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1、第二单元 化学反应的方向和限度三年三年1717考考 高考指数高考指数:1.1.了解焓变和熵变是与反应方向有关的两种因素。了解焓变和熵变是与反应方向有关的两种因素。2.2.了解化学反应的可逆性。了解化学反应的可逆性。3.3.了解化学平衡建立的过程。了解化学平衡建立的过程。4.4.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。的计算。 一、化学反应进行的方向一、化学反应进行的方向1.1.自发反应自发反应(1)(1)含义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行含义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的反应。的反应。(2
2、)(2)特点。特点。体系趋向于由高能状态向低能状态转变，有从有序自发地转体系趋向于由高能状态向低能状态转变，有从有序自发地转变为无序的倾向。变为无序的倾向。高能高能低能低能有序有序无序无序2.2.化学反应方向的判据化学反应方向的判据 H000的反的反应，有些也能自发进行。应，有些也能自发进行。该判据不全面该判据不全面S00的反应，有自发进的反应，有自发进行倾向，但行倾向，但S 0 = =浓度浓度( (或质量或质量) )可能改变，新条件下建可能改变，新条件下建立新的平衡状态立新的平衡状态三、化学平衡常数三、化学平衡常数对于可逆反应对于可逆反应:mA(g):mA(g)nB(g) pC(g)nB(g
3、) pC(g)qD(g)qD(g)表达式表达式K=_=_影响因素影响因素K仅是仅是_的函数，与反应物、生成物的浓度无关的函数，与反应物、生成物的浓度无关意义意义K值越大，正反应进行的程度越值越大，正反应进行的程度越_，反应物的转化，反应物的转化率越率越_温度温度大大大大1.1.放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行。放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行。( ) ( ) 【分析】【分析】放热反应不一定都能自发进行，如放热反应不一定都能自发进行，如C C的燃烧；吸热反的燃烧；吸热反应也可能自发进行，如应也可能自发进行，如NHNH4 4ClCl晶体与晶体与Ba(OH)Ba(OH)2 2
4、8H8H2 2O O的反应。的反应。2.2.气体物质的量增加的反应熵增大。气体物质的量增加的反应熵增大。( )( )【分析】【分析】气体物质的量增加的反应，气体分子数增多，混乱气体物质的量增加的反应，气体分子数增多，混乱度增加，熵增大。度增加，熵增大。3.3.对于反应对于反应N N2 23H3H2 2 2NH2NH3 3达到平衡时，达到平衡时，v v正正(N(N2 2)=)=v v逆逆(NH(NH3 3) )。( )( )【分析】【分析】该可逆反应达到平衡时，其反应速率关系应为该可逆反应达到平衡时，其反应速率关系应为2v2v正正(N(N2 2)=v)=v逆逆(NH(NH3 3) )。4.4.可
5、逆反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度不再发生变可逆反应达到平衡时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，说明反应已经停止，化，说明反应已经停止，v(v(正正)=v()=v(逆逆)=0)=0。( )( )【分析】【分析】可逆反应达到平衡时，反应仍然进行，可逆反应达到平衡时，反应仍然进行，v(v(正正)=v()=v(逆逆)0)0。催化剂催化剂高温、高压高温、高压5.5.可逆反应可逆反应N N2 23H3H2 2 2NH2NH3 3，达到平衡后，增大，达到平衡后，增大NHNH3 3的浓度的浓度则该反应的平衡常数增大。则该反应的平衡常数增大。( )( )【分析】【分析】平衡常数只与温度有关，与反应物和生
6、成物的浓度平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关。无关。 化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断1.1.直接判断依据直接判断依据“一相等一不变一相等一不变”(1)(1)根据根据v(v(正正)=v()=v(逆逆)0)0判断。判断。同种物质同种物质v(v(生成生成)=v()=v(消耗消耗) )或者或者v(v(正正)=v()=v(逆逆) )不同物质表示的正、逆反应速率，正、逆反应速率数值之不同物质表示的正、逆反应速率，正、逆反应速率数值之比等于其化学计量数之比。比等于其化学计量数之比。(2)(2)根据各组分的浓度保持不变判断。根据各组分的浓度保持不变判断。某一组分的物质的量、浓度、质量、体积
