高二化学反应的方向限度与速率1.docx

1、高二化学反应的方向限度与速率1第2章 化学反应的方向、限度与速率第1节 化学反应的方向学习目标1 理解熵及熵变的意义。2 能用焓变和熵变说明化学反应进行的方向。 知识梳理1 焓变_(是，不是)决定反应能否自发进行的唯一因素。2 熵，符号为_，单位_，是描述_的物理量，熵值越大，_。 在同一条件下，不同的物质熵值_，同一物质S(g)_S(l) _ S(s) (,)。3 熵变为_，用符号_表示。产生气体的反应，气体的物质的量增大的反应，为熵值_(增大，减小，不变)的反应，熵变为_(正，负)值。4在_一定的条件下，化学反应的方向是_共同影响的结果，反应方向的判据为_。当其值：大于零时，反应_小于零时

2、，反应_ 等于零时，反应_ 即在_一定的条件下，反应_(放热，吸热)和熵_(增大，减小，不变)都有利于反应自发进行。5恒压下温度对反应自发性的影响种类HSHTS反应的自发性例1+2H2O2(g)2H2O(g)+O2(g) 2+2CO(g)2C(s)+O2(g)3+在低温在高温CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)4在低温在高温HCl(g)+NH3(g)NH4Cl(s) 当H，S符号相同时，反应方向与温度T_(有关，无关)当H，S符号相反时，反应方向与温度T_(有关，无关)学习导航1方法导引（1）通过计算或分析能确定H TS的符号，进而确定反应自发进行的方向是本节的重点。（2）熵是体系微观粒

3、子混乱程度的量度。体系混乱度越大，其熵值越大。一般情况下气态物质的熵大于液态物质的熵，液态物质的熵大于固态物质的熵；相同物态的不同物质，摩尔质量越大，或结构越复杂，熵值越大。（3）对某化学反应，其熵变S为反应产物总熵与反应物总熵之差。在化学反应过程中，如果从固态物质或液态物质生成气态物质，体系的混乱度增大；如果从少数的气态物质生成多数的气态物质，体系的混乱度也变大。这时体系的熵值将增加。根据这些现象可以判断出过程的S0。（4）利用H -TS 的符号可判断恒温恒压条件下反应的方向：H -TS0时，反应自发进行；H TS = 0时，反应达到平衡状态；HTS0反应不能自发进行。当焓变和熵变的作用相反

4、且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用，可以估算反应发生逆转的温度（正为转向温度）：T(转)= 。化学反应体系的焓变减少（H0）和熵变增加（S0）都有利于反应正向进行。（5）在一定温度范围内，反应或过程的H（T）H（298K）, S（T）S（298K）,式中温度T既可以是298K，也可以不是298K，这是由于当温度在一定范围改变时，反应的H =fH(反应产物)fH(反应物)。尽管反应物与生成物的fH，S均相应改变，但它们相加减的最终结果仍基本保持不变。2例题解析【例1】分析下列反应自发进行的温度条件。 （1）2N2(g) + O2(g) 2 N2O(g)；H = 163 kJ. mol

5、1 （2）Ag (s) + Cl2( g ) AgCl ( s)；H = - 127 kJ. mol1（3）HgO(s) Hg ( l ) + O2( g )；H = 91 kJ. mol1（4）H2O2( l ) O2( g ) + H2O( l ) ；H = - 98 kJ. mol1解析反应自发进行的前提是反应的H-TS0，与温度有关，反应温度的变化可能使H-TS符号发生变化。 （1）H 0，S0，在任何温度下，H-TS0，反应都不能自发进行。 （2）H 0，S0，在较低温度时，H-TS0，即反应温度不能过高。 （3）H 0，S0，若使反应自发进行，即H-TS0，必须提高温度，即反应只有

6、较高温度时自发进行。 （4）H 0，S0，在任何温度时，H-TS0，即在任何温度下反应均能自发进行。【例2】通常采用的制高纯镍的方法是将粗镍在323K与CO反应，生成的Ni(CO)4经提纯后在约473K分解得到高纯镍。Ni( s ) + 4CO(g) Ni(CO)4 ( l ) 已知反应的H = -161 kJ. mol1 S = -420 J. mol1. K1。试分析该方法提纯镍的合理性。解析 根据H-TS = 0时，反应达到平衡，则反应的转折温度为： T = 当T383K时，H-TS0，反应正向自发进行； 当T383K时，H-TS0，反应逆向自发进行。 粗镍在323K与CO反应能生成Ni

