4.2-4 化学反应进行的方向.doc

化学反应进行的方向教学目标：1理解能量判据、熵的概念； 2理解能量判据和熵判据对化学反应进行方向的共同影响； 3学会利用能量判据和熵判据分析化学反应进行的方向重 点：利用焓判据与熵判据判断反应进行的方向； 难 点：综合利用焓判据与熵判据判断反应进行的方向。学习要点分析知识点1、自发过程与非自发过程自发过程：在一定条件下， 的过程；非自发过程：在通常状况下， 的过程。知识点2、自发过程的能量判据能量判据：自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外部做功或释放热量），这一经验规律就是能量判据。 注：能量判据又称焓判据，即H 0的反应有自发进行的倾向，焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。【典例分析】【例题1】已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为： C (金刚石、s)+O2 (g) CO2 (g) H1395.41kJ/mol C (石墨、s)+O2 (g) CO2 (g) H2393.51kJ/mol关于金刚石与石墨的转化，下列说法正确的是( )A、金刚石转化成石墨是自发进行的过程 B、石墨转化成金刚石是自发进行的过程C、石墨比金刚石能量低 D、金刚石比石墨能量低【例题2】知道了某过程有自发性之后，则( )A、可判断出过程的方向 B、可确定过程是否一定会发生C、可预测过程发生完成的快慢 D、可判断过程的热效应知识点3、自发过程的熵判据1、混乱度与熵混乱度：表示体系的不规则或无序状态。混乱度的增加意味着体系变得更加无序熵： 热力学上用来表示混乱度的状态函数，符号为S。体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大注：同一物质，在气态时熵最，液态时，固态时最。2、熵变：化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在混乱度的变化，叫做熵变，符号：S S=S产物S反应物 注：在密闭条件下，体系有由有序自发地转变为无序的倾向熵增自发过程的熵判据：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，是判断化学反应方向的另一判据熵判据。【小结】自发过程的两大变化趋势：1、能量趋于 2、混乱度趋于 【思考】解释以下两种自发现象：室温时冰融化10时水结冰知识点4、化学反应自发进行的方向1、物质具有的能量趋于降低焓(H)判据：DH(焓变)0，熵增原理焓变熵变化学反应能否自发进行DH0DS0DH0DS0DH0DS0DH0DS03、焓变、熵变对反应方向的共同影响吉布斯自由能：DG = DH-TDS (为热力学温度，均为正值)。在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向DH-TDS0的方向进行，直至达到平衡。即： DH-TDS 0时，反应不能自发进行 对反应方向干判据的讨论焓变DH熵变DS自由能DG反应在该状况下能否自发进行DH0DS0DH0DS0DH0DS0DH0DS0【典例分析】【例题3】碳铵(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、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B、碳铵分解是因为外界给予了能量C、碳铵分解是吸热反应，根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【例题4】下列反应中，在高温下不能自发进行的是（ ）A、(NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g) B、2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C、MgCO3(s)MgO(s)CO2(s) D、CO(g)C(s)1/2O2【课堂练习】一、选择题1下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（ ）A.