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1、第2讲 化学反应的方向和限度,-2-,考纲要求:1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。 2.掌握化学平衡的特征。 3.了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。 4.能正确计算化学反应的转化率()。,-3-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,导学诱思 下列自发过程: CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l) H0 硝酸铵溶于水 冰在常温下融化 两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中,最终会混合均匀 其中通过焓判据来判断过程可以自发进行的是 ,通过熵判据来判断的是 。,化学反应进行的方向,-4-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.自发
2、过程 (1)含义:在一定条件下,不需要借助 、 等外力作用就能自动进行的过程。 (2)特点:体系趋向于从 能量状态转变为 能量状态(体系对外部 或 能量);在密闭条件下,体系有从 序转变为 序的倾向性(无序体系更加稳定)。,光,电,高,低,做功,放出,有,无,-5-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.熵、熵变 (1)熵是量度体系 程度的物理量,符号为 。 (2)影响熵大小的因素 相同条件下,物质不同熵不同。同一物质的熵: 气态(g) 液态(l) 固态(s)。 (3)熵变(S)= 的总熵- 的总熵,混乱,S,反应产物,反应物,-6-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.化学反应方向的判
3、据,降低,增加,熵增,不能自发进行,达到平衡状态,能自发进行,-7-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的( ) (2)自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小( ) (3)反应2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的H0( ) (4)复合判据H-TS0的反应一定能够实际发生( ),-8-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度 判断化学反应方向的依据 例下列说法正确的是( ) A.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的 B.在恒温、恒压条件下,焓变小于0
4、而熵变大于0的反应肯定是自发的 C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据 D.在其他条件不变的情况下,使用催化剂,一定可以改变化学反应进行的方向,答案,解析,-9-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 结合反应方向的判据H-TS0的反应任何温度下都是自发反应; H0,S0,S0的反应高温下是自发反应。,-10-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应 ( ),答案,解析,-11-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.CaSO4(s)+
5、CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) H1=+218.4 kJmol-1,该反应能自发进行的条件是 。,答案,解析,-12-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,答案,解析,-13-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,化学平衡状态的判断 导学诱思 在一定温度下,向一密闭容器中充入2 mol SO2和2 mol O2发生反应:2SO2+O2 2SO3,充分反应后剩余O2的物质的量 (填“”“”或“=”,下同)1 mol,当生成的SO3的物质的量不再随时间延长而改变时SO2气体的v(正) v(逆)。,=,-14-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.可逆反应 (1)
6、定义 在 条件下既可以向 反应方向进行,同时又可以向 反应方向进行的化学反应。 (2)特点“三同一小”。 三同:a.相同条件下;b.正逆反应 进行;c.反应物与生成物同时存在。 一小:任一组分的转化率都 (填“大于”或“小于”)100%。 (3)表示方法:在化学方程式中用“ ”表示。,相同,正,逆,同时,小于,-15-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.化学平衡状态 (1)定义 在一定条件下的 反应中,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化, 和 相等的状态。 (2)建立过程 在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。化学平衡的建立过程可用如下v-t图像表示:
7、,可逆,正反应速率,逆反应速率,-16-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,图像分析,0,减小,减小,增大,增大,=,保持不变,-17-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)特征,可逆,=,浓度(或物质的量、质量、质量分数、物质的量分数),-18-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)任意化学反应在适宜条件下,只要反应时间足够长,反应物一定能完全转化为生成物( ) (2)化学反应的平衡状态只能从正反应方向建立( ) (3)化学反应达到化学平衡状态时各物质的速率之比等于化学计量数之比( ) (4)化学反应达到化学平衡状态时,各物质的物
8、质的量浓度之比等于化学计量数之比( ),-19-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度一 可逆反应的特征 例1在固定容积的密闭容器中进行如下反应:2A(g)+B(g) 2C(g),已知反应过程某一时刻A、B、C浓度分别为0.2 molL-1、0.1 molL-1、0.2 molL-1,达到平衡时浓度可能正确的是( ) A.A、B分别为0.4 molL-1、0.2 molL-1 B.A为0.25 molL-1 C.A、C均为0.15 molL-1 D.A为0.24 molL-1,C为0.14 molL-1,答案,解析,-20-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 (1)牢记可逆
