[高三化学知识模块整合11]反应速率化学平衡反应方向热点归纳

1[高三化学模块整合11]：反应速率、化学平衡、反应方向热点归纳【热点关注1】:“等效平衡”的专题知识、类型归纳：1、对前后气体总分子数有变化的可逆反应:恒温恒容——进行等效转化后,对应物质投料的物质的量与原平衡物质起始量对应完全相同，则两平衡等效。例1．在一个1L的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生下述反应：达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L,C的体积分数为a%。维持容器的体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍是1.2mol/L的是（）：A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molB例2．在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生反应2SO2+O22SO3，当此反应进行到一定程度时，就处于化学平衡状态。若该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时SO2、O2和SO3的物质的量。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。请填写下列空白：(1)若a=0，b=0，则c=____。(2)若a=0.5mol，则b=____，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，而另一个只含b和c)_________________、___________________。2、对前后气体总分子数有变化的可逆反应:恒温恒压——进行等效转化后,对应各物质起始投料物质的量与原平衡对应物质起始量成相同比例，则两平衡等效。例3．已知在恒温恒压条件进行的可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始物质的量(mol):1:4:0等效于(mol):1.5:6:0等效于(mol):0:0.5:1起始物质的量(mol):a:b:c如可建立等效平衡,三者关系：例4．恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：A(g)+B(g)C(g)若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成amolC。(1)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为mol(2)若开始放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，C物质的量是3amol，x=mol.(3)若在(2)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量是mol.例5．将2molSO2和2molSO3气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2(气)+O2(气)2SO3（气），平衡时SO3为nmol。相同温度下，分别按下列配2A（气）＋B（气）3C（气）＋D（气）2比在相同体积密闭容器中加入起始物质，平衡时SO3物质的量大于nmol的是（）A.2molSO2+1molO2B.4molSO2+1molO2C.2molSO2+1molO2+2molSO3D.3molSO2+1molO2+1molSO3例6．将3molA和1molB放入恒温恒容密闭容器中,发生反应：3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)，达到平衡后C的含量为w%，若维持温度和体积不变，按下列4种配比投料，平衡后C的含量仍为w%的是（）：A.6molA+2molBB.3molA+1molB+2molCC.1molB+2molC+1molDD.2molC+1molD恒温恒压呢？（）：3、对于前后气体总分子数不变的可逆反应:无论恒温恒容、恒温恒压——进行等效转化后,起始时投料物质的量与原平衡对应物质起始量对应物质成相同比例，则两平衡等效。例7．在固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：2A(气)+B(气)xC(气),达平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x值为（）：A、1B、2C、3D、4“拓展”：恒温恒压下，向可变的密闭容器中充入3LA和2LB发生反应：3A（g）+2B（g）xC（g）+yD（g）,达到平衡时C的体积分数为m%。若维持温度不变，将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中，达到平衡时C的体积分数仍为m%。则x、y的值分别为（）：A、x=3、y=1B、x=4、y=1C、x=5、y=1D、x=2、y=3E、x=10、y=2例8．恒温恒容进行的可逆反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)开始时加入1molH2和1molI2，当达到平衡时体积分数分别为：H2a%、I2b%、HIc%。如果初始数据分别为下列选项时，能否建立起等效平衡状态呢？（）：A.2molHIB.2molH2+2molI2C.1molH2+1molI2+2molHID.0.5molH2+0.5molI2+1molHI如果改成“恒温恒压”条件呢？（）：例9．一固定体积密闭容器中，保持一定温度进行可逆反应：H2(气)+Br2(气)2HBr(气)，已知加入1molH2和2molBr2时，达平衡后生成amolHBr(见下表);在相同条件下，且保持平衡时各组分百分含量不变，对下列编号（1）－（3）的状态，填写表中空白：例10．一个盛有催化剂的容积可变密闭容器中，保持一定温度压强，进行以下反应，N2(气)+3H2(气)2NH3(气)，已知加入1molN2和4molH2时，达到平衡后生成amolNH3，在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，填写表中空白：34、定温、不定压、不定容条件下的等效平衡：例11．在一定温度下,将2molHI气体充入一容积可变的密闭容器中发生可逆反应：2HI(g)H2(g)+I2(g),反应达平衡后,H2的体积分数为m%。若其他条件不变,容器的容积变为原来的一半,平衡时H2的体积分数为。例12．一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5，加热到200℃发生如下反应：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)反应达平衡时，混合气体中PCl5所占体积分数为M%。