一、化學(xué)反應(yīng)速率

1、化學(xué)反應(yīng)速率

（1）化學(xué)反應(yīng)速率的概念

化學(xué)反應(yīng)速率是用來衡量化學(xué)反應(yīng)進行的快慢程度的物理量。

（2）化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法

對于反應(yīng)體系體積不變的化學(xué)反應(yīng)，通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量濃度的變化值表示。

某一物質(zhì)A的化學(xué)反應(yīng)速率的表達式為：

式中某物質(zhì)A的濃度變化，常用單位為mol·L-1。某段時間間隔，常用單位為s,min,h。υ為物質(zhì)A的反應(yīng)速率，常用單位是mol·L-1·s-1，mol·L-1·s-1等。

（3）化學(xué)反應(yīng)速率的計算規(guī)律

①同一反應(yīng)中不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率間的關(guān)系

同一時間內(nèi)，用不同的物質(zhì)表示的同一反應(yīng)的反應(yīng)速率數(shù)值之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。

②化學(xué)反應(yīng)速率的計算規(guī)律

同一化學(xué)反應(yīng)，用不同物質(zhì)的濃度變化表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于反應(yīng)方程式中相應(yīng)的物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比，這是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計算或換算的依據(jù)。

（4）化學(xué)反應(yīng)速率的特點

①反應(yīng)速率不取負值，用任何一種物質(zhì)的變化來表示反應(yīng)速率都不取負值。

②同一化學(xué)反應(yīng)選用不同物質(zhì)表示反應(yīng)速率時，可能有不同的速率數(shù)值，但速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比。

③化學(xué)反應(yīng)速率是指時間內(nèi)的“平均”反應(yīng)速率。

小貼士：

①化學(xué)反應(yīng)速率通常指的是某物質(zhì)在某一段時間內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平均速率，而不是在某一時刻的瞬時速率。

②由于在反應(yīng)中純固體和純液體的濃度是恒定不變的，因此對于有純液體或純固體參加的反應(yīng)一般不用純液體或純固體來表示化學(xué)反應(yīng)速率。其化學(xué)反應(yīng)速率與其表面積大小有關(guān)，而與其物質(zhì)的量的多少無關(guān)。通常是通過增大該物質(zhì)的表面積（如粉碎成細小顆粒、 充分攪拌、 振蕩等）來加快反應(yīng)速率。

③對于同一化學(xué)反應(yīng)，在相同的反應(yīng)時間內(nèi)，用不同的物質(zhì)來表示其反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但這些不同的數(shù)值表示的都是同一個反應(yīng)的速率。因此，表示化學(xué)反應(yīng)的速率時，必須指明是用反應(yīng)體系中的哪種物質(zhì)做標(biāo)準(zhǔn)。

2、化學(xué)反應(yīng)速率的測量

（1）基本思路

化學(xué)反應(yīng)速率是通過實驗測定的。因為化學(xué)反應(yīng)中發(fā)生變化的是體系中的化學(xué)物質(zhì)（包括反應(yīng)物和生成物），所以與其中任何一種化學(xué)物質(zhì)的濃度（或質(zhì)量）相關(guān)的性質(zhì)在測量反應(yīng)速率時都可以加以利用。

（2）測定方法

①直接可觀察的性質(zhì)，如釋放出氣體的體積和體系的壓強。

②依靠科學(xué)儀器才能測量的性質(zhì)，如顏色的深淺、光的吸收、光的發(fā)射、導(dǎo)電能力等。

③在溶液中，當(dāng)反應(yīng)物或產(chǎn)物本身有比較明顯的顏色時，常常利用顏色深淺和顯色物質(zhì)濃度間的正比關(guān)系來跟蹤反應(yīng)的過程和測量反應(yīng)速率。

• 本節(jié)知識樹：

準(zhǔn)確表達化學(xué)反應(yīng)進行的快慢，就必須建立一套方法：確定起點，確定反應(yīng)時間的單位，找到易于測量的某種量或性質(zhì)的變化。

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的前提——有效碰撞理論

（1）有效碰撞：能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞。

化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的先決條件是反應(yīng)物分子之間必須發(fā)生碰撞。

反應(yīng)物分子之間的碰撞只有少數(shù)碰撞能導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，多數(shù)碰撞并不能導(dǎo)致反應(yīng)的發(fā)生，是無效碰撞。碰撞的頻率越高，則化學(xué)反應(yīng)速率就越大。