9、反应的特征“三同一小”。 (2)化学平衡正向建立的过程中反应物的浓度减小,生成物的浓度增大;平衡逆向建立的过程中反应物的浓度增大,生成物的浓度减小。平衡移动过程中,反应物和生成物的浓度不可能同时增大或减小。,-21-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,考查角度二 化学平衡状态的判断 例2在一个不传热的固定容积的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g)p C(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,反应达到平衡的标志是( ) 体系的压强不再改变 体系的温度不再改变 各组分的浓度不再改变 各组分质量分数不再改变 反应速率v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq 单位时间内m mo
10、l A断键反应,同时p mol C也断键反应 体系的密度不再变化 A. B. C. D.,答案,解析,-22-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,互动探究若m+n=p+q,同时v正(A)v正(B)v正(C)v正(D)= mnpq,v逆(A)v逆(B)v逆(C)v逆(D)=mnpq能说明上述反应已达平衡状态吗?,答案: 不论是否达到平衡状态,题述等式一定成立,故不一定是平衡状态。,-23-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,方法指导 (1)单向反应速率之比不管是否达到平衡状态,都等于化学计量数之比,不能作为平衡状态的判断依据。 (2)平衡时各物质的浓度与起始加入的反应物的比例关系及反应的转化
11、率有关,平衡时反应混合物中各物质的浓度之比一般不等于计量数之比。当反应物的物质的量按计量数之比加入时,不管是否达到平衡,反应物的浓度之比一定等于计量数比。,-24-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,(3)判断平衡状态的方法“逆向相等,变量不变”。 “逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,当二者之比等于其计量数之比时,经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。即v(正)=v(逆)达到平衡状态。 “变量不变”:如果一个物理量,如某一物质的质量、物质的量、物质的量浓度、体积分数或反应体系的压强、气体的密度、平均相对分子质量 、气体的颜色等,若随反应进行而改变,当不变
12、时为平衡状态,一个随反应进行保持不变的物理量,不能作为平衡状态的判断依据。,-25-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,跟踪训练 1.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变,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),不能说明该分解反应已经达到化学平衡的是 ( ) A.v(NH3)正=2v(CO2)逆 B.密闭容器中总压强不变 C.密闭容器中氨气的体积分数不变 D.密闭容器中混合气体的密度不变,答案,解析,-26-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,2.(2019广西贺州摸底)在一绝热(不与外界发
13、生热交换)的恒容容器中,发生反应:2A(g)+B(s) C(g)+D(g),下列描述中不能表明反应已达到平衡状态的是( ) A.混合气体的密度不变 B.单位时间内生成n mol D,同时生成n mol C C.混合气体的平均相对分子质量不变 D.C(g)的物质的量浓度不变,答案,解析,-27-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.砷(As)是第四周期A族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题: (1)画出砷的原子结构示意图 。 (2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写
14、出发生反应的化学方式 。 该反应需要在加压下进行,原因是 。 (3)已知:,-28-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-29-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,下列可判断反应达到平衡的是 (填标号)。 a.溶液的pH不再变化,d.c(I-)=y molL-1 tm时,v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 tm时v逆 tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 。 若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为 。,-30-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-31-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-32-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,-33-,必备知识
15、自主预诊,关键能力考向突破,化学平衡常数及其应用 导学诱思 一定温度下,1 L的密闭容器中发生反应:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g),平衡时测得FeO、CO、Fe、CO2的物质的量均为0.1 mol。 (1)该反应的平衡常数表达式K1= ,其值为 ,若另一容器内相同温度下发生反应 则其平衡常数K2= (用K1表示)。 (2)其他条件不变向两容器中分别再充入0.1 mol CO气体, 则K1 (填“增大”“减小”或“不变”,下同),K2 。,1,不变,不变,-34-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,落实基础 1.定义 在 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 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= 。,一定温度,化学平衡状态,浓度幂之积,浓度幂之积,K,-35-,必备知识自主预诊,关键能力考向突破,3.意义及应用 (1)K值越大,正反应进行的程度 ,反应物的转化率 。当K 时,可以认为反应进行得较完全。
