高考化学总复习 7.2化学反应的方向和限度课件 苏教版.ppt

第二单元化学反应的方向和限度 基础自主梳理 自我诊断1 下列说法正确的是 a 放热反应都是自发的 吸热反应都是非自发的b 自发反应的熵一定增大 非自发反应的熵一定减小或不变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 解析 选c 反应是否为自发反应是由反应的焓变和熵变共同决定的 而选项a只涉及反应热 即焓变 选项b只涉及熵变 故选项a b均错 自发反应的进行是有条件的 如一定的温度和压强 故选项c正确 基础回归1 自发过程 1 含义 在一定条件下 不需要借助外力作用就能自动进行的过程 2 特点 体系趋向于从 状态转变为 状态 体系对外部做功或放出热量 在密闭条件下 体系有从有序转变为无序的倾向性 无序体系更加稳定 2 化学反应方向的判据 能量较高 1 焓判据放热反应中体系能量 h 0 具有自发进行的倾向 但有些吸热反应也可以自发进行 故只用焓变判断反应方向不全面 如ba oh 2 8h2o和nh4cl可自发进行 2 熵判据 熵 量度体系混乱程度的物理量 符号 熵的大小 同种物质 三种状态下 熵值由大到小的顺序为 降低 s s g s l s s 增加 即熵增 2 随着反应的进行 反应物浓度逐渐 正反应速率逐渐 生成物浓度逐渐 逆反应速率逐渐 最终正 逆反应速率 达到平衡状态 此时反应体系中各物质的浓度均 依据以上叙述画出反应的v t图象 答案 1 反应物生成物逆 2 减小减小增大增大相等保持不变 基础回归1 可逆反应 1 概念 相同条件下 既能向正反应方向进行 又能向逆反应方向进行的化学反应 2 特点 任一时刻反应物与生成物 存在 任一组分的转化率 100 3 表示 用 表示 2 化学平衡状态 1 基本要求 反应物和生成物均处于同一反应体系中 反应条件保持不变 不等于 同时 2 特点 化学平衡是 平衡时正 逆反应仍在进行 正 逆反应速率 不等于0 所有反应物和生成物的 保持不变 反应条件变化后 化学平衡状态可能 在新条件下会建立新的 动态平衡 相等 质量 或浓度 改变 平衡状态 提示 第一种情况不是平衡状态 因为对于同一反应用不同反应物表示反应速率时 反应速率与方程式中的各物质的化学计量数成正比 v正 n2 v逆 nh3 时 正 逆反应速率并不相等 而是正反应速率大于逆反应速率 平衡时应为v正 n2 v逆 n2 或2v正 n2 v逆 nh3 第二种情况也不是平衡状态 因为n2和h2都是反应物 在反应的任何时段都会有3v正 n2 v正 h2 若是3v正 n2 v逆 h2 才是平衡状态 自我诊断3 判断下列说法是否正确 a 改变温度可以改变反应的平衡常数 2009年高考海南卷t4 d b 化学平衡常数k值越大 反应进行的程度越大 2011年吉林实验中学模拟t2 d c 在平衡常数表达式中 反应物浓度用起始浓度表示 生成物浓度用平衡浓度表示 2010年济南模拟t8 a d 化学平衡常数较大的可逆反应 所有反应物的转化率一定大 e 可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度 f 平衡常数的大小与温度 浓度 压强 催化剂有关 2011年金华一中高三模拟t4 a 答案 a b c d e f 化学平衡 浓度幂之积 浓度幂之积 k 3 意义k值的大小说明反应进行的程度 k值 反应正向进行的越完全 越大 4 平衡转化率对于上例反应中a g 的平衡转化率可表示为 a 式中c0 a 代表a的初始浓度 c a 代表a的平衡浓度 课堂互动讲练 特别提醒 对于反应前后气体体积不变的反应 通常不能用物质的量 容器的压强 气体的密度 平均相对分子质量等是否变化作为判断平衡状态的标志 反应速率v h2 v i2 1 2v hi 一个h h键断裂的同时有两个h i键断裂 温度和体积一定时 容器内压强不再变化 温度和体积一定时 混合气体的颜色不再变化 温度和压强一定时 混合气体的密度不再变化 条件一定 混合气体的平均摩尔质量不再变化 a b c d 思路点拨 解答本题时应注意以下两点 1 平衡的根本标志 v 