选修4-2.2化学反应的方向和限度ppt课件.ppt

第二单元化学反应的方向和限度 2 1 1化学反应的方向 1 水往低处流 冰雪融化 自然界中的自发过程体现了自然界变化的方向性 2 自发反应 在一定温度和压强下 无需外界帮助就能自动进行的反应自发过程 在一定条件下不需外界帮助就能进行的过程 1 在常温下盐酸能与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和水 而氯化钠和水却不能反应生成盐酸和氢氧化钠 2 铁器暴露在潮湿空气中会生锈 一 化学反应的方向 自发反应 这些过程都是自发的 其逆过程就是非自发的 3 二 判断化学反应方向的依据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 H 0 对于化学反应而言 绝大多数的放热反应能自发进行 且放出的热量越多 体系能量降低越多 反应越完全焓变 H 是决定反应能否自发进行的因素之一 有不少吸热过程也能自发进行 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 1 焓判据 4 问题 为什么有些吸热反应或吸热过程也能自发进行 消石灰与氯化铵的反应有氨气生成 碳酸钙分解生成二氧化碳气体 可能有气体生成使体系的混乱度增大是反应能自发的原因之一 硝酸铵溶于水后 硝酸根离子和铵根离子由规则的排列转化为能在水中自由地运动 即由有序转变为无序 体系的混乱度增大 5 有序 混乱 6 2 熵判据 熵 在密闭条件下 体系由有序自发地转变为无序的倾向 这种推动体系变化的因素称作熵 实质 衡量一个体系混乱度的物理量叫做熵 用S表示 单位 J mol K影响熵的因素 相同条件 不同物质S值不同对于同一物质 S g S l S s 熵变 反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变 S S S生成物总熵 S反应物总熵熵增加原理 自发反应体系趋向有序变为无序 导致体系熵增加 S 0 这个判据叫熵判据 7 熵增加过程 固体溶解气体扩散水的汽化熵增加反应 气体分子数增加气体分子数不变时考虑气体种类注意 熵变 S 是决定反应能否自发进行的又一因素 有些熵减小的反应在一定条件下可以自发进行 8 3 焓变与熵变对反应方向的共同影响 复合判据 恒温恒压 H T S 0则反应自发进行 H T S 0反应到达平衡状态 H T S 反应不能自发进行 焓变熵变均只与始态终态有关 与路径无关 只影响自发与否 与反应速率无关 9 1 反应的自发性只能用于判断反应的方向 不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率 如钢制器件腐蚀 注意 2 在讨论过程的方向时 指的是没有外界干扰时体系的性质 如果允许外界对体系施加某种作用 就可能出现相反的结果 如石灰石分解 常温下是非自发的 但在1273K时是自发的反应 10 例1下列过程是非自发的是 A 水由高处向低处流 B 天然气的燃烧 C 铁在潮湿空气中生锈 D 室温下水结成冰例2碳酸铵 NH4 2CO3 在室温下就能自发地分解产生氨气 对其说法中正确的是 A 其分解是因为生成了易挥发的气体 使体系的熵增大 B 其分解是因为外界给予了能量 C 其分解是吸热反应 据能量判据不能自发分解 D 碳酸盐都不稳定 都能自发分解 D A 11 1 下列说法正确的是 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 非自发反应一定是熵减少或不变 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 2 自发进行的反应一定是 A 吸热反应 B 放热反应 C 熵增加反应 D 熵增加或者放热反应 C D 12 3 下列说法正确的是 A 放热反应一定是自发进行的反应 B 吸热反应一定是非自发进行的 C 自发进行的反应一定容易发生 D 有些吸热反应也能自发进行 4 250C和1 01 105Pa时 反应2N2O5 g 4NO2 g O2 g H 56 76kJ mol 自发进行的原因是 A 是吸热反应B 是放热反应C 是熵减少的反应D 熵增大效应大于能量效应 D D 13 专题2第二单元化学反应与能量 化学反应的限度 14 一 什么是可逆反应 在同一条件下 既能向正反应方向进行 同时又能向逆反应方向进行的反应 注意 1 可逆反应有一定的限度总是不会停止2 反应物与生成物共存正向逆向反应同时进行3 理论认为 所有反应均是可逆反应 对于转化率100 的反应 视为近似处理 15 正反应速率 逆反应速率 正反应速率 逆反应速率 相等 反应仍在进行 但是各种物质的浓度均保持不变 达到动态平衡 这就是重要概念 化学平衡状态 16 二 化学平衡状态 化学平衡状态 在一定条件下的可逆反应里 正反应速率和逆反应速率相等 反应混合物中各组分的浓度保持不变 强调 标志 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 前提 适用范围 可逆反应 内在本质 v 正 v 逆 0 17 化学平衡状态的特征 4 定 反应混合物中各组分的浓度保持不变 各组分的含量一定 5 变 条件改变 原平衡被破坏 在新的条件下建立新的平衡 3 动 动态平衡 正逆反应仍在进行 2 等 平衡时v正 v逆 0 1 逆 只适用于可逆反应 18 三 达平衡标志 变量不变建立平衡 19 