7、(CO)4，Ni(CO)4为液态，很容易与反应物分离。Ni(CO)4在473K分解可得到高纯镍。因此，上述制高纯镍的方法是合理的。基础训练1下列说法完全正确的是（ ） A. 放热反应均是自发反应 B. S 为正值的反应均是自发反应C. 物质的量增加的反应，S 为正值 D. 如果H和S 均为正值，当温度升高时，反应可能自发进行 2反应CH3OH ( l )+ NH3( g ) = CH3NH2( g ) + H2O ( g )在某温度自发向右进行，若反应H= 17kJ. mol1，H-TS= 17kJ. mol1，则下列正确的是（ ） A. H 0，H-TS0 B. H 0，H-TS0 C. H

8、 0，H-TS0 D. H 0，H-TS03下列反应中，S最大的是（ ） A. C(s)+O2(g) CO2 (g) B. 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)C. N2（g）3H2（g） 2NH3（g） D. CuSO4(s) + 5 H2O(l) CuSO4 5 H2O (s) 4下列反应在常温下均为非自发反应，则在高温下仍为非自发的是（ ） A. Ag2 O(s) 2Ag(s)+O2(g) B. Fe2O3( s )+C( s ) 2Fe( s ) + CO2(g)C. N2O4（g） 2NO2（g） D. 6C(s) + 5 H2O(l) C6H12O6 ( s ) 5某反应2A

9、B（g） C(g)+3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的H、S应为（ ）AH 0，S0 BH 0，S0 CH 0，S0 DH 0，S0 6已知2CO(g) CO2 (g) + C (s)，T = 980 K时，H -TS = 0。当体系温度低于980 K时，估计H -TS的正负符号为_，所以CO将发生_反应；当体系温度高于980 K时，H-TS的正负符号为_。在冶金工业中，以C作为还原剂温度高于980 K时的氧化产物是以_为主，低于980 K时以_为主。7有A、B、C、D四个反应：反 应ABCDH/ kJ. mol110.51.80-126-11.7S/ J.

10、mol1. K130.0-113.084.0 -105.0则在任何温度都能自发进行的反应是 ；任何温度都不能自发进行的反应是 ；另两个反应中，在温度高于 时可自发进行的反应是 ，在温度低于 时可自发进行的反应是 。8下列反应：（1）C(s)+O2(g)=CO2(g) （2）2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)（3）NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g) （4）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)则按S减小的顺序为 。9已知温度为298 K时，f HNH3(g)= -46.19 kJ. mol1，f HN2(g)= 0，f HH2(g)= 0，SNH3(g)= 192.5J.

11、mol1. K1，SN2(g)= 191.49J. mol1. K1，SH2(g)= 130.59J. mol1. K1。试分析氨的分解反应：2 NH3(g)N2(g)+3 H2(g)（1）在298 K时，能否自发进行？（2）欲使上述反应方向逆转，对温度条件有何要求？10已知温度为298 K时CH4(g)Cu(s)CuO(s)CO2(g)H2O(l)H2O(g)f H/ kJ. mol1-74.850-157.3-393.5-285.83-241.82S/ J. mol1. K1186.2733.1542.63213.6469.91188.72 计算反应：CH4(g)+4 CuO(s)= CO

12、2(g)+2 H2O(l)+4 Cu(s)（1）298 K时的H、S及H-TS。（2）500 K时的H、S及H-TS。11已知数据：fH(Sn，白)= 0，fH(Sn，灰)= - 2.1kJ. mol1 ，S（Sn，白）= 51.5J. mol1. K1， S(Sn，灰)= 44.3J. mol1. K1，求Sn(白) Sn(灰)的转化温度。12铁锈的主要成分为Fe2O3，已知298 K时，由单质生成Fe2O3的H=- 824kJ. mol1，且H-TS=- 742.2kJ. mol1，用计算说明在零下150的空气中铁是否可能发生锈蚀？拓展提高1已知下列数据：CaSO4(s)CaO(s)SO3

13、(g)f H/ kJ. mol1-1432.7-635.1-395.72S/ J. mol1. K1107.039.75256.65通过计算说明能否用CaO(s)吸收高炉废弃中的SO3气体以防止SO3污染环境。2在298 K时，下列反应的H依次为：C8H18(g) +O2(g)8 CO2(g) + 9H2O(l)；H1 = -5512.4 kJ. mol1C(石墨) + O2(g) CO2(g)； H2 = -393.5 kJ. mol1 H2(g) + O2(g) H2O(l)； H3 = -285.8kJ. mol1 正辛烷（C8H18）、氢气和石墨的熵值分别为：463.7、130.6、5

14、.694 J. mol1. K1。则298 K时，由单质生成1 mol正辛烷的H、S及H-TS分别为多少？第2节 化学反应的限度学习目标1 掌握化学平衡常数的数字表达式。2 理解化学平衡常数的意义，会用化学平衡常数判断反应进行的方向。3 掌握有关化学平衡的计算。4 掌握浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，会判断化学平衡移动的方向。知识梳理1 化学平衡常数K及表达式化学平衡常数可定量描述化学反应的限度。在_一定时，对于确定的反应，K为常数，压强、浓度的改变与平衡常数_(无关，有关)。K值越大，反应进行的越_。aA + bB c C + d D ， Kc =_（1）对于有纯固体或纯液体参加的反应

