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8/13第1章化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)(期末復(fù)習(xí)知識(shí)清單)思維導(dǎo)圖→考點(diǎn)清單(7大考點(diǎn))→易錯(cuò)清單(7大易錯(cuò)點(diǎn))考點(diǎn)01系統(tǒng)的內(nèi)能1.系統(tǒng)與環(huán)境——以鹽酸與NaOH溶液的反應(yīng)為例(1)系統(tǒng)和環(huán)境①系統(tǒng):_______的對(duì)象稱為系統(tǒng)。②環(huán)境:系統(tǒng)以外的,與系統(tǒng)相關(guān)的_________稱為環(huán)境。系統(tǒng)與環(huán)境可以根據(jù)需要來(lái)劃分,有一定的_______。(2)系統(tǒng)和環(huán)境之間的能量交換——熱和功①熱量是指因_______不同而在系統(tǒng)與環(huán)境之間______________的能量,用符號(hào)______表示。②除熱以外,其他各種形式傳遞的能量都稱為_______,用符號(hào)______表示。系統(tǒng)因體積變化所做的功稱為體積功,除體積功以外,其他的功如電功、機(jī)械功、光能等都稱為非體積功,或稱其他功。2.內(nèi)能(1)內(nèi)能和內(nèi)能的變化①內(nèi)能:內(nèi)能是系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)各種_______的總和,用符號(hào)_______表示。內(nèi)能受_______、_______和______________等影響。②內(nèi)能的變化:系統(tǒng)內(nèi)能的變化用符號(hào)_______來(lái)表示。我們可以通過(guò)測(cè)定系統(tǒng)變化過(guò)程中的功和熱得到系統(tǒng)內(nèi)能的變化量。(2)影響物體內(nèi)能大小的因素①溫度:其他因素相同時(shí),物體的溫度升高,內(nèi)能_______,溫度降低,內(nèi)能_______。②質(zhì)量:其他因素相同時(shí),物體的質(zhì)量_______,物體的內(nèi)能_______。③物質(zhì)的聚集狀態(tài):其他因素相同時(shí),物體聚集狀態(tài)不同時(shí),物體的內(nèi)能也可能不同。(3)熱容和比熱容①熱容:在不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)和物質(zhì)聚集狀態(tài)不變的條件下,一定量物質(zhì)吸收熱量,溫度每升高_(dá)____K時(shí)所吸收的熱量稱為該物質(zhì)的熱容,用符號(hào)______表示,單位是_______。②比熱容:?jiǎn)挝籣______物質(zhì)的熱容稱為該物質(zhì)的比熱容,用符號(hào)_____表示,常用單位是___________。利用下式可以計(jì)算一定質(zhì)量的物質(zhì)在溫度上升或降低時(shí)所需吸收或釋放的_______。Q=cmΔT考點(diǎn)02化學(xué)反應(yīng)的焓變1.反應(yīng)熱(1)定義:在一定溫度下,化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中_______或_______的熱稱為化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng),也稱反應(yīng)熱。(2)符號(hào):_______單位:_______或_______(3)系統(tǒng)從環(huán)境吸熱,則Q_____0;系統(tǒng)對(duì)環(huán)境放熱,則Q_____0。2.焓與焓變(1)焓(符號(hào)為_____):與物質(zhì)_______有關(guān)的物理量,系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化,焓也隨之_______。(2)焓變(符號(hào)為_______):①人們常用系統(tǒng)的焓的變化,即焓變(ΔH)來(lái)表示在_______、______________條件下的反應(yīng)熱,單位常用__________。即:ΔH=Qp。②在一定條件下,一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是吸熱還是放熱,是在_______條件下由生成物和反應(yīng)物的焓的_______決定的。即:ΔH=∑H(生成物)-∑H(反應(yīng)物)。③當(dāng)ΔH<0時(shí),為_______反應(yīng);當(dāng)ΔH>0時(shí),為_______反應(yīng)。(3)影響ΔH大小的因素①參加反應(yīng)的物質(zhì)的___________的多少;②反應(yīng)體系的_______和_______;③反應(yīng)體系中物質(zhì)的__________。3.化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化的原因(1)化學(xué)反應(yīng)中能量變化與反應(yīng)物和生成物焓(H)的關(guān)系反應(yīng)物總焓大于生成物總焓,反應(yīng)_______反應(yīng)物總焓小于生成物總焓,反應(yīng)_______(2)化學(xué)反應(yīng)中能量變化的本質(zhì)原因①化學(xué)鍵的斷裂和形成時(shí)吸收和放出的能量差別是化學(xué)反應(yīng)伴隨能量變化的_______原因。②化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)能量變化的關(guān)系新鍵生成釋放的能量大于舊鍵斷裂吸收的能量,則反應(yīng)_______。新鍵生成釋放的能量小于舊鍵斷裂吸收的能量,則反應(yīng)_______。③用化學(xué)鍵的鍵能計(jì)算ΔH用鍵能計(jì)算ΔH時(shí),ΔH=_______的總鍵能—_______的總鍵能,其中:各物質(zhì)的鍵能=該物質(zhì)的物質(zhì)的量×_______數(shù)目之和。