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化学反应速率与反应平衡
2022-06-14 | 阅:  转:  |  分享 
  
3、等容反应热(qV):等容,不做非体积功的条件下的反应热。△U=qV即反应中系统内能的变化量(△u
)在数值上等于等容热效应qV。4、等压反应热(qp):等压,不做非体积功的条件下的反应热。
△H=qp,即反应的焓变△H在数值上等于其等压热效应。△H﹤0放热;△H﹥0吸热。5、反应热效应的理论计算
(1)盖斯定律:在恒容或恒压条件下,化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关,而与变化的途径无关。推论:热化学方程式相加减,相
应的反应热随之相加减反应(3)=反应(1)±反应(2)则△H3=△H1±△H2
例(1)C(s)+O2(g)=CO2(g);△H1=-393.5kJmol-1(2)CO(g)+1/2O2(g)=CO
2(g);△H2=-283.0kJmol-1(3)C(s)+1/2O2(g)=CO(g)反应(1)-反
应(2)=反应(3)故△H3=△H1-△H2=〔(-393.5)-(-283.0)〕
=-110.5kJmol-1注意:1)方程式乘以系数,相应反应热也应乘以该系数.如反应:(3)=2反应(1)
±3反应(2)则△Hm3=2△Hm1±3△Hm2C(s)+O2(g)=CO2(g);
△H=-393.5kJmol-12C(s)+2O2(g)=2CO2(g);△H=-787kJmol-12)正
逆反应的反应热绝对值相等,符号相反。如,CO2(g)=C(s)+O2(g);△H=+393.5kJmol-1(2)反
应的标准摩尔焓变△rHmθ的计算1)标准条件气态物质:指气体混合物中,各气态物质的分压均为标准压力Pθ。Pθ=100kPa
溶液中水合离子或水合分子:指水合离子或水合分子的有效浓度为标准浓度Cθ。Cθ=1mol.dm-3液体或固体:指在标准压力下
的纯液体或纯固体。2)标准状态:反应中的各物质均处于标准条件下称该反应处于标准状态。以“θ”表示。3)物质的标准摩尔生成焓(△
fHmθ):在标准状态下由指定单质生成单位物质量(1mol)的纯物质时反应的焓变称该物质标准摩尔生成焓。单位kJm
ol-1规定:指定单质标准摩尔生成焓为零。△fHmθ(单质,298.15K)=0,如,△fHmθ(H2,g,298.
15K)=0;△fHmθ(CO2,g,298.15K)=-393.15kJmol-1(2)速率方程元反应:aA+b
B=gG+dD速率方程:υ=κ{c(A)}a{c(B)}bκ:速率常数,表示反应物均为单位浓度时的反应速率。κ大小
取决于反应物性质、温度及催化剂,与反应物浓度无关。n=a+b:称反应级数;1.反应C(s)+O2(g)==CO2
(g),的△H<0,欲加快正反应速率,下列措施无用的是()A.增大O2的分压;B.升温;C.使用
催化剂;D.增加C碳的浓度.6.下列关于化学反应速率常数κ的说法正确的是:(A)κ值较大的反应,其反应速率在任
何条件下都大;(B)通常一个反应的温度越高,其κ值越大;(C)一个反应的κ值大小与反应物的性质无关;(D)通常一个反应的浓
度越大,其κ值越大。40、对于一个化学反应来说,下列叙述正确的是()A、△rGθm越小,反应速率越快,
B、△rHθm越小,反应速率越快,C、活化能越小,反应速率越快,D、活化能越大,反应速率越快,1、熵
及反应的熵变(1)熵:是系统内物质微观粒子的混乱度(或无序度)的量度.符号S.熵是状态函数。熵值越大,系统混乱度越大。(2
)热力学第三定律:在绝对零度时,一切纯物质的完美晶体的熵值为零,即S(0K)=0.(3)物质的标准摩尔熵:单位物质量的纯物质在标
