化学反应的方向和限度.ppt

基础盘点一、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：①体系趋向于从______状态转变为_______状态(体系对外部____或____热量)。②在密闭条件下，体系有从____转变为___的倾向性(无序体系更加稳定)。低能量做功放出有序无序低能量高能量低能量第2讲化学反应的方向和限度第九章化学反应速率和化学平衡2．化学反应方向的判据(1)焓判据放热过程中体系能量_____，ΔH__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。(2)熵判据①熵：量度体系____程度的物理量，符号为__。②熵的大小：同种物质，三种状态下，熵值由大到小的顺序为______________。③熵判据体系的混乱度____，ΔS__0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。降低＜混乱SS(g)＞S(l)＞S(s)。增大＞(3)复合判据——自由能变化①符号：____，单位：______②公式：ΔG＝_________③应用恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据，不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，可推出下列关系式：a．当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG__0，反应一定自发进行。b．当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG__0，反应不可自发进行。c．当ΔH＞0，ΔS＞0或，ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发与____有关。ΔGkJ/molΔH－TΔS＜＞温度特别提醒能自发进行的反应不一定能实际发生，化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应是否实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。二、可逆反应1．定义____条件下，既能向______方向进行，同时又能向______方向进行的化学反应。2．特点反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率小于100%。3．表示用表示。相同正反应逆反应4．化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率____，反应体系中所有参加反应的物质的____保持不变的状态。(2)平衡特点相等质量正反应速率=逆反应速率质量（或反应）指点迷津“v(正)＝v(逆)”，是化学平衡状态微观本质的条件，其含义可简单地理解为：对反应物或生成物中同一物质而言，其生成速率等于消耗速率。“反应混合物中各组分的浓度不变”是平衡状态的宏观表现，是v(正)＝v(逆)的必然结果。三、化学平衡常数1．概念在一定温度下，当一个可逆反应达到________时，生成物_________________与反应物____________________的比值是一个常数，用符号__表示。2．表达式对于反应mA(g)＋npC(g)＋qD(g)，K＝cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)(固体和纯液体的浓度为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。化学平衡浓度计量数次方的浓度计量数次方的乘积K3．意义(1)K值越大，反应物的转化率____，正反应进行的程度____。(2)K只受____影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。①若反应方向改变，则平衡常数改变。正、逆反应的平衡常数互为倒数。②若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。越大越大温度如：N2O4(g)2NO2(g)K(373K)＝c2(NO2)c(N2O4)＝0.3612N2O4(g)NO2(g)K′(373K)＝c(NO2)c1/2(N2O4)＝0.36＝0.602NO2(g)N2O4(g)K″(373K)＝c(N2O4)c2(NO2)＝10.36≈2.8因此书写平衡常数表达式及数值，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。误区警示化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。考点精讲考点一化学平衡的特征及平衡状态的判断问题1：化学平衡的实质是什么？提示化学平衡的实质是v正＝v逆注意：v正＝v逆的内涵是同一物质的消耗速率与生成速率相等。其表现形式有多种：包括反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于对应系数之比；反应物的生成速率与生成物的生成速率之比等于对应系数之比等，要善于分辨。问题2：化学平衡的特征是什么？提示化学平衡的特征表现在以下几个方面：(1)逆：化学平衡研究的对象为可逆反应。(2)动：正、逆反应仍在进行，是动态平衡。(3)等：正反应速率和逆反应速率相等。(4)定：各组分的浓度等一定。(5)变：平衡在一定条件下建立、保持，条件改变，平衡发生改变。注意：各组分的浓度、物质的量、百分含量保持不变，这样的组分不能为固体或纯液体。问题3：通常从哪些方面判断反应已达平衡状态？(或化学平衡的标志通常有哪些？)提示例举反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)是否平衡状态混合物体系中各成分的量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定不一定平衡正反应速率与逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v正＝v逆平衡②在单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC，即v正＝v逆平衡③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆不一定平衡④在单位时间内生成nmolB，同时消耗了qmolD，v正不一定等于v逆不一定平衡压强①若m＋n≠p＋q，总压强一定(其他条件一定)平衡②若m＋n＝p＋q，总压强一定(其他条件不变)不一定平衡混合气体的平均相对分子质量(Mr)①Mr一定，m＋n≠p＋q平衡②Mr一定，m＋n＝p＋q不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件不变)平衡颜色颜色不再变化平衡体系的密度(ρ)密度一定不一定平衡例1可逆反应2NO2＋O2(g)在体积固定的密闭容器中达到平衡状态的标志是()①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部解析化学平衡状态的根本标志是v正＝v逆及各组分百分含量不变。