《化学反应方向和限度》专题复习

化学反应方向和限度复习专题一、化学反响的方向1.自发过程:在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程.2.非自发过程：在一定条件下，需要外界做功才能进行的过程。3.自发过程的特征：有明确的方向性，要逆转必须借助外界做功；具有做功的本领。4.自发反响:在一定条件下无需外界帮助就能自动进行的反响.练习：判断自发与非自发〔室温下〕〔1〕翻开活塞，分液漏斗中的水流进烧杯〔2〕镁带燃烧〔3〕氢气燃烧〔4〕水分解成H2和O2过程自发自发自发非自发1.水分解生成氢气和氧气的反响2.氯气与溴化钾溶液的反响3.乙烯与溴单质的反响4.氮气和氧气生成一氧化氮的反响不能能不能能Cl2+2KBr=Br2+2KClC2H4+Br2CH2BrCH2Br自发过程可被利用来完成有用功。例如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功，锌与硫酸铜溶液的反响被设计成原电池以下反响在一定条件下都能自发进行，你知道这些反响能自发进行的主要原因吗？C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)△H=-2217.5kJ·mol-12Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-822kJ·mol-1

4Fe(s)+3O2(g)=Fe2O3(s)△H=-1648.4kJ·mol-1

H2(g)+F2(g)=2HF(g)△H=-546.6kJ·mol-1道知你吗1、能量判据〔焓判据〕反响物的总能量高生成物的总能量低放热反响△H＜0火柴散落过程混乱度如何变化？从混乱度角度分析它们为什么可以自发？混乱度越大越稳定，△S>0有利于反应自发进行。【归纳与总结】自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理，也就是反应方向判断的熵判据2、熵判据ΔHΔS一定不能自发进行一定能自发进行高温下能自发进行低温下能自发进行02KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)△H=-78.03kJ·mol-1△S=+494.4J·mol-1·K-1CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g)△H=+110.5kJ·mol-1△S=-89.36J·mol-1·K-1一定能自发进行一定不能自发进行4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)△H=-444.3kJ·mol-1△S=-280.1J·mol-1·K-1△H(298K)=+178.2kJ·mol-1△S(298K)=+169.6J·mol-1·K-1CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)低温下能自发进行高温下能自发进行1.△H<0，△S>0该反响一定能自发进行；如：Mg(s)+2HCl(aq)=MgCl2(aq)+H2(g)2.△H>0，△S<0该反响一定不能自发进行；如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3.△H<0，△S<0该反响在较低温度下能自发进行如：NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)4.△H>0，△S>0该反响在较高温度下能自发进行如：CaCO3(s)＝CaO(s)+CO2(g)判断依据：△G=△H－T△S＜0反响能自发进行1.可逆反响〔1〕定义：在同一反响条件下，既可以向正反响方向进行，同时又可以向逆反响方向进行的反响。可逆反响用表示二、化学平衡〔２〕可逆反响的特点：正反响和逆反响既对立又统一；正反响和逆反响发生的条件相同；反响物、生成物共同存在；可逆反响有一定的限度问题讨论1这两个反应有什么不同，不同的原因是什么？2SO2+O22SO32CO

