第二章 化学反应速率与化学平衡-【知识手册】高中化学全册必背章节知识清单（人教版2019选择性必修1）

第二章 化学反应速率与化学平衡第一节 化学反应速率一、化学反应速率　1、化学反应速率：定量描述________________程度的物理量。2、表示方法：用单位时间内反应物浓度________________或生成物浓度的________________来表示。（1）表达式：V=Δc/Δt （2）单位：mol/(L·min)或mol/(L·s)3、化学反应速率的测定（1）测定原理：利用与化学反应中任何一种化学物质的________________相关的可观测量进行测定。（2）测定方法①直接观察测定：如________________和________________等。②科学仪器测定：在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用________________和________________变化间的比例关系测量反应速率。4、化学反应速率的计算（1）公式法：v＝eq \f(Δc,Δt)＝eq \f(Δn,VΔt)v(反应物)＝eq \f(－Δc反应物,Δt) v(生成物)＝eq \f(Δc生成物,Δt)（2）运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。对于一个化学反应：mA＋nB===________________，v(A)＝－eq \f(ΔcA,Δt)，v(B)＝－eq \f(ΔcB,Δt)，v(C)＝eq \f(ΔcC,Δt)，v(D)＝eq \f(ΔcD,Δt)，且有：eq \f(vA,m)＝eq \f(vB,n)＝eq \f(vC,p)＝eq \f(vD,q)。（3）“三段式”法①求解化学反应速率计算题的一般步骤：写出有关反应的化学方程式；找出各物质的________________、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比；先根据已知条件列方程计算：反应： mA(g)＋nB(g) ＝ pC(g)起始浓度/mol·L－1： a b c转化浓度/mol·L－1 ： x eq \f(nx,m) eq \f(px,m)某时刻(t s)浓度/mol·L－1： ________________再利用化学反应速率的定义式求算：v(A)＝eq \f(x,t) mol·L－1·s－1； v(B)＝eq \f(nx,mt) mol·L－1·s－1； v(C)＝eq \f(px,mt) mol·L－1·s－1。②计算中注意以下量的关系。对反应物： ________________＝c(某时刻)； 对生成物：________________＝c(某时刻)；转化率＝eq \f(c转化,c起始)×100%。二、影响化学反应速率的因素1、实验Ⅰ：定性探究影响化学反应速率的外界因素实验原理：Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 2H2O2eq \o(=====,\s\up7(催化剂))2H2O＋O2↑2、实验Ⅱ：反应速率的定量测定和比较3、影响化学反应速率的其他因素（1）浓度：底物浓度越大，化学反应速率________________。（2）温度：当其他条件相同时，________________反应速率增大，________________反应速率减小。（3）催化剂：同一反应，用不同催化剂，反应速率不相同。（4）压强：对有气体参加的反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解如下①对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成________________，其他条件不变时，增大压强，气体体积________________，浓度________________。②对于有气体参加的化学反应，在相同温度下，增大压强 ，反应速率________________；减小压强 ，反应速率________________。三、活化能1、有效碰撞：能够________________的碰撞。2、无效碰撞：不能够________________的碰撞。3、活化分子：能够发生________________的分子。4、活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的________________。5、反应物、生成物的能量与活化能的关系图活化能越小，普通分子就越容易变成________________。如图所示：反应的活化能是E1，反应热是E1－E2。 6、有效碰撞理论对影响化学反应速率因素的解释（1）浓度：反应物浓度增大→单位体积内活化分子数________________→单位时间内有效碰撞的次数________________→反应速率________________；反之，反应速率________________。（2）压强：增大压强→气体体积缩小→反应物浓度增大→单位体积内活化分子数________________→单位时间内有效碰撞的次数________________→反应速率________________；反之，反应速率________________。（3）温度： 升高温度→活化分子的百分数________________→单位时间内有效碰撞的次数________________→反应速率________________；反之，反应速率________________。（4）催化剂：使用催化剂→改变了反应的历程(如上图)，反应的活化能________________→活化分子的百分数________________→单位时间内有效碰撞的几率________________→反应速率________________。第二节 化学平衡一、化学平衡状态1、可逆反应：在相同条件下，既能向________________方向进行，同时又能向________________方向进行的反应。2、化学平衡状态的建立（1）如图1所示，N2与H2随着反应的进行，其浓度逐渐________________，v正逐渐________________，而c(NH3)逐渐________________，v逆逐渐________________，t1时刻，它们的浓度不再改变，v正＝v逆，反应达到平衡。　　（1）如图2所示，随着NH3的分解，其浓度逐渐________________，v逆逐渐________________，而c(N2)、c(H2)逐渐________________，v正逐渐________________，t2时刻起，它们的浓度不再改变________________，反应达到平衡。3、化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称为化学平衡状态，简称化学平衡。二、化学平衡常数1、化学平衡状态时浓度数据分析分析课本表2－1：457.6 ℃时反应体系H2(g)＋I2(g)⇄2HI(g)中各物质的浓度数据，我们可以发现以下规律：（1）无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时，只要温度一定，eq \f(c2HI,cH2·cI2)的值近似相等。（2）无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定，eq \f(c2HI,cH2·cI2)的值也近似相等。2、化学平衡常数：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物________________与反应物________________的比值是一个常数，用符号________________表示。3、浓度商与化学平衡常数的表达式（1）浓度商：对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)⇄pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)称为________________，常用 ________________表示，即Q＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)。（2）化学平衡常数表达式：当在一定温度下达到化学平衡时，K＝eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)。（3）Q与K关系：当反应中有关物质的浓度商________________平衡常数时，表明反应达到化学平衡状态。三、影响化学平衡的因素1、浓度对化学平衡移动的影响2、化学平衡移动：在一定条件当可逆反应达到平衡状态后，如果________________、________________、温度等反应条件改变，原来的平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着________________，直至达到新的平衡状态。