15、，如：CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g), Kc =_C(B)表示_ C0(B)表示_ B 表示_ （2）若A、B、C、D均为气体，Kp =_气体分压定律：混合气体中某组分气体_所表现的压强为该气体的分压强，简称分压。总压强为混合气体各组分分压_。混合气体中，分压之比与气体物质的量有何关系？当体积一定时，与浓度又有何关系？_ 浓度平衡常数(Kc):由各物质_算得的平衡常数。（3）化学平衡常数 压强平衡常数(Kp):由各物质_算得的平衡常数。（4）可逆反应的化学平衡常数表达式与方程式的书写有关。 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) K1= _H2(g) +N2(g) NH3(

16、g) K2=_2NH3(g) 3H2(g) + N2(g) K3=_K1 ，K2，K3之间的关系_ 2. 用化学平衡常数判断反应进行的方向 对于化学反应 aA + bB c C + d D，浓度商Qc =_ 当 Qc =Kc时，反应_； QcKc时，反应_； QcKc时，反应_。3. 化学平衡的计算 （1） 可逆反应达到平衡过程中物质浓度的变化关系反应物：平衡浓度 = _;生成物：平衡浓度 = _。各物质的转化浓度之比等于_之比。（2）平衡转化率 对于化学反应 aA + bB c C + d D 反应物A的转化率(A)=_ 温度一定，反应物的转化率因反应物的不同而不同。 提高A在原料气中的比例

17、，可使B的转化率_，而A的转化率_。提高B在原料气中的比例，可使A的转化率_，而B的转化率_。（3）平衡时某组分的百分含量 A%=_ 4. 反应条件对化学平衡的影响 在其他条件不变的情况下，（1）改变温度：升高反应体系的温度，平衡向_的方向移动； 降低反应体系的温度，平衡向_的方向移动。 温度对平衡移动的影响是通过改变_实现的。 （2）改变浓度：增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，Qc _Kc，化学平衡_移动。 增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，Qc _Kc，化学平衡_移动。 （3）改变压强：增大体系压强，平衡向着气体体积_的方向移动； 减小体系压强，平衡向着气体体积_的方向移动。勒夏特列原

18、理平衡移动原理2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g)；H0，设平衡状态下，体系中O2的物质的量浓度为a molL1，SO3的物质的量浓度为bmolL1，气体的压强为M Pa ，气体的温度为d 。（1）将平衡体系中的C(O2)增大为2a molL1，则平衡将向_反应方向移动，使O2物质的量浓度_，达到新平衡时O2与2a molL1、a molL1比较为_。（2）将平衡体系中的C(SO3)减小为 molL1，则平衡将向_反应方向移动，使SO3物质的量浓度_，达到新平衡时O2与b molL1、 molL1比较为_。（3）将体系气体温度一次性升高到2d ，则平衡向_反应方向移动，使体系的温度_，

19、达到新平衡时，温度t与d 、2d 比较为_。（4）将体系气体压强一次性降到Pa，则平衡向_反应方向移动，使体系的压强_，达到新平衡时，压强p与Pa、M Pa比较为_。学习导航1方法导引 （1）有关化学平衡的计算，浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律是本节的重点。 （2）对于一个已知的化学反应，当温度一定时，化学平衡常数K为确定的值。温度对平衡移动的影响是通过改变平衡常数实现的。浓度、压强的影响是通过使Qc与Kc不再相等，而使平衡发生移动。 （3）浓度适用于有气体参加或气体生成的反应或溶液中进行的反应，所以通常认为改变固体的量时化学平衡不发生移动。（4）反应物有两种或两种以上，增加一种物质的浓度

20、，该物质的平衡转化率降低，而其他物质的转化率升高。 （5）不特别指明时，增大压强均指压缩体积。平衡混合物是固体或溶液时，改变压强，平衡不移动。改变体系的压强相当于改变体系的体积，也就相当于改变物质的浓度（如增大体系的压强相当于增大气体的浓度），压强对化学平衡移动的影响是由于压强改变引起气体浓度的改变而引起化学平衡移动的，若压强的改变并没有造成气体浓度的改变则平衡不移动。稀有气体（或不参加反应的气体）的加入而导致的压强变化，对化学平衡的影响，要具体分析平衡物质的浓度是否变化，即体系占据的体积是否改变。恒容时，压强增大，但体积不变，所以浓度不变，平衡不移动。恒压时，体积增大，反应物和生成物的浓度同

