化学反应的方向和状态3735.ppt

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1、1了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变之间的关系。能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。 2了解化学反应的可逆性。 3了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。,第二讲 化学反应进行的方向和化学平衡状态,1化学平衡的建立过程。 2化学平衡状态的多角度判断。 3化学平衡常数的计算及其注意事项。,一、化学反应的方向 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 ；有少数吸热反应也能自发

2、进行。可见， 是制约化学反应能否自发进行的因素之一。,无需外界帮助,放热反应,越多,降低,越多,完全,反应的焓变,(2)熵变与反应方向 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S越大，越有利于反应 。,混乱度,S,熵的变化,S,自发进行,研究表明，除了热效应外，影响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 度增大的倾向。 (3)综合判断反应方向的依据 HTS0，反应 。,混乱

3、度,混乱,能自发进行,达到平衡状态,不能自发进行,能自发进行的反应一定能实际发生吗？ 提示 不一定，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一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。,二、化学平衡状态 1可逆反应 (1)概念： 条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。 (2)表示：采用“”表示。 (3)特点：任一时刻反应物与生成物 存在；任一组分的转化率 100%。,在相同,同时,小于,2化学平衡状态 (1)定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时， 和 相等，反应体系中所有参加反应的物质的 保持不变的状态。 (2)特

4、征,正反应速率,逆反应速率,质量和浓度,3化学平衡常数 (1)概念：在一定 下，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K表示。 (2)表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g) qD(g)，在一定温度下达到平衡时：K 。 注意：纯固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。 (3)意义：平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度，K ，说明反应可以进行得越完全。,温度,化学平衡,浓度幂之积,浓度幂之积,越大,4平衡转化率 对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为： (A) c0(A)代表A的初始浓度，c平(A)代表A的平衡浓度。,(1)对

5、于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？ 提示 正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。,(2)如何由化学平衡常数判断一个化学反应是否达到化学平衡状态？,两种倾向 自发过程的两种倾向 1体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 2在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。,三个规律 1放热且熵增加的反应一定能自发进行。 2吸热且熵减少的反应一定不能自发进行。 3焓变和熵变的作用相反且相差不大时，温度有可能对反应方向起决定性作用。,四个注意 使用化学平衡常数应注意的问题： 1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

6、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。 2化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。,3反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中。 4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；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。,三种应用 化学平衡常数的三种应用 1化学平衡常数数值的大小是可逆反应进行程度的标志。 2可以利用平衡常数的值作

7、标准判断： (1)正在进行的可逆反应是否平衡。 (2)化学平衡移动的方向。 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。,我的警示 从反应速率的角度来判断反应是否达到平衡时，速率必须是一正一逆(不能同是v正或v逆)，且反应速率之比等于化学计量数之比。 问题征解 HTS判据是否适合于任何条件下的反应？ 提示 HTS判据只能用于温度和压强一定的条件下的反应，不能用于其他条件下(如温度、体积一定)的反应。,必考点55 化学平衡状态的多角度判断 1化学平衡状态的标志 (1)v(正)v(逆)反应体系中同一物质的消耗速率和生成速率相等。

8、 (2)平衡混合物中各组成成分的含量保持不变各组分的物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等保持不变。,2实例分析,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。在反应过程中的任意时刻都符合。可能是平衡状态，也可能不是平衡状态。 答案 A,可逆反应达到平衡状态有两个核心的判断依据：正反应速率和逆反应速率相等。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反应是否达到平衡状态，对于随反应的发生而发生变

9、化的物理量如果不变了，即说明可逆反应达到了平衡状态。判断化学反应是否达到平衡状态，关键是看给定的条件能否推出参与反应的任一物质的物质的量不再发生变化。,A B C D 解析 本题不仅考查了化学平衡的直接标志，也考查了化学平衡的间接标志。该反应为反应前后气体体积发生变化的反应，恒容条件下，反应无论是否平衡，单位时间内生成n mol O2的同时都会生成2n mol NO，故不正确。当单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，表明了v(正)v(逆)，故正确。,答案 A,必考点56 化学平衡状态的计算 1思维模式,(1)从表中数据可以推断：反应是_(填“吸”或“放”)热反应。 (2

10、)现有反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，写出该反应的平衡常数K3的数学表达式：_。 (3)根据反应与，可推导出K1、K2与K3之间的关系式。据此关系式及表中数据，也能推断出反应是吸热反应还是放热反应。欲使反应在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采用的措施有_(填序号)。 A缩小反应容器容积 B扩大反应容器容积 C降低温度 D升高温度 E使用合适的催化剂 F设法减少CO的量,1K仅是温度的函数，常应用它考查平衡时物质的物质的量浓度和转化率。 2凡是气体的压强变化、密度变化均必须转化为物质的量的变化或气体的体积变化才能进行相关计算。 3在进行有关计算时常用“三段式”法。即先列