4.常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收能量,可將化學(xué)反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。常見的放熱反應(yīng)有:①燃燒反應(yīng);②中和反應(yīng);③金屬與水或酸反應(yīng)放出氫氣;④大多數(shù)化合反應(yīng);⑤鋁熱反應(yīng)。常見的吸熱反應(yīng)有:①大多數(shù)分解反應(yīng);②需要持續(xù)加熱的反應(yīng);③CO2+Ceq\o(=,\s\up7(高溫))2CO,C+H2Oeq\o(=,\s\up7(高溫))CO+H2;④銨鹽與堿的反應(yīng),如Ba(OH)2、Ca(OH)2與NH4Cl的反應(yīng)??键c(diǎn)03反應(yīng)熱的測(cè)量1.實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量一定量的酸、堿稀溶液在反應(yīng)前后的溫度變化,依據(jù)Q=_______計(jì)算放出的熱量,再依據(jù)ΔH=_______,計(jì)算反應(yīng)熱。2.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用量筒量取50mL0.50mol?·?L-1鹽酸,倒入簡(jiǎn)易熱量計(jì)中,用溫度傳感器測(cè)量鹽酸的溫度,記錄數(shù)據(jù)。(2)用量筒量取50mL0.55mol?·?L-1NaOH溶液,倒入燒杯中,調(diào)節(jié)其溫度,使之與熱量計(jì)中鹽酸的溫度_______。(3)把攪拌磁子放入熱量計(jì)中,蓋好杯蓋。啟動(dòng)應(yīng)用程序,打開磁力攪拌器,開始采集數(shù)據(jù)。(4)打開杯蓋上的橡皮塞,將NaOH溶液沿漏斗_______全部倒入熱量計(jì)中,塞緊橡皮塞。待溫度平穩(wěn)后,停止采集,將_______溫度和_______溫度的數(shù)據(jù)記錄在表格中。(5)再重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟①~④兩次。3.?dāng)?shù)據(jù)處理為計(jì)算簡(jiǎn)便,近似認(rèn)為混合液的比熱容等于水的比熱容,并忽略熱量計(jì)的比熱容,根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中溶液溫度的變化值,計(jì)算該中和反應(yīng)的反應(yīng)熱。c:比熱容,近似認(rèn)為4.18J/(g·℃);m:鹽酸和氫氧化鈉的總質(zhì)量(密度近似為1g/cm3);Q=cmΔt=4.18J/(g·℃)×(50mL×1g/mL+50mL×1g/mL)×(t2-t1)×10-3kJ·J-1=0.418(t2-t1)kJ本實(shí)驗(yàn)中,n(H2O)=0.025mol反應(yīng)熱ΔH=-eq\f(0.418(t2-t1),0.025)kJ·mol-1。【特別提醒】在稀溶液中,酸與堿發(fā)生__________生成_______H2O(l)時(shí)放出的熱量,叫做中和熱。4.為了提高測(cè)定的準(zhǔn)確度,應(yīng)該采取的措施(1)調(diào)節(jié)溫度,使酸、堿溶液的溫度_______。(2)在量熱的過(guò)程中,操作時(shí)動(dòng)作_______,盡量_______熱量的散失。(3)要一次性、_______將NaOH溶液倒進(jìn)裝有鹽酸的容器里(注意不要灑到外面),并立即用杯蓋蓋好。考點(diǎn)04熱化學(xué)方程式1.熱化學(xué)方程式(1)定義:表示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中的___________和__________的方程式叫做熱化學(xué)方程式。(2)意義:表明了化學(xué)反應(yīng)中的_______變化和_______變化。2.熱化學(xué)方程式的書寫(1)書寫步驟寫——寫出配平的化學(xué)方程式。標(biāo)——標(biāo)出各物質(zhì)的聚集狀態(tài):通常用英文字母s、l、g分別表示_______、_______和_______,用aq表示_______,通常指稀溶液。注——注明ΔH的_______,_______和_______。(2)注意事項(xiàng)①標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài),化學(xué)式相同的同素異形體還應(yīng)注明名稱,例如:金剛石表示為“C(金剛石,s)”。②ΔH要注明反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng),一般不注明時(shí),表示的反應(yīng)溫度為_______、壓強(qiáng)為_______。③ΔH的單位一般是kJ?·?mol—1。在相同條件下正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)的ΔH數(shù)值_______,符號(hào)_______。④ΔH的數(shù)值與化學(xué)方程式的__________有關(guān)。⑤ΔH單位中的“mol—1”指反應(yīng)_______為1mol,此時(shí)各種反應(yīng)物消耗掉的物質(zhì)的量,各種生成物的物質(zhì)的量,在數(shù)值均等于熱化學(xué)方程式中各自的______________??键c(diǎn)05化學(xué)反應(yīng)焓變的計(jì)算1.蓋斯定律的內(nèi)容化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)僅與反應(yīng)物的_______狀態(tài)及生成物的_______狀態(tài)有關(guān),而與其_______步驟無(wú)關(guān)。換言之,一個(gè)反應(yīng)若能分解成兩步或更多步實(shí)現(xiàn),則總反應(yīng)的ΔH等于各分步反應(yīng)的___________。2.蓋斯定律的應(yīng)用利用已知反應(yīng)焓變求未知反應(yīng)焓變。