化学届《步步高》高考总复习大一轮第九章 化学反应速率和化学平衡 学案42 化学反应的方向和限度.docx
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化学届《步步高》高考总复习大一轮第九章化学反应速率和化学平衡学案42化学反应的方向和限度
学案42 化学反应的方向和限度
[考纲要求] 1.了解化学反应的方向与化学反应的焓变和熵变之间的关系。
2.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据。
3.能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。
4.了解可逆反应的定义。
5.理解化学平衡的定义。
6.理解影响化学平衡的因素。
7.理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。
知识点一 化学反应进行的方向及判断依据
1.自发反应
在一定条件下______________________就能自发进行的反应称为自发反应。
2.判断化学反应方向的依据
(1)焓变与反应方向
研究表明,对于化学反应而言,绝大多数____________都能自发进行,且反应放出的热量________,体系能量________得也________,反应越________。
可见,__________是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
(2)熵变与反应方向
①研究表明,除了热效应外,决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的________。
大多数自发反应有趋向于体系________增大的倾向。
②熵和熵变的含义
a.熵的含义
熵是衡量一个体系________的物理量。
用符号________表示。
同一条件下,不同物质有不同的熵值,同一物质在不同状态下熵值也不同,一般规律是:
S(g)>S(l)>S(s)。
b.熵变的含义
熵变是反应前后体系__________,用________表示,化学反应的ΔS越大,越有利于反应____________。
(3)综合判断反应方向的依据
要正确判断一个化学反应是否能自发进行,必须综合考虑反应的________与________。
在恒温、恒压时,①如果反应的__________,则该反应一定能自发进行;②如果反应的____________,则该反应一定不能自发进行;③如果反应的________________或____________,反应是否能自发进行与反应的________有关。
问题思考
1.能自发进行的反应一定能实际发生吗?
2.为什么有时可用能量判据或熵判据判断反应进行的方向?
知识点二 可逆反应和化学平衡
1.可逆反应
________条件下,既能向________方向进行,又能向________方向进行的化学反应。
问题思考
3.反应2H2O
2H2↑+O2↑是否为可逆反应?
2.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)建立过程
在一定条件下,将0.3molCO和0.2molH2O(g)通入2L密闭容器中,进行反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)。
①反应刚开始时,________浓度最大,正反应速率最大;________浓度为0,____反应速率为0。
②随着反应的进行,反应物浓度逐渐________,正反应速率逐渐________;生成物浓度逐渐________,逆反应速率逐渐________,最终正、逆反应速率________,达到平衡状态,此时反应体系中各物质的浓度均____________。
③依据以上叙述画出反应的v-t图象:
④由v-t图象________看出化学平衡是动态平衡,因为______________,即反应仍在进行着。
(3)平衡特点
问题思考
4.化学平衡概念中,正反应速率和逆反应速率相等的含义是什么?
知识点三 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)+nB(g)
pC(g)+qD(g),
K=________________(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)。
3.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。
若反应方向改变,则平衡常数改变。
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。
一、化学平衡状态的判断
1.化学平衡状态的标志
(1)v正=v逆——反应体系中____________的消耗速率和生成速率相等
(2)平衡混合物中各组成成分的含量保持不变——各组分的______________、________、____________、____________(有气体参加的可逆反应)、________________等保持不变。
2.实例分析
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
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总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定
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
②在单位时间内消耗了nmolB,同时消耗了pmolC,则v正=v逆
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nmolB,同时消耗qmolD,均指v逆,v正不一定等于v逆
压强
①若m+n≠p+q,总压强一定(其他条件不变)
②若m+n=p+q,总压强一定(其他条件不变)
混合气体相
对平均分子
质量(
)
①
一定,m+n≠p+q
②
一定,m+n=p+q
温度
任何化学反应都伴随着能量变化,当体系温度一定(其他条件不变)
体系的密度(ρ)
密度一定
典例导悟1
下列方法可以证明H2(g)+I2(g)
2HI(g),已达平衡状态的是____________(填序号)。
①单位时间内生成nmolH2的同时,生成nmolHI ②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂 ③百分含量w(HI)=w(I2) ④反应速率v(H2)=v(I2)=
v(HI) ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1 ⑥温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化 ⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化 ⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑨温度和体积一定时,混合气体颜色不再变化 ⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
讨论:
在上述⑥~⑩的说法中能说明2NO2(g)
2O4(g)达到平衡状态的是______________(填序号)。
二、等效平衡
1.含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体系,________时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量________。
2.原理
同一可逆反应,当外界条件一定时,反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,最后都能达到平衡状态。
其中平衡混合物中各物质的含量________。
由于化学平衡状态与________有关,而与建立平衡的________无关。
因而,同一可逆反应,从不同的状态开始,只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同,则可形成等效平衡。
3.分析方法
按照化学方程式的化学计量数关系,把起始物转化为方程式__________的物质,通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等,还是等比,来判断化学平衡是否等效(即“一边倒”)。
4.分类及判断方法
等效平衡有两类反应(即Δn=0、Δn≠0的反应)、两种状态(即恒温恒容、恒温恒压)
(1)恒温恒容条件下的体积可变反应
判断方法:
____________即等效
(2)恒温恒压条件下的体积可变反应
判断方法:
____________即等效
(3)恒温条件下体积不变的反应
判断方法:
无论是恒温恒容,还是恒温恒压,只要____________即等效,因为压强改变对该类反应的化学平衡__________。
典例导悟2
在一定温度下进行反应H2+I2
2HI,有以下3种不同的起始投料方式(初始容器容积相同):
H2(g) + I2(g)
2HI(g)
①1mol1mol0mol
②2mol2mol1mol
③amolbmolcmol
(1)试判断②和①是否是等效平衡?
(2)①和②均达平衡时,H2的物质的量是否相同?
物质的量浓度是否相同?
(3)若使③和①成为等效平衡,则a、b、c应满足什么关系?
题组一 化学平衡状态的判断及平衡特征
1.(2011·山东理综,28)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。
(1)NO2可用水吸收,相应的化学反应方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
利用反应6NO2+8NH3
7N2+12H2O也可处理NO2。
当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是________L。
(2)已知:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
ΔH=-196.6kJ·mol-1
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)
ΔH=-113.0kJ·mol-1
则反应NO2(g)+SO2(g)
SO3(g)+NO(g)的ΔH=________kJ·mol-1。
一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是________。
a.体系压强保持不变
b.混合气体颜色保持不变
c.SO3和NO的体积比保持不变
d.每消耗1molSO3的同时生成1molNO2
测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K=________。
(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如右图所
示。
该反应ΔH________0(填“>”或“<”)。
实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2.(2011·浙江理综,27)某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵(NH2COONH4)分解反应平衡常数和水解反应速率的测定。
(1)将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:
NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)
实验测得不同温度下的平衡数据列于下表:
温度/℃
15.0
20.0
25.0
30.0
35.0