化學(xué)反應(yīng)中的化學(xué)平衡、動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)

化學(xué)反應(yīng)中的化學(xué)平衡、動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)一、化學(xué)平衡平衡狀態(tài)：在封閉系統(tǒng)中，正反反應(yīng)速率相等，各組分的濃度不再變化的狀態(tài)。平衡常數(shù)：描述平衡狀態(tài)的一個(gè)物理量，表示在一定溫度下，反應(yīng)物和生成物濃度比的穩(wěn)定值。平衡移動(dòng)：當(dāng)系統(tǒng)受到外界影響（如溫度、壓強(qiáng)、濃度等）時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整以達(dá)到新的平衡狀態(tài)。勒夏特列原理：在平衡狀態(tài)下，若改變影響平衡的條件之一，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。酸堿平衡、氧化還原平衡、沉淀溶解平衡等：不同類型的化學(xué)平衡。二、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率：描述反應(yīng)速度的快慢的一個(gè)物理量，通常用反應(yīng)物濃度的變化率表示。反應(yīng)速率定律：描述反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度之間關(guān)系的定律，通常表現(xiàn)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)等?；罨埽菏狗磻?yīng)物分子變成活化分子所需的最小能量?；罨肿樱壕哂凶銐蚰芰浚軌虬l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的分子。催化劑：能夠降低活化能，加速反應(yīng)速率的物質(zhì)。反應(yīng)級(jí)數(shù)：反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度之間關(guān)系的指數(shù)。三、化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)焓變：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，系統(tǒng)內(nèi)能的變化，通常表現(xiàn)為吸熱或放熱。熵變：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，系統(tǒng)混亂度的變化。自由能變：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，系統(tǒng)自由能的變化，用于判斷反應(yīng)自發(fā)性。吉布斯自由能：在恒溫恒壓條件下，系統(tǒng)可用于做非體積功的最大能量?；瘜W(xué)勢(shì)：描述物質(zhì)在一定條件下的化學(xué)性質(zhì)的物理量，與自由能有關(guān)。熱力學(xué)第一定律：能量守恒定律，系統(tǒng)內(nèi)能的變化等于外界對(duì)系統(tǒng)做的功加上系統(tǒng)吸收的熱量。熱力學(xué)第二定律：熵增原理，孤立系統(tǒng)的熵永不自發(fā)減少。熱力學(xué)第三定律：絕對(duì)零度不可達(dá)到，熵為零的系統(tǒng)不存在。以上為化學(xué)反應(yīng)中的化學(xué)平衡、動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)的基本知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)您有所幫助。習(xí)題及方法：習(xí)題：某化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc為2.0×10^-5，已知反應(yīng)物A的初始濃度為0.1mol/L，求反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，A的濃度變化量。（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式Kc=[B]/[A]，設(shè)平衡時(shí)A的濃度變化量為x，則B的濃度變化量為x。（2）列出平衡時(shí)各組分的濃度表格：開(kāi)始(mol/L)|變化(mol/L)|平衡(mol/L)—|—|—A|-x|0.1-xB|+x|x（3）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式，得到Kc=x/(0.1-x)。（4）代入Kc的值，解方程得到x的值，即A的濃度變化量。答案：A的濃度變化量為1.0×10^-3mol/L。習(xí)題：某溫度下，向含有0.1mol/L的H2SO4溶液中加入0.1mol/L的Ba(OH)2溶液至中性，求加入的Ba(OH)2溶液的體積。（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，H2SO4+Ba(OH)2→BaSO4↓+2H2O，知道反應(yīng)生成的硫酸鋇是沉淀。（2）由于溶液達(dá)到中性，說(shuō)明反應(yīng)后溶液中的H+和OH-濃度相等。（3）根據(jù)硫酸和氫氧化鋇的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，知道反應(yīng)物的物質(zhì)的量比為1:1。