易“误思”的化学平衡概念问题及反应速率_化学平衡论文

易“错思”化学平衡和反应速率的几个概念性问题,本文主要内容关键词为:化学平衡论文,几个论文,速率论文,性问题论文,概念论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

化学反应速率的基础知识,在教材中都已经详细的说明,但是到应用时,却经常出现一些有关概念的内容,反而回答不准确。这是为什么呢?这主要是对化学反应速率所受到的影响条件弄不清楚,那么经常在习题中会遇到哪些情况呢?下面我们分析一下有关化学反应速率方面的“错思”。

一、“错思”反应速率中常见的概念性的模糊现象

这类习题在解答上出现的错误主要是在判断外界条件对化学反应速率的影响时,对于一些特殊的情况没有熟练地掌握并应用,如:固体物质(纯液体)浓度是定值,它的物质的量的多少不影响化学反应速率;压强一般对于有气体参加或生成的化学反应的速率产生影响。另外,在外界条件对化学反应速率和化学平衡同时产生影响时,也容易出现一些概念混淆的情况。

通过下面的几个实例来说明:

例1 下列说法是否正确?如果正确请打“√”,不正确请打“×”

(1)增加水的浓度或温度,可以加快镁跟水的反应速率√

分析:错误地认为升高温度时,放热反应速率减慢,吸热反应速率加快,应该是升高温度无论对放热反应,还是对吸热反应反应速率均加快,只不过放热反应速率增大倍数小于吸热反应速率增大倍数而已。

结论:为了对影响化学反应速率的因素有一清楚的认识,现将有关内容归纳如下:

(1)影响不同化学反应速率的主要因素是内因,即反应物本身的性质。

(2)在同一化学反应中影响反应速率的是外因,主要有浓度、压力、温度、催化剂等。

(3)固体物质的反应跟接触的表面面积大小有关,所以不能用固体物质来表示化学反应速率,纯液体也应视浓度是不变的。

(4)气体和溶液一般来说增加浓度,反应速率加快,但有些物质浓度变大后,反应物的性质发生了变化,所以不能一概而论。

(5)温度升高,不论对放热反应还是对吸热反应,反应速率都增大,只不过增大的倍数不同,吸热反应增大倍数多,放热反应增大倍数少,由实验可知,温度每升高10℃反应速率通常增大到原来的2~4倍。

(6)催化剂能同等倍数地改变正、逆反应速率,但不能使本来不会发生的反应变为可能,没有特别说明外,催化剂都是指正催化剂。没有万能的催化剂,催化剂有严格选择性。在反应过程中催化剂是可能参与反应的,只不过在反应结束时与反应开始时其质与量上不发生变化而已。

例2 对反应下列变化可增大活化分子百分数而使化学反应速率加快的是 ( )

①加压 ②升温 ③补充 ④使用催化剂

(A)①② (B)②④

(C)①②④(D)①②③④

分析:这个题目很容易错思的选择(C)或(D)主要在判断外界条件改变时,对活化分子的概念不清楚,因为活化分子百分数增大,活化分子数增大,这两概念搞不清楚。

正确的思维:根据活化分子理论,增大反应物浓度,其他条件不变时,对某一反应来说,活化分子在反应物分中所占的百分数是一定的,所以当反应物浓度增大时,单位体积分子数增多,活化分子数也相应增大,但活化分子百分数不变。

增大压强,对有气体参加的反应来说,就是减小体积,增大气体分子的浓度,单位体积活化分子数目增多,化学反应速率加快,但活化分子百分数不变。

温度升高对化学反应速率有两个方面的影响:一方面是使分子内能增大,使一部分能量较低的分子转化为活化分子,提高了活化分子百分数;另一方面是使分子运动速率加快,增加了单位时间里碰撞次数,前者是主要原因,使用催化剂是降低了反应所需要的能量,使更多的反应物分子成为活化分子,增大了活化分子百分数,从而大大加快化学反应速率。

所以正确选项是(B)

例3 下列说法正确的是()

(A)活化分子相碰撞即可发生化学反应

(B)升高温度会加快化学反应速率,其主要原因是增加了活化分子的碰撞次数

(C)某一反应的活化分子个数是个定值

(D)活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞

错思:选(A)、(B)、(C)。

分析:错选(A)是对碰撞理论没有理解透彻,发生有效碰撞条件有二:①具备足够的能量,②有合适的取向,所以活化分子相碰撞不一定就发生了化学反应,升高温度对反应物分子来说首先是增大分子内能,从而提高活化分子百分数,这是影响化学反应速率的主要原因,增加活化分子的碰撞次数是次要原因,错选(C)是没注意到外界条件,只有条件一定,对某一反应来说,活化分子百分数才是定值。所以正确选为(D)。

二、“错思”化学平衡中的标志判断上的模糊现象

这类题型的错误原因主要是没有弄清楚达到平衡标志的含义,判断一个可逆反应在一定条件下是否达到平衡,其标志有以下几个主要方面:

1.从反应速率来看:正反应速率等于逆反应速率时的状态,此处的正、逆反应速率是指同一反应物或同一生成物而言,而不是指同一反应中的不同物质,即对于同一反应物,正反应消耗掉该物质的速率等于逆反应生成该物质的速率,

2.从平衡体系中各成分来看:其浓度既不增加也不减少时的状态,或者说在平衡体系里,该成分的分数(百分含量)不变时的状态。(这里指的是:质量、质量百分数、物质的量、物质的量百分数等)

3.不论题中给出什么前提条件,只要导出反应条件不变,或是反应混合物各成分浓度(或百分含量)不变,就可以判断可逆反应到达化学平衡。仍然从实例来说明一下:

例4 在一定温度下,可逆反应:达到平衡的标志是:

(A)C生成的速率与C分解速率相等。

(B)单位时间内消耗3n mol B,同时生成2n mol C。

(C)单位时间内生成n mol A,同时消耗3nmol B,生成2n mol C

(D)A、D、C的分子数之比为1:3:2

很容易错思的选择:(B)或(D)。

分析:一定条件下,判断是否达到平衡有两个重要标志:正反应速率和逆反应速率相等或各组成成分的百分含量不变。

此题目很容易错选为(B)、(G)、(E)(F)、(A)、(D)。

分析:达到化学平衡的可逆反应具有如下特征:

逆(可逆反应)、等(指)、定(指各物质的浓度保持一定)、动(指动态平衡)、变(指外界条件改变,化学平衡会发生移动)、无(化学平衡状态的建立与途径无关),其中“等”“定”是判断一个可逆反应在一定条件下是否达到平衡的标志。“定”,对于某一可逆反应来说,如下情况也说明各物质的浓度不再改变:

(1)各物质的转化率一定、百分含量一定;

(2)[T、p]下,对反应前后气体分子数不等于零的反应,容器体积不再变化。

(3)[T、p]下,对反应前后气体分子数不等于零的反应,容器总压强不再变化。

(4)对于有颜色变化的化学反应,体系颜色不再改变。

题中(B)选项是从压力来叙述的,由于此反应是等体积的反应,达到平衡或未达到平衡压力都相等,因此不能以此说明已达到平衡状态。相反,如果此反应不是等体积反应,容器内总压力不随时间的延长而变化(温度恒定),反应则可以认为已处于平衡状态了。

(E)、(F)两选项是从混合物成分的含量来叙述的,由于不能说明混合体系某成分的含量是个不变值,因而(E)、(F)也是不正确的。

因此,同学们在学习化学概念时,一定要夯实基础,在解题时才会举一反三,融会贯通。

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