1、第第3讲化学反应的方向、限度和速率讲化学反应的方向、限度和速率 3条件对化学反应速率和化学平衡的影响条件对化学反应速率和化学平衡的影响(1)浓度：增大反应物浓度，浓度：增大反应物浓度，v(正正)立即增大，立即增大，v(逆逆)逐渐增大，平逐渐增大，平衡向正反应方向移动。衡向正反应方向移动。注意注意：固体、纯液体的浓度视为定值，不因其量的增减而影响：固体、纯液体的浓度视为定值，不因其量的增减而影响反应速率，但因表面积反应速率，但因表面积(接触面积接触面积)的变化而改变反应速率。的变化而改变反应速率。(2)温度：温度：升高温度，不论正反应还是逆反应，不论放热反应还是吸热升高温度，不论正反应还是逆反应
2、，不论放热反应还是吸热反应，反应速率都加快，且对吸热反应方向影响较大，平衡向吸反应，反应速率都加快，且对吸热反应方向影响较大，平衡向吸热反应方向移动。热反应方向移动。降低温度，降低温度，v(正正)，v(逆逆)均减小，平衡向放热反应方向移动。均减小，平衡向放热反应方向移动。(3)压强：改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引压强：改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。且对缩体反应方向影响较大。起浓度的改变。且对缩体反应方向影响较大。(4)催化剂：加入催化剂，降低反应的活化能，使催化剂：加入催化剂，降低反应的活化能，使v(正正)、v(逆逆)同同倍增大，平衡不移动，倍增大
3、，平衡不移动，H不变。不变。易错警示易错警示1易忽视影响化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质。易忽视影响化学反应速率的根本因素是反应物本身的性质。2比较同一反应在不同条件下反应速率的大小时，易忽视单位比较同一反应在不同条件下反应速率的大小时，易忽视单位换算，只有单位一致时才能比较数值大小。换算，只有单位一致时才能比较数值大小。3误认为升高温度，吸热反应速率增大，而放热反应速率减小误认为升高温度，吸热反应速率增大，而放热反应速率减小。正确应为：升高温度，反应速率都增大，只是增大程度不同。正确应为：升高温度，反应速率都增大，只是增大程度不同。二、化学平衡状态的判断方法二、化学平衡状态的判断方法
4、 1利用反应速率和各组分的含量判断利用反应速率和各组分的含量判断(1)v正正v逆逆0，现以反应，现以反应N23H2 2NH3为例，对等速标志为例，对等速标志v正正v逆逆0的理解：的理解：a若有若有1 mol N2消耗，则有消耗，则有1 mol N2生成生成(同种物质，物质的量同种物质，物质的量相等，代表的变化方向相反相等，代表的变化方向相反)；b若有若有1 mol N2消耗，则有消耗，则有3 mol H2生成生成(同侧不同种物质，物同侧不同种物质，物质的量之比化学计量数之比，代表的变化方向相反质的量之比化学计量数之比，代表的变化方向相反)；c若有若有1 mol N2消耗，则有消耗，则有2 mo
5、l NH3消耗消耗(异侧物质，物质的量异侧物质，物质的量之比化学计量数之比，代表的变化方向相反之比化学计量数之比，代表的变化方向相反)。(2)各组分的物质的量浓度、质量分数、体积分数、转化率等保各组分的物质的量浓度、质量分数、体积分数、转化率等保持不变。持不变。(3)混合气体的密度混合气体的密度在恒温恒压条件下，气态反应物与气态生成物化学计量数之和不在恒温恒压条件下，气态反应物与气态生成物化学计量数之和不相等的反应，当密度不再改变时，反应达到平衡状态。在恒温恒容相等的反应，当密度不再改变时，反应达到平衡状态。在恒温恒容条件下，反应前后气体质量不变时，气体密度不能作为判据。条件下，反应前后气体质
6、量不变时，气体密度不能作为判据。(4)颜色颜色对于反应前后气体颜色不同的可逆反应，当反应混合物的颜色不对于反应前后气体颜色不同的可逆反应，当反应混合物的颜色不再改变时，反应达到平衡状态。再改变时，反应达到平衡状态。三、化学平衡常数的应用三、化学平衡常数的应用1影响因素影响因素化学平衡常数只与温度有关，升高或降低温度对平衡常数的影响化学平衡常数只与温度有关，升高或降低温度对平衡常数的影响取决于相应化学反应的热效应情况；反应物和生成物的浓度对平衡取决于相应化学反应的热效应情况；反应物和生成物的浓度对平衡常数没有影响。常数没有影响。2应用应用(1)判断反应进行的程度判断反应进行的程度对于同类型的反应
7、，对于同类型的反应，K值越大，表示反应进行的程度越大；值越大，表示反应进行的程度越大；K值越值越小，表示反应进行的程度越小。小，表示反应进行的程度越小。(2)判断反应进行的方向判断反应进行的方向若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Qc，则，则QcK，反应向逆反应方向进行；，反应向逆反应方向进行；QcK，反应处于平衡状态；，反应处于平衡状态；QcK，反应向正反应方向进行。，反应向正反应方向进行。(3)判断反应的热效应判断反应的热效应若升高温度，若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，若升高温度，
