浓度较原平衡时的大，另一种反应物的浓度较原平衡时的小；该反应物的转化率反而会降低，却能提高另一种反应物的转化率。例如，在接触法制硫酸中，2SO2+O2 2SO3增大廉价原料O2的浓度（鼓入过量的空气），O2的转化率降低，却能提高SO2的转化率。

（2）气体体系中每一种物质的浓度均增大一倍，相当于各种物质的物质的量不变，而体系体积缩小一半，即相当于“加压”了。

压强问题

压强的改变必须是对气体物质的浓度产生影响而不是外表上的升高或不变。

（1）压强对平衡体系中气体的系数大的方向影响的幅度大；

（2）善于辩认“真”“假”压强改变，即没有气态物质浓度改变的压强变化是“假”的； （3）同温同体积时，反应前后压强之比等于物质的量之比。

当“充入无关的气体”时，

体积不变，压强增大，P体系 不变，此处的“压强增大”并未引起浓度的改变，是“假”的，∴平衡不移动；

体积增大，P体系 减小，平衡向分子数增大的方向移动；

压强减小，P体系 减小，平衡向分子数增大的方向移动；

压强不变，P体系 减小，平衡向分子数增大的方向移动； ※注：P总=P体系+P无关气体

温度问题

（1）升温正逆反应速率都加快，但温度对朝向吸热方向的反应影响的幅度大（即升温加快的幅度大，降温下降的幅度大）；

（2）温度每升高10℃，反应速率就提高到原来的2~4倍。升温后，V现=n△tV原（其中△t为现温度与原温度的差与10之比值，n为速率提高的倍数）。

达同一种平衡问题（等效平衡）

含义

在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。

同一可逆反应，当外界条件不变时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，都可建立同一平衡状态。

恒温恒容

对于mA(气)+nB(气)<==> pC(气)+qD(气)若m+n=p+q 经换算成相当的反应物后，它们的物质的量或体积比一致时，则平衡状态相同。 若m+n≠p+q 经换算成相当的反应物后，若有相同的物料关系则平衡状态相同。

恒温恒压

若经换算成“相当”的反应物后，它们的物质的量比或体积比一致时，则平衡状态相同。

某温度下，向某密闭容器中加入1mol N2和3mol H2，使之反应合成NH3，平衡后，测得NH3的体积分数为m。若温度不变，只改变起始加入量，使之反应重新达平衡后，NH3的体积分数仍然为m。若N2、H2、NH3的加入量用x、y、z表示，应满足

等效类型	①	②	③
条件	恒温、恒容	恒温、恒容	恒温、恒压
反应的特点	任何可逆反应	反应前后气体分子数相等	任何可逆反应
起始投料	换算为化学方程式同一边物质，其“量”相同	换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例	换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比
质量分数(w%)	相同	相同	相同
浓度(c)	相同	成比例	相同(气体)
物质的量(n)	相同	成比例	成比例

化学平衡常数

概念

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。

表达式

对于反应mA(g)＋nB(g)=pC(g)＋qD(g)
[ K＝frac{ c^p(C)·c^q(D)}{c^m(A)·c^n(B)} ]
(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。

意义

(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。