准状态下的规定熵叫做该物质的标准摩尔熵,以Sθm表示。单位J.mol-1.K-1.物质熵值的大小,有如下规律:1)同一物质,气
态时的熵大于液态时,而液态时的熵又大于固态.即S(g)>S(ι)>S(s).2)同一物质,聚集状态相同时,熵值随温度升高
而增大.即S(高温)>(S低温)3)当温度和聚集状态相同时,结构较复杂物质的熵值大于结构简单的。S(复杂分子)>S(简单
分子)。1.下列反应中△rSθm>0的是()A、2H2(g)+O2(g)=H2O(g),B、N2(g)
+3H2(g)=2NH3(g),C、NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g),D、CO2(g)+2Na
OH(aq)=Na2CO3(aq)+H2O(l)(1)吉布斯函数G=H–TS,为一复合状态函数(2)吉布
斯函数变ΔG=ΔH–TΔS,吉布斯等温方程式(3)反应方向(自发性)的判断:ΔG<0反应正向自发;Δ
G=0平衡状态;ΔG>0反应逆向自发,正向非自发。考虑ΔH和ΔS两个因素的影响,分为四种情况:1)ΔH<0,ΔS
>0;ΔG<0正向自发2)ΔH>0,ΔS<0;ΔG>0正向非自发3)ΔH>0,ΔS>0;升高至某温度时ΔG由正值变为负
值,高温有利于正向自发4)ΔH<0,ΔS<0;降低至某温度时ΔG由正值变为负值,低温有利于正向自发(4)反应自发进行的临界温
度为:例:化学反应低温自发,高温非自发()1)ΔH<0,ΔS>02)ΔH>0,ΔS<03)ΔH>0,ΔS>04
)ΔH<0,ΔS<0四.化学平衡1.化学平衡的特征:(1)υ正=υ逆即正、逆两方向反应速率相等时,系统达到平衡状态。
(2)生成物和反应物的浓度(或压力)不再发生变化(恒定)。(3)化学平衡是有条件的、相对的、暂时的动态平衡。条件改变,平衡会发生
移动。2.标准平衡常数kθ(1)试验证明:生成物相对浓度(或相对压力)以计量系数为指数的的乘积与反应物相对浓度(或相对压力)
以计量系数为指数的的乘积的比值为一常数,此常数称为该反应在该温度下的标准平衡常数,以kθ表示。(2)kθ的表达式对于气体
反应:aA(g)+bB(g)=gG(g)+dD(g)对于溶液中的反应:aA(aq)+bB(aq)=gG(a
q)+dD(aq)pθ=100kPa;Cθ=1moldm-3纯固体、纯液体不的浓度不列入表达式。1.下
列反应的平衡常数可用pθ/PH2表示的。A.H2(g)+S(g)=H2S(g);B.H2(g)+S(s)=H2S(g);
C.H2(g)+S(s)=H2S(L);D.H2(L)+S(s)=H2S(s);答:C38、在一定温度下,反应2C
O(g)+O2(g)=2CO2(g)的Kp与Kc之间的关系正确的是()A、Kp=Kc;B、Kp=K
c×(RT);C、Kp=Kc/(RT);D、Kp=1/Kc。答:C说明:⑴kθ只是温度的函数,温度一定,kθ为一常
数,不随浓度或压力而变。⑵kθ表达式,与化学方程式的书写方式有关①N2+3H2=2NH3;k1θ
②N2+H2=NH3;k2θ③2NH3=N2+3H2;k3θk1θ={k
2θ}2=⑶??多重平衡规则反应(3)=反应(1)+反应(2);k3θ=k1θ.k2θ反应(3
)=反应(1)-反应(2);k3θ=k1θ/k2θ69.一密闭容器中,有A、B、C三种气体建立了化学平衡
,它们的反应是:A(g)+B(g)—→C(g),相同温度下,体积缩小2/3,则平衡常数Kθ为原来的:__________。
A.3倍B.2倍C.9倍D.不变66.某温度时反应H2(g)+Cl2(g)=
2HCl2(g)的K1θ=4×10-2,则反应HCl2(g)=1/2H2(g)+1/2Cl2(g)的K2θ为_______