在硫化氢水溶液中加入碱有利于S2-的生成 B.加入催化剂有利于氨的氧化反应C.高压有利于合成氨反应 D.500左右比室温更利于合成氨反应2下列说法正确的是（ ）A其他条件不变，增大某一反应物浓度，反应物的转化率一定都增大B对于有气体参加的反应，其他条件不变增大压强，体积缩小，体系中各气体的浓度一定增大C对于有气体参加的反应，改变压强使平衡向右移动，生成的气体的浓度一定增大D增大反应物的浓度，平衡向右移动，生成物的体积分数一定增大3下图是可逆反应A+2B 2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变（先降温后加压）而变化的情况，由此可推断（ ）A正反应是放热反应 B若A、B是气体，则D是液体或固体C逆反应是放热反应 DA、B、C、D均为气体4密闭容器中的平衡体系H2+I2(g) 2HI(g)+Q，欲使HI浓度增大，可采取的措施是（ ）A缩小体积 B升温 C降温 D加催化剂5甲萘醌(维生素K)有止血作用，它可通过2甲基萘的氧化而制得，反应中常用乙酸作催化剂，该反应放热，可表示为右图所示，在某次合成反应中，用1.4g的2甲基萘，才制得0.17g甲萘醌，已知该次合成反应的速率是快的，试判断导致其产率低的原因是 ( ) A使用了过量的氧化剂 B没有用乙酸，而是使用了其它催化剂 C把反应混合物加热 D所生成的甲萘醌是沉淀物6在密团容器中充入1molCO和1molH2O（气），在一定条件下达到平衡时生成了2/3mol CO2（反应为CO+H2O(g) CO2+H2），当其他条件不变，充入的水蒸气改变为2mol时，平衡时生成CO2的物质的量可能是( )A0.5mol B0.95mol C1mol D2/3mol二、填空题7在真空密闭容器中加入一定量的PH4I固体，在一定温度下发生反应： PH4I(s) PH3(g) HI(g)，4PH3(g) P4(g) 6H2(g)， 2HI(g) H2(g) I2(g) 平衡后，增大压强，容器内n (PH4I)_（填“增加”、“减少”或“不变”，下同），n (I2)_。8在aA（气）bB（气）cC（气）反应的平衡混合物中，温度为t2时C的体积百分含量比t1时少，且t2t1，则正反应是吸热反应还是放热反应？_。9可逆反应2ABC一定条件下达平衡，减小体系压强，平衡向逆反应方向移动、则A、B、C分别为什么状态的物质？（填物质状态）可能情况ABC（1）（2）（3）10对可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)d(g)达到平衡时，各物质的物质的量浓度满足以下关系：=K(为一常数)，K称为化学平衡常数，其反应的K值只与温度有关。现有反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)Q。在850时，K1。（1）若升高温度到950时，达到平衡时K 1(填“大于”“小于”或“等于”)。（2）850时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2，则：当x5.0时，上述平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是 。(3)在850时，若设x5.0和x60，其他物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为a、b，则a b(填“大于”“小于”或“等于”)。课 后 提 升一、选择题1有一处于平衡状态的反应：X(s)3Y(g)2Z(g)，H0。为了使平衡向生成Z 的方向移动，应选择的条件是（ ）高温 低温 高压 低压 加正催化剂 分离出Z A.B.C.D.2在一定温度下，在一个密闭容器中加入H2和I2蒸气各0.5摩，发生反应H2I22HI，达到平衡时，生成HI 0.8摩，若其它条件不变，开始充入的H2为2摩，则达到平衡时生成的HI可能是下列中的（ ） A 1.1摩 B 0.87摩 C 0.8摩 D 0.5摩3在体积相同的A和B两个带活塞的玻璃容器中，如分别注入14容积颜色相同的NO2和Br2（气），然后将活塞同时向外拉到1/2处（快速），过一会儿可以看到（ ）AA中颜色比B中浅 BA中颜色比B中深CA、B中颜色深浅一样 DA、B中颜色都比开始时深4在密闭容器中有可逆反应：nA(g) +mB(g) pC(g)+Q处于平衡状态（又知nmP，Q0），则下列说法正确的是升高温度时，BC的比值减小降温时体系内混合气体平均相对分子质量减小加入B，A的转化率变大加入催化剂，气体的总物质的量不变充入C，则A、B的物质的量增大( )A B C D全部5一定条件反应N2+3H22NH3达平衡，当单独改变下述条件后有关叙述错误（ ）A.