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化学反应速率和化学平衡
知识点一:化学反应中的反应速率与化学计量数的关系
在反应2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O中,反应前后溶液的体积保持1 L不变,反应前NaOH和浓硫酸的物质的量均为2 mol,经过2 Na2SO4生成,求用不同反应物和生成物表示的反应速率,并指出其反应速率间的关系有什么规律。
分析:
2NaOH + H2SO4 === Na2SO4 +2H2O
起始: 2mol 2mol 0
转化:
浓度变化:
反应速率: /(L·s) /(L·s) /(L·s)
速率之比: v(NaOH)∶v(H2SO4)∶v(Na2SO4)=2∶1∶1
化学计量数之比:NaOH∶H2SO4∶Na2SO4=2∶1∶1
结论:化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。因为化学反应中各物质的量改变值之比等于该化学方程式的系数之比,而在反应体系中各物质在同一容器中,在相同时间内发生反应,故各物质的反应速率之比总是等于化学方程式的系数比。即:
mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)
v(A)∶v(B) ∶v(C) ∶v(D)=m∶n∶p∶q
【注意】①速率的数值没有负值,均为正值。
②对同一反应,选用不同物质的浓度变化来表示反应速率时,数值可能不同,化学计量数相同时,反应速率相同,化学计量数不同则反应速率不同,因此必须标明物质名称。例如,反应2N2O5=4NO2+O2,可以用v(N2O5)、v(NO2)或v(O2)来表示。反应时各反应物和生成物的浓度有一定的比,所以只需要选用任一物质的浓度的变化来表示,因为各种物质表示的反应速率之比等于化学方程式中各物质的计量系数之比,例如:v(NO2)=2v(N2O5)。
③在反应时反应物和生成物的浓度都在不断变化,反应速率也随着改变,所以必须指明某一时刻的速率才有意义,这叫瞬时速率,通常所指的反应速率是一段时间内的平均速率,而不是某一时刻的瞬时速率,二者应加以区别。
④对于可逆反应通常所指的反应速率也是某一物质的正反应速率,而该物质的逆反应速率等于单位时间内该反应物浓度的增加或该生成物浓度的减少。
⑤在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的,反应速率与其表面积大小有关,而与其物质的量多少无关。通常是通过增加该反应物的表面积(如粉碎成小颗粒)、充分搅拌、振荡等来加快反应速率。
知识点二:影响化学反应速率的因素
浓度对化学反应速率的影响
规律:在其他条件不变时,对某一反应来说,活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的,反应物浓度增大→活化分子数增多→有效碰撞增多→反应速率增大。因此,增大反应物的浓度可以增大化学反应速率。
注意:①化学反应速率与浓度有关,而与物质的总量无关。
②对不溶的固态物质或纯液体,其浓度是不变的,所以反应速率与接触表面积有关。在考虑浓度对反应速率的影响时,它们的量的多少对反应速率的影响可以忽略。
[思考题]实验室制氯气时,为什么要用浓盐酸,而不能用稀盐酸?

根据气态方程pV=nRT,对气态反应来说,当温度一定时,一定量气体的体积与其所受压强成反比,如果气体的压强增大到原来的2倍,气体的体积就缩小到原来的,单位体积内的分子数就增大到原来的2倍,如图所示。所以,增大压强,就是增加单位体积里反应物的物质的量,即增大反应物的浓度,因而可以增大化学反应速率。相反,减小压强,气体的体积就扩大,浓度减小,因而化学反应速率也减小。
规律:对于气态反应或有气体物质参加的反应,增大压强可以增大化学反应速率;反之,减小压强则可以减小化学反应速率。
说明
①对于气态物质来说,压强对反应速率的影响就是浓度对反应速率的影响。改变压强,对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度改变,通常所指改变压强即是指改变气体的体积。所以,在讨论压强对反应速率的影响时,应区分引起压强改变的原因。对于气体反应体系,有以下几种情况:
:增加压强体积缩小浓度增大反应速率加快
:充入气体反应物总压增大浓度增大反应速率加快
充入稀有气体总压增大,但各物质浓度不变,反应速率不变
:充入稀有气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢
②反应物都是固体、液体时,由于改变压强对它们的体积改变很小,因而对它们的浓度改变很小,可以认为压强与它们的反应速率无关。
③加压一定会使气体反应速率加快,但有的气体反应在压强不同时,会生成不同的产物,加压不一定有利于加快该反应的速