___。A.25B.5C.4×10-2D.2×10-13.温度对平衡常数的影响:对于
吸热反应:△H>0,随温度升高,平衡常数增大.即T↑,kθ↑对于放热反应:△H<0,随温度升高,平衡常数减少.即T↑,
kθ↓73.反应H2g+I2(g)=2HI(g),在350oC时浓度平衡常数Kθ=66.9;448oC时浓度平衡常数Kθ
=50.0。由此判断下列说法正确的是:A。该反应的正反应是吸热反应B。该反应的逆反应是放热反应C。该反应的正反应是放热反应
D。温度对该反应没有影响74.对于一个化学反应,下列各组中关系正确的是:A、△rGmθ>0,Kθ<1B、△rGm
θ>0,Kθ>1C、△rGmθ<0,Kθ=1D、△rGmθ<0,Kθ<14.平衡的有关计算
已知初始浓度和转化率,通过化学平衡可求平衡常数;或已知平衡常和数初始浓度,通过化学平衡可求平衡浓度和转化率.例:5.在温度和
压强不变的情况下,1dm3NO2在高温时按2NO2(g)=O2(g)+2NO(g)分解,达到平衡时,体积变为1.2dm3
,此时,NO2的转化率为:A.10%;B.20%
C.40%;D.50%提示:设反应前的总摩尔数为n1,平衡时的总摩尔数为n2,则;
2NO2(g)=O2(g)+2NO(g)平衡摩尔数:n1-2x
x2xn2=(n1-2x)+x+2x=n1+x=1.2n1;x=0.2n1;
例:6.在一定温度下,将1.0molN2O4(g)放入一密闭容器中,当反应N2O4(g)=2NO2(g)达到平衡时,容器内
有0.8molNO2(g),气体总压力为100.0kPa,则该反应的K?为:(A)0.76(B)1.3(C)0.6
7(D)4.0提示:N2O4(g)=
2NO2(g)平衡时物质的量/mol0.60.8平衡时
的摩尔分数x0.6/1.40.8/1.4平衡分压为:0.6/
1.4×P总=42.86kPa;0.8/1.4×P总=57.14kPa4.化学平衡的移动(1)
吕.查德里原理:假如改变平衡系统的条件之一,平衡就向能减弱这个改变的方向移动。①浓度对平衡影响:增大反应物的浓度
或减少生成物的浓度,都可以使平衡向正反应的方向移动;增大生成物的浓度或减少反应物的浓度,都可以使平衡向逆反应的方向移动。②压
力平衡影响:增大压力会使化学平衡向着气体体积(分子数)减小的方向移动;减小压力,会使平衡向着气体体积增大的方向移动。③温度平衡影
响:升高温度,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动;降低温度,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。注意:催化剂同时加快正逆反应速率
,故不能使平衡发生移动.3-40.在一个容器中,反应2NO2(g)≒2NO(g)+O2(g),恒温条件下达到平衡后,若加入一定
的Ar气体保持总压力不变,平衡将会:A、向正反应方向移动B、向逆反应方向移动C、没有变化D、不能判断76.已知反应NO(
g)+CO(g)==1/2N2(g)+CO2(g),有利于有毒气体NO和CO最大转化率的措施是:A.低温低压
B.低温高压C.高温高压D.高温低压3.在一定条件下,已建立平衡的某可逆反应,当改变反应条件
使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述肯定不正确的是:(A)生成物的体积分数可能增加;(B)生成物的产量一定增加;(C
)反应物浓度可能降低;(D)使用了合适的催化剂.(2)利用反应商判断反应移动的方向①反应商:反应在任意状态(或起始状态)时
,生成物相对浓度(或相对压力)以计量系数为指数的的乘积与反应物相对浓度(或相对压力)以计量系数为指数的的乘积的比值称为反应商。以Q