反应物转化率不变 产物产率不变 温度不变 其他条件一定 颜色不变 有颜色气体 化学键 看方向 看比例 反应前后气体分子数不等 总压强体积总气体物质的量气体质量平均相对分子质量不变 密度不变 有固体或液体参与 2 间接标志 20 请大家完成P48页的 交流与讨论 并根据所得结果总结归纳平衡时反应物 生成物浓度之间的关系 结论 在一定的温度下 无论反应物的起始浓度 反应达到平衡状态后 反应物与生成物的系数次方的比是一常数 该如何定量描述化学平衡 21 四 化学平衡常数 1 概念 对某一可逆反应 在一定温度下 无论反应物的起始浓度如何 反应达到平衡状态后 反应物与生成物浓度系数次方的比是一个常数 称为化学平衡常数 用K表示 2 K的表达式 对于下列可逆反应 aA bBcC dD 则有 其中c为各组分的平衡浓度 22 学习化学平衡常数有什么重要意义 3 化学平衡常数的意义 aA bBcC dD K值的大小 表示该温度下达到平衡时 反应进行的程度 反应的限度 K值越大 表明生成物所占比例越大 正向反应进行的程度越大 反之则越小 K 105该反应就进行的基本完全 23 4 平衡常数的注意事项 aA bBcC dD 2 K值表达式中 固体 纯液体不写 水 溶液中不写 非水溶液中写 4 平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关 同一反应正逆方向的K互为倒数 1 K只与温度有关 所以使用时应注明温度 3 平衡常数表示反应进行的程度 不表示反应速率 24 N2 3H22NH3 2NH3N2 3H2 练习1 根据平衡常数的定义 请大家写出下列可逆反应的平衡常数表达式 25 5 化学平衡常数的应用 利用K值可判断是否处于平衡状态及如何建立平衡 Qc K Qc K Qc K aA bBcC dD 浓度商 平衡时 未知状态时 反应处于平衡状态 即v正 v逆 反应向逆方向进行 即v正 v逆 反应向正方向进行 即v正 v逆 26 利用K判断反应的热效应升高温度 K增大 正反应吸热升高温度 K减小 正反应放热 化学平衡常数 27 五 平衡转化率 100 该反应物的起始浓度 该反应物的平衡浓度 该反应物的起始浓度 1 定义 2 表达式 3 理解注意 1 转化率是对反应物而言的 2 在一定温度下可逆反应中 K值越大 反应物的转化率就越高 3 对于一给定可逆反应 K值只与温度有关 而a不仅与温度有关也与反应物起始浓度有关 28 六 化学平衡的相关计算 基本模式 三部曲解法 转化浓度 mxnxpxqx 平衡浓度 a mxb nxpxqx 基本关系 生成物 平衡浓度 起始浓度 转化浓度 反应物 平衡浓度 起始浓度 转化浓度 例 mA nBpC qD起始浓度 ab00 mol L mol L mol L 29 练习2 在某温度下 可逆反应 mA g nB g pC g qD g 的平衡常数为 下列说法正确的是 越大 达到平衡时 反应进行的程度越大 越小 达到平衡时 反应物的转化率越大 随反应物浓度改变而改变 随温度改变而改变 30 例1 某温度下 向10L真空容器中注入1 00molH2 g 和1 00molI2 g 反应平衡后I2 g 的浓度为0 0200mol L 1试求该温度下H2 g I2 g 2HI g 的平衡常数 解 据题意可知 起始时c H2 c I2 0 100mol L 1 平衡时c H2 c I2 0 0200mol L 1 生成的c HI 0 160mol L 1 H2 g I2 g 2HI g 起始时各物质的浓度 mol L 1 0 1000 1000 变化的各物质的浓度 mol L 1 平衡时各物质的浓度 mol L 1 0 08000 08000 160 0 02000 02000 160 K 0 160 2 0 0200 2 64 0 c2 HI c H2 c I2 答 平衡常数为64 0 31 c CO c H2O 例2 在一密闭容器中 CO与H2O混合加热到800 达到下列平衡 CO g H2O g CO2 g H2 g K 1 00 若反应开始时CO和H2O的浓度均为0 200mol L 1 求达到平衡时CO转化为CO2转化率是多少 c 平 mol L 10 200 x0 200 xxx 解得 x 0 1 解 设平衡时CO2和H2的浓度为xmol L 1 K x2 0 200 x 0 200 x CO g H2O g CO2 g H2 g c 始 mol L 10 2000 20000 c 变 mol L 1xxxx 1 00 c CO2 c H2 32 练习1 850K时 在一密闭容器中充入一定量的SO2和O2 当反应达到平衡后测得 SO2 O2和SO3的浓度分别为6 0 10 3mol L 1 8 0 10 3mol L 1和4 4 10 2mol L 1 计算 1 该温度下反应的平衡常数 2 达平衡状态时SO2的转化率 2SO2 O22SO3 练习2 X Y Z为3种气体 把amolX和bmolY充入一密闭容器中 发生反应X 2Y2Z 达到平衡时 若它们的物质的量满足 n x n y n z 则Y的转化率为 K 6 7 105 a SO2 88 B 33 练习3 高炉炼铁中发生的基本反应如下 FeO s CO g Fe s CO2 g 正反应吸热 其平衡常数可表达为 K c CO2 c CO 已知1100 K 0 263 1 升高温度 化学平衡移动后 高炉内CO2和CO的体积比值 平衡常数K值 填 增大 减小 或 不变 2 1100 时 测得高炉中c CO