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Química del examen de ingreso a la universidad: reacciones reversibles y estados de equilibrio químico (puntos clave)

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Examen de ingreso a la universidad química: reacciones reversibles y estados de equilibrio químico (puntos clave)

1. ¿El objeto de la investigación sobre el equilibrio químico? >(1) Una reacción química que puede proceder tanto en la dirección de reacción directa como en la dirección de reacción inversa en las mismas condiciones se llama reacción reversible. Utilice "" en reacciones reversibles.

Una reacción reversible debe ser una reacción que puede proceder tanto en la dirección de reacción directa como en la dirección de reacción inversa en las mismas condiciones. Reacciones en las que los reactivos y los productos son exactamente opuestos entre sí en diferentes condiciones de reacción. No se puede considerar que sea una reacción reversible.

(2) Características: Tres pequeños idénticos

① Tres idénticos: a. Las reacciones directa e inversa ocurren al mismo tiempo; Los reactivos y los productos existen al mismo tiempo.

② Pequeño: La tasa de conversión de cualquier componente es inferior al 100%.

2. Estado de equilibrio químico

Una reacción reversible bajo ciertas condiciones Cuando la reacción avanza hasta cierto punto, la velocidad de reacción directa y la velocidad de reacción inversa son iguales, y la concentración. de los reactivos y la concentración de los productos Cuando la concentración ya no cambia, lo llamamos "estado de equilibrio químico", o equilibrio químico para abreviar.

1 Domina los 3 pasos

(1) Escribe la ecuación química de la reacción reversible involucrada.

(2) Descubra qué cantidades se conocen y cuáles se desconocen entre la cantidad inicial, la cantidad de conversión y el saldo, y enumerelas de acuerdo con la "fórmula de tres etapas".

(3) Establecer expresiones relacionales correspondientes en función del problema a calcular.

2 Haga buen uso de 3 ideas

(1) Configure la cantidad desconocida con habilidad: las preguntas específicas deben analizarse en detalle y la cantidad desconocida debe configurarse de manera flexible. Generalmente, la cantidad de conversión de una determinada sustancia se establece en x.

(2) Determine tres cantidades: determine la cantidad inicial, la cantidad de conversión y la cantidad de equilibrio de cada sustancia en el sistema de equilibrio, y aplique la "plantilla" de "tres etapas".

①Para el mismo reactivo, cantidad inicial - cantidad de conversión = cantidad de equilibrio.

②Para el mismo producto, monto inicial + monto de conversión = monto de equilibrio.

③La relación de cada cantidad de conversión es igual a la relación de la estequiometría de cada reactivo.

(3) Resuelva el problema y plantéelo: según la cantidad inicial, la cantidad de conversión, la cantidad de equilibrio y la información conocida en la pregunta, enumere las ecuaciones para encontrar la concentración de un determinado componente en equilibrio, la tasa de conversión de los reactivos, etc.

Velocidad de reacción química

1 Concepto básico de velocidad de reacción química

Expresada por la disminución de la concentración de reactivos o el aumento de la concentración de productos por unidad tiempo. Las unidades comúnmente utilizadas son mol?(L?s)-1 o mol?(L?min)-1

Instrucciones:

(1) Los sólidos y los líquidos puros son visibles en el reacción Debido a que la concentración permanece constante, generalmente no se utilizan sólidos o líquidos puros para expresar las velocidades de reacción.

(2) La velocidad de reacción generalmente se refiere a la velocidad promedio dentro de un cierto período de tiempo. No es una velocidad inmediata y no puede ser un número negativo.

2. La ley de las velocidades de reacciones químicas

La relación de las velocidades expresadas por diferentes sustancias para una misma reacción es igual a la relación de los números estequiométricos en la ecuación química.

Método de clic

Cuando las preguntas del examen de ingreso a la universidad en los últimos años involucran puntos de conocimiento sobre las velocidades de reacciones químicas, utilizan principalmente las leyes de las velocidades de reacciones químicas para completar los siguientes requisitos:

1. En una reacción, la velocidad de reacción de una sustancia se convierte en la velocidad de reacción de otras sustancias.

2. Comparar la magnitud relativa de las velocidades de reacción expresadas por diferentes sustancias para la misma reacción en diferentes condiciones.

3. Escribe las ecuaciones relevantes basadas en la relación de las tasas.

Se dan los siguientes ejemplos:

Ejemplo:

Reacción. A+3B= Las velocidades de reacción de =2C+2D en cuatro situaciones diferentes son: v(A)=0,15 mol?L-1?s-1, v(B)=0,6 mol?L-1?s-1, v(C)=0.4 mol?L-1?s-1, v(D)=60 mol?L-1?min-1 ¿Cuál representa la reacción más rápida?

Análisis: Primero, unificar? la unidad v (D)=60 mol?L-1?min-1 =1 mol?L-1?s-1

Factores que afectan la velocidad de la reacción química

1 Factores internos (Factores principales)

Propiedades de los reactivos

2. Factores externos

(1) Concentración: Cuando las demás condiciones permanecen sin cambios, aumentar la concentración de. concentración de reactivos, la velocidad de la reacción química aumenta. Dado que la concentración de sólidos y líquidos puros puede considerarse constante durante la reacción, aumentar su cantidad no puede cambiar la velocidad de reacción.