11、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。,【应用2】 在25 时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：,答案 C,Hold住考向,名师揭秘 高考对化学平衡状态的考查，往往通过化学平衡的特征及化学平衡常数的计算和理解进行。化学平衡常数是新出现的高考热点，必须理解透彻。关注化学平衡的现象和实质。,(2)一定温度下，反应()的焓变为H。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是_。,若在相同温度下，上述反应改在体积为1 L的恒容密闭容器中进行，平衡常数_(填“增大”“不变”或“减小”)，反应3 s后NO2

12、的物质的量为0.6 mol，则03 s内的平均反应速率v(N2O4)_ molL1s1。,答案 (1)吸热 (2)ad 不变 0.1,完成下列填空： (1)在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2 L，3 min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80 g，则H2的平均反应速率为_molL1min1；该反应的平衡常数表达式K_。 (2)一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是_。 a3v逆(N2)v正(H2) bv正(HCl)4v正(SiCl4) c混合气体密度保持不变 dc(N2)c(H2)c(HCl)136,a体系压强保持不变 b混合气体颜色保持不变 cSO

13、3和NO的体积比保持不变 d每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为16，则平衡常数K_。,解析 反应：NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)是气体总体积不变的反应，反应过程中体系压强始终不变，且生成SO3和NO的体积比始终为11；混合气体的颜色不变说明NO2的浓度不再发生变化，体系达到平衡。 设起始时加入的NO2为1 mol，据阿伏加德罗定律，运用“三步法”计算可得：,1(2012江苏单科，14)温度为T时，向2.0 L恒容密闭容器中充入1.0 mol PCl5，反应PCl5(g)=PCl3(g)Cl2(g)经过一 段时间后达到平

14、衡。反应过程中测定的部分数据见下表：,下列说法正确的是 ( )。 A反应在前50 s的平均速率v(PCl3)0.003 2 molL1s1 B保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(PCl3)0.11 molL1，则反应的Hv(逆) D相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，达到平衡时，PCl3的转化率小于80%,答案 C,回答下列问题： (1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”“”)。 (2)830 时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)0.003 molL1s1，则

15、6 s时c(A)_ molL1，C的物质的量为_mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为_，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为_。,(3)判断该反应是否达到平衡的依据为_(填正确选项前的字母)。 a压强不随时间改变 b气体的密度不随时间改变 cc(A)不随时间改变 d单位时间里生成C和D的物质的量相等 (4)1 200 时反应C(g)D(g)A(g)B(g)的平衡常数的值为_。,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，起始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相同。,2原理 同一可逆反应，当外界条件一定时，反

16、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相同。 由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。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。,【样题1】 在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应A(g)2B(g)3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mol C。 (1)达到平衡时，C在混合气体中的体积分数是_(用字母a表示)。,(2)在相同的实验条件下，若加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为_mol(

17、用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数_(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)在相同实验条件下，若改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中质量分数不变，则还应加入C_mol。,(1)相同温度下，在乙中加入4 mol N2、6 mol H2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为_mol(从下列各项中选择，只填序号，下同)；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为_mol。 A小于m B等于m C在m2m之间 D等于2m E大于2m (2)相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1 m

18、ol NH3，要使乙中反应达到平衡时，各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始时应加入_mol N2和_mol H2。,解析 (1)由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m mol。(2)乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为(10.5) mol0.5 mol，H2为(1.51.5) mol0 mol。 答案 (1)D E (2)0.5 0,化学平

19、衡计算中3种方法思想 (1)等价转化思想 化学平衡状态的建立与反应途径无关，即无论可逆反应是从正方向开始，还是从逆方向开始，或从中间状态开始，只要起始投入物质的物质的量相等，则可达到等效平衡状态。,(2)放大缩小思想 该方法适用于起始投入物质的物质的量之间存在一定的倍数关系。它指的是将反应容器的体积扩大一定的倍数，使起始物质的浓度相同，则在一定条件下，可建立相同的平衡态。然后在此基础上进行压缩，使其还原为原来的浓度。分析在压缩过程中，平衡如何移动，再依据勒夏特列原理，分析相关量的变化情况。 (3)大于零思想 对于可逆反应，无论在什么情况下，一定是反应物与生成物共存的状态，即任何物质的物质的量均大于零。,