[高三化学知识模块整合11]：反应速率、化学平衡、反应方向热点归纳(1).doc

高三化学模块整合11：反应速率、化学平衡、反应方向热点归纳【热点关注1】:“等效平衡”的专题知识、类型归纳：1、对前后气体总分子数有变化的可逆反应:恒温恒容进行等效转化后,对应物质投料的物质的量与原平衡物质起始量对应 完全相同，则两平衡等效。例1在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB ，发生下述反应： 达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍是1.2mol/L的是（ ）：A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B例2在一定温度下，把2mol SO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生反应2SO2+O2 2SO3，当此反应进行到一定程度时，就处于化学平衡状态。若该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时SO2、O2和SO3的物质的量。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白：(1)若a=0，b=0，则c=_。 (2)若a=0.5mol，则b=_，c=_。(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，而另一个只含b和c) _、 _。2、对前后气体总分子数有变化的可逆反应:恒温恒压进行等效转化后,对应各物质起始投料物质的量与原平衡对应物质起始量成相同比例，则两平衡等效。例3已知在恒温恒压条件进行的可逆反应: N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)起始物质的量(mol): 1 : 4 : 0等效于(mol): 1.5 : 6 : 0等效于(mol): 0 : 0.5 : 1起始物质的量(mol): a : b : c如可建立等效平衡,三者关系：例4恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应： A(g) + B(g) C(g)若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成amolC。(1)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol(2)若开始放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，C物质的量是3amol，x= mol.(3)若在(2)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量是 mol.例5将2molSO2和2molSO3 气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2(气)+O2(气)2SO3（气），平衡时SO3为n mol。相同温度下，分别按下列配比在相同体积密闭容器中加入起始物质，平衡时SO3物质的量大于n mol的是（ ）A. 2mol SO2+1 molO2 B.4molSO2+1molO2 C. 2molSO2+1molO2+2molSO3 D.3molSO2+1molO2+1molSO3例6将3molA和1molB放入恒温恒容密闭容器中,发生反应：3A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)，达到平衡后C的含量为 w %，若维持温度和体积不变，按下列4种配比投料，平衡后C的含量仍为 w %的是（ ）： A. 6mol A + 2mol B B. 3mol A + 1mol B + 2mol CC. 1mol B + 2mol C + 1mol D D. 2mol C + 1mol D 恒温恒压呢？（ ）：3、对于前后气体总分子数不变的可逆反应:无论恒温恒容、恒温恒压进行等效转化后, 起始时投料物质的量与原平衡对应物质起始量对应物质成相同比例，则两平衡等效。例7在固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：2A(气)+B(气) xC(气),达平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x值为（ ）：A、1 B、2 C、3 D、4“拓展”：恒温恒压下，向可变的密闭容器中充入3LA和2LB发生反应：3A（g）+2B（g）xC（g）+yD（g）,达到平衡时C的体积分数为m%。若维持温度不变，将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中，达到平衡时C的体积分数仍为m%。则x、y的值分别为（ ）：A、x=3、y=1B、x=4、y=1 C、x=5、y=1D、x=2、y=3 E、x=10、y=2 例8恒温恒容进行的可逆反应：2HI(g) H2(g)+I2(g) 开始时加入1mol H2和1molI2， 当达到平衡时体积分数分别为：H2a%、I2b%、HIc%。如果初始数据分别为下列选项时，能否建立起等效平衡状态呢？（ ）：A. 2 mol HI B. 2 mol H2+2 mol I2C. 1 mol H2+1 mol I2+2 mol HI D. 0.5 mol H2+0.5 mol I2+1 mol HI如果改成“恒温恒压”条件呢？（ ）：例9一固定体积密闭容器中，保持一定温度进行可逆反应：H2(气)+Br2(气) 2HBr(气)，已知加入1mol H2和2molBr2时，达平衡后生成amolHBr(见下表); 在相同条件下，且保持平衡时各组分百分含量不变，对下列编号（1）（3）的状态，填写表中空白：例10一个盛有催化剂的容积可变密闭容器中，保持一定温度压强，进行以下反应，N2(气)+3H2(气) 2NH3(气)，已知加入1mol N2和4molH2时，达到平衡后生成amolNH3，在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，填写表中空白：4、定温、不定压、不定容条件下的等效平衡： 例11在一定温度下, 将2molHI气体充入一容积可变的密闭容器中发生可逆反应：2HI(g) H2(g)+I2(g),反应达平衡后,H2的体积分数为m%。若其他条件不变,容器的容积变为原来的一半,平衡时H2的体积分数为。例12一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5，加热到200发生如下反应： PCl5(g) PCl3 (g)+Cl2 (g) 反应达平衡时，混合气体中PCl5所占体积分数为M%。若同一温度的同一容器中，最初投入2 molPCl5，反应达平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为N%。则M和N的关系是( )(A) MN (B) M=N (C) M N (D)无法确定 “模拟示意图分析法”：若是恒温恒压呢？（ ）若是反应2HI H2+ I2 呢？ 若是反应2NO2 N2O4呢？【热点关注2】:“合成氨工业”的适宜条件、工艺流程：1.合成氨反应的特点 化学反应：N2+3H2 2NH3 ; H=-92.4KJ/mol （1）可逆反应； （2）正反应是放热反应； （3）正反应是气体体积缩小的反应。2小结适宜生产条件：压强：2050MPa帕斯卡 温度：500左右 催化剂：铁触媒注意：及时分离出NH3，并不断补充N2和H2（N2要过量，提高成本较高的H2转化率）3. 