化学反应速率化学平衡
【知识梳理】
一、化学反应速率
, 单位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
说明:①化学反应速率一般是单位时间内的平均速率,而不是瞬时速率。
②反应速率都取正值,△c(反应物)=c0-ct △c(生成物)=ct-c0
③在同一个反应中,反应速率可用不同的反应物、生成物表示,其数值往往不同,意义相同,不同反应物或生成物表示的反应速率之比=方程式中的系数比。
例:对反应mA+nB=pC+qD,v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
、活化分子、活化能
(1)有效碰撞:能够引发化学反应的碰撞。
(2)活化分子:能够发生有效碰撞的分子。
(3)活化能:由具有反应物分子平均能量的分子变为活化分子所需要吸收的最低能量。
注意:
①只有活化分子才能发生有效碰撞,而活化分子间的碰撞未必一定是有效碰撞,因有效碰撞还要求发生碰撞的分子之间有一个合理的取向。
②若单位体积内活化分子数多,则发生有效碰撞的几率就越大,反应速率就快。故化学反应的速率取决于单位体积内的活化分子数。故提高反应速率的根本问题在于,设法使单位体积内的活化分子数增大。
③一个反应的活化能越大,则一定温度下反应体系内活化分子百分数越小,该反应的速率就越小。很多反应不是不能发生,而主要是因为活化能太高,反应速率极慢。
改变的外界条件
对反应速率的影响
理论解释
增大反应物浓度
反应速率增大
不改变活化分子百分数的情况下,增大单位体积内分子的总数,从而使单位体积内活化分子数增加。
增大气体压强
反应速率增大
对于气体来说,增大压强就意味着缩小容器的体积,就是增大气体反应物的浓度。
升高反应温度
反应速率增大
不改变单位体积内分子总数的情况下,通过升温使一部分普通分子吸收能量,变为活化分子,增大了活化分子百分数,从而使单位体积内活化分子数增加。
使用催化剂
(正催化剂)
反应速率增大
通过参与反应过程,改变了反应的途径,从而降低了反应的活化能,使原来反应途径下的非活化分子成为活化分子,从而提高了活化分子百分数。
注意:
①压强的改变归根到底是引起了反应器体积的改变。即:“增大压强”=“缩小体积”。
首先,由于固体、液体的体积受压强影响极小,故一般情况下压强不会影响到非气体反应。
其次,在密闭容器内的气体反应,在不改变容器体积的情况下,充入不参与反应的“惰性气体”,虽然压强会增大,但由于未改变反应物的浓度,不会引起反应速率的变化。
②虽然升温和使用催化剂都能使活化分子百分数增大,但其增大的实质却不同:前者是使分子本身的能量升高,而后者却不是,而是降低了活化能。
③催化剂有使反应速率增大的“正催化剂”和使反应速率降低的“负催化剂”,不做特别说明时,催化剂都是指“正催化剂”。
④影响化学反应速率的最主要因素是反应物的性质,这是内因。上述一切外界条件均为外因。
⑤上述所列“浓度、温度、压强、催化剂”只是影响化学反应速率的一部分外界条件,另外,像固体反应物的表面积、光、射线、超声波、微波、分子(离子)的扩散速率、溶剂等,均会影响反应速率。之所以主要列出前边四种条件,是因为这些条件在化工生产中应用较多。
二、化学平衡
达平衡原因
v正=v逆。
达平衡标志
反应体系内,能反映出“v正=v逆”的一切变量,如:浓度、百分含量、颜色、密度、气体混合物的压强等,不再变化时,即达平衡。
概
念
要
点
“逆”
化学平衡研究的对象是可逆反应。
“等”
达到化学平衡时,正反应速率等于逆反应速率;v正=v逆。
“定”
达到化学平衡时,反应混合体系中各成分的百分含量确定不变。
“动”
化学平衡为动态平衡,化学反应仍在进行,正、逆反应速率均大于零。
“变”
化学平衡是有条件的相对静止状态。当外界条件改变时,原有的化学平衡被破坏,并在新的条件下达到新的平衡,这一过程叫化学平衡的移动。
“同”
对于同一可逆反应,在恒温、恒容的条件下,无论反应是从正反应开始,还是从逆反应开始,或是正、逆反应同时开始,只要起始所投入原料中各元素的总质量相等(或各原子的总数相等),就可达到具有相同平衡特征的化学平衡状态,称为等效平衡。
注意:对于不同反应特征、不同反应条件的可逆反应,判断平衡的依据有时会有所不同。如,对于气体反应,若在体积固定的容器内发生,则任何时候混合物的密度都是不变的,故密度不能作为判断平衡的依据;对于反应前后气体分子数相等的反应,只要温度、容器容积不变,压强不能作为判断平衡的依据。
概念
平衡不平衡新的平衡
v正=v逆 v
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