21、时减小，相当于减小压强，平衡向总体积增大的方向移动。 （6）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 2例题解析【例1】密闭容器中进行如下反应： X2(g) + 3Y2(g) 2Z(g)，X2、Y2、Z起始浓度分别为0.2mol.L1 、 0.6mol.L1 、0.4mol.L1 ，当平衡时，下列数据肯定不对的是（ ） A. X2为0.4mol.L1，Y2为1.2mol.L1 B. Y2为1.0mol.L1 C. X2为0.3mol.L1，Z为0.2mol.L1 D. Z为1.0mol.L1解析 若X2、Y2完全反应，则可生成Z的浓度为0.8mol.L1，若Z完全转化为X2

22、、Y2，则X2、Y2最多可达0.4mol.L1、1.2mol.L1，但反应为可逆反应，故不能进行到底。答案：A、D点评：化学平衡研究的是可逆反应，故解这类题目要善于利用极值法。另外，选项中将所有物质的浓度都列出来，还得注意物质的量是否守恒。【例2】HI分解反应为2HI(g) H2(g) + I2(g)，若开始时有1 mol HI，平衡时有24.4 %的HI发生了分解。今欲将HI的分解率降到10 %，应往此平衡体系中加入I2 物质的量是多少？解析 设容器的体积为V，应向平衡体系中加入I2 物质的量为x 2HI(g) H2(g) + I2(g) 起始浓度mol.L1 0 0 原平衡浓度mol.L1

23、 新平衡浓度mol.L1 根据题意，温度不变，则平衡常数不变： = 答案：x = 0.372 mol【例3】反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)在某一温度下达到平衡时，下列各种情况中，不能使平衡发生移动的是（ ） A.温度、容积不变时，通入SO2气体 B.加入一部分NH4HS固体 C.保持容器体积不变，充入氮气 D.保持容器体积不变，通入氯气解析 在NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)的平衡体系中，当恒温、恒容通入SO2时，SO2与H2S反应，将使的浓度减小；因NH4HS为固体，增加或减少其量，浓度不变；容积不变，充入氮气，体系的总压强虽然增大，但NH3和H2S的浓度却没改

24、变；压强不变，充入氮气，相当于将容器中的NH3、H2S稀释。答案：B、C【例4】对反应2NO2(g) N2O4(g)，在一定条件下达到平衡，在温度不变时，欲使NO2 / N2O4的比值增大，可采取的方法是（ ）A使体积增大到原来的2倍 B体积不变，增加的物质的量C保持压强不变 ，充入 D体积不变，增加的物质的量解析 A. 扩大体积，容器内的压强减小，平衡向气体体积增大方向移动，即平衡左移，NO2增大，N2O4减小，NO2 / N2O4变大；B. 根据N2O4 / NO22=K，可化为=，据此分析，体积不变，增加n(NO2)，即增加了C(NO2)，所以NO2 / N2O4变小；同理，D体积不变，

25、增加n(N2O4)，C(N2O4)变大，平衡左移，结果NO2也变大，据上式分析得NO2 / N2O4变小；C压强不变，充入N2，容器体积必然扩大，平衡左移，NO2 增大，N2O4 减小，NO2 / N2O4变大。答案：A、C【例5】由可逆反应测绘出图像如图，纵坐标为生成物在平衡混合物中的百分含量，下列对该反应的判断正确的是（ ） A. 反应物中一定有气体 B. 生成物中一定有气体 C. 正反应一定是放热反应 D. 正反应一定是吸热反应 解析 定一议二。温度不变时，增大压强，生成物的百分含量降低，说明平衡逆向移动，逆向为体积缩小方向，而题中未给出具体的可逆反应，但是可以确定生成物中一定有气体；压

26、强不变时，升高温度，生成物的百分含量增大，说明平衡正向移动，正向为吸热反应。答案：B、D【例6】 在容积相同且固定不变的四个密闭容器中，进行同样的可逆反应：2A(g) + 3B(g) 3C(g) + 2D(g)， 起始时四个容器所盛A、B的量分别是 甲：A 2mol，B 1mol；乙：A 1mol，B 1mol；丙：A 2mol，B 2mol；丁：A 1mol，B 2mol，在相同温度下建立平衡时，A或B的转化率大小关系正确的是（ ） A. B的转化率：甲丙乙丁 B. A的转化率：甲丙乙丁 C. B的转化率：甲丙乙丁 D. A的转化率：甲乙丙丁 解析 甲、乙、丙、丁四个容器的容积相同在同温时放入A、B的物质的量不同，对于可逆反应2A(g) + B(g) 3C(g) + 2D(g)，加压时，向逆反应方向移动；减压时向正反应方向移动。我们将甲、乙、丙、丁四个容器中的变化用下列框图表示分析比较。 则B的转化率：甲乙丙丁，A的转化率：丁乙丙甲 答案：B基础训练1下列关于平衡常数K的说法中，正确的是（ ） A在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值 B改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K C平衡常数K只与温