正 v 逆 各组分含量不变 2 该反应的特点 反应前后气体体积不变 i2为紫色蒸气 答案 c 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态a b c d 全部 解析 选a 本题不仅考查了化学平衡的直接标志 也要求对化学平衡的间接标志进行分析 判断 中单位时间内生成nmolo2的同时必消耗2nmolno2 而生成2nmolno2时 必消耗nmolo2 能说明反应达到平衡 不能说明 中无论达到平衡与否 化学反应速率之比都等于化学计量数之比 有色气体的颜色不变 则表示物质的浓度不再变化 说明反应已达到平衡 体积固定 气体质量反应前后守恒 密度始终不变 反应前后可逆反应压强不变 意味着各物质的含量不再变化 由于气体的质量不变 气体的平均相对分子质量不变时 说明气体中各物质的物质的量不变 该反应 v 0 能说明反应达到平衡 1 应用 1 判断 比较可逆反应进行程度的大小k值越大 反应正向进行的程度越大 k值越小 反应正向进行的程度越小 2 判断可逆反应是否达到化学平衡状态 3 判断可逆反应的反应热若升高温度 k值增大 则正反应为吸热反应 若升高温度 k值减小 则正反应为放热反应 4 计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率 2 相关计算 1 步骤 写出有关化学平衡的方程式 确定各物质的起始浓度 转化浓度 平衡浓度 根据已知条件建立等式关系进行解答 特别提醒 由于上述气体反应方程式只反映各组分的物质的量之比或同温同压下各组分的体积之比 故凡是气体的压强变化 密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能按上述模式进行计算 1 分析上述反应 下列判断正确的是 a 反应 易在常温下进行b 反应 中so2氧化性比hi强c 循环过程中需补充h2od 循环过程产生1molo2的同时产生1molh2 2 一定温度下 向1l密闭容器中加入1molhi g 发生反应 h2物质的量随时间的变化如图所示 0 2min内的平均反应速率v hi 该温度下 h2 g i2 g 2hi g 的平衡常数k 相同温度下 若开始加入hi g 的物质的量是原来的2倍 则 是原来的2倍 a 平衡常数b hi的平衡浓度c 达到平衡的时间d 平衡时h2的体积分数 有关 温度不变 平衡常数不变 a错 由于题中反应是一个气体体积不变的反应 故改变条件后的平衡和原平衡等效 因此选项b正确 d错误 hi的浓度是原来的2倍 由于浓度增大 反应速率加快 达到平衡所需的时间短 c错 答案 1 c 2 0 1mol l 1 min 164b 1 含义在一定条件下 恒温恒容或恒温恒压 对同一可逆反应体系 起始时加入物质的物质的量不同 而达到化学平衡时 同种物质的百分含量相同 2 分析方法按照化学方程式的化学计量数关系 把起始物转化为方程式同一半边的物质 通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等 还是等比 来判断化学平衡是否等效 3 分类及判断方法 1 恒温恒容条件下的体积可变反应判断方法 极值等量即等效例如 一定条件下的可逆反应 判断方法 极值等比即等效 若反应经2min达到平衡 平衡时c的浓度 0 8mol l 填 大于 等于 或 小于 平衡混合物中 c的体积分数为22 则a的转化率是 改变起始物质加入的量 欲使反应达到平衡时c的物质的量分数与原平衡相等 起始加入的三种物质的物质的量n a n b n c 之间应满足的关系式为 2 若维持容器压强不变 达到平衡时c的体积分数 22 填 大于 等于 或 小于 改变起始物质加入的量 欲使反应达到平衡时c的物质的量是原平衡的2倍 则应加入 mola气体和 molb气体 2a 4 2a 100 22 a 0 36 则a的转化率是36 在同温同体积的密闭容器中 反应前后气体分子总数不相等 要使平衡等效 则采用极端讨论的方法得 n a 3n c 2 3 n b n c 2 1 2 若维持容器压强不变 因为正反应是一个气体分子数减少的反应 