若同一温度的同一容器中，最初投入2molPCl5，反应达平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为N%。则M和N的关系是()(A)M＞N(B)M=N(C)M＜N(D)无法确定“模拟示意图分析法”：若是恒温恒压呢？（）若是反应2HIH2+I2呢？若是反应2NO2N2O4呢？【热点关注2】:“合成氨工业”的适宜条件、工艺流程：1.合成氨反应的特点化学反应：N2+3H22NH3;△H=-92.4KJ/mol（1）可逆反应；（2）正反应是放热反应；（3）正反应是气体体积缩小的反应。2．小结适宜生产条件：压强：20~50MPa帕斯卡温度：500℃左右催化剂：铁触媒注意：及时分离出NH3，并不断补充N2和H2（N2要过量，提高成本较高的H2转化率）3.图示合成氨的工艺原理：“思考与交流”：工业上生产H2SO4：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为何不采用加压方法？（因为在常压下SO2的转化率已达91%，不需要再加压）例题．下列说法，能够用勒沙特列原理来解释的是（）：A.加入催化剂可以提高单位时间氨的产量B.高压有利于氨的合成反应C.500℃高温比室温更有利于合成氨的反应D.恒温恒容下，在合成氨平衡体系充入He，使压强增大，则平衡正向移动NH3增多4【热点关注3】:化学反应进行的方向重难点讲解重难点一：能量变化、熵变与化学反应的关系任何反应体系都有趋向于“从高能状态转变为低能状态”（体系对外做功或释放能量）、“从有序自发地转变为无序”（在密闭条件下，体系具有自发地转变为气体）的倾向。因此影响和决定化学反应进行方向的因素是能量变化(即焓变)和熵变。1．化学反应的方向与能量的关系：能量变化是与反应能否自发进行相关的因素，但不是决定反应能否自发的惟一因素。(1)多数能自发进行的反应是放热反应。例如：自燃、中和、生锈、燃烧、一些化合等；氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(1)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH(298K)＝－444.3kJ/mol(2)有不少吸热反应也能自发进行。NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(1)ΔH(298K)＝＋37.30kJ/mol(3)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。例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温、高温下均为吸热过程的分解反应。ΔH(298K)＝＋178.2kJ/molΔH(1200K)＝＋176.5kJ/mol所以反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。2．化学反应的方向与熵变的关系：(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体过程、气体物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；(2)有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；(3)氯化铵的生成是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。例如：证明，熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素。重难点二：化学反应方向判断方法1．传统的判断方法：(1)由不稳定物质向稳定物质转变2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O，稳定性：NaCO3＞NaHCO3。(2)离子反应：对于复分解反应，一般是由易电离物质向难电离物质转变，或向离子浓度减小的方向转变。①由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变。如Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。侯德榜制碱法②由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。如：2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，所以酸性强弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。(3)由难挥发(高沸点)性物质向易挥发(低沸点)性物质转变。5①由难挥发(高沸点)性酸向挥发(低沸点)性酸转变。如：2NaCl＋H2SO4(浓)=====△Na2SO4＋2HCl↑，所以沸点：H2SO4(浓)＞HCl。②由难挥发性酸酐向挥发性酸酐转变。如：CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑，所以沸点：SiO2＞CO2。③由难挥发性金属向挥发性金属转变。如：2RbCl＋Mg=====熔融MgCl2＋2Rb，所以沸点：Mg＞Rb。(4)由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质的转变。如：2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。2．用焓变和熵变判断反应的方向-----复合综合判据：(1)体系的自由能变化(符号为ΔG，单位kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，(2)研究表明:在温度、压力一定条件下，化学反应方向是焓变、熵变共同影响的结果，反应方向的判据为ΔG＝ΔH－TΔS。若ΔG＝ΔH－TΔS0反应能自发地进行；若ΔG＝ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态；若ΔG＝ΔH－TΔS0反应不能自发进行。(ΔS表示熵变，为生成物与反应物总熵之差)。(3)可用于化学反应是否自发进行的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行；当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行；当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度因素有关。(4)特别提醒：①根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反