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1、中学化学精品资料第二单元 化学反应的方向和限度第1课时 化学反应的方向和平衡状态问题探究1如何判断化学反应方向？1焓变判据自然界中的自发过程，都有由能量较高状态向能量较低状态转化的倾向。绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。特别提醒焓变是一个与反应能否自发进行有关的重要因素。放热反应有利于反应的自发进行，有些吸热反应也能自发进行。由此可见，焓变不是决定反应能否自发进行的唯一因素。2熵变判据(1)熵：用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为S。单位Jmol1K1。(2)熵值大小的比较同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)S(l)
2、S(s)。(3)熵变：反应前后体系熵的变化，符号为S。若发生变化后体系的混乱度增大，该过程的S0，反之，S0。(4)熵变与化学反应自发进行的关系化学反应的S越大，越有利于反应自发进行。3复合判据体系能量降低(H0)都有促使反应自发进行的倾向，判断反应的自发性必须综合考虑反应的焓变和熵变。在恒温、恒压时：(1)当H0时，反应自发进行。(2)当H0，S0时，反应不能自发进行。(3)当H0，S0，S0时，反应在较高温度下自发进行。问题探究2可逆反应有什么特点？1概念在一定条件下，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特点(1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。(2)反应
3、不能进行到底，反应物不能实现完全转化。(3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系，不能为零。(4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。问题探究3化学平衡状态的特征是什么？化学平衡状态具有“五大特征”1.逆：指化学平衡状态只适用于可逆反应。同一可逆反应，在同一条件下，无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，以一定的配比投入反应物或生成物，则可以达到相同的平衡状态。2.动：指动态平衡。如图，即化学反应处于平衡状态时，正、逆反应并未停止，仍在进行，只是正、逆反应速率相等。3.等：指“v正v逆0”。即某一物质在单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量浓度相等，也可以用不
4、同物质的化学反应速率表示该反应的正、逆反应速率相等。4.定：指参加反应的各组分的含量保持不变，即各组分的浓度、质量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等均保持不变。5.变：指平衡移动。可逆反应的平衡状态是相对的、暂时的，当外界某一条件改变时，原平衡被破坏，化学平衡发生移动，在新的条件下达到新的平衡状态。请总结哪些情况可以判断化学反应达到平衡状态，哪些不可以？以mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)为例类型判断依据平衡状态混合体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡正、逆反应速率的关
5、系在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，即v(正) v(逆)平衡在单位时间内消耗了n mol B同时生成p mol C，则v(正)不一定等于 v(逆)不一定v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，则v(正)不一定等于v(逆)不一定在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，因二者变化均表示 v(逆)，所以v(正)不一定等于 v(逆)不一定压强mnpq时，总压强一定(其他条件一定)平衡mnpq时，总压强一定(其他条件一定)不一定平均相对分子质量(r)mnpq时，r一定平衡mnpq时，r一定不一定气体密度mnpq，恒温恒压时，密度保持不变平衡mnpq时，密度保持不
6、变不一定温度体系温度一定(其他条件不变)平衡颜色反应体系内有色物质的颜色保持不变平衡特别提醒对于反应前后全是气体且气体体积不变的反应，通常不能用物质的量、容器的压强、气体的密度、平均相对分子质量等是否变化作为判断平衡状态的标志。【例1】已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:C(石墨，s)O2(g)=CO2(g) H393.5 kJmol1C(金刚石，s)O2(g)=CO2(g) H395.4 kJmol1关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是()A.石墨转化成金刚石是自发的过程 B.金刚石转化成石墨是自发的过程C.石墨比金刚石能量高 D.金刚石比石墨稳定【例2】一定温度下，在固定容积
7、的密闭容器中，可逆反应：mA(s)nB(g) pC(g)qD(g)，当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态：体系的压强不再发生变化，体系的密度不再发生变化，各组分的物质的量浓度不再改变，各组分的质量分数不再改变，反应速率vBvCvDnpq其中，能说明反应已达到平衡的是()A. B. C. D.【答案与解析】 1.B由得C(石墨，s)=C(金刚石，s)H1.9 kJmol1，根据焓判据，则说明金刚石变成石墨是自发的，B正确；H0，说明石墨变成金刚石需吸收能量，则说明金刚石比石墨能量高，不稳定。2.B若npq，压强不变时，不能说明反应已达到平衡；根据m(气)/V，随着反应的进行，m(气)变而V不