则与恒容条件相比 平衡向正反应方向进行 则达到平衡时c的体积分数大于22 在同温同压下 欲使反应达到平衡时c的物质的量是原平衡的2倍 则应加入6mola气体和2molb气体 答案 1 0 2mol l min 2 小于 36 n a 3n c 2 3 n b n c 2 1 2 大于 62 规律方法 解答有关 等效平衡 的题目要注意四看 1 看可逆反应建立平衡的条件 如 恒温恒容 恒温恒压等 2 看该条件下的可逆反应特点 如 反应前后气体分子数有无变化 正反应是吸热反应还是放热反应等 3 看平衡等效的要求 如 平衡浓度相等 还是平衡混合物中某物质的体积 物质的百分含量不变等 4 看投料方式与化学计量数是否一致 是投料相同 还是投料比相同 跟踪训练 随学随练 轻松夺冠 3 在一个温度恒定的密闭容器中 so2和o2发生反应 已知1molso2和足量o2完全反应 放出的热量为q 请按要求回答下列问题 恒压条件下 1 若开始时放入1molso2和0 5molo2 达平衡后 生成0 9molso3 这时so2的转化率为 2 若开始时放入4molso2和2molo2 达平衡后 生成so3的物质的量为 反应放出的热量为 恒容条件下 3 若开始时放入1molso2和0 5molo2 达平衡后 生成amolso3 则a 0 9 填 或 4 若令x y和z分别代表初始加入so2 o2和so3的物质的量 要使达平衡时 反应混合物中三种气体的物质的量分别与 3 中平衡时完全相同 则x y z必须满足的一般条件是 用两个代数式表示 其中一个只含x y 另一个含x z 2 恒温恒压下 只要转化过来的起始投入量成比例 两者就成等效平衡 so2转化率相同 生成so3为4mol 90 3 6mol 放出热量为3 6q 3 恒容条件下 由于该反应是气体体积减小的反应 所以相对于恒压条件 气体体积增大 压强减小 平衡向气体体积增大的方向移动 so2的转化率降低 则生成的so3小于0 9mol 答案 1 90 2 3 6mol3 6q 3 4 x 2y x z 1 实验专项探究 探究给定化学反应具有可逆性大多数化学反应都有一定的可逆性 只是可逆程度大小不同而已 对于可逆反应而言 反应进行到最大限度 化学平衡 时 各种组分同时存在 对于不可逆反应而言 反应进行到最大限度时 量不足的反应将全部转化为产物或反应物恰好完全转化为产物 利用化学实验可以确定给定化学反应是否具有可逆性 典例探究 甲 乙两研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度 在一定条件下会达到 平衡状态 甲组 取5ml0 1mol l 1ki溶液于试管中 滴加0 1mol l 1fecl3溶液2ml 发生如下反应 2fe3 2i 2fe2 i2 为证明该反应具有可逆性且达到一定限度 他们设计了如下实验 取少量反应液 滴加agno3溶液 发现有少量黄色沉淀 agi 证明反应物没有反应完全 再取少量反应液 加入少量ccl4 振荡 发现ccl4层显浅紫色 证明萃取到i2 即有i2生成 结合 的结论 他们得出该反应具有一定的可逆性 在一定条件下会达到反应限度 1 老师指出他们上述实验中 不合理 你认为是 改进的方法是 2 有人认为步骤 适合检验生成i2较多的情况下 还有一种简便方法可以灵敏地检验是否生成了i2 这种方法是 乙组 取4ml1mol l 1cacl2溶液于试管中 发现滴入1mol l 1na2so4溶液6ml后已经观察不到有沉淀生成了 发生的反应是 cacl2 na2so4 caso4 2nacl 请你设计一个简单实验 确证上述反应具有可逆性和反应限度 简要列出实验步骤和结论 解析 1 反应具有可逆性且达到一定限度即反应不能进行到底 而建立化学平衡 通过化学方法应证明反应物与生成物共存 但应注意反应物之间量的关系 对于反应2fe3 2i 2fe2 i2 n fe3 n i 1 1 而题给n fe3 n i 2 5 i 过量 若所给反应不具有可逆性 反应后i 也有剩余 故实验不合理 改进的方法是检验fe3 的存在 可选用kscn溶液作试剂 2 验证i2的灵敏方法是选用淀粉溶液