+O2=2CO2物质的量〔mol〕210时间〔min〕SO2O2SO3物质的量〔mol〕210时间〔min〕COO2CO20.61.4一定条件下，在两个密闭容器中分别发生以下反响：2mol1mol2mol1mol起始起始0mol0mol观察以下数据表，思考：反响进行到什么时候“停止”了？说明你的理由。2SO2+O22SO3△催化剂时间（min)物质的量浓度(mol/L)010203040506070SO210753.52111O253.52.51.7510.50.50.5SO30356.58999建立化学平衡提出问题：反响真的停止了吗？〔设问〕课本P30～31分析合成氨反响中正、逆反响的反响速率、反响物和生成物浓度随时间变化的情况。交流与讨论〔１〕反响开始时：V(正)很大，V(逆)为零〔２〕反响进行中：反响物减少，导致V(正)逐渐减小；生成物由无到有逐渐增多，导致V(逆)从零逐渐增大。〔３〕反响到达平衡时：V(正)＝V(逆)反响混合物各组分的浓度不再发生变化tV0V(正)V(逆)V(正)=V(逆)化学平衡研究素材在恒温压的条件下，有人将一定质量的蔗糖粒放入它的饱和水溶液中，过了一天之后再来看时，发现许多小的颗粒不见了，而大的颗粒变得更大，取出枯燥后称量，发现质量却与原来一样。1、这里有二个过程，溶解和结晶，在饱和溶液中这二个过程停止了吗？2、为什么固体的总质量没变？固体溶质溶液中的溶质溶解结晶溶解平衡是动态平衡2、化学平衡是动态平衡交流与讨论时间速率O··时间浓度O··正反应逆反应3、化学平衡的特征：①化学平衡只存在于可逆反响中；②化学平衡是一个动态平衡；③平衡时正反响和逆反响的速率相等且大于0；④平衡时反响物和生成物的浓度保持不变；⑤改变外界条件时，使V(正)、V(逆)发生变化且V(正)≠V(逆)，化学平衡就会被打破，并在新的条件下建立新的平衡。“逆”、“动”、“等”、“定”、“变”判断是否到达化学平衡的两个重要标志4.化学平衡状态的标志(1)υ正=υ逆〔本质特征〕①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。②不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。(2)反响混合物中各组成成分的含量保持不变〔外部表现〕：①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积〔气体〕、物质的量浓度均保持不变。②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。③假设反响前后的物质都是气体，且总体积不等，那么气体的总物质的量、总压强〔恒温、恒容〕、平均摩尔质量、混合气体的密度〔恒温、恒压〕均保持不变。④反响物的转化率、产物的产率保持不变。例1：在一定的温度下，可逆反响：A〔g〕+3B〔g〕===2C〔g〕到达平衡的标志是〔〕A．C的生成速率与C的分解速率相等。B．单位时间生成nmolA，同时生成3nmolB。C．A、B、C的物质的量浓度保持不变。D．A、B、C的分子数之比为1：3：2。E．容器中气体的密度保持不变。F．混合气体的平均摩尔质量保持不变。G．容器中气体的总压强保持不变。A、C、F23【例2】以下说法中可以充分说明反响:P(气)+Q(气)R(气)+S(气),在恒温下已达平衡状态的是〔〕反响容器内压强不随时间变化P和S的生成速率相等C.反响容器内P、Q、R、S四者共存D.反响容器内总物质的量不随时间而变化B【例3】以下说法可以证明反响N2+3H22NH3已达平衡状态的是()A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成AC【例4】在一定温度下的恒容容器中,当以下物理量不再发生变化时,说明反响:A(固)+3B(气)2C(气)+D(气)已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度D.气体的总物质的量BC【例5】在一定温度下,以下表达不是可逆反响A(气)+3B(气)2C(气)+2D(固)到达平衡的标志的是()①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④A、B、C的分压强不再变化⑤混合气体的总压强不再变化⑥混合气体的物质的量不再变化⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2A.②⑧B.②⑤⑧C.①③④⑦D.②⑤⑥⑧B练习、在一定温度下，可逆反响：A(g)+3B(g)2C(g)到达平衡的标志是()A.A生成的速率与C分解的速率相等B.A、B、C的浓度不再变化C.