（2）活化能和活化分子

①活化分子：在化學(xué)反應(yīng)中，能量較高，有可能發(fā)生有效碰撞的分子。

活化分子之間之所以能夠發(fā)生有效碰撞，是由于它們的能量高，發(fā)生碰撞時，能夠克服相撞分子之間的排斥力，破壞分子內(nèi)部原子之間的“結(jié)合力” ，從而導(dǎo)致反應(yīng)物分子破壞，重新組合成生成物分子，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

②活化能：活化分子所多出的那部分能量（或普通分子轉(zhuǎn)化成活化分子所需的最低能量）。

③活化能與化學(xué)反應(yīng)速率：活化分子數(shù)目的多少決定了有效碰撞發(fā)生的次數(shù)。在分子數(shù)確定時，活化分子百分數(shù)增大，有效碰撞的次數(shù)增多，反應(yīng)速率加快。

2、決定化學(xué)反應(yīng)速率的內(nèi)部因素

不同的化學(xué)反應(yīng)具有不同的反應(yīng)速率，影響反應(yīng)速率的主要因素是內(nèi)因，即參加反應(yīng)的物質(zhì)本身的性質(zhì)。

內(nèi)因：參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng)的歷程，是決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素。

3、影響化學(xué)反應(yīng)速率的外部因素

當(dāng)物質(zhì)確定時 （即內(nèi)因固定），在同一反應(yīng)中，影響反應(yīng)速率的因素是外因，即外界條件，主要有溫度、濃度、壓強、催化劑等。

（1）濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響

①規(guī)律：其他條件不變時，增大反應(yīng)物的濃度，可以加快反應(yīng)速率；減小反應(yīng)物的濃度，可以減慢化學(xué)反應(yīng)的速率。

②理論解釋：在其他條件不變時，對某一反應(yīng)來說，活化分子百分數(shù)是一定的，即單位體積內(nèi)的活化分子數(shù)與反應(yīng)物的濃度成正比。

（2）壓強對反應(yīng)速率的影響

①影響對象： 壓強只影響有氣體參與的反應(yīng)的反應(yīng)速率對于沒有氣體參與的反應(yīng)，壓強對它的反應(yīng)速率沒有任何影響。

注：壓強影響，只適用于討論有氣體參加的反應(yīng)，當(dāng)然并不一定參加反應(yīng)的物質(zhì)全部是氣體，只要有氣體參與，壓強即會影響反應(yīng)的反應(yīng)速率。

②規(guī)律：對于有氣體參加的反應(yīng)，若其他條件不變，增大壓強，反應(yīng)速率加快；減小壓強，反應(yīng)速率減慢。

③理論解釋：對氣體來說，若其他條件不變，增大壓強，是增大了濃度單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多 有效碰撞次數(shù)增多 化學(xué)反應(yīng)速率增大。因此，增大壓強，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。

（3）溫度對反應(yīng)速率的影響

①規(guī)律：其他條件不變時，升高溫度，可以增大反應(yīng)速率，降低溫度，可以減慢反應(yīng)速率。

②理論解釋：溫度是分子平均動能的反映，溫度升高，使得整個體系中分子的能量升高，分子運動速率加快。

（4）催化劑對反應(yīng)速率的影響

①規(guī)律：催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)的速率。在不加說明時，催化劑一般指使反應(yīng)速率加快的正催化劑。

②催化劑影響化學(xué)反應(yīng)速率的原因：在其他條件不變時， 使用催化劑可以大大降低反應(yīng)所需要的能量，會使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子，大大增加活化分子百分數(shù)，因而使反應(yīng)速率加快。同一催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)的速率。

• 本節(jié)知識樹：

反應(yīng)物的性質(zhì)是影響反應(yīng)速率的內(nèi)在因素。外界因素對反應(yīng)速率的影響用有效碰撞理論解釋。

三、化學(xué)平衡

1、化學(xué)平衡狀態(tài)

（1）溶解平衡狀態(tài)的建立：當(dāng)溶液中固體溶質(zhì)溶解和溶液中溶質(zhì)分子聚集到固體表面的結(jié)晶過程的速率相等時，飽和溶液的濃度和固體溶質(zhì)的質(zhì)量都保持不變，達到溶解平衡。溶解平衡是一種動態(tài)平衡狀態(tài)。