7、分数等不变时即达某一组分的物质的量、浓度、质量、体积分数等不变时即达到平衡状态。到平衡状态。2.2.间接判断依据间接判断依据以以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例为例类型类型判判 断断 依依 据据平衡平衡状态状态状态混合物体状态混合物体系中各成分的系中各成分的含量含量各物质的物质的量或各物质的物质各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定的量分数一定平衡平衡各物质的质量或各物质的质量分数各物质的质量或各物质的质量分数一定一定平衡平衡各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定平衡平衡类型类型判判 断断 依依 据据平衡状态平衡
8、状态正、逆反应正、逆反应速率的关系速率的关系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了m mol Am mol A，同时生，同时生成成m mol Am mol A，即，即v(v(正正)=v()=v(逆逆) )平衡平衡在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n mol Bn mol B同时生成同时生成p p mol Cmol C，则，则v(v(正正) )不一定等于不一定等于v(v(逆逆) )不一定不一定v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq,v(A)v(B)v(C)v(D)=mnpq,v(v(正正) )不一定等于不一定等于v(v(逆逆) )不一定不一定在单位时间内生成在单位时间内生成n mol Bn
9、mol B，同时消耗，同时消耗q q mol Dmol D，因二者变化均表示，因二者变化均表示v(v(逆逆) )，所以，所以v v( (正正) )不一定等于不一定等于v(v(逆逆) )不一定不一定类型类型判判 断断 依依 据据平衡状态平衡状态压强压强m+np+qm+np+q时时, ,总压强一定总压强一定( (其他条件一定其他条件一定) )平衡平衡m+n=p+qm+n=p+q时时, ,总压强一定总压强一定( (其他条件一定其他条件一定) )不一定不一定平均相对分平均相对分子质量子质量( )( )m+np+qm+np+q时，时， 一定一定平衡平衡m+n=p+qm+n=p+q时，时， 一定一定不一定
10、不一定气体气体密度密度m+np+q,m+np+q,恒温恒压时恒温恒压时, ,密度保持不变密度保持不变平衡平衡m+n=p+qm+n=p+q时，密度保持不变时，密度保持不变不一定不一定温度温度体系温度一定体系温度一定( (其他不变其他不变) )平衡平衡颜色颜色反应体系内有色物质的颜色一定反应体系内有色物质的颜色一定平衡平衡【高考警示钟】【高考警示钟】(1)(1)根据正、逆反应速率来判断可逆反应是否根据正、逆反应速率来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意是用同一种物质还是不同种物质。同一达到平衡时，要注意是用同一种物质还是不同种物质。同一种物质正、逆反应速率相等，不同种物质正、逆反应速率之种物质正、逆
11、反应速率相等，不同种物质正、逆反应速率之比等于化学计量数之比。比等于化学计量数之比。(2)(2)根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时，要注根据压强是否变化来判断可逆反应是否达到平衡时，要注意两点：一是容器的容积是否可变。二是反应前后气体的体意两点：一是容器的容积是否可变。二是反应前后气体的体积是否变化。积是否变化。(3)(3)注意分析反应。对于不同的反应，用相同物理量判断时，注意分析反应。对于不同的反应，用相同物理量判断时，结果可能不同。如压强不再变化时，对于气体体积变化的反结果可能不同。如压强不再变化时，对于气体体积变化的反应是平衡状态，但气体体积不变的反应不一定是平衡状态。应是平衡
12、状态，但气体体积不变的反应不一定是平衡状态。【典例【典例1 1】在一定温度下的固定容积的密闭容器中，当下列物】在一定温度下的固定容积的密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应：理量不再变化时，表明反应：A(s)+2B(g) C(g)+D(g)A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是已达平衡的是( )( )A.A.混合气体的压强混合气体的压强B.B.混合气体的密度混合气体的密度C.AC.A的物质的量浓度的物质的量浓度D.D.气体的总物质的量气体的总物质的量【解题指南】【解题指南】解答该题要注意以下三点：解答该题要注意以下三点：(1)(1)外界条件：恒温恒容。外界条件：恒温恒容。(