单位时间生成nmolA同时消耗3nmolBD.A、B、C的分子数之比为1：3：2BC总结：对于反响：mA〔g〕+nB〔g〕pC〔g〕+qD〔g〕可以根据什么情况来判断是否到达平衡。混合物体系中各成分的含量？正逆反响速率的关系？压强？混合物的平均分子量？温度？密度？颜色？作为一个可逆反响，那么反响无论从正方向开始进行还是从逆反响方向开始进行，外界条件相同时，只要外界条件不变，途径虽然不同，只要起始浓度相当，都可以到达相同的平衡状态。这叫做等效平衡。三、等效平衡概念：化学平衡的建立只与条件、起始量有关，与反响开始的方向无关，只要可逆反响在相同状况〔等温等压或等温等容〕下，无论从正反响开始还是从逆反响开始，只要初始时有关物质的量“相当”，它们可到达相同的平衡状态，称为“等效平衡”，此时平衡混合物中各物质的百分含量〔体积分数、物质的量分数、质量分数〕相等。注意：是组分的百分数相同〔体积分数、物质的量分数、质量分数〕，而不仅仅是指浓度相同，因为同一组分百分数相同时其浓度不一定相同。2SO2＋O22SO3例如：等体积条件下：第一次：210第二次：002第三次：10.5X第四次：abc求出:a与c、b与c的关系？在一固定容积的密闭容器内，2molA和1molB发生反响2A(g)+B(g)3C〔g〕+D〔g〕，达平衡时，C(C)=wmol/L。假设在同一容器，保持上述温度，按以下配比进行反响，仍可使平衡时c〔C〕=wmol/L的是〔〕A．4molA+2molBB·3molC+1molDC．1mol+0.5molB+1.5molC+0.5molDD·1molA+0.5molB等效平衡分为二种情况：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)1、等温等容时〔1〕当m+n≠p+q时：只改变起始参加量，只要通过可逆反响的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的量与原平衡相等，那么二平衡等效。〔两平衡状态，各组分的浓度、百分含量一样〕〔2〕当m+n=p+q时：只要反响物〔或生成物〕的物质的量的比例与原平衡相同，那么二平衡等效。〔两平衡状态中，各组分的百分含量一样，但浓度不一定相同〕2、等温等压时改变起始参加情况，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相等，那么达平衡后与原平衡等效。对于2SO2+O22SO3假设按以下三种配比分别参加起始物质：①2molSO21molO2②2molSO3③4molSO22molO2在恒温恒容时：达平衡时互为等效在恒温恒压时：达平衡时互为等效在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反响：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，当此反响进行到一定程度时，反响混合物就处于化学平衡状态。维持温度不变，令a、b、c分别代表初始参加的SO2、O2和SO3的物质的量〔mol〕。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证到达平衡时，反响混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同，请填写以下空白：〔1〕假设a=0，b=0，那么c=；〔2〕假设a=0.5，那么b=，那么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，另一个只含b和c〕：、。三、化学平衡常数实验测得，同一反响〔如：aA+bBcC+dD〕在某温度下到达的化学平衡状态，平衡体系中各物质的浓度满足下面关系：其中c为各组分的平衡浓度，温度一定，K为定值。1、表达式K值的大小，表示在一定温度下，反响到达平衡时该反响进行的程度〔反响的限度〕。〔1〕K值越大，反响程度增大，转化率越高；反之那么转化率越低。〔2〕K值与浓度无关，随温度变化而变化2、意义〔3〕平衡常数的大小反映了化学反响可能进行的程度〔即反响限度〕。〔4〕一般地说，K﹥105时，该反响进行得就根本完全了；K在10-5左右，那么认为反响很难进行。〔5〕对于有纯固体或溶剂参加的反响，其浓度不列入平衡常数K的表达式中。3、使用平衡常数应注意的问题〔1〕必须指明温度，反响必须到达平衡状态〔2〕平衡常数表示反响进行的程度，不表示反响的快慢，即速率大，K值不一定大〔3〕在进行K值的计算时，固体不作考虑，表达式中不需表达Fe3O4(s)+4H2(g)高温3Fe(s)+4H2O(g)