小貼士：

①固體溶解過程中，固體的溶解和溶質(zhì)分子回到固體溶質(zhì)表面這兩個過程一直存在，只不過二者速率不同，在宏觀上表現(xiàn)為固體溶質(zhì)的減少。當(dāng)固體全部溶解后仍未達到飽和時，這兩個過程都不存在了。

②當(dāng)溶液達到飽和后，溶液中的固體溶解和溶液中的溶質(zhì)回到固體表面的結(jié)晶過程一直在進行，并且兩個過程的速率相等，宏觀上飽和溶液的濃度和固體溶質(zhì)的質(zhì)量都保持不變，達到溶解平衡狀態(tài)。

（2）可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)

①可逆反應(yīng)：在同一條件下，同時向正、 反兩個方向進行的化學(xué)反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。

前提：反應(yīng)物和產(chǎn)物必須同時存在于同一反應(yīng)體系中，而且在相同條件下，正、逆反應(yīng)都能自動進行。

②不可逆反應(yīng)：在一定條件下，幾乎只能向一定方向（向生成物方向）進行的反應(yīng)。

（3）化學(xué)平衡狀態(tài)的概念：化學(xué)平衡狀態(tài)指的是在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。

理解化學(xué)平衡狀態(tài)應(yīng)注意以下三點：

①前提是“一定條件下的可逆反應(yīng)” ，“一定條件” 通常是指一定的溫度和壓強。

②實質(zhì)是“正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等” ，由于速率受外界條件的影響，所以速率相等基于外界條件不變。

③標(biāo)志是“反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變” 。濃度沒有變化，并不是各種物質(zhì)的濃度相同。對于一種物質(zhì)來說，由于單位時間內(nèi)的生成量與消耗量相等，就表現(xiàn)出物質(zhì)的多少不再隨時間的改變而改變。

2、化學(xué)平衡移動

可逆反應(yīng)的平衡狀態(tài)是在一定外界條件下（濃度、溫度、壓強）建立起來的，當(dāng)外界條件發(fā)生變化時，就會影響到化學(xué)反應(yīng)速率，當(dāng)正反應(yīng)速率不再等于逆反應(yīng)速率時，原平衡狀態(tài)被破壞，并在新條件下建立起新的平衡。此過程可表示為：

（1）化學(xué)平衡移動：可逆反應(yīng)中舊化學(xué)平衡的破壞、新化學(xué)平衡的建立過程。

（2）化學(xué)平衡移動的原因：反應(yīng)條件的改變，使正、逆反。應(yīng)速率發(fā)生變化，并且正、逆反應(yīng)速率的改變程度不同，導(dǎo)致正、逆反應(yīng)速率不相等，平衡受到破壞，平衡混合物中各組分的含量發(fā)生相應(yīng)的變化。

①若外界條件改變，引起υ正>ν逆時，正反應(yīng)占優(yōu)勢，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動，各組分的含量發(fā)生變化；

②若外界條件改變，引起υ正<ν逆時，逆反應(yīng)占優(yōu)勢，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動，各組分的含量發(fā)生變化；

③若外界條件改變，引起υ正和ν逆都發(fā)生變化，如果υ正和ν逆仍保持相等，化學(xué)平衡就沒有發(fā)生移動，各組分的含量從保持一定到條件改變時含量沒有變化。

（3）濃度對化學(xué)平衡的影響

在其他條件不變的情況下：

增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，使反應(yīng)物的濃度降低；

減小產(chǎn)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，使產(chǎn)物的濃度增大；

增大產(chǎn)物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，使產(chǎn)物的濃度降低；

減小反應(yīng)物的濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，使反應(yīng)物的濃度增大。

（4）壓強對化學(xué)平衡的影響

在其他條件不變的情況下，對于有氣體參加或者生成的反應(yīng)，增大壓強，會使氣體的濃度增大相同的倍數(shù)，正、逆反應(yīng)速率都增加，化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的反應(yīng)方向移動；

減小壓強，會使氣體的濃度減小相同的倍數(shù)，正、逆反應(yīng)速率都減小，會使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的反應(yīng)方向移動。

（5）溫度對化學(xué)平衡的影響

在其他條件不變的情況下，溫度升高，化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)方向移動；溫度降低，化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)方向移動。

(6)催化劑對化學(xué)平衡的影響

使用催化劑不影響化學(xué)平衡的移動。由于催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，而且對于可逆反應(yīng)來說，催化劑對正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率影響的程度是等同的，所以平衡不移動。但應(yīng)注意，雖然催化劑不使化學(xué)平衡移動，但使用催化劑可影響可逆反應(yīng)達到平衡的時間。

