【与名师对话】高考化学总复习(JS版)《7.2 化学反应的方向和限度》课件.ppt

1、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 ，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。,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 ，S 0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程

2、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 GHTS 思考1：HTS判据是否适用于任何条件下的反应？在一定条件下，HTS0的反应是否一定能自发进行？ 提示：HTS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。 HTS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

3、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N23H2 2NH3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(

4、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N23H2 2NH3，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)，

5、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

6、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)H0，S0。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：HTS0，S0则在高温下HTS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n mol O2的同时生成2n mol NO2 单位时间内生成n mol O2的同时

7、生成2n mol NO 用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为221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

8、)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)； Av逆(H2)2v正(CH3OH) Bv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1 molL1、2 molL1，达到平衡时CO的浓度为0.6 molL1，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HTS。,例1某化学科研小组研

9、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p1p2，则此反应只能在高温下自发进行 B反应：此反应的H0且T10且T2T1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HTS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

10、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(abc)，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，H0。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T2T1，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，H0，则HTS0，反应不易自发进行。D正确。 【答案】D,【解

11、析】HTS176.4 kJmol1298 K284.3103 kJmol1K191.68 kJmol1 HTS0，反应不能自发进行，T176.4 kJmol1/284.3103 kJmol1K1620.5 K。 【答案】NH4Cl分解自发进行的最低温度为620.5 K。,【迁移应用】(即时迁移小试牛刀) 1已知在298 K、100 kPa的条件下有以下反应： NH4Cl(s)=NH3(g)HCl(g) H176.4 kJmol1；S284.3 Jmol1K1 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(

12、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n mol H2的同时生成n mol HI 一个HH键断裂的同时有两个HI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)211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

13、_。 【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)

14、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122X、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n mol Z，同时生成2n mol Y A 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n mol Z的同时生成n mol Y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

15、，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a mol/L、b mol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol/L。 mA(g

16、)nB(g)pC(g)qD(g) 起始(mol/L) a b 0 0 变化(mol/L) mx nx px qx 平衡(mol/L) amx bnx px qx K,(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

17、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3 min4 min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

18、组的浓度商： QA 1QD 1QE 1 由浓度商QK正向进行推断，A项向正反应方向进行。 (4)850 ，K1，由 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g) 起始 0.2 0.3 0 0 转化 x x x x 平衡 0.2x 0.3x x x 则 1 所以x0.12 故c30.12，(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

19、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0.012 molL1 D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/molL1 0.010 0.010 转化/molL1 x x x x 平衡/molL1 0.010 x 0.010 x x x x0.006 molL1 即平衡时甲容器内CO2的浓度为0.004 molL1。 对等体积反应而言，甲和丙达平衡后为等效平等

20、，二者的转化率相等，平衡时c(CO2)丙2c(CO2)甲0.008 molL1，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2 L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02 s内该反应的平均速率v_。,(3)能说明该反应已经达到平

21、衡状态的是_(填序号)。 av(NO2)2v(O2) b容器内压强保持不变 cv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2 L，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

22、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)b1.5103 mol/(Ls)(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

23、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)Ha kJmol1在相同条件下，要想得到2a kJ热量，加入各物质的物质的量可以是() A5 mol SO2和3 mol O2 B4 mol SO2和2 mol O2 C4 mol SO2和4 mol O2 D2 mol SO2、1 mol O2和2 mol SO3 答案：A,3对于N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H0的反应，达到化学平衡状态的标志为() A断开1个NN键的同时有6个NH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 DN2、H2、NH3分子数132的状态 答