13、2)(2)方程式特点：气体体积不变，质量可变。方程式特点：气体体积不变，质量可变。(3)(3)气体的密度气体的密度 中中m m、V V分别指气体的质量、容器的体积。分别指气体的质量、容器的体积。 【解析】【解析】选选B B。该反应中反应物。该反应中反应物A A为固体，气体的体积不发生为固体，气体的体积不发生改变，故气体的总物质的量不发生改变，总压强不变，改变，故气体的总物质的量不发生改变，总压强不变，A A、C C、D D错；混合气体的密度错；混合气体的密度 ，容器的体积不变，但气体的质，容器的体积不变，但气体的质量是可变的，当量是可变的，当不变时，表明气体的质量不再变化，即反不变时，表明气体
14、的质量不再变化，即反应达到平衡，应达到平衡，B B正确。正确。 化学平衡常数及应用化学平衡常数及应用1.1.决定化学平衡常数表达式的因素决定化学平衡常数表达式的因素(1)(1)与化学方程式书写形式的关系。与化学方程式书写形式的关系。对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：数的倒数，即： 。若方程式中的化学计量数等倍扩。若方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。(2)(2)与物质的状态的关系。与物质的状态的关系。由于固体或纯液体浓度视为一
15、常数，所以在平衡常数表达式由于固体或纯液体浓度视为一常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。中不再写出。稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度视稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中；为常数而不必出现在表达式中；非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在表达式中。如：表达式中。如：CHCH3 3COOH(l)+CHCOOH(l)+CH3 3CHCH2 2OH(l) CHOH(l) CH3 3COOCHCOOCH2 2CHCH3 3(l)+H(l)+H2 2O(l)O(l)2.2.化学平衡常数
16、的化学平衡常数的“四大四大”应用应用(1)(1)判断、比较可逆反应进行的程度。判断、比较可逆反应进行的程度。一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：(2)(2)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡，若不平衡时向何判断正在进行的可逆反应是否达到平衡，若不平衡时向何方向进行。方向进行。对于可逆反应：对于可逆反应：mA(g)mA(g)nB(g) pC(g)nB(g) pC(g)qD(g)qD(g)，若浓度，若浓度商商 则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。反应所处的状态。(3)(3)判断可逆反应的反应热。判断可逆
17、反应的反应热。(4)(4)利用化学平衡常数计算反应物或生成物的浓度及反应物的利用化学平衡常数计算反应物或生成物的浓度及反应物的转化率。转化率。【拓展延伸】【拓展延伸】平衡常数的其他应用平衡常数的其他应用(1)(1)利用化学平衡常数可以判断反应进行的程度。一般利用化学平衡常数可以判断反应进行的程度。一般K10105 5时时认为该反应基本进行完全；认为该反应基本进行完全；K10 K，所以平衡向，所以平衡向逆反应方向移动。逆反应方向移动。答案：答案：(1) (2)(1) (2)吸热吸热 (3)700 (3)700 (4)(4)等于等于 (5) (5)逆反应方向逆反应方向【解题技巧【解题技巧5 5】极
18、值法解决数据不足类计算问题极值法解决数据不足类计算问题1 1优点优点极值法是一种重要的数学思想和分析方法。化学上所谓极值法是一种重要的数学思想和分析方法。化学上所谓“极极值法值法”就是对数据不足而感到无从下手的计算或判断混合物就是对数据不足而感到无从下手的计算或判断混合物组成的题目，采用极端假设组成的题目，采用极端假设( (即假设全为某一成分或者恰好完即假设全为某一成分或者恰好完全反应全反应) )的方法以确定混合体系中各物质的名称、质量分数、的方法以确定混合体系中各物质的名称、质量分数、体积分数，这样使一些抽象的复杂的问题具体化、简单化，体积分数，这样使一些抽象的复杂的问题具体化、简单化，可达
