高考化学总复习（JS版）《7.2 化学反应的方向和限度》课件.ppt

一 化学反应进行的方向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 能量较高 能量较低 2 化学反应方向的判据 1 焓判据放热过程中体系能量 h0 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 降低 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 熵判据体系的混乱度 s0 反应有自发进行的倾向 但有些熵减的过程也能自发进行 故只用熵变来判断反应方向也不全面 s s g s l s s 增加 即熵增 3 复合判据 自由能变化 g h t s思考1 h t s判据是否适用于任何条件下的反应 在一定条件下 h t s 0的反应是否一定能自发进行 提示 h t s判据只能用于温度和压强一定的条件下的反应 不能用于其他条件下的反应 h t s判据指出了温度 压强一定条件下反应能自动发生的趋势 并不能说明在该条件下可能自发进行的反应能否实际发生 因为反应能否实际发生还涉及反应速率问题 二 化学平衡状态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 同时 不等于 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 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 3 建立过程 以n2 3h22nh3为例 在一密闭容器内加入一定量的n2和h2 开始反应时 v 逆 0 v 正 v 逆 随反应的进行 反应物不断减少 v 正 逐渐减小 生成物不断增加 v 逆 逐渐增大 达平衡状态时 反应物和生成物的浓度均不再变化 v 正 v 逆 思考2 对可逆反应n2 3h22nh3 若某一时刻 v正 n2 v逆 nh3 此时反应是否达到平衡状态 3v正 n2 v正 h2 呢 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 三 化学平衡常数1 概念在一定温度下 一个可逆反应达到时 生成物与反应物的比是一个常数 用符号表示 2 表达式对于一般的可逆反应 ma g nb g pc g qd g 在一定温度下达到平衡时 k 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 反应进行的越完全 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 越大 1 下列关于化学反应限度的说法中正确的是 a 化学反应进行的限度只与化学反应本身有关 与外界条件无关b 当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态c 当某反应体系中气体的压强不再改变时 该反应一定达到反应限度d 当某反应达到限度时 反应物和生成物的浓度一定相等答案 b 2 已知 caco3 s cao s co2 g h 0 s 0 则该反应能自发进行的条件是 a 低温b 高温c 任何温度下都能自发进行d 任何温度下都不能自发进行解析 h t s0 s 0则在高温下 h t s可能小于零 答案 b 3 2011年宁波模拟 可逆反应 2no2 g 2no g o2 g 在体积固定的密闭容器中 达到平衡状态的标志是 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno2 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno 用no2 no o2表示的反应速率的比为2 2 1的状态 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 全部答案 a 4 2010年济南高三模拟 下列关于平衡常数的说法中 正确的是 a 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b 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c 可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度d 平衡常数的大小与温度 浓度 压强 催化剂有关答案 c 5 某工厂实验室用一氧化碳和氢气制备甲醇 其原理为 co g 2h2 g ch3oh g h 或 2 在恒温恒容条件下 判断该反应达到化学平衡状态的依据是 填序号 a v逆 h2 2v正 ch3oh b v逆 h2 v正 co c 容器内压强保持不变d 混合气体的密度保持不变 3 某温度时 向一定容积的密闭容器中充入co和h2 浓度分别为1mol l 1 2mol l 1 达到平衡时co的浓度为0 6mol l 1 则该温度下的化学平衡常数为 答案 1 2 ac 3 0 463 要点1化学反应的方向及判断依据在温度和压强一定的条件下 化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果 