8、变，故是变量，当不变时，反应已达到平衡。小测3化学反应的方向1下列说法中正确的是()A凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应B自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C熵增加且放热的反应一定是自发反应D非自发反应在任何条件下都不能发生2下列自发反应可用焓判据来解释的是()A2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) H56.7 kJmol1B(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g) H74.9 kJmol1C2H2(g)O2(g)=2H2O(l) H572 kJmol1DCaCO3(s)=CaO(s)CO2(g) H178.2
9、kJmol13冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是()AH0，S0 BH0CH0，S0 DH0，S04已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为HTS0反应不能自发进行设反应A=DEHTS(4 50011T) Jmol1，要防止反应发生，温度必须()A高于409 K B低于136 KC高于136 K而低于409 K D低于409 K5在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，如图，两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是()理想气体的自发混合A此过程是从混乱程度小的状态向混乱程度大的状态变化过程，即熵增大
10、的过程B此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出C此过程是自发可逆的D此过程从有序到无序，混乱度增大6工业上用赤铁矿生产铁，可以选择的还原剂有C和H2。已知：Fe2O3(s)C(s)=2Fe(s)CO2(g) H233.8 kJmol1，S0.279 kJmol1K1Fe2O3(s)3H2(g)=2Fe(s)3H2O(g) H98 kJmol1，S0.144 2 kJmol1K1根据第4题知识判断：哪一种还原剂可使反应自发进行的温度较低？小测4化学平衡状态114CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2C2CO，达到平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有()A14CO2 B14CO2、14CO
11、C14CO2、14CO、14C D14CO2已知298 K时，合成氨反应为N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H92.0 kJmol1，将此温度下的1 mol N2和3 mol H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量为(忽略能量损失)()A一定大于92.0 kJ B一定等于92.0 kJC一定小于92.0 kJ D不能确定3在密闭容器中进行反应X2(g)Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL1、0.2 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.2 molL1 BY2为0.3
12、5 molL1CX2为0.3 molL1 DZ为0.4 molL14在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol O2和2 mol NO，发生如下反应：O2(g)2NO(g) 2NO2(g)，此反应不一定达平衡的是()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O2、NO、NO2的浓度之比为122D单位时间内生成1 mol O=O，同时生成2 mol NO25可逆反应N23H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A3v正(N2)v正(H2) Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3)
13、 Dv正(N2)3v逆(H2)6恒温恒容的情况下，反应A2(g)B2(g) 2AB(g)达到平衡状态的标志是()A容器内气体的密度不随时间而变化B容器内的总压强不随时间而变化C单位时间内生成2n mol AB的同时，生成n mol的B2DA2、B2、AB的反应速率比为112的状态7下列说法中，可以证明反应N23H2 2NH3已达到平衡状态的是()1个NN键断裂的同时有3个HH键形成N2、H2、NH3的分子数之比为1321个NN键断裂的同时有6个NH键形成N2、H2、NH3的浓度不再变化A B C D8一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：(1)该反应的化学方程式为_。(2)在t2时刻存在的等量关系是_，此时反应是否达到化学平衡状态？_(填“是”或“否”)。(3)在t3时刻v正_(填“”、“”或“”)v逆，理由是_。小测3 化学反应的方向1C2C3C 4A5C6用H2作还原剂时反应自发进行的温度较低.小测4化学平衡状态1C2C3A4.C5.C 6C7A8(1)2NM (2)n(M)n(N)否(3) , M和N的物质的量不再发生变化，所以反应已达到平衡状态，故v正v逆