02 - 化学反应速率与化学平衡

知识点1 化学反应速率

1. 定义与表达式

⚠️ 注意：反应速率通常取正值。用不同物质表示同一反应的速率时，数值之比等于化学计量数之比。如：N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ 中，v(N₂)：v(H₂)：v(NH₃) = 1：3：2。

2. 化学反应速率的测量

💡 说明：化学反应速率指的是平均速率而不是瞬时速率。

3. 有效碰撞理论

💡 说明：催化剂通过降低反应的活化能来提高反应速率，但不改变反应热（ΔH）。

知识点2 影响反应速率的因素

1. 内因——决定因素

反应物本身的性质（结构、活泼性）是决定反应速率的主要因素。

2. 外因——影响因素总结

⚠️ 注意： - 压强只影响有气体参加的反应，且增大压强必须引起浓度变化才有效（如恒容充入惰性气体，反应物浓度不变，速率不变）。 - 温度每升高 10℃，反应速率通常增大到原来的 2~4 倍。 - 催化剂同等程度地改变正逆反应速率。

3. 各因素影响程度比较

温度 > 催化剂 > 浓度（压强）

💡 说明：升高温度和加入催化剂都能增大活化分子百分数，而增大浓度和压强只能增大活化分子总数（百分数不变）。

知识点3 化学平衡状态

1. 可逆反应

在同一条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应。反应物不能完全转化为生成物。

2. 化学平衡的定义

在一定条件下，当可逆反应进行到正反应速率与逆反应速率相等（v_正 = v_逆）时，反应物和生成物的浓度不再随时间变化的状态。

3. 化学平衡的特征

4. 化学平衡建立的标志

⚠️ 注意：对于反应前后气体分子数不变的反应（如 H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g)），总压强始终不变，不能作为平衡标志。

知识点4 勒夏特列原理

1. 原理内容

如果改变影响化学平衡的条件之一（如温度、压强、浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

2. 各因素的影响

💡 说明：勒夏特列原理只适用于判断平衡移动的方向，是"定性"判断，不能用于定量计算。其核心是"减弱"而不是"抵消"——改变只能被减弱，不可能完全消除。

3. 平衡移动与反应速率的图像分析

⚠️ 注意：化学平衡移动的根本原因是条件改变导致 v_正 ≠ v_逆。

知识点5 化学平衡常数

1. 定义与表达式

对于可逆反应：aA + bB ⇌ cC + dD

其中各浓度为平衡浓度，固体和纯液体不列入表达式。

2. 化学平衡常数的意义

3. 影响化学平衡常数的因素

⚠️ 注意：化学平衡常数 K 只与温度有关，表示反应进行的限度。用 Q_c（浓度商）与 K 比较可判断平衡移动方向：Q_c < K 正向进行，Q_c = K 平衡状态，Q_c > K 逆向进行。

4. 化学平衡常数的应用

知识点6 等效平衡

1. 定义

在一定条件下（恒温恒容或恒温恒压），同一可逆反应体系，不管从正反应开始还是从逆反应开始，只要投料相当，达到平衡时各组分百分含量相同。

2. 等效平衡的分类

💡 说明：等效平衡的核心操作是"一边倒"——将投料按化学计量数比全部换算到同一边。

3. 等效平衡的判断步骤

1. 将各组分的起始投料按化学计量关系"一边倒"到同一边（反应物或生成物）
2. 比较换算后的量是否相同（全等）或成比例（等比）
3. 根据反应条件和 Δn_g 判断属于哪种等效平衡

知识点7 合成氨工业条件选择

1. 反应特点

2. 工业条件选择

3. 合成氨条件选择的一般思路

💡 说明：工业条件的选择不是单纯追求平衡转化率最大化，而是综合考虑反应速率、平衡转化率、设备成本、催化剂活性温度等多种因素后的最优化决策。

知识点8 化学平衡的计算——三段式法

1. 三段式法

对于可逆反应 aA + bB ⇌ cC + dD，设起始量、转化量、平衡量：

2. 转化率

3. 平衡时各组分浓度

利用三段式求出平衡时各组分物质的量，再除以体积得到平衡浓度，代入平衡常数表达式验证。

💡 说明：三段式法是化学平衡计算的核心方法，关键在于正确设未知数、利用化学计量数之比确定转化量。

知识点9 化学平衡图像分析

1. 常见图像类型

2. 等压线与等容线

在转化率-温度图中： - 等压线：温度升高，若转化率下降→正反应放热；若转化率上升→正反应吸热 - 等容线：与等压线类似，但需注意温度升高时压强也增大

⚠️ 注意：分析图像时，一定要看清横纵坐标的物理量及其单位，注意曲线的起点、拐点和趋势。

📌 笔记区

本文档由 AI 辅助生成，仅供参考学习使用