(2) Temperatura: Cuando otras condiciones permanecen sin cambios, aumentar la temperatura aumentará la velocidad de la reacción química.

(3) Presión: Cuando otras condiciones permanecen sin cambios, para reacciones que involucran gas, aumentar la presión aumentará la velocidad de la reacción química.

(4) Catalizador: Cuando otras condiciones permanecen sin cambios, agregar un catalizador aumentará la velocidad de la reacción química.

(5) Otros: la luz, las ondas electromagnéticas, el tamaño de las partículas reactivas, etc. también afectarán la velocidad de reacción.

Método clic

1. El efecto de la presión sobre la velocidad se logra cambiando la concentración del gas, por lo que el aumento de la presión en un sentido general se refiere al volumen de gas comprimido. Se deben tener en cuenta las siguientes cuestiones para los sistemas de reacción de gases.

(1) A temperatura constante:

Aumentar la presión, reducir el volumen del recipiente, aumentar la concentración de gas y aumentar la velocidad de reacción.

(2) A volumen constante:

① A medida que aumenta la concentración de gas del reactivo gaseoso (aumenta la presión total del gas), aumenta la velocidad de reacción.

②La presión total del gas en el recipiente lleno de gas irrelevante aumenta, pero la concentración de los reactivos permanece sin cambios y la velocidad de reacción permanece sin cambios.

(3) A presión constante:

Cuando el volumen del recipiente de gas irrelevante aumenta, la concentración de los reactivos del gas disminuye y la velocidad de reacción disminuye.

2. La relación entre la velocidad de reacción química y el equilibrio químico

(1) Cambiar la temperatura siempre afectará más la velocidad de la reacción endotérmica que la velocidad de la reacción exotérmica: cuando Cuando la temperatura es elevado, el múltiplo por el que aumenta la velocidad de la reacción endotérmica > el múltiplo por el que aumenta la velocidad de la reacción exotérmica, por lo que el equilibrio químico se mueve hacia la dirección endotérmica cuando se eleva la temperatura, cuando la temperatura disminuye, el múltiplo por el que la velocidad de la reacción endotérmica disminuye >; La reacción exotérmica La velocidad disminuye en un factor, por lo que el equilibrio químico de enfriamiento se mueve en la dirección exotérmica.

(2) Para reacciones químicas que involucran gases, cambiar la presión siempre tendrá un mayor impacto en la velocidad de reacción en el lado con una mayor suma de volúmenes de gas que en el lado con una menor suma de volúmenes de gas. Efecto de la velocidad: Cuando se aumenta la presión, la velocidad de reacción en el lado con una suma mayor de volúmenes de gas aumenta en un factor mayor que la velocidad de reacción en un lado con una suma menor de volúmenes de gas. Por lo tanto, el equilibrio químico presurizado. cambia en el volumen de gas. El lado con la suma menor se mueve cuando se reduce la presión, la velocidad de reacción en el lado con la suma mayor de volúmenes de gas disminuye en un factor > el factor por el cual la velocidad de reacción del lado con la suma menor se mueve; Una suma menor de volúmenes de gas disminuye, por lo que el equilibrio químico de descompresión se mueve hacia el lado donde la suma de los volúmenes de gas es mayor.

(3) Al utilizar un catalizador, las velocidades de reacción directa e inversa aumentan o disminuyen en el mismo factor, por lo que el equilibrio químico no cambia.

3. Hay muchos puntos de conocimiento en química, pero la cantidad de preguntas del examen de ingreso a la universidad de química en el examen completo de ciencias es pequeña, por lo que cada pregunta del examen de ingreso a la universidad de química implica más puntos de conocimiento. La propuesta se formula considerando de manera integral la influencia de varios factores en la velocidad de reacción, lo que está en línea con la tendencia de esta propuesta.

Pregunta de ejemplo: ¿Se sabe que Mg+2HCl====MgCl2+H2?, coloque la tira de magnesio en ácido clorhídrico diluido, la relación entre la velocidad de reacción y el tiempo es como se muestra en la figura:

Intenta completar las siguientes preguntas:

①El motivo del cambio de tarifa en el periodo de tiempo t0?t1_______________.

②El motivo del cambio de tasa en el período de tiempo t1?t2_______________.

Análisis: La esencia de la reacción entre magnesio y ácido clorhídrico es la reacción redox entre Mg y H+. En el período de tiempo t0?t1, a medida que avanza la reacción, la concentración de H+ disminuye gradualmente. dijo que la velocidad de reacción debería disminuir gradualmente, pero la reacción entre magnesio y ácido clorhídrico es una reacción exotérmica, que aumenta la temperatura de la solución y acelera la velocidad de reacción, y la influencia de esta última en la velocidad de reacción excede la influencia de la primero en la velocidad de reacción, de modo que a medida que avanza la reacción, la velocidad de reacción aumenta gradualmente. Durante el período de tiempo t1 a t2, la concentración de H+ disminuye mucho, por lo que a medida que avanza la reacción, la velocidad de reacción disminuye gradualmente.