19、到事半功倍的效果。可达到事半功倍的效果。2 2解题关键解题关键极值法解题的关键是紧扣题设的可能趋势，选好极端假设的极值法解题的关键是紧扣题设的可能趋势，选好极端假设的落点，将问题合理假设成某种落点，将问题合理假设成某种“极值状态极值状态”。即根据题目给。即根据题目给定的条件和化学反应原理，确定不确定条件的范围，计算相定的条件和化学反应原理，确定不确定条件的范围，计算相应条件下的最大值或最小值，综合分析得出正确答案。应条件下的最大值或最小值，综合分析得出正确答案。3.3.常见类型常见类型(1)(1)用极值法确定混合气体的平均相对分子质量。用极值法确定混合气体的平均相对分子质量。混合气体的平均相对
20、分子质量肯定介于各组分气体相对分子混合气体的平均相对分子质量肯定介于各组分气体相对分子质量的最大值和最小值之间，但这个范围太大，依据题目内质量的最大值和最小值之间，但这个范围太大，依据题目内在关系和极值法可使范围更加准确。在关系和极值法可使范围更加准确。 (2)(2)用极值法确定物质的质量。用极值法确定物质的质量。在物质组成明确、列方程缺少关系式无法解题时，可以根据在物质组成明确、列方程缺少关系式无法解题时，可以根据物质组成进行极端假设得到有关极值，再结合平均值原则确物质组成进行极端假设得到有关极值，再结合平均值原则确定正确答案。定正确答案。(3)(3)用极值法确定物质的成分。用极值法确定物质
21、的成分。根据物质的性质及组成进行极端假设得到有关的极值，再结根据物质的性质及组成进行极端假设得到有关的极值，再结合平均值合平均值( (平均相对分子质量、平均物质的量等平均相对分子质量、平均物质的量等) )原则得到正原则得到正确的答案。确的答案。(4)(4)用极值法确定可逆反应中反应物、生成物的取值范围。用极值法确定可逆反应中反应物、生成物的取值范围。由于可逆反应总是不能完全进行到底，故在可逆反应中，分由于可逆反应总是不能完全进行到底，故在可逆反应中，分析反应物、生成物的量的取值范围时利用极值法能达到目标析反应物、生成物的量的取值范围时利用极值法能达到目标明确、方法简便、范围正确的目的。明确、方
22、法简便、范围正确的目的。(5)(5)用极值法确定杂质的成分。用极值法确定杂质的成分。在分析混合物杂质成分时，可以将主要成分与杂质成分极值在分析混合物杂质成分时，可以将主要成分与杂质成分极值化考虑，然后与实际情况比较，那么就能迅速判断出杂质的化考虑，然后与实际情况比较，那么就能迅速判断出杂质的成分。成分。1.1.在一容积固定的密闭容器中进行反应：在一容积固定的密闭容器中进行反应：2SO2SO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g) 2SO 2SO3 3(g)(g)。已知反应过程中某一时刻。已知反应过程中某一时刻SOSO2 2、O O2 2、SOSO3 3的的浓度分别为浓度分别为0.2 molL
23、0.2 molL-1-1、0.1 molL0.1 molL-1-1、0.2 molL0.2 molL-1-1。当。当反应达到平衡时，各物质的浓度可能存在的数据是反应达到平衡时，各物质的浓度可能存在的数据是( )( )A ASOSO2 2为为0.4 molL0.4 molL-1-1，O O2 2为为0.2 molL0.2 molL-1-1B BSOSO2 2为为0.25 molL0.25 molL-1-1C CSOSO2 2和和SOSO3 3均为均为0.15 molL0.15 molL-1-1D DSOSO3 3为为0.4 molL0.4 molL-1-1【解析】【解析】选选B B。本题可根据极
24、值法进行分析。假设平衡向正反应。本题可根据极值法进行分析。假设平衡向正反应方向移动使反应完全进行方向移动使反应完全进行, ,此时此时SOSO3 3的浓度最大为的浓度最大为0.4 molL0.4 molL-1-1, ,而而SOSO2 2和和O O2 2的浓度最小为的浓度最小为0 0；假设平衡向逆反应方向移动使反应完；假设平衡向逆反应方向移动使反应完全进行，此时全进行，此时SOSO3 3的浓度最小为的浓度最小为0 0，而，而SOSO2 2和和O O2 2的最大浓度分别为的最大浓度分别为0.4 molL0.4 molL-1-1、0.2 molL0.2 molL-1-1。因该反应为可逆反应，反应不能。
25、因该反应为可逆反应，反应不能向任何一个方向进行到底，因此平衡时向任何一个方向进行到底，因此平衡时SOSO3 3、O O2 2、SOSO2 2的浓度范围的浓度范围应分别为应分别为0c(SO0c(SO3 3)0.4 molL)0.4 molL-1-1,0c(O,0c(O2 2)0.2 molL)0.2 molL-1-1，0c(SO0c(SO2 2)0.4 molL)00，即，即Q1 100；反应；反应的平衡常数随着温度的升高而降低，反应的平衡常数随着温度的升高而降低，反应的的H2 200，即，即Q2 2000，所以反应，所以反应为吸热反应。为吸热反应。(4)(4)根据根据(3)(3)可得可得Q3 3= =Q1 1- -Q2 2。答案：答案：(1)(1)吸吸 (2) (2)K=c(H=c(H2 2)/c(H)/c(H2 2O)O)(3)(3)K1 1/ /K2 2 吸吸 (4) (4)Q1 1- -Q2 2