图示合成氨的工艺原理：“思考与交流”：工业上生产H2SO4：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为何不采用加压方法？（因为在常压下SO2的转化率已达91%，不需要再加压）例题 下列说法，能够用勒沙特列原理来解释的是（ ）：A. 加入催化剂可以提高单位时间氨的产量 B.高压有利于氨的合成反应 C. 500高温比室温更有利于合成氨的反应 D. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系充入He，使压强增大，则平衡正向移动NH3增多【热点关注3】: 化学反应进行的方向重难点讲解重难点一： 能量变化、熵变与化学反应的关系任何反应体系都有趋向于“从高能状态转变为低能状态”（体系对外做功或释放能量）、“从有序自发地转变为无序”（在密闭条件下，体系具有自发地转变为气体）的倾向。因此影响和决定化学反应进行方向的因素是能量变化(即焓变)和熵变。1化学反应的方向与能量的关系：能量变化是与反应能否自发进行相关的因素，但不是决定反应能否自发的惟一因素。(1)多数能自发进行的反应是放热反应。例如：自燃、中和、生锈、燃烧、一些化合等；氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：4Fe(OH)2(s)2H2O(1)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H(298 K)444.3 kJ/mol(2)有不少吸热反应也能自发进行。NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(1)H(298 K)37.30 kJ/mol(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)在室温、高温下均为吸热过程的分解反应。H(298 K)178.2 kJ/mol H(1 200 K)176.5 kJ/mol所以反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。2化学反应的方向与熵变的关系：(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体过程、气体物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)O2(g)；NH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)；(2)有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。例如：CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)；C(石墨，s)H2O(g)=CO(g)H2(g)；(3)氯化铵的生成是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。例如： 证明，熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素。重难点二：化学反应方向判断方法1传统的判断方法：(1)由不稳定物质向稳定物质转变2NaHCO3Na2CO3CO2H2O，稳定性：NaCO3NaHCO3。(2)离子反应：对于复分解反应，一般是由易电离物质向难电离物质转变，或向离子浓度减小的方向转变。由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变。如Na2SO4CaCl2=CaSO4(微溶)2NaCl，CaSO4Na2CO3=CaCO3Na2SO4，所以溶解性：CaCl2CaSO4CaCO3。 侯德榜制碱法由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。如：2CH3COOHNa2CO3=2CH3COONaCO2H2O，NaSiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3，所以酸性强弱：CH3COOHH2CO3H2SiO3。(3)由难挥发(高沸点)性物质向易挥发(低沸点)性物质转变。由难挥发(高沸点)性酸向挥发(低沸点)性酸转变。如：2NaClH2SO4(浓)Na2SO42HCl，所以沸点：H2SO4(浓)HCl。由难挥发性酸酐向挥发性酸酐转变。如：CaCO3SiO2CaSiO3CO2，所以沸点：SiO2CO2。由难挥发性金属向挥发性金属转变。如：2RbClMgMgCl22Rb，所以沸点：MgRb。(4)由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质的转变。如：2FeCl32KI=2FeCl22KClI2,2FeCl2Cl2=2FeCl3，氧化性Cl2FeCl3I2。2用焓变和熵变判断反应的方向-复合综合判据：(1)体系的自由能变化(符号为G，单位 kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，(2)研究表明:在温度、压力一定条件下，化学反应方向是焓变、熵变共同影响的结果，反应方向的判据为GHTS。若GHTS0反应不能自发进行。(S表示熵变，为生成物与反应物总熵之差)。(3)可用于化学反应是否自发进行的方向的判断，GHTS。当H0，S0时，G0，反应自发进行；当H0，S0时，G0，反应不能自发进行；当H0，S0或H0，S0时，反应是否自发进行与温度因素有关。(4)特别提醒：根据HTS0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体反应能否实际发生，还涉及到化学反应速率的问题。判断一个化学反应能否自发进行，若无任何外加条件，可认为所学过化学反应(电解反应除外)都是能够自发进行的。例1有A、B、C、D4个反应：反应ABCDH/kJmol-110.51.8012611.7S/Jmol-1K-130.0113.084.0105.0在任何温度都能自发进行的反应是_；任何温度都不能自发进行的反应是_。例2下列说法中正确的是()A凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的B自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C自发反应在恰当条件下才能实现 D自发反应在任何条件下都能实现例3研究表明：电子工业清洗硅片上SiO2(s)反应是SiO2(s)4HF(aq)=SiF4(g)2H2O(g)H(298.15 K)94.0 kJ/mol S(298.15 K)75.8 J/(molK)。设H和S不随温度而变化，试求此反应自发进行的温度条件。例4能用能量判据判断下列过程的方向的是()A水总是自发地由高处往低处流 C有序排列的火柴散落时成为无序排列B放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行D多次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱排列的几率大例5下列变化中，S0的是()A氯化钠溶于水 BNH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)C干冰(CO2)的升华 DCaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)例6下列关于判断过程的方向的说法正确的是()A所有自发进行的化学反应都是放热反应B高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程D同一物质的固、液、气三