(7)勒夏特列原理

①原理內(nèi)容：如果改變影響平衡的一個條件 （如溫度、壓強等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。

外界條件對化學(xué)平衡的影響見下表：

②適用范圍：勒夏特列原理適用于已達平衡的體系（如溶解平衡、化學(xué)平衡、電離平衡、水解平衡等）。勒夏特列原理不適用于未達平衡的體系。

3、化學(xué)平衡常數(shù)

（1）概念

在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物的平衡濃度用化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)作為指數(shù)的乘積與反應(yīng)物的平衡濃度用化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)作為指數(shù)的乘積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做化學(xué)平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)。用符號K表示。

對于一般可逆反應(yīng)：mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),在一定溫度下

=K，K為常數(shù)，只要溫度不變，對于一個具體的可逆反應(yīng)就對應(yīng)一個具體的常數(shù)值。

（2）平衡表達式K的意義

①判斷可逆反應(yīng)進行的方向

②表示可逆反應(yīng)進行的程度

（3）平衡轉(zhuǎn)化率

含義：平衡轉(zhuǎn)化率是指用平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與反應(yīng)前（初始時） 該反應(yīng)物的量之比來表示反應(yīng)在該條件下的最大限度。

• 本節(jié)知識樹：

在化學(xué)平衡概念的基礎(chǔ)上，從化學(xué)反應(yīng)限度的定量描述和外界條件對化學(xué)平衡的影響兩個方面進一步學(xué)習(xí)了化學(xué)平衡的知識。

四、化學(xué)反應(yīng)進行的方向

化學(xué)反應(yīng)的方向

（1）自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)

自發(fā)過程： 在一定條件下不借助外部力量就能自動進行的過程。

自發(fā)反應(yīng)：在一定的條件（如溫度、 壓強）下，一個反應(yīng)可以自發(fā)進行到顯著程度，就稱自發(fā)反應(yīng)。

非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)地進行，必須借助某種外力才能進行的反應(yīng)。

自發(fā)反應(yīng)一定屬于自發(fā)過程。

（2）自發(fā)反應(yīng)的能量判據(jù)

自發(fā)反應(yīng)的體系總是趨向于高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài) （這時體系往往會對外做功或釋放熱量），這一經(jīng)驗規(guī)律就是能量判斷依據(jù)。

注：反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的一個因素，但不是唯一的因素，并且自發(fā)反應(yīng)與反應(yīng)的吸放熱現(xiàn)象沒有必然的關(guān)系。

（3）自發(fā)反應(yīng)的熵判據(jù)

①熵的含義：在密閉的條件下，體系由有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，這種推動體系變化的因素稱作熵。熵用來描述體系的混亂度，符號為S。熵值越大，體系的混亂度越大。

注：自發(fā)的過程是熵增加的過程。熵增加的過程與能量狀態(tài)的高低無關(guān)。熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的又一個因素，但也不是唯一的因素。

②熵增加原理：自發(fā)過程的體系趨向于有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，導(dǎo)致體系的熵增加，這一經(jīng)驗規(guī)律叫做熵增加原理，也是反應(yīng)方向判斷的熵依據(jù)。與有序體系相比，無序體系“更加穩(wěn)定” 。

③反應(yīng)的熵變

化學(xué)反應(yīng)存在著熵變。反應(yīng)的熵變（ 雜）為反應(yīng)產(chǎn)物總熵與反應(yīng)物總熵之差。對于確定的化學(xué)反應(yīng)，在一定條件下具有確定的熵變。

常見的熵增加的化學(xué)反應(yīng)：產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變的數(shù)值通常都是正值，為熵增加反應(yīng)。

常見的熵減少的化學(xué)反應(yīng)：有些熵減小的反應(yīng)即 雜 約 園 的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進行，如鋁熱反應(yīng)。

（4）自發(fā)反應(yīng)的復(fù)合判據(jù)

化學(xué)反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)在溫度、壓強一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向是反應(yīng)的焓變和熵變共同影響的結(jié)果，反應(yīng)方向的判據(jù)為：

• 本節(jié)知識樹：

化學(xué)反應(yīng)的方向由反應(yīng)體系的某些物理量決定。等溫、等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向由反應(yīng)焓變與反應(yīng)熵變共同決定。

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