反应方向的判据是 h t s 例1某化学科研小组研究在其他条件不变时 改变某一条件对反应 可用aa g bb g cc g 表示 化学平衡的影响 得到如下图象 图中p表示压强 t表示温度 n表示物质的量 表示平衡转化率 表示体积分数 根据图象 下列判断正确的是 a 反应 若p1 p2 则此反应只能在高温下自发进行b 反应 此反应的 h 0且t10且t2 t1或 ht2则该反应不易自发进行 思路点拨 由图象知 h s的正负 然后由 h t s对反应能否自发进行逐一判断 解析 这是一道综合性较强的题目 涉及图象的分析及化学平衡的移动和反应进行的方向等知识点 a项 反应 中恒压下温度升高 a 减小 即升高温度平衡向左移动 则正反应为放热反应 hp2知恒定温度时压强越大 a 越大 即增大压强平衡向右移动 说明此反应为气体分子数减少的反应 a b c 即为熵减反应 st1 温度越高 平衡时c的物质的量越小 即升高温度平衡向左移动 则正反应为放热反应 h 0 b项错误 c项 反应 中同一温度下 增加b的物质的 量 平衡向右移动 c 增大 但当b的物质的量达到一定程度后 对c的稀释作用会大于平衡右移对c的影响 c 又减小 出现如图所示的曲线 若t2 t1 温度越高 c 越小 即升高温度平衡向左移动 则正反应为放热反应 ht2 恒压下温度越高 a 越大 说明升高温度平衡向右移动 正反应为吸热反应 h 0 则 h t s 0 反应不易自发进行 d正确 答案 d 解析 h t s 176 4kj mol 1 298k 284 3 10 3kj mol 1 k 1 91 68kj mol 1 h t s 0 反应不能自发进行 t 176 4kj mol 1 284 3 10 3kj mol 1 k 1 620 5k 答案 nh4cl分解自发进行的最低温度为620 5k 迁移应用 即时迁移小试牛刀 1 已知在298k 100kpa的条件下有以下反应 nh4cl s nh3 g hcl g h 176 4kj mol 1 s 284 3j mol 1 k 1计算nh4cl分解自发进行的最低温度 要点2化学平衡状态的判断1 直接判断依据 2 间接判断依据以ma g n b pc g qd g 为例 例2 1 下列方法中可以证明2hi g h2 g i2 g 已达平衡状态的是 填序号 单位时间内生成nmolh2的同时生成nmolhi 一个h h键断裂的同时有两个h i键断裂 百分组成w hi w i2 时 反应速率v h2 v i2 v hi 2时 c hi c h2 c i2 2 1 1时 温度和体积一定 某一生成物浓度不再变化时 温度和体积一定 容器内压强不再变化时 条件一定 混合气体的平均相对分子质量不再变化时 温度和体积一定 混合气体的颜色不再变化时 温度和压强一定 混合气体的密度不再变化时 2 在上述 的说法中能证明2no2 g n2o4 g 达到平衡状态的是 解析 由第 1 题反应的特征可知 此反应在反应前后气体体积不发生变化 即在反应的任何一个阶段 容器内压强都不发生改变 气体的总质量不变 总的物质的量不变 因此混合气体的密度 平均相对分子质量均不发生改变 这些不能作为平衡状态的标志 由第 2 题反应的特征可知 反应前后气体体积发生改变 因此其平均相对分子质量 混合气体密度都发生改变 当反应处于平衡状态时 这些都不再改变 此时c no2 恒定 颜色不再变化 这些均可以作为该反应达到化学平衡状态的标志 答案 1 2 迁移应用 即时迁移小试牛刀 2 2010年潍坊抽样 一定条件下 在密闭容器中 能表示反应x g 2y g 2z g 一定达到化学平衡状态的是 x y z的物质的量之比为1 2 2 x y z的浓度不再发生变化 容器中的压强不再发生变化 单位时间内生成nmolz 同时生成2nmolya b c d 解析 x y z的物质的量之比等于计量数之比 不能作为平衡的标志 错 x y z的浓度保持不变可以作为平衡的状态 对 该反应为反应前后气体分子数不相等的反应 密闭容器中压强保持不变可以作为平衡的标志 对 单位时间内生成nmolz的同时生成nmoly时正逆反应速率相等 反应达到平衡 错 答案 c 要点3化学平衡常数的应用及相关计算1 应用 1 判断 比较可逆反应进行程度的大小 k值越大 反应进行的程度越大 k值越小 反应进行的程度越小 2 判断可逆反应是否达到化学平衡状态对于可逆反应aa g bb g cc g dd g 在一定温度下的任意时刻 反应物与生成物浓度有如下关系 3 判断可逆反应的反应热 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 2 方法如ma g nb g pc g qd g 令a b起始物质的量浓度分别为amol l bmol l 达到平衡后消耗a的物质的量浓度为mxmol l ma g nb g pc g qd g 起始 mol l ab00变化 mol l mxnxpxqx平衡 mol l a mxb nxpxqxk 3 说明 反应物 c 平 c 始 c 变 生成物 c 平 c 始 c 变 各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比 