这种由________________达到________________的过程。3、化学平衡移动方向的判断当Q＝K时：反应处于________________状态，________________；当Q＜K时：反应向________________进行，v正＞v逆；当Q＞K时：反应向________________进行，v正＜v逆。4、压强变化对化学平衡移动的影响5、温度对化学平衡移动的影响6、勒夏特列原理：如果改变影响平衡的条件之一(如温度、浓度、压强等)，平衡将向着能够________________这种改变的方向移动。7、化学平衡图像的类型及特点（1）速率—时间图像(v－t图像)Ⅰ.正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了________________，使正反应速率突变，且平衡________________移动。Ⅱ.v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡________________移动，说明该反应的正反应可能是________________反应或________________的反应，改变的条件是________________或________________。Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡________________移动，可能是使用了________________，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强所致。（2）百分含量—时间—温度图像Ⅰ.T2＞T1，温度升高，平衡________________移动，正反应是________________反应。Ⅱ.p2＞p1，压强增大，A(反应物)的转化率________________，说明正反应是气体总体积________________的反应。Ⅲ.生成物C的百分含量________________，说明平衡________________移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了________________；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强。第三节 化学反应的方向1、自发过程和自发反应的比较2、化学反应进行方向的判据（1）焓变与反应的方向放热反应过程中体系能量________________，因此具有________________进行的倾向，科学家提出用________________来判断反应进行的方向，这就是________________。①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。②有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g) ⇄ 4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。（2）熵变与反应的方向①体系的熵值：体系的________________越大，体系的熵值就________________。②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的________________不同。（3）熵判据：体系有自发地向混乱度________________(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用________________来判断反应进行的方向。3、自由能与化学反应的方向（1）自由能：符号为________________，单位为kJ·mol－1。（2）自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与________________有关，还与________________。（3）反应方向与自由能的关系①当ΔG＜0时，反应________________；②当ΔG＝0时，反应________________；③当ΔG＞0时，反应________________。第四节 化学反应的调控1、合成氨反应的特点合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) ⇄2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。（1）自发性：常温(298 K)下， ________________，能自发进行。（2）可逆性：反应为________________反应。（3）体积变化(熵变)：ΔS<0，正反应是气体体积________________ 的反应。（4）焓变：ΔH<0，是________________反应。2、工业合成氨的适宜条件3、合成氨的工艺流程影响因素实验步骤实验现象实验结论浓度均出现________________，但后者________________增大浓度，化学反应速率________________温度混合后均出现__________，但70 ℃热水一组__________升高温度，化学反应速率________________催化剂前者 ________________，后者________________催化剂能_________化学反应速率加入试剂反应时间(填“长”或“短”)反应速率(填“快”或“慢”)实验结论40 mL 1 mol·L－1硫酸________________________________4 mol·L－1硫酸与锌反应比1 mol·L－1硫酸与锌反应的速率________________。40 mL 4 mol·L－1硫酸________________________________实验原理Fe3＋＋3SCN－ ⇄ Fe(SCN)3(红色)实验操作现象与结论b溶液颜色________________，平衡向________________移动c溶液颜色________________，平衡向________________移动理论解释发生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe3＋浓度减小，Q＝eq \f(c[FeSCN3],cFe3＋·c3SCN－)增大，Q＞K，平衡逆向移动c(SCN－)增大，Q＝eq \f(c[FeSCN3],cFe3＋·c3SCN－)减小，Q＜K，平衡正向移动实验原理eq \o(2NO2,\s\do14(红棕色)) ⇄ eq \o(N2O4,\s\do14(无色)) 实验步骤 活塞Ⅱ处→Ⅰ处，压强增大活塞Ⅰ处→Ⅱ处，压强减小实验现象混合气体的颜色先________________又逐渐________________混合气体的颜色先________________又逐渐________________实验结论活塞往里推，体积减小，压强增大，c(NO2)增大，颜色变深，但颜色又变浅，说明c(NO2)减小，平衡向________________方向移动。活塞往外拉，体积增大，压强________________，c(NO2)减小，颜色变浅，但气体颜色又变深，说明c(NO2)增大，平衡向________________方向移动实验原理eq \o(2NO2g,\s\do16 (红棕色)) ⇄ eq \o(N2O4g,\s\do16(无色))ΔH＝－56.9 kJ·mol－1实验步骤实验现象热水中混合气体颜色________________；冰水中混合气体颜色________________实验结论混合气体受热颜色________________，说明NO2浓度________________，即平衡向________________方向移动；混合气体被冷却时颜色________________，说明NO2浓度________________，即平衡向________________方向移动自发过程自发反应含义在一定条件下，________________，就能自发进行的过程。在给定的条件下，可以________________进行到显著程度的化学反应。特征具有________________，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定________________举例高山流水，自由落体，冰雪融化钢铁生锈应用可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成________________。非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为________________ 。外部条件工业合成氨的适宜条件压强________________MPa温度________________℃催化剂使用________________作催化剂浓度氨及时从混合气中分离出去，剩余气体________________；及时________________