化学反应原理

化学选修四第二章：化学反应原理，高考占近30分。内容包括：影响化学反应速率的因素、化学反应速率、化学平衡。

化学反应速率和化学平衡

• 化学平衡
  • 可逆反应
    • 用可逆符号表示
    • 反应存在限度
  • 化学平衡状态
    • 绝对标志：正反应速率等于逆反应速率
    • 相对标志：变量不变
      • 不同条件下的变量不同
      • 变量不发生变化，该反应就达到平衡状态
      • 不变，衡也
    • 特点
      • 逆：化学平衡研究的对象是可逆反应
      • 等：处于密闭体系中的可逆反应,平衡时,正逆反应速率相等
      • 动：平衡时,反应仍在进行,是动态平衡,反应进行到了最大程度
      • 定：达到平衡状态时,反应混合物中各组成成份的(百分)含量保持不变,反应速率保持不变,反应物的转化率保持不变
      • 变：化学平衡跟所有的动态平衡一样,是有条件的,暂时的,相对的,当条件发生变化时,平衡状态就会被破坏,由平衡变为不平衡,再在新的条件下建立新平衡
  • 平衡移动
    • 平衡移动的根本原因：正反应速率和逆反应速率相对大小发生改变
    • 影响化学平衡移动的条件
      • 浓度
        • 实验：重铬酸钾溶液中的平衡移动
          • 方程式：
          • 现象
            • 加入H₂SO₄后，溶液颜色变深
            • 加入NaOH后，溶液颜色变浅
        • 结论
          • 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动
          • 减小反应物浓度，平衡向你反应方向移动
          • 增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动
          • 减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动
      • 压强
        • 实验：二氧化氮与四氧化二氮的转化
          • 方程式：
          • 现象：气体颜色先变深，再变浅
        • 结论
          • 增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动
          • 减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动
      • 温度
        • 实验：平衡球实验
          • 方程式：
          • 现象：热水中的气体颜色深，冷水中的气体颜色浅
        • 结论
          • 升高温度，平衡向吸热方向移动
          • 降低温度，平衡向放热方向移动
    • 勒夏特列原理
      • 内容：在一个已经达到平衡的反应中，如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
      • 理解：削弱非抵消
  • 化学平衡常数
    • 定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数是该反应的化学平衡常数
    • 表达式：
    • 应用
      • 判断反应的热效应
      • 判断反应是否达到平衡
    • 注意：只有温度影响化学平衡常数
    • 浓度商
      • 定义：生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值
      • 表达式：
      • 应用
        • ：反应逆向进行
        • ：反应达到平衡
        • ：反应正向进行
  • 等效平衡
    • 概念：化学平衡状态的达到与化学反应途径无关
    • 分类
      • 衡温衡压：同比例，同终点
      • 衡温衡容：同起点，同终点
      • 恒温等体反应
      • 一看反应，二看条件
    • 应用：恒容=恒压±变化的压强
  • 速率常数
    • 一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比
    • 对于反应
  • 分压平衡常数
    • 压强平衡常数含义：在化学平衡体系中，各气体物质的分压代替浓度，计算所得的平衡常数称为压强平衡常数
• 化学反应速率
  • 定义：单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加
  • 实验：测定化学反应速率
    • 检验装置气密性：关闭分液漏斗，将注射器活塞向后拉，若活塞能回到原位，则气密性良好
    • 实验方法：控制变量法
• 影响化学反应速率的因素
  • 浓度对反应速率的影响
    • 实验：高锰酸钾与草酸反应
      • 方程式：
      • 现象：加入较浓的H₂C₂O₄溶液褪色更快
      • 结论：其他条件相同时，增大反应物浓度反应速率增大，减小反应物浓度反应速率减小
      • 注意：草酸应过量，否则溶液不能完全褪色
      • 注意：反应生成的锰离子会催化该反应
    • 增大反应物浓度，增大总分子数，从而增加活化分子数，加快反应速率
  • 压强对反应速率的影响
    • 增大体系压强，增大单位体积内总分子数，从而增加活化分子数，加快反应速率
    • 对于固体，气体分子，压强对他们的影响几乎可以忽略不计
  • 温度对反应速率的影响
    • 实验：硫酸与硫代硫酸钠反应
      • 方程式：
      • 现象：产生乳白色浑浊、刺激性气味气体
      • 结论：其他条件相同时，升高温度反应速率增大，降低温度反应速率减小
    • 升高温度，增大活化分子百分数，加快分子运动速率，从而加快反应速率
  • 催化剂对反应速率的影响
    • 实验：过氧化氢分解
      • 方程式：
      • 现象：加入MnO₂后带火星木条复燃
      • 子主题
    • 催化剂
      • 分类
        • 正催化剂：降低反应活化能
        • 负催化剂：升高反应活化能
        • 改变活化分子百分数
      • 催化剂要参与反应（例如醇的催化氧化）