化学反应速率和化学平衡中易出错易混淆知识点的判别_化学反应论文

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化学反应速率和化学平衡是中学化学三大理论知识之一,既是学习的重点,又是学习的难点,还是高考的考点。为了帮助同学们掌握这部分知识,现总结如下。

1 化学反应速率与化学平衡的区别和联系

化学反应速率。是指在一定条件下,某一化学反应进行的快慢,属于化学动力学,它不仅涉及化学反应的实际进行步骤,同时也与物质的微观状况有密切的联系。而化学平衡是指可逆反应进行的方向和程度的问题,属于化学热力学,只考虑物质的宏观状况就可以解决问题。与反应的实际步骤无关,只与反应的初始状态和最终状态有关。两者虽属于不同的范畴,但它们之间有联系:对于一个可逆反应,当v[,正]=v[,逆]时,即达到化学平衡,而当v[,正]≠v[,逆]时,就表示该可逆反应未达到平衡或原平衡被破坏。

2 影响化学反应速率的因素

在教学中往往强调外界条件对v的影响,所涉及的习题也几乎都是对这个知识点的考查,使学生产生思维定势,而忽视反应物的性质对v的影响这一决定因素。若对不同反应比较v的大小时,就必须考虑反应物的性质这一内因对v的影响;若对同一反应比较v大小时,就必须考虑外界条件对v的影响。此时,应注意各个外界条件对v影响的适用对象。例如,温度T对v的影响适用于所有反应;浓度c对v的影响仅适用于气体反应和在溶液中进行的反应,对固体和纯液体因其c固定而无影响。另外,反应物c的改变,在多数情况下会影响v。但是,有些化学反应,其v与反应物的c无关,例如,气体氨在钨丝或铂丝上的热分解反应,其化学方程式为:其v就与氨气的c无关;压强p对v的影响仅适用于气体反应,因p对固体和液体的影响很小而忽略不计,p对v的影响应转化为c对v的影响,即p改变是否导致c改变,若c不变,则v不变。例如,向合成氨的平衡体系中充入氩气,若保持温度T和容器容积V不变,虽然容器的P增大了,但氮气、氢气和氨气的c不变,因此,v不变;若保持T和p不变,V必增大,导致氮气、氢气和氨气的c均减小,而使v减小;催化剂可改变v,一般是加快v;接触面积等其他因素对v的影响在此不再涉及。

3 达到化学平衡状态的标志

首先,只有可逆反应才可能达到化学平衡状态。其次,据化学平衡状态的定义可知,对反应hA(g)+iB(g)jC(g)+kD(g)来说:①v[,正]=v[,逆]是可逆反应达到化学平衡状态的根本标志。由此可推知:同一物质的消耗速率等于其生成速率;对于不同物质,在反应方向相反的前提下,v之比等于其化学计量数v之比;②各组成成分的分数不变是可逆反应达到化学平衡状态的表观标志。注意a.各组成成分的分数不变并不是各组成成组的分数相等,是指各组分质量分数w、物质的量分数x、体积分数都保持不变;b.各组成成分的分数不变并不等于各组成成分的c不变。如对上述反应,若h+i=j+k,其他条件不变,缩小V时各组成成分的分数不变,但各物质的c都增大。c.对上述反应,若h+i=j+k,保持T和V不变,总物质的量n[,总]、混合气体的总压强p[,总]、平均相对分子质量、密度ρ不随反应进行的程度而改变,因此,对于该反应n[,总],混合气体的p[,总]、、ρ不随时间t的改变而改变,不能作为达到化学平衡的标志.d.若h+i≠j+k,保持T和V不变,则该反应n[,总]、混合气体的p[,总]、不随t的改变而改变,可作为该反应达到化学平衡的标志.e.对上述反应,若只将A的状态改为固态,则保持T和V不变时,混合气体的ρ不变是该反应达到化学平衡的标志。