8、K值减小，则正反应为放热反应。值减小，则正反应为放热反应。(4)利用化学平衡常数计算平衡浓度、转化率、体积分数等。利用化学平衡常数计算平衡浓度、转化率、体积分数等。化学反应速率的计算及影响因素化学反应速率的计算及影响因素 例例1(2011年南京模拟年南京模拟)Fenton法常用于处理含难降解有机物法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好的工业废水，通常是在调节好pH和和Fe2浓度的废水中加入浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物污染物pCP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。
9、，探究有关因素对该降解反应速率的影响。实验设计实验设计控制控制pCP的初始浓度相同，恒定实验温度在的初始浓度相同，恒定实验温度在298 K或或313 K(其余实验条件见下表其余实验条件见下表)。设计如下对比实验。设计如下对比实验。数据处理数据处理实验测得实验测得pCP的浓度随时间变化的关系如上图。的浓度随时间变化的关系如上图。(2)请根据上图实验曲线请根据上图实验曲线，计算降解反应在，计算降解反应在50150 s内的反应速内的反应速率；率；v(p CP)_mol/(Ls)。解释与结论解释与结论(3)实验实验、表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高时表明温度升高，降解反应速率增大。但温度过高
10、时反而导致降解反应速率减小，请从反而导致降解反应速率减小，请从Fenton法所用试剂法所用试剂H2O2的角度分的角度分析原因：析原因：_。(4)实验实验得出的结论是：得出的结论是：pH等于等于10时，时，_。思考与交流思考与交流(5)实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应实验时需在不同时间从反应器中取样，并使所取样品中的反应立即停下来，根据上图中信息，给出一种迅速停止反应的方法：立即停下来，根据上图中信息，给出一种迅速停止反应的方法：_。解析解析本题是一道新型的实验探究题，根据题给信息能很容易解本题是一道新型的实验探究题，根据题给信息能很容易解决。决。(1)由题中由题中“控制控
11、制pCP的初始浓度相同，恒定实验温度在的初始浓度相同，恒定实验温度在298 K或或313 K(其余实验条件见下表其余实验条件见下表)”这句话中的信息能解决表格的第二这句话中的信息能解决表格的第二列列“探究温度对降解反应速率的影响探究温度对降解反应速率的影响”，故表格这一行应该填写，故表格这一行应该填写“313、3、6.0、0.30”；对比可以发现温度、浓度均没发生变化，对比可以发现温度、浓度均没发生变化，只有只有pH由由3变成变成10，所以第三行空中应该填写的是，所以第三行空中应该填写的是“探究溶液的探究溶液的pH对降解反应速率的影响对降解反应速率的影响”。(2)根据化学反应速率的定义，结合图
12、象根据化学反应速率的定义，结合图象即可计算出结果，即可计算出结果，v(pCP)(1.20.4)103 mol/L(15050)s8106 mol/(Ls)。(3)提示提示“请从请从Fenton法所用试剂法所用试剂H2O2的角度的角度解释解释”，通过平时的学习知，通过平时的学习知，H2O2温度高时不稳定，故虽然高温能温度高时不稳定，故虽然高温能加快化学反应速率，但温度过高就导致加快化学反应速率，但温度过高就导致H2O2分解，消耗了反应物，分解，消耗了反应物，速率自然会减小。速率自然会减小。(4)由图象观察得到图象中随时间变化的曲线由图象观察得到图象中随时间变化的曲线表表示在示在pH10时，浓度不
13、变，说明反应速率为时，浓度不变，说明反应速率为0，化学反应停止。，化学反应停止。(5)可以根据上一小题回答，使反应迅速停止，可以向溶液中加碱，调可以根据上一小题回答，使反应迅速停止，可以向溶液中加碱，调节节pH10即可。即可。答案答案(1)(2)8.0106(3)过氧化氢在温度过高时迅速分解过氧化氢在温度过高时迅速分解(4)反应速率趋向于零反应速率趋向于零(或该降解反应趋于停止或该降解反应趋于停止)(5)将所取样品迅速加入一定量的将所取样品迅速加入一定量的NaOH溶液中，使溶液中，使pH约为约为10(或或将所取样品骤冷等其他合理答案均可将所取样品骤冷等其他合理答案均可)1(2010年高考福建理
14、综年高考福建理综)化合物化合物Bilirubin在一定波长的光照射下在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如右图所示，计算反应发生分解反应，反应物浓度随反应时间变化如右图所示，计算反应48 min间的平均反应速率和推测反应间的平均反应速率和推测反应16 min时反应物的浓度，结时反应物的浓度，结果应是果应是()A2.5 molL1min1和和2.0 molL1B2.5 molL1min1和和2.5 molL1C3.0 molL1min1和和3.0 molL1D5.0 molL1min1和和3.0 molL1答案：答案：B 化学平衡常数的应用化学平衡常数的应用 例例2煤化工中
15、常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。等问题。已知：已知：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)平衡常数随温度的平衡常数随温度的变化如下表：变化如下表：试回答下列问题：试回答下列问题：(1)上述正向反应是上述正向反应是_(填填“放热放热”或或“吸热吸热”)反应。反应。(2)在在800 发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器，其中向正反应方向移动的有中向正反应方向移动的有_(选填选填A、B、C、D、E)。(3)已知在一定温度下，已知在一定温度下，C(s)CO2(g)2CO(g)平