解答题目时，要牢牢抓住两个根本标志，并明确气体的颜色、密度、压强、平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系，才能做到全面分析、顺利解答。本题不仅考查了化学平衡的直接标志，也要求对化学平衡的间接标志进行分析和判断。①中单位时间内生成nmolO2必消耗2nmolNO2，而生成2nmolNO2必消耗nmolO2，说明反应达到平衡。②不能说明反应达到平衡。③中无论达到平衡与否，化学反应速率之比都等于化学计量数之比。④有色气体的颜色不变表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡。⑤体积固定、气体质量反应前后守恒，密度始终不变。⑥反应前后Δn≠0，压强不变意味着各物质的含量不再变化。⑦由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的量不变，该反应Δn≠0，能说明反应达到平衡。答案A规律方法可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：①正反应速率和逆反应速率相等。②反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。只要抓住这两个特征就可确定是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。即时巩固1一定温度下，下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋达到平衡标志的是()①C的生成速率与C的消耗速率相等②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④C的物质的量不再变化⑤混合气体的总压强不再变化⑥混合气体的总物质的量不再变化⑦单位时间消耗amolA，同时生成3amolB⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2A．②⑧B．④⑦C．①③D．⑤⑥解析关于平衡状态的判断，一定要根据实际反应分析选项，判断是否达到平衡状态，只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。②在反应过程中的任意时刻都符合。⑧可能是平衡状态，也可能不是平衡状态。答案A考点二化学平衡常数应用及化学平衡计算1．化学平衡常数的应用(1)判断化学反应可能进行的程度K值越大，反应物的转化率越大，反应进行的程度越大。(2)判断化学反应是否达到平衡状态及平衡移动方向对化学反应aA(g)＋bcC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商Q＝cc(C)·cd(D)ca(A)·cb(B)①若Q＝K，反应达到平衡状态；②若Q＜K，平衡正向移动；③若Q＞K，平衡逆向移动。(3)利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(4)计算化学反应中某反应物的平衡转化率。2．化学平衡计算的一般思路和方法——建模思想化学平衡的计算一般涉及到各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等，通常的思路是写出平衡式，列出相关量(起始量、变化量、平衡量)，确定各量之间的关系，列出比例式或等式或依据平衡常数求解。如以下反应：mA(g)＋npC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为VL。mA(g)＋npC(g)＋qD(g)起始(mol)ab00变化(mol)mxnxpxqx平衡(mol)a－mxb－nxpxqx则有：(1)K＝(pxV)p·(qxV)q(a－mxV)m·(b－nxV)n(2)对于反应物：n(平)＝n(始)－n(变)；对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(变)。(3)c平(A)＝a－mxV。(4)α(A)平＝mxa×100%，α(A)∶α(B)＝mxa∶nxb＝mbna。(5)φ(A)＝a－mxa＋b＋(p＋q－m－n)x×100%。(6)p(平)p(始)＝a＋b＋(p＋q－m－n)xa＋b。(7)ρ(混)＝a·M(A)＋b·M(B)V(g/L)。(8)M＝a·M(A)＋b·M(B)a＋b＋(p＋q－m－n)x(g/mol)。例2(2009·宁夏理综，13)在一定温度下，反应12H2(g)＋12X2的平衡常数为10。若将1.0mol的HX(g)通入体积为1.0L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于()A．5%B．17%C．25%D．33%解析HX(g)的最大分解率即反应达到化学平衡时的分解率。设生成H2、X2的物质的量浓度为x12H2(g)＋12X2(g)===HX(g)开始浓度/mol/L001变化浓度/mol/Lxx2x平衡浓度/mol/Lxx1－2x1－2xx12·x12＝10，解得x＝112，HX的分解率为：2x1＝16≈17%。答案B规律方法化学平衡的有关计算题常用的是“三段式”法。即先列出反应物、生成物的初始量、转化量、平衡量，再根据相关关系列方程式求解。即时巩固2高炉炼铁中发生的基本反应之一：FeO(s)＋＋CO2(g)(正反应吸热)，其平衡常数可表示为K＝c(CO2)c(CO)，已知1100℃时，K＝0.263。(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值________，平衡常数K值______(“增大”、“减小”或“不变”)。(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025mol/L，c(CO)＝0.1mol/L，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态______(填“是”或“否”)，此时，化学反应速率v正______v逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是_______________。解析