如：一定温度下〔4〕在进行K值的计算时，稀溶液中的H2O的浓度可不表达Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+如：一定温度下:〔5〕平衡常数的表达式与方程式的书写有关N2+3H22NH32NH3N2+3H21/2N2+3/2H2NH3K1=1/K2=K32某温度下：〔6〕利用K值可判断某状态是否处于平衡状态如某温度下，可逆反响mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数为K，假设某时刻时，反响物和生成物的浓度关系如下：)B(c)A(c)D(c)C(cQcnmq=Qc＜K，V正＞V逆，反响向正方向进行Qc＝K，V正＝V逆，反响处于平衡状态Qc＞K，V正＜V逆，反响向逆方向进行那么：例：高炉炼铁中发生的根本反响如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)―Q。其平衡常数可表达为:K=c(CO2)/c(CO)，1100℃，K=0.263(1)假设平衡向右进行，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”)

不变增大(2)1100℃时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反响是否处于平衡状态_______(填“是”或“否”)，此时化学反响速率是V正____V逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是。否大于c(CO2)/c(CO)＝0.25＜0.263，说明不是平衡状态，且向正反响方向进行例：现有一定温度下的密闭容器中存在如下反响：2SO2+O22SO3知C(SO2)始=0.4mol/L，C(O2)始=1mol/L经测定该反响在该温度下的平衡常数K≈19，试判断，〔1〕当SO2转化率为50％时，该反响是否到达平衡状态，假设未到达，哪个方向进行？〔2〕达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？此时各物质的浓度分别为：0.2mol·L-1、0.9mol·L-1、0.2mol·L-1，得Qc=1.1<K，反响向正方向进行。4、平衡常数的应用复习：写出下列反应的平衡常数的表达式1、CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)2、C(s)+CO2(g)2CO(g)3、NO2(g)N2O4(g)4、Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)K=c2(CO)c(CO2)K=C1/2(N2O4)c(NO2)K=c2(CrO42-)·c2(H+)c(Cr2O72-)K=〔1〕判断反响进行的方向平衡常数的表达式中，各物质的浓度是指平衡状态时的浓度，假设某个时刻不知化学反响是否平衡，这时用各物质的浓度代入平衡常数的表达式中，也可计算出一个数值〔用Qc表示〕，这个数值与平衡常数相比，数值不一定相同。4、平衡常数的应用①假设Qc<K，说明该状态与平衡状态相比，生成物浓度还未到达，即化学反响还要向正方向进行才能平衡，即正反响自发进行。②同理，当Qc=K时，化学反响处于平衡状态③当Qc>K时，化学反响还要向逆方向进行才能平衡，即逆反响自发进行。所以，要判断一个化学反响是向正方向进行还是向逆方向进行，只需把某时刻各物质的浓度代入平衡常数表达式中，求得Qc，把Qc与此温度下该反响的平衡常数K相比即可。Qc<K，向正方向进行。Qc=K，平衡状态Qc>K，向逆方向进行。例：在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反响：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)其平衡常数K与温度t的关系如下表：t70080083010001200K0.60.91.01.72.6c(CO)·c(H2O)c(CO2)·c(H2)K=1、该反响的平衡常数表达式为：2、某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，试判断该温度为，在此温度下，假设该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，这状态是否平衡状态？假设不是，反响向哪个方向进行？830不平衡，Qc=0.94<K〔2〕计算平衡转化率转化的A的物质的量反应前A的物质的量=×100%转化的A的浓度反应前A的浓度=×100%反响物的转化率越大，反响进行的程度越大A的转化率=A的起始浓度-A的平衡浓度反应前A的浓度×100%影响转化率的因素:1、当不改变反响物用量，平衡受温度或压强改变影响，向正反响方向移动，反响物转化率增大；平衡向逆反响方向移动，反响物的转化率降低。mA(g)+nB(g)pC(g)（1）有多种反应物的反应①若按原比例同倍数增加A和B的量当m+n=p时，A的转化率不变当m+n>p时，A的转化率增大当m+n<p时，A的转化率减小2、反应物的用量改变时，平衡移动后反应物的转化率改变情况有：②假设只增加A的量，平衡向正反响方向移动，B的转化率增大，A的转化率减小。（2）对于只有一种反应物的反应aA(g)bB(g)+cC(g)若增加A的量,平衡向正反应方向移动,A的转化率改变取决越a、b、c的相对大小.当a=b+c时，A的转化率不变当a>b+c时，A的转化率增大当a<b+c时，A的转化率减小C(SO2)始=0.4mol/L，C(O2)始=1mol/L，当SO2的转化率为80%时，反响到达平衡状态。〔1〕求反响的平衡常数〔2〕假设平衡后混合物的压强增大一倍，反响将向哪方向进行？〔3〕假设平衡后混合物的压强减小一倍，反响将向哪方向进行？〔4〕假设平衡保持体积不变，充入稀有气体Ar使压强增大为原来的3倍，反响将向哪方向进行？练习：现有一定温度下的密闭容器中存在如下反响：2SO2+O22SO319浓度都增大一倍！反响向正方向进行反响向逆方向进行浓度不变，平衡不移动在某密闭容器中发生以下反响：2SO2+O22SO3

010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9600℃1.01×105

Pa

010203040506070SO210.60.50.40.30.30.30.3O20.50.30.250.20.150.150.150.15SO300.40.50.60.70.70.70.7500℃1.01×105Pa物质的量时间(分)

物质的量时间(分)

500℃5.05×105Pa

010203040506070SO210.20.080.030.030.030.030.03O20.50.10.040.0150.0150.0150.0150.015SO300.80.920.970.970.970.970.97物质的量时间(分)

问题讨论3根据以上实验数据，可以得出什么结论实验：温度改变时，反响的化学平衡状态会改变吗？2NO2N2O4常温热水冷水实验方法：〔红棕色〕〔无色〕化学平衡的移动冷水常温热水在这张图片中，你看到了什么？你知道了什么？你得到了什么结论？1.以下关于化学平衡的说法中，正确的选项是〔〕A.当反响到达化学平衡时，反响物已完全转化为生成物B当反响到达化学平衡时,正逆反响均已停止C.当反响到达化学平衡时，反响混合物中各成分的浓度保持不变D.化学平衡是一定条件下的平衡，当条件改变时，平衡不会被破坏C课堂练习2．能说明反响已到达平衡的是〔〕A容器内CO、H2O、CO2、H2四者共存B总的质量保持不变C总的物质的量保持不变D正反响速率和逆反响速率相等CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)D3、N2+3H22NH3反响到达平衡时，以下说法正确的选项是〔〕A、N2和H2不再化合了B、N2、H2、NH3的浓度相等C、平衡建立前体系的总质量在不断变化而平衡建立后体系的总质量就不再变了D、N2、H2、NH3的浓度保持不变D练习4、在一定温度下，可逆反响：A(g)+