内容正文:
专题七 化学反应速率与化学平衡
考点1 化学反应速率及影响因素
1.掌握计算化学反应速率的两种方法
(1)依据化学反应速率的定义式“v==”进行计算。
(2)根据不同物质的化学反应速率与其化学计量数的关系进行计算:对于反应“mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g)”,有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
微点拨:①计算时一定要注意容器或溶液的体积,不能忽视容器或溶液的体积V,盲目地把Δn当作Δc代入公式进行计算;②注意单位及规范书写,还要根据要求注意有效数字的处理。
2.熟记外界因素对化学反应速率的影响
微点拨:(1)“惰性气体”(非反应气体)对化学反应速率的影响
①恒温恒容:充入“惰性气体”总压增大―→参与反应的物质浓度不变(活化分子浓度不变)―→化学反应速率不变;
②恒温恒压:充入“惰性气体”体积增大参与反应的物质浓度减小(活化分子浓度减小)化学反应速率减小。
(2)使用催化剂,只改变活化能,不改变反应热(ΔH)。
3.了解化学反应速率常数(k)及应用
(1)速率常数(k)
速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。
(2)速率方程
一定温度下,基元反应的化学反应速率与反应物的浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。对于基元反应:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),则v正=k正ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的速率常数),v逆=k逆cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的速率常数)。
(3)影响因素
速率常数是温度的函数,同一反应,温度不同,速率常数将有不同的值,温度相同,速率常数(k)相同。浓度不影响速率常数。
(4)速率常数与化学平衡常数之间的关系
一定温度下,可逆反应:aA(g)+bB(g)gG(g)+hH(g),达到平衡状态时,v正=k正ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cg(G)·ch(H),存在v正=v逆,则k正ca(A)·cb(B)=k逆·cg(G)·ch(H),从而可得化学平衡常数:K==。
(化学反应速率及影响因素)
(2021·辽宁卷,12)某温度下,降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合,反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,下列说法错误的是( B )
A.其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应速率越大
B.其他条件相同时,降冰片烯浓度越大,反应速率越大
C.条件①,反应速率为0.012 mol·L-1·min-1
D.条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为62.5 min
解析:由题干图中曲线①②可知,其他条件相同时,催化剂浓度越大,反应所需要的时间更短,故反应速率越大,A正确;由题干图中曲线①③可知,其他条件相同时,降冰片烯浓度①是③的两倍,所用时间①也是③的两倍,反应速率相等,故说明反应速率与降冰片烯浓度无关,B错误;由题干图中数据可知,条件①,反应速率为v===0.012 mol·L-1·min-1,C正确;反应物消耗一半所需的时间称为半衰期,由题干图中数据可知,条件②,降冰片烯起始浓度为3.0 mol·L-1时,半衰期为=62.5 min,D正确。
(拓展判断)
(1)(2022·浙江1月选考,19)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g)3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。
①从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率( √ )
②从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率( √ )
③维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示( √ )
(2)(2022·浙江嘉兴模拟)环戊二烯()是重要的有机化工原料,容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度(初始浓度为1.5 mol·L-1)与反应时间的关系如图所示。
①b点时二聚体的浓度为0.9 mol·L-1( × )
②a点的逆反应速率小于b点的逆反应速率( √ )
③达到平衡后,升高温度,反应速率加快,体系中环戊二烯的含量增加( × )
(化学反应速率常数及应用)
[2021·海南卷,16(3)]溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq),大部分以水合CO2的形式存在,水合CO2可用CO2(aq)表示。已知25 ℃时,H2CO3(aq)CO2(aq)+H2O(l)的平衡常数K=600,正反应的速率可表示为v(H2CO3)=k1·c(H2CO3),逆反应的速率可表示为v(CO2)=k2·c(CO2),则k2=(用含k1的代数式表示)。
解析:当反应达到平衡时,正反应速率等于逆反应速率,则由v(H2C