16、衡常数平衡常数K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)平衡常数平衡常数K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)平衡常数平衡常数K2则则K、K1、K2之间的关系是之间的关系是_。(4)若在若在500 时进行，设起始时时进行，设起始时CO和和H2O的起始浓度均为的起始浓度均为0.020 molL1，在该条件下，在该条件下，CO的平衡转化率为的平衡转化率为_。(5)若反应在若反应在800 进行，设起始时进行，设起始时CO和和H2O(g)共共5 mol，水蒸气，水蒸气的体积分数为的体积分数为x；平衡时；平衡时CO转化率为转化率为y，则，则y随随x变化的函数关系式为变化的函数关系式为y_。
17、2(2011年高考江苏化学年高考江苏化学)(双选双选)700 时，向容积为时，向容积为2 L的密闭容器的密闭容器中充入一定量的中充入一定量的CO和和H2O，发生反应：，发生反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)反应过程中测定的部分数据见下表反应过程中测定的部分数据见下表(表中表中t2t1)：答案：答案：BC 化学反应速率和化学平衡的图像化学反应速率和化学平衡的图像 例例3(2011年高考重庆理综年高考重庆理综)一定条件下，下列反应中水蒸气含量一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是随反应时间的变化趋势符合下图的是()ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)
18、2(s)H2O(g)；H0CCH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H2O(g)；H0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)；HT1，温，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此B、C不符合题不符合题意；由压强意；由压强时间图像可知，时间图像可知，p1先达到平衡，即先达到平衡，即p1p2，随着压强的增，随着压强的增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此D不符合题意，只有不符合题意，只有A符合题意。符合题意。答案答案A3(2
19、011年高考天津理综年高考天津理综)向绝热恒容密闭容器中通入向绝热恒容密闭容器中通入SO2和和NO2，一定条件下使反应一定条件下使反应SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)达到平衡，达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。由图可得出的正确结正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。由图可得出的正确结论是论是()A反应在反应在c点达到平衡状态点达到平衡状态B反应物浓度：反应物浓度：a点小于点小于b点点C反应物的总能量低于生成物的总能量反应物的总能量低于生成物的总能量Dt1t2时，时，SO2的转化率：的转化率：ab段小于段小于bc段段解析：解析：A项反应在项反应在c点时点时v正正达
20、最大值，随后达最大值，随后v正正逐渐减小，并非保逐渐减小，并非保持不变，故持不变，故c点时反应未达平衡状态；点时反应未达平衡状态；B项由正反应速率变化曲线项由正反应速率变化曲线可知，可知，a点的速率小于点的速率小于b点，但开始时通入点，但开始时通入SO2和和NO2，反应由正反，反应由正反应方向开始，故应方向开始，故a点反应物的浓度大于点反应物的浓度大于b点；点；C项在项在c点之前，反应点之前，反应物的浓度逐渐减小，容器的容积保持不变，物的浓度逐渐减小，容器的容积保持不变，v正正逐渐增大说明反应逐渐增大说明反应的温度逐渐升高，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成的温度逐渐升高，该反应为放热反
21、应，反应物的总能量高于生成物的总能量；物的总能量；D项由项由v正正变化曲线可知，变化曲线可知，ab段的正反应速率小于段的正反应速率小于bc段的正反应速率，段的正反应速率，t1t2时，时，ab段消耗段消耗SO2的物质的量小的物质的量小于于bc段，故段，故ab段段SO2的转化率小于的转化率小于bc段。段。答案：答案：D某密闭容器中充入等物质的量的气体某密闭容器中充入等物质的量的气体A和和B，一定温度下发生反应：，一定温度下发生反应：A(g)xB(g)2C(g)达到平衡后，只改变反应的一个条件，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间变化的关系如下图所示。测得容器中物质