转化率 名师解惑 k仅是温度的函数 是常考点 常应用它考查平衡时物质的物质的量浓度和转化率 例3 盐城2011届高三模拟 已知co2 g h2 g co g h2o g 的平衡常数随温度变化如下表 请回答下列问题 1 上述正向反应是 反应 选填 放热 或 吸热 2 若达平衡后降温 则平衡向 移动 co2转化率 正反应速率 填写 增大 减小 或 不变 3 在850 发生上述反应 以表中的物质的量投入恒容反应器中 其中向正反应方向移动的有 选填a b c d e 4 在850 时 可逆反应 co2 g h2 g co g h2o g 在该容器内各物质的浓度变化如下 则3min 4min平衡后 c3 co2的转化率为 解析 1 由表体现温度升高 k减小 说明温度升高 平衡逆向进行 正反应为放热反应 2 平衡后降温 平衡正向移动 k增大 co2转化率增大 由于降温 正 逆反应速率都减小 但正反应速率大于逆反应速率 3 计算各组的浓度商 qa 1qd 1qe 1由浓度商q k正向进行推断 a项向正反应方向进行 4 850 k 1 由co2 g h2 g co g h2o g 起始0 20 300转化xxxx平衡0 2 x0 3 xxx则 1所以x 0 12故c3 0 12 co2 100 60 答案 1 放热 2 正反应方向增大减小 3 a 4 0 1260 迁移应用 即时迁移小试牛刀 3 2010年北京理综 某温度下 h2 g co2 g h2o g co g 的平衡常数k 该温度下在甲 乙 丙三个恒容密闭容器中 投入h2 g 和co2 g 其起始浓度如下表所示 下列判断不正确的是 a 平衡时 乙中co2的转化率大于60 b 平衡时 甲中和丙中h2的转化率均是60 c 平衡时 丙中c co2 是甲中的2倍 是0 012mol l 1d 反应开始时 丙中的反应速率最快 甲中的反应速率最慢 解析 温度一定的条件下k不变 则对于该反应k 设甲容器中达到平衡时co的物质的量浓度为x 则 起始 mol l 10 0100 010转化 mol l 1xxxx平衡 mol l 10 010 x0 010 xxxx 0 006mol l 1即平衡时甲容器内co2的浓度为0 004mol l 1 对等体积反应而言 甲和丙达平衡后为等效平等 二者的转化率相等 平衡时c co2 丙 2c co2 甲 0 008mol l 1 乙相对甲而言相当于在甲达到平衡后恒容加入h2 平衡向右移动 co2 乙 co2 甲 答案 c h2 g co2 g h2o g co g 易错点对 可逆反应 和 化学平衡 概念理解不透彻例在2l密闭容器中 800 时发生反应2no g o2 g 2no2 g n no 随时间的变化如表所示 1 写出该反应的平衡常数表达式 k 已知 k 300 k 350 该反应是 热反应 2 图中表示no2的浓度变化的曲线是 用o2表示从0 2s内该反应的平均速率v 3 能说明该反应已经达到平衡状态的是 填序号 a v no2 2v o2 b 容器内压强保持不变c v逆 no 2v正 o2 d 容器内的密度保持不变 4 能使该反应的反应速率增大 且平衡向正反应方向移动的是 填序号 a 及时分离出no2气体b 适当升高温度c 增大o2的浓度d 选择高效的催化剂 错因分析 2 计算no2的平衡浓度时 易忽略容器的体积是2l 且表中给出的是no的物质的量的变化 并非浓度的变化 3 判断可逆反应达到平衡状态的标志时出错率较高 正确解答 1 k 温度越高 k越小 说明该反应是放热反应 2 随着反应进行 作为生成物no2的浓度会逐渐增大直到达到平衡 因此图中曲线可以排除c d 然后对照表中数据 通过计算平衡时no2的浓度 可以确定表示no2的浓度变化的曲线是b 以表中no的变化量为依据 相应的o2的变化量是其一半 然后进行计算便可得出结果 3 该反应是一个反应前后气体分子数发生变化的反应 同时又在密闭容器中进行 如果反应没有达到平衡就一定有压强的变化 因此当 压强保持不变时说明该反应已达到平衡 c选项很明显是正确的 但要注意系数 4 增大反应物的浓度可以增大反应速率 同时使平衡向正反应方向移动 只有c项符合题目要求 答案 1 放 2 b1 5 10 3mol l s 3 bc 4 c 1 下列关于判断过程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 由焓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 气三种状态的熵值相同答案 c 2 金华十校2011届高三联考 一定条件下 在体积固定的密闭容器内 so2氧化成so3的热化学方程式为 2so2 g o2 g 2so3 g h akj mol 1在相同条件下 要想得到2akj热量 加入各物质的物质的量可以是 a 5molso2和3molo2b 4molso2和2molo2c 4molso2和4molo2d 2molso2 1molo2和2molso3答案 a 3 对于n2 g 3h2 g 2nh3 g h 0的反应 达到化学平衡状态的标志为 a 断开1个n n键的同时有6个n h键生成b 混合气体的密度不变c 混合气体的平均相对分子质量不变d n2 h2 nh3分子数1 3 2的状态答案