加催化剂,v(正)和v (逆)都发生变化,且变化的倍数相等B.加压, v (正)和v (逆)都增大,且v (正)增加倍数大于v (逆)增加倍数C.降温, v (正)和v (逆)都减少,且v (正)减少倍数大于v (逆)减少倍数D.增加N2的浓度, v (正)和v (逆)都增大,且v (正)增加倍数大于v (逆)增加倍数6常温下的定容容器中，建立如下平衡：3NO2H2ONO2HNO3，在其他条件不变时，若往容器中通入少量的氧气后、原体系将会发生的变化是（ ）A平衡向正反应方向移动 BNO的物质的量可能不变CNO的物质的量一定会减少 DNO2增加的物质的量是通入O2的物质的量的2倍7可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在密闭容器中反应达到平衡，改变某一条件后，正反应速率增大，则下列说法正确的是（ ）AA的转化率增大 B平衡向逆向移动 C平衡没有移动 D上述三种情况都有可能8由可逆反应测绘出图象如右图，纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量，下列对该反应的判断正确的是A.反应物中一定有气体 B.生成物中一定有气体C.正反应一定是放热反应 D.正反应一定是吸热反应9在地壳内，深度每增加1km，压强大约增加2525030300kPa，在这样的压强下，对固体物质的平衡会发生较大的影响。如：CaAl2Si2O8Mg2SiO4CaMg2Al2Si3O12(钙长石) （镁橄榄石）（钙镁）石榴子石摩尔质量(g/mol) 278 140.6 413.6密度（g/cm3） 2.70 3.22 3.50在地壳区域变质的高压条件下，有利于（ ）A钙长石生成 B镁橄榄石生成 C钙长石和镁橄榄石共存 D（钙镁）石榴子石生成10对于反应A(g)+2B(g) 2C(g)+Q(Q0)，下面各图能正确反映在这一反应中，反应时间t，温度T与平衡混合物中C的百分含量关系的是（ ）二、填空题11 (2000年全国初赛)今年是勒沙特列（Le Chatelier1850-1936）诞生150周年。请用勒沙特列原理解释如下生活中的常见现象：打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，杯中立即泛起大量泡沫。_12可逆反应C（固）H2O（气）CO（气）H2（气）+Q 在一定条件下达到平衡，改变下列条件，正、逆反应速率各怎样变化？化学平衡怎样移动？（1）投入焦炭粉末；（2）增加CO；（3）降温；（4）加压；（5）使用催化剂 （1）（2）（3）（4）（5）正反应速率逆反应速率平衡移动方向13一密封体系中发生下列反应：N2 +3H2 2NH3 +Q，下图是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图：回答下列问题：（1）处于平衡状态的时间段是_。（2）t1、t3、t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化？（3）下列各时间段时，氨的百分含量最高的是_。At0t1 Bt2t3 Ct3t4 Dt5t6三、计算题14已知二氧化硫与氧气反应，在某温度下达平衡，此时各物质的浓度是c(SO2)=0.1molL-1，c(O2)=0.05molL-1，c(SO3)=0.9molL-1，如果平衡混合物温度不变，缩小体积，使混合物压力增大一倍。试通过计算说明平衡移动的方向。参 考 答 案【课堂练习】一、选择题1BD 氢硫酸溶液中有下列平衡：H2SH+HS-，HS-H+S2-。加碱后OH-中和H+，上述平衡正向移动，S2-增多，A可用勒夏特列原理解释；加入催化剂，改变反应速率但不改变平衡状态；合成氨反应是气体体积减小的反应，高压有利于平衡向生成氨的方向移动；合成氨反应是放热反应，根据勒夏特列原理，降温有利于合成氨反应，因此B、D不能用勒夏特列原理解释。