表示.对于反应:aA+bB=gG+dD在任意状态(或起始状态)时:②反应方向(即平衡移动)判断:若Q平衡向右移动,反应正向自发进行。若Q=kθ平衡状态若Q>kθ平衡向左移动,反应逆向自发进行。126.反应
在298K时标准平衡常数
.若在此温度时,该反应的反应商Q=1.2则反应进行的方向是:(C)
(A)处于平衡状态;(B)逆向进行;(C)正向进行;(D)无法判断.6
6.催化剂加快反应进行的原因在于它()A.提高反应活化能;B.降低反应活化能;C.使平衡发生移动;D
.提高反应分子总数.67.升高温度可以增加反应速率,主要是因为_________。A.增加了分子总数B.增加
了活化分子百分数C.降低了反应的活化能D.使平衡向吸热方向移动三、化学反应方向判断?r=g
(G,s)+d(D,g)–a(A,l)–b(B,aq)(2.4b)Sm
SmSmSmSm?r(T)≈?r(298.15K)SmSm(6
)反应标准摩尔熵变?rS?m的计算任一反应:aA+bB=gG+dD2、吉布斯函数变及反应方向(自发性
)的判断41.反应PCl3(g)+Cl2(g)≒PCl5(g),在298K时,KΘ=0.767,此温度下平衡时,如p(PCl5
)=p(PCl3),则p(Cl2)=?A.130.38kPa;B.0.767kPa;C.7607
kPa;D.7.67×10-3kPa。例题3、焓(H)热力学系统的状态函数,定义式:H≡U+pV
析:对于速率常数k值较大的反应,当外界条件改变时(如反应浓度降低),反应速率也可能减少,因此反应速率在任何条件下都大是不正确的;
根据阿仑尼乌斯公式,反应的温度越高,反应速率常数k越大,因此B正确;反应速率常数k是反应的特征常数即与反应物的性质有关,故C错误;
对于一个确定的反应,速率常数k只与温度和催化剂有关,与反应物的浓度和压力无关,故D错误。应当指出,虽然物质的标准熵随温度的升高
而增大,但只要温度升高没有引起物质聚集状态的改变时,则可忽略温度的影响,近似认为反应的熵变基本不随温度而变。即普通化学考试大纲
三、化学反应速率与化学平衡反应热与热化学方程式;化学反应速率;温度和反应物浓度对反应速率的影响;活化能的物理意义;催化
剂;化学反应方向的判断;化学平衡的特征;化学平衡移动原理。一、反应热与热化学方程式1.基本概念:(1
)系统:作为研究对象的那一部分物质和空间。环境:系统之外,与系统密切联系的其它物质和空间。开放系统:有物
质和能量交换;封闭系统:只有能量交换;隔离系统:无物质和能量交换第三节、化学反应速率与化学平衡40.体系和环境
之间只有能量交换,而没有物质交换,这种体系在热力学上称为()A.绝热体系;B.循环体系;C.孤立体
系;D.封闭体系。(2)相:系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分称为相。相与相之间有明确的界面
气体:无论几种气体只有1相即单相;液体:互溶为1相,如乙醇水溶液;不互溶为多相,如水与油;固体:几
种固体则为几相.(互熔则为一相)7、在一定条件下,由乙醇水溶液、冰、水蒸气、氮气和氧气组成的系
统中,含有()A、三个相;B、五个相;C、三种组分;D、五种组分。(3)状态:就是系统一切性质的总和

(综合表现)状态函数:用于表示系统性质的物理量.如,压力p、体积V、温度T、
焓、熵、吉布斯函数。状态函数的性质:状态函数是状态的单值函数当系统的状态发生变化时,状态函数的变化量只
与系统的始、末态有关,而与变化的实际途径无关。1、下列对于功的描述中,正确的是(A)A、是途径函数,无确定的变化途径就
无确定的数值;B、是途径函数,对应于某一状态有一确定的值;C、是状态函数,变化量与途径无关;D、是状态函数,始终态确定,其值
也确定。2.反应热:化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热效应,简称反应热。q﹤0放热;q﹥0吸热。