4 化学平衡移动方向的判断

首先,依据平衡移动原理,化学平衡总是向着能够减弱外界条件的改变的方向移动.①升高T,化学平衡向着吸热的方向移动,反之降低T,化学平衡向着放热的方向移动。②若增大反应体系的c,化学平衡就向着减小反应体系的c的方向移动;若增大反应体系中某种物质的c,化学平衡就向着减小这种物质的c的方向移动.反之亦然。③若增大反应体系的p,化学平衡就向着减小反应体系的p的方向移动,若增大反应体系中某种物质的p,化学平衡就向着减小这种物质的p的方向移动。反之亦然,如在N[,2]+3H[,2]2NH[,3]+Q的平衡体系中,其他条件不变,若升高T,平衡向正反应方向移动;若增大p(即缩小体积),相当于增大反应体系的c,平衡向正反方向移动;若再充入N[,2]或H[,2],相当于增大N[,2]或H[,2]的c,则平衡向正反应方向移动;若再充入NH[,3],相当于增大NH[,3]的c,则平衡向逆反应方向移动。又如在CuCl[,2]水溶液中存在平衡:若加水稀释,使平衡体系中各离子的c均减小,即减小平衡体系的c,则平衡向着增大反应体系的c的方向移动,即平衡向着逆反应方向移动。

其次,依据v[,正]与v[,逆]的相对大小,若v[,正]>v[,逆],则平衡向正反应方向移动;若v[,正]<v[,逆],则平衡向逆反应方向移动。

5 平衡移动与转化率的关系

在N[,2]+3H[,2]2NH[,3]+Q的平衡体系中,其他条件不变,若再充入N[,2],平衡向正反应方向移动,则H[,2]的转化率增大,而N[,2]的转化率降低;若再充入NH[,3],平衡向逆反应方向移动,NH[,3]的转化率降低,这是因为化学计量数

6 等效平衡问题

等效平衡是指在外界条件一定时,反应无论从正反应方向进行还是从逆反应方向进行,达到平衡时,各物质的分数分别相同。但各物质的c不一定相同。

等效平衡问题有2种类型:

1)反应前后气体V不相等的反应。①定温定容:任意可逆反应,将起始时加入的各物质的物质的量n定为参照量,若通过改变投入的物质及其n而达到与参照量时等效的平衡状态,就必须将再次投入的物质按照化学方程式中各个物质的v的关系完全转化为参照量,如各物质的n分别与参照量相等,则两者为等效平衡。②定温定压:任意可逆反应,将起始时加入的各物质的n定为参照量,若通过改变投入的物质及其n而达到与参照量时等效的平衡状态,就必须将再次投入的物质按照化学方程式中各个物质的v的关系完全转化为参照量,如各物质的n之比与参照量之比相等,则两者为等效平衡。

2)若反应前后气体V相等的反应,无论是定温定容还是定温定压,只要将再次投入的物质按照化学方程式中各个物质的v的关系完全转化为参照量,如各物质的n之比与参照量之比相等,则两者为等效平衡。

7 化学反应速率和化学平衡图像

化学图像所表达的意义简要明确、形象直观,使得v和化学平衡中的变化规律更容易被接受,有助于培养观察、想像、分析和综合的能力。利用图像学习化学知识时,应注意以下几点:①图像的数学意义。搞清楚直角坐标系中纵坐标、横坐标的意义,及曲线变化的规律。②图形的化学意义。尤其是曲线上特殊的点(与坐标轴的交点、拐点、极值点、不同曲线的交点)的化学意义。③图像所揭示的化学规律。必要时可添加辅助线。若有多个条件改变时,必须令其他条件不变(可添加辅助线来实现),每次只考虑改变1个条件的影响。④认准某些关键数据在解题中的特定作用。

v和化学平衡图像的类型有:①n或c与t图像;②v与t图像;③v与t图像;④v与c图像;⑤v与p图像;⑥某物质的分数与t图像;⑦某物质的分数与T图像;⑧某物质的分数与p图像;等等。

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