高三一轮复习化学反应方向和化学平衡

化学反应方向和化学平衡化学反应的方向1.自发过程:在一定温度和压强下，不需借助光、电等外部力量就能自动进行的过程.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.（1）铁器暴露在潮湿的空气中会生锈（2）可燃物的燃烧（3）酸碱中和反应一、自发过程、自发反应反应放热有利于反应的自发进行.二、化学反应方向的判据说明：反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素1.化学反应方向和反应焓变2.化学反应方向和反应熵变熵：(１)概念：描述体系混乱度的物理量单位：J.mol-1.k-1符号：S化学反应的方向（2）影响熵的因素：①同一条件下，不同物质熵不同②同一物质，聚集状态不同熵不同S(g)S(l)S(s)（3）反应的熵变:△S=S（生成物）-S（反应物）（4）熵增加过程：固体溶解、物质的汽化、墨水的扩散、气体的扩散熵增加的反应：产生气体的反应，气体的物质的量增加的反应△S0说明：熵变是与反应能否自发进行有关的又一因素，但也不是唯一因素。（5）熵增加有利于反应的自发进行.化学反应的方向化学反应的方向3.反应方向判据：△H-T△S0反应能自发进行△H-T△S=0反应达到平衡状态△H-T△S0反应不能自发进行即:在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向△H-T△S0的方向进行，直至达到平衡状态。判据的应用：△H0△S0所有温度下反应都自发进行△H0△S0所有温度下反应都不自发进行△H0△S0高温下自发进行△H0△S0低温下自发进行应用△H-T△S时应注意：①只能应用于温度，压强一定的条件下的反应，不能用于其它条件下的反应。②指出的是在温度压强一定条件下，反应自动发生的趋势即反应的可能性，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与反应速率有关。化学反应的方向请判断下列说法正确的是A.凡是放热反应都是自发的，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化学反应的方向化学反应的限度一、可逆反应：“”1.定义：在同一条件下，能同时向正、反两个相反方向进行的反应。2.特点：（1）可逆反应不能进行到底，任一反应物转化率均小于100%,得到的总是反应物与生成物的混合物.（2）正、逆反应同时进行。（3）既可以从正向开始，也可以从逆向开始，也可从两边开始。化学反应的限度在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是A．SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/LB．SO2为0.25mol/LC．SO2、SO3均为0.15mol/LD．SO3为0.4mol/L化学反应的限度化学反应的限度指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应物和生成物的浓度保持不变的状态。二、化学平衡状态1.概念：逆、动、等、定、变2.特征：平衡状态的判断：1.绝对标志：①V正=V逆②各组分浓度等不随时间延长而改变2.间接标志：（相关物理量恒定不变）①压强②密度③体系颜色④*混合气体的平均分子量化学反应的限度1.定义:在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的系数次方之积与反应物平衡浓度的系数次方之积的比值是一个常数，这个常数称为化学平衡常数，简称平衡常数。用K表示。三、平衡常数K2.平衡常数的数学表达式；dcbaBADCK][][][][=对于反应:aA+bBcC+dD化学反应的限度(3)平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关.(K的表示与可逆反应的系数有关)(1)反应中的固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中.书写平衡常数表达式应注意的问题(4)对于给定的化学反应,正逆反应的平衡常数互为倒数(5)平衡常数的单位与化学方程式的书写方式相对应.(2)在稀溶液中进行的反应，若反应有水参加或生成，水不写入平衡常数的表达式中.化学反应的限度平衡常数K只与温度有关，而与反应的初始浓度以及可逆反应建立平衡的途径、是否使用催化剂无关3.影响平衡常数K的因素:注:K随温度的变化若正反应是吸热反应,升高温度,K增大;若正反应是放热反应,升高温度,K减少化学反应的限度(1)借助平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度(反应的限度)。K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的平衡转化率越大；K值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的平衡转化率越小。注:反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得较完全；K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）;K=1,正逆反应相当.。4.平衡常数K的意义和应用化学反应的限度对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(2)借助K判断在某温度下，某时刻反应是否达平衡.若未达平衡，反应进行的方向。Qk,未达平衡，反应逆向进行。Q=k,反应达平衡。Qk,未达平衡，反应正向进行。)()()()(BcAcDcCcQnmqp=浓度商Q：高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)△H0(1)该反应的平衡常数表达式K=____________;(2)已知1100℃时,K=0.263.温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,平衡常数K________(增大,减少或不变).(3)1100℃时,测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在这种情况下,该反应是否处于平衡状态________(填是或否),此时反应速率是v正________v逆(填、、=).化学反应的限度(4)平衡常数的计算(平衡计算)(3)判断反应的热效应。