3 Equilibrio Químico

1. Concepto:

En una reacción reversible bajo ciertas condiciones, las velocidades de la reacción directa y de la reacción inversa son iguales, y los componentes de la mezcla de reacción El estado en el que el contenido de los ingredientes permanece sin cambios se llama equilibrio químico.

2. Características:

¿"Esperando"? Para una reacción reversible en un sistema cerrado, la condición para establecer un estado de equilibrio químico es que la velocidad de la reacción directa y la velocidad de la reacción inversa son iguales. Es decir, v (positivo) = v (inverso)?O. Ésta es una señal importante de que una reacción reversible ha alcanzado el equilibrio.

¿"Determinado"? Cuando una reacción reversible alcanza el equilibrio (la reacción reversible avanza en su máxima extensión) bajo ciertas condiciones, en la mezcla del sistema de equilibrio, el contenido de cada componente (es decir, los reactivos y productos La cantidad de sustancia, concentración de sustancia, fracción de masa, fracción de volumen, etc.) permanecen constantes (es decir, no cambian con el tiempo). Esta es una base importante para juzgar si el sistema está en equilibrio químico.

¿"Dinámico"? Cuando la reacción química especificada alcanza el estado de equilibrio químico, la reacción no se detiene. De hecho, la reacción directa y la reacción inversa siempre continúan y la velocidad de reacción directa es igual. a la velocidad de reacción inversa, por lo que el estado de equilibrio químico es el estado de equilibrio dinámico.

¿"Cambio"? Cualquier estado de equilibrio químico es temporal, relativo y condicional (relacionado con la concentración, la presión, la temperatura, etc.). No tiene nada que ver con el proceso de alcanzar el equilibrio (el estado de equilibrio químico puede comenzar desde la dirección de reacción directa para alcanzar el equilibrio, o puede comenzar desde la dirección de reacción inversa para alcanzar el equilibrio). Cuando las condiciones externas cambian, el equilibrio químico original se rompe. Cuando las nuevas condiciones ya no cambian, se establece un nuevo equilibrio químico bajo las nuevas condiciones. En el nuevo equilibrio, las velocidades de reacción directa e inversa y el contenido de cada componente son diferentes del equilibrio original.

3. Constante de equilibrio químico

(1) Expresión matemática de la constante de equilibrio químico:

Bajo determinadas condiciones, reacción reversible: aA+bB=cC Cuando + dD alcanza el equilibrio químico,

(2) El significado de la constante de equilibrio químico:

El valor de la constante de equilibrio puede reflejar el alcance de la reacción reversible Cuanto mayor sea el valor de K. , Cuanto más completa sea la reacción, mayor será la tasa de conversión de los reactivos y viceversa.

(3) Factores que influyen:

K es solo una función de la temperatura. Si la reacción directa es una reacción endotérmica, la temperatura aumenta y el valor de K aumenta si la reacción directa. Es una reacción exotérmica, la temperatura aumenta y el valor de K disminuye.

4 Principio del movimiento de equilibrio

Si se cambia una condición que afecta el equilibrio (como la concentración, la presión o la temperatura, etc.), el equilibrio se moverá en una dirección que debilita la cambiar. Es una generalización y resumen de la influencia de condiciones externas como la concentración, la presión y la temperatura en los movimientos de equilibrio. Solo es aplicable a reacciones reversibles que han alcanzado el equilibrio. Los sistemas que no están en equilibrio no pueden analizarse mediante este principio. También es aplicable a otros equilibrios dinámicos, como el equilibrio de disolución, el equilibrio de ionización y el equilibrio de hidrólisis, etc. Un catalizador aumenta la velocidad de las reacciones directas e inversas por igual, por lo que no tiene ningún efecto sobre el cambio del equilibrio químico.

5 Cálculos básicos sobre el equilibrio químico

(1) Cambios en la concentración de sustancias

Reactivos: concentración de equilibrio = concentración inicial - concentración de conversión

Producto: concentración de equilibrio = concentración inicial + concentración de transformación

Donde, la relación de las concentraciones de transformación de cada sustancia es igual a la relación de sus números medidos de sustancias en la ecuación química.

(2) Tasa de conversión de la reacción (?): ?=?100%

Estrategia de resolución de problemas de equilibrio químico

1 Dominar 3 pasos

(1) Escribe la ecuación química de la reacción reversible involucrada.

(2) Descubra qué cantidades se conocen y cuáles se desconocen entre la cantidad inicial, la cantidad de conversión y el saldo, y enumerelas de acuerdo con la "fórmula de tres etapas".

(3) Establecer expresiones relacionales correspondientes según el problema a calcular.

2 Haga buen uso de 3 ideas

①Para el mismo reactivo, cantidad inicial - cantidad de conversión = cantidad de equilibrio.

②Para el mismo producto, monto inicial + monto de conversión = monto de equilibrio.

③La relación de cada cantidad de conversión es igual a la relación de la estequiometría de cada reactivo.

3 Resume 3 porcentajes

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