22、的浓度、反应速率随时间变化的关系如下图所示。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)020 min，A的平均反应速率为的平均反应速率为_；8 min时，时，v(正正)_v(逆逆)。(选填选填“”、“”或或“”)(2)反应方程式中的反应方程式中的x_，30 min时改变的反应条件是时改变的反应条件是_。(3)2030 min时反应的平衡常数时反应的平衡常数_3040 min时反应的平时反应的平衡常数。衡常数。(选填选填“”、“”或或“”)(4)该反应的正反应为该反应的正反应为_(选填选填“放热放热”或或“吸热吸热”)反应。反应。(5)反应过程中反应过程中B的转化率最大的时间段是的转化率最大的时间段
23、是_min。答案：答案：(1)0.05 mol/(Lmin)(2)1扩大容器体积扩大容器体积(或减小压强或减小压强)(3)(4)放热放热(5)20401(2011年高考福建理综年高考福建理综)25 时，在含有时，在含有Pb2、Sn2的某溶液中，的某溶液中，加入过量金属锡加入过量金属锡(Sn)，发生反应：，发生反应：Sn(s)Pb2(aq)Sn2(aq)Pb(s)，体系中，体系中c(Pb2)和和c(Sn2)变化关系如右图所示。下列判断正变化关系如右图所示。下列判断正确的是确的是()A往平衡体系中加入金属铅后，往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2)增大增大B往平衡体系中加入少量往平衡体系中加入少量
24、Sn(NO3)2固体后，固体后，c(Pb2)变小变小C升高温度，平衡体系中升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大，说明该反应增大，说明该反应H0D25 时，该反应的平衡常数时，该反应的平衡常数K2.2答案：答案：D 2(2011年高考江苏化学年高考江苏化学)(双选双选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A一定温度下，反应一定温度下，反应MgCl2(l)=Mg(l)Cl2(g)的的H0、S0B水解反应水解反应NHH2O NH3H2OH达到平衡后，升高达到平衡后，升高温度平衡逆向移动温度平衡逆向移动C铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应D
25、对于反应对于反应2H2O2=2H2OO2，加入，加入MnO2或升高温度都能加或升高温度都能加快快O2的生成速率的生成速率解析：解析：镁在氯气中的燃烧是放热反应，反之则为吸热反应，镁在氯气中的燃烧是放热反应，反之则为吸热反应，A正确正确；水解反应是吸热的，升高温度会促进水解，；水解反应是吸热的，升高温度会促进水解，B错；铅蓄电池放电时错；铅蓄电池放电时的负极、充电时的阳极反应均失电子，发生氧化反应，的负极、充电时的阳极反应均失电子，发生氧化反应，C错；错；MnO2起催化剂的作用，而升高温度，反应速率会加快，故起催化剂的作用，而升高温度，反应速率会加快，故D正确。正确。答案：答案：AD3在恒温、恒
26、压下，在恒温、恒压下，a mol A和和b mol B在一个容积可变的容器中在一个容积可变的容器中发生反应：发生反应：A(g)2B(g)2C(g)，一段时间后达到平衡，生成，一段时间后达到平衡，生成 n mol C。则下列说法中正确的是。则下列说法中正确的是()A物质物质A、B的转化率之比为的转化率之比为1 2B起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为起始时刻和达到平衡后容器中的压强之比为(ab)(abn/2)C当当2v正正(A)v逆逆(B)时，反应一定达到平衡状态时，反应一定达到平衡状态D充入惰性气体充入惰性气体(如如Ar)，平衡向正反应方向移动，平衡向正反应方向移动解析：解析：由于由于a、b
27、数值之比不一定为数值之比不一定为1 2，故虽然转化的，故虽然转化的A、B物质物质的量之比为的量之比为1 2，二者转化率之比不一定为，二者转化率之比不一定为1 2，A项错误；该容器项错误；该容器为恒温、恒压，故为恒温、恒压，故B项错误；在恒温、恒压下，充入惰性气体项错误；在恒温、恒压下，充入惰性气体(如如Ar)，容器的容积变大，平衡向左移动，容器的容积变大，平衡向左移动，D项错误。项错误。答案：答案：C一定条件下，将一定条件下，将NO2与与SO2以体积比以体积比1 2置于密闭容器中发生上述置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是反应，下列能说明反应达到平衡状态的是_。a体系压强
28、保持不变体系压强保持不变b混合气体颜色保持不变混合气体颜色保持不变cSO3和和NO的体积比保持不变的体积比保持不变d每消耗每消耗1 mol SO3的同时生成的同时生成1 mol NO2测得上述反应平衡时测得上述反应平衡时NO2与与SO2体积比为体积比为1 6，则平衡常数，则平衡常数K_。(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应示。该反应H_0(填填“”或或“”)。实际生产条件控制在。实际生产条件控制在250、1.3104 kPa左右，选择此压强的理由是左右，选择此压强的理由是_。本小节结束请按ESC键返回