单位:kJmol-1△rHmθ(298.15K)={g△fHmθ(G,298.15K)+d△fHmθ(D,
298.15K)}-{a△fHmθ(A,298.15K)+b△fHmθ(B,298.15K)}单位:kJmol-1
任一反应:aA+bB=gG+dD(4)反应的标准摩尔焓变的计算二,化学反应速率1.化学反应速率的表示
νB:B物质的化学计量数。反应物取负值,生成物取正值单位:moldm-3s-1对于反应:aA+bB=gG+
dD例:N2+3H2=2NH3平均反应速率影响反应速率的因素:化反应
物浓度(压力)、温度、催化剂。??2.浓度的影响和反应级数浓度影响:增加反应物或减少生成物的浓度,反应速率加大。(1)质量作
用定律:在一定温度下,对于元反应反应速率与反应物浓度(以反应方程式中相应物质的化学计量数为指数)的乘积成正比。元反应:即一步完成
的反应,又称基元反应或简单反应.(3)非元反应:(即两个或两个以上元反应构成):aA+bB=gG+dD速
率方程式:υ=κ{c(A)}x{c(B)}y反应级数:n=x+yx、y反应级数,由
试验来确定。注意:在书写反应速率方程式时,反应中液态和固态纯物质的浓度作为常数“1”。54.对于反应A+B?C而言,当B的
浓度保持不变,A的起始浓度增加到两倍时,起始反应速率增加到两倍;当A的浓度保持不变,B的起始浓度增加到两倍时,起始反应速率增加到四
倍,则该反应的速率方程式为___________。A.V=kCACBB.V=k{CA}2{CB}C.V=k{CA}
{CB}2D.V=k{CA}2{CB}270.反应2H2+2NO—→2H2O+N2的速率方程为V=k{C(H2)}{C(
NO)}2,则此反应的总级数为____________。A.4B.3C.2D.1
例题2.温度对反应速率的影响温度对反应速率的影响体现在反应速率常数上阿仑尼乌斯公式:Z:指前因子;Ea:活化能
(1)温度升高(T↑);速率常数升高k↑(k正↑,k逆↑);反应速率υ↑。(2)??活化能越低Ea↓,速率常数升高k↑,反应速
率越高υ↑3.活化能与催化剂(1)活化分子:具有足够能量,能发生反应的分子。(1)活化能:活化分子的平均能量与反应物分子平均
能量之差。即反应发生所必须的最低能量。Ea(正)-Ea(逆)≈△H(2)催化剂:改变反应历程,降低反应活化能,加快反应速率。而本身组成、质量及化学性质在反应前后保持不变。4.从活化分子、活化能的观点解释加快反应速率的方法:活化分子总数=分子总数×活化分子数%(1)增大浓度:活化分子%一定,浓度增大,增加单位体积内分子总数,增加活化分子总数,从而加快反应速率。(2)升高温度:分子总数不变,升高温度使更多分子获得能量而成为活化分子,活化分子百分数显著增加,增加活化分子总数,从而加快反应速率。(3)催化剂:降低反应的活化能,使更多分子成为活化分子,活化分子%显著增加,增加活化分子总数,从而加快反应速率。(υ正↑υ逆↑,催化剂不能使平衡发生移动)3、焓(H)热力学系统的状态函数,定义式:H≡U+pV析:对于速率常数k值较大的反应,当外界条件改变时(如反应浓度降低),反应速率也可能减少,因此反应速率在任何条件下都大是不正确的;根据阿仑尼乌斯公式,反应的温度越高,反应速率常数k越大,因此B正确;反应速率常数k是反应的特征常数即与反应物的性质有关,故C错误;对于一个确定的反应,速率常数k只与温度和催化剂有关,与反应物的浓度和压力无关,故D错误。应当指出,虽然物质的标准熵随温度的升高而增大,但只要温度升高没有引起物质聚集状态的改变时,则可忽略温度的影响,近似认为反应的熵变基本不随温度而变。即
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