2B A项错误，因增大某一反应物的浓度，该物质本身的转化率不增大；C项并未指出是增压还是减压；D项增大反应物浓度，平衡右移，生成物是比原来增大，但体积分数不见得增大；B项通过缩小体积而增大压强，不管平衡如何移动，各气体浓度一定增大（压强引起的浓度变化大于平衡的移动）。3AB 通过观察图可知，降温时平衡向正反应方向移动，故正反应为放热反应，A选项正确；加压时平衡向正反应方向移动，故B正确。4AC 从化学平衡角度看应选C，但题目要求HI浓度增大，缩小体积而使体系压强增大，化学平衡虽然不移动，但HI浓度会增大。5C 由题意分析知该反应的特点有：1.是一个氧化过程；2.正反应放热。催化剂只能改变反应速率，不能是平衡移动因此对产率无影响；从理论上讲，使用过量氧化剂可以提高产率（增加一种反应物浓度从而提高另一种反应物的转化率），生成物的状态与产率无关；正反应放热，因此加热不利于产物的生成。6B 起始充入1molCO和1molH2O，当充入的水蒸气为2mol时，平衡向右移动，CO2的物质的量增加，但CO2不能等于1mol（将不存在平衡，因为CO将等于零），所以CO2有一个界限即大于2/3而小于1。答案为B。二、填空题7【分析解答】增加 减少8【分析解答】其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动题目中t2t1，且C减少，说明平衡向逆反应方向移动，即逆反应吸热因此，正反应是放热反应。9【分析解答】因为减小压强，在其他条件不变的情况下，化学平衡应向气体体积增大方向移动，故C的体积必须小于A和B的总体积答案便有三种可能：（1）A为气态，B、C为非气态（2）A、B、C均为气态（3）A、C为气态，B为非气态10【分析解答】（1）从题给信息知：正反应是放热反应，升温，平衡向逆反应方向移动，CO2和H2的浓度将减少，而CO和H2O(g) 的浓度将增大，故K值减少；（2）将1.0 mol CO,3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2代入式中，得x3.0mol5.0mol,平衡向逆反应方向移动。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是：x3.0mol。（3）其他物质的投料不变，增加H2的量，平衡向逆反应方向移动，但H2的转化率将减少。答案：（1）小于 （2）逆反应 x3.0 （3）小于 课后提升一、选择题1C 正反应是一个气体体积缩小的放热反应，对于这样一个可逆反应，用化学平衡的原理及有关知识容易得出使平衡向生成Z 的方向移动，应选择的条件是：低温、高压、分离出Z。2B3B 两种气体的变化情况不一样，对于Br2(g)只是物理变化，对于NO2(g)是一个平衡移动的过程2NO2 N2O4，相当于压强减小，相当于压强减小，物理变化使之颜色变浅，但随之平衡又向生成NO2方向移动。4D 根据平衡移动原理，升温时平衡向吸热反应方向移动对由于气体的总物质的量左右，而总质量不变，所以对加入B，平衡右移，A转化率增大，充入C，平衡左移，A、B增多，所以对催化剂对平衡无影响5C6AC 设充入amolO2，则发生2NOO2=2NO2，常温下该反应几乎不可逆，所以，反应掉2amolNO，使平衡向右移动，但移动的结果不能再生成2amolNO。答案是A、C。7D【分析解答】要是正反应速率增大，只要增大（任何物质）浓度、增大体系压强、升高温度、添加催化剂等。若增大B物质的浓度，A的转化率增大，正反应速率增大；增压、正反应速率增大又pqmn平衡向逆向移动；增大压强，又mn=P+q平衡不移动。8BD【分析解答】温度不变时，增大压强，生成物的百分含量降低，说明平衡逆向移动，逆向为体积缩小方向，而题中未给出具体的可逆反应，但是可以确定生成物中一定有气体；压强不变时，升高温度，生成物的百分含量增大，说明平衡正向移动，正向为吸热反应。9D【分析解答】由题目所给信息可知，高压条件对固体物质的平衡会产生较大的影响，对题给反应，从平衡移动原理分析，高压应有利于向反应体积减小的方向移动，即有利于密度小的物质转化为密度大的物质。10B【分析解答】根据影响反应速率因素判断，温度越高，达到化学平衡所需要的时间越短，故所画出的图象的斜率越大；又因为该反应为放热反应，温度越高，达到平衡时C的百分含量越低。 二、填空题11【分析解答】(1)