化学反应的限度达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；重点：有关化学平衡常数的计算对于反应:aA+bBcC+dD例：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.10mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L，求：(1)反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.20mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。方法：三段式答案：（1）H2+I22HIK=0.25（2）0.016mol/L、0.016mol/L、0.008mol/L用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)%100)A(c)A(c%100)A(n)A(n)%A(加入的总反应掉的加入的总反应掉的6、转化率与平衡转化率（α）转化率α：反应进行的过程中已反应掉了的反应物占反应物总量的百分比。注意：1、反应物A的平衡转化率是该条件最大转化率。2、反应物的转化率可以用于表示一个反应的进行程度。3、反应物的转化率受外界条件（温度和浓度）的影响。4、当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时，该反应的各反应物的转化率相等。标志：（1）、比正逆。v正＝v逆≠0；（2）、比前后。反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化；重点：化学平衡的标志【例1】在一定温度下，反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是()A.单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的ABB.容器内的压强不随时间变化C.单位时间生成2nmol的AB同时生成nmol的B2D.单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的B2C例2化学平衡状态的判断：举例反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定②各物质的质量或各物质的质量分数一定③各气体的体积或体积分数一定④总压强、总体积、总物质的量一定正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，即v正=v逆②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，均指v正③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q，v正不一定等于v逆④在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD，因均指v逆平衡平衡平衡不一定平衡不一定不一定不一定举例反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)压强（恒容）①m+n≠p+q时，总压强一定（其他条件一定）②m+n=p+q时，总压强一定（其他条件一定）混合气体的平均分子量①一定时，只有当m+n≠p+q时，②一定，但m+n=p+q时温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定时体系的密度ρ密度一定平衡不一定Mr平衡不一定平衡不一定【例3】能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是：①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2⑥某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间的变化而变化⑧容器内压强不随时间的变化而变化⑨容器内密度不再发生变化⑩容器内的平均相对分子质量不再发生变化⑤⑥⑧⑩1.在一定温度下，向aL的密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：X(g)+2Y(g)2Z(g)，此反应达到平衡的标志是A、容器内压强不随时间变化B、容器内各物质的浓度不随时间变化C、容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2D、单位时间内消耗0.1molX同时生成0.2molZAB【练习】2、一定温度下在容积恒定的密闭容器中进行反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不发生变化时，能表明该反应达到平衡的是：①混合气体的密度②容器内气体的压强③混合气体总物质的量④B的物质的量浓度A、①④B、②③C、②③④D、只能④A3、在一定温度下，向aL的密闭容器中加入2molNO2(g)发生如下反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，不能作为此反应达到平衡的标志的是A、混合气体的密度不再变化B、混合气体的颜色不再变化C、混合气体的相对分子质量不再变化D、容器内的压强不再变化A化学反应的限度四.反应条件化学平衡的影响１.化学平衡的移动(1)概念：如果一个可逆反应达到平衡状态以后，反应条件（如Ｃ、Ｔ、Ｐ等）改变，平衡混合物里各组成物质的百分含量随着改变而达到新的平衡状态。这种由旧平衡状态向新的平衡状态变化的过程叫化学平衡的移动。化学反应的限度(2)平衡移动的原因和方向：①由于条件的改变，使得正、逆反应速率不再相等，平衡向着条件改变后速率较大的一方移动。②由于条件的改变，使得Q不再等于K，外界条件改变V(正)V(逆)，正反应占优，平衡正向移动。V(正)V(逆)，逆反应占优，平衡逆向移动。V(正)、V(逆)改变倍数相等，平衡不移动。Q=k,平衡未破坏，平衡不移动。Qk,平衡正向移动。Qk,平衡逆向移动若条件改变后平衡移动原理（只改变一个条件）化学平衡状态υ正=υ逆外界条件改变引起速率变化υ正≠υ逆υ正=υ逆υ正＞υ逆υ正＜υ逆向右移动不移动向左移动原因方向结果过程分析结果分析2．从正、逆反应速度是否相等判断：化学反应的限度（3）平衡移动原理（勒夏特列原理）如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。①适用范围：所有的动态平衡封闭体系（电离平衡，水解平衡，溶解平衡等），只改变其中一个条件（如Ｃ、Ｔ、Ｐ等）时，平衡移动原理才适用。②优缺点：该原理可用来判断平衡移动的方向，但不能判断建立新平衡所需要的时间，以及在平衡建立过程中各物质间的数量关系等。③减弱不是消除。【例】现有反应：CO(g)＋H2O(g