（4）設(shè)加入的Ba(OH)2溶液體積為V，根據(jù)物質(zhì)的量守恒，有0.1mol/L×V=0.1mol/L×0.1L。（5）解方程得到V的值，即加入的Ba(OH)2溶液的體積。答案：加入的Ba(OH)2溶液的體積為0.1L。習(xí)題：某反應(yīng)的活化能為200kJ/mol，催化劑能降低活化能60kJ/mol，求反應(yīng)速率常數(shù)。（1）根據(jù)阿倫尼烏斯方程，ln(k2/k1)=-ΔEa/R(1/T1-1/T2)，其中k1和k2分別為不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)，ΔEa為活化能，R為氣體常數(shù)，T1和T2為溫度。（2）由于題目中只給出了活化能，沒(méi)有給出具體溫度，因此可以假設(shè)溫度不變，即T1=T2。（3）根據(jù)題目，催化劑降低了活化能，因此新的活化能為ΔEa’=ΔEa-60kJ/mol。（4）代入阿倫尼烏斯方程，得到ln(k2/k1)=-(ΔEa-60kJ/mol)/R(1/T1-1/T2)。（5）由于T1=T2，方程簡(jiǎn)化為ln(k2/k1)=-(ΔEa-60kJ/mol)/R。（6）解方程得到k2/k1的值，即反應(yīng)速率常數(shù)的比值。答案：反應(yīng)速率常數(shù)的比值為e^(-4/R)。習(xí)題：某反應(yīng)的化學(xué)方程式為2A+3B→2C+D，已知反應(yīng)物A的初始濃度為0.2mol/L，反應(yīng)物B的初始濃度為0.3mol/L，求反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物C的濃度。（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，知道2mol的A和3mol的B會(huì)生成2mol的C。（2）設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，A的濃度變化量為x，則B的濃度變化量為1.5x，C的濃度變化量為x。（3）列出平衡時(shí)各組分的濃度表格：開(kāi)始(mol/L)|變化(mol/L)|平衡(mol/L)—|—|—A|-x|0.2-xB|-1.5x|0.3-1.5x其他相關(guān)知識(shí)及習(xí)題：習(xí)題：在某化學(xué)反應(yīng)中，已知反應(yīng)物A的初始濃度為0.1mol/L，反應(yīng)物B的初始濃度為0.2mol/L，生成物C的平衡濃度為0.15mol/L。若該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc為5.0×10^-3，求反應(yīng)物B的平衡濃度。（1）根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式Kc=[C]/([A]×[B]2)，代入已知值得到5.0×10-3=0.15/([0.1]×[B]^2)。（2）解方程得到[B]的值，即反應(yīng)物B的平衡濃度。答案：反應(yīng)物B的平衡濃度為0.2mol/L。習(xí)題：某溫度下，向含有0.2mol/L的HCl溶液中加入0.2mol/L的Ba(OH)2溶液至中性，求加入的Ba(OH)2溶液的體積。（1）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式，2HCl+Ba(OH)2→BaCl2+2H2O，知道反應(yīng)生成的氯化鋇是沉淀。（2）由于溶液達(dá)到中性，說(shuō)明反應(yīng)后溶液中的H+和OH-濃度相等。（3）根據(jù)氯化氫和氫氧化鋇的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，知道反應(yīng)物的物質(zhì)的量比為2:1。（4）設(shè)加入的Ba(OH)2溶液體積為V，根據(jù)物質(zhì)的量守恒，有0.2mol/L×V=0.2mol/L×0.1L。（5）解方程得到V的值，即加入的Ba(OH)2溶液的體積。答案：加入的Ba(OH)2溶液的體積為0.1L。習(xí)題：某反應(yīng)的活化能為150kJ/mol，催化劑能降低活化能30kJ/mol，求反應(yīng)速率常數(shù)。（1）根據(jù)阿倫尼烏斯方程，ln(k2/k1)=-ΔEa/R(1/T1-1/T2)，其中k1和k2分別為不同溫度下的反應(yīng)速率常數(shù)，ΔEa為活化能，R為氣體常數(shù)，T1和T2為溫度。（2）由于題目中只給出了活化能，沒(méi)有給出具體溫度，因此可以假設(shè)溫度不變，即T1=T2。（3）根據(jù)題目，催化劑降低了活化能，因此新的活化能為ΔEa’=ΔEa-30kJ/mol。（4）代入阿倫尼烏斯方程，得到ln(k2/k1)=-(ΔEa-30kJ/mol)/R。（5）解方程得到k2/k1的值，即反應(yīng)速率常數(shù)的比值。答案：反應(yīng)速率常數(shù)的比值為e^(-2/R)。習(xí)題：某反應(yīng)的化學(xué)方程式為A→B+C，已知反應(yīng)物A的初始濃度為0.4mol/L，求反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物B和C的濃度。（1）根據(jù)反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，知道1mol的A會(huì)生成1mol的B和1mol的C。（2）設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，A的濃度變化量為x，則B和C的濃度變化量也為x。（3）列出平衡時(shí)各組分的濃度表格：開(kāi)始(mol/L)|變化(mol/L)|平衡(mol/L)—|—|—A|-x|0.4-xB|+x|xC