一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的焓變可以由幾個(gè)化學(xué)反應(yīng)焓變的_______而得到。恒壓條件下,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱僅與反應(yīng)的__________和__________有關(guān),而與反應(yīng)的_______無(wú)關(guān)。如圖所示:ΔH=______________=______________。3.應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算ΔH的方法根據(jù)如下兩個(gè)反應(yīng):Ⅰ.C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔH1=-393.5kJ·mol-1Ⅱ.CO(g)+eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH2=-283.0kJ·mol-1選用兩種方法,計(jì)算出C(s)+eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)的反應(yīng)熱ΔH3。(1)虛擬路徑法反應(yīng)C(s)+O2(g)=CO2(g)的途徑可設(shè)計(jì)如圖:ΔH1=______________,則ΔH3=_______kJ·mol-1。(2)加合法依據(jù)目標(biāo)方程式中各物質(zhì)的位置和化學(xué)計(jì)量數(shù),調(diào)整已知方程式,最終加合成目標(biāo)方程式,ΔH同時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整和運(yùn)算。①寫出目標(biāo)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式,確定各物質(zhì)在各反應(yīng)中的位置:C(s)+eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH3;②將已知熱化學(xué)方程式Ⅰ-Ⅱ,可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式:C(s)+eq\f(1,2)O2(g)=CO(g)ΔH3=__________,則ΔH3=_______kJ·mol-1。考點(diǎn)06燃燒熱1.燃燒熱(1)概念:在指定溫度和100kPa時(shí),_____mol物質(zhì)__________生成_______產(chǎn)物時(shí)所放出的熱量叫做該物質(zhì)的燃燒焓,習(xí)慣上又稱為該物質(zhì)的燃燒熱,單位是__________。(2)表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式的書寫由于燃燒熱是以1mol純物質(zhì)完全燃燒放出的熱量來(lái)定義的,因此在書寫熱化學(xué)方程式時(shí),可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為_____,以此來(lái)配平熱化學(xué)方程式,其余物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)常出現(xiàn)分?jǐn)?shù)。如表示乙炔燃燒熱的熱化學(xué)方程式為C2H2(g)+eq\f(5,2)O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1299.6kJ·mol-1,即C2H2的燃燒熱為_______kJ·mol-1。2.正確理解“燃燒熱”(1)物質(zhì)的燃燒熱用焓變表示時(shí)都為_______值,通??梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。(2)反應(yīng)條件:100kPa(書中給出的燃燒熱數(shù)據(jù)均在此條件下測(cè)得)。(3)可燃物的用量:_______純物質(zhì)。(4)反應(yīng)程度及產(chǎn)物:完全燃燒時(shí),不同元素對(duì)應(yīng)的指定產(chǎn)物:C→_______;H→_______;S→_______;N→_______。3.熱值100kPa時(shí),單位_______或單位_______的燃料完全燃燒所放出的熱量叫做該燃料的熱值。熱值是燃料質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要參數(shù)。考點(diǎn)07燃料的充分燃燒和利用1.當(dāng)今能源研究的熱點(diǎn)(1)尋求新的替代能源_______、_______、風(fēng)能、生物質(zhì)能等來(lái)源豐富、污染少、可再生的能源替代傳統(tǒng)能源。(2)提高能源的綜合利用效率化學(xué)能除了可以直接轉(zhuǎn)化為熱能利用外,還可轉(zhuǎn)化為_______等形式。2.提高燃料利用率的方法(1)工業(yè)上常把固體燃料_______,把液體燃料___________,以增加燃料跟空氣的___________,使燃料盡可能充分燃燒。(2)通過(guò)熱量的充分利用來(lái)提高燃料的利用率,如改進(jìn)設(shè)備、利用余熱、防止熱損失等。(3)熱交換原理的應(yīng)用使用熱交換器是充分利用能源的一種方法(如圖)。在工業(yè)生產(chǎn)中,常利用熱交換原理,使一種反應(yīng)物放出的熱能用于加熱另一種反應(yīng)物。利用化學(xué)反應(yīng)中放出的熱能來(lái)加熱冷水,滿足熱水需求。易錯(cuò)點(diǎn)01內(nèi)能(1)內(nèi)能受物質(zhì)的種類、數(shù)量、_______、_______和物質(zhì)的_________等影響。(2)系統(tǒng)內(nèi)能的絕對(duì)值無(wú)法直接獲得,但內(nèi)能的變化可以在__________的過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)。(3)內(nèi)能變化:ΔU=U(生成物)-U(反應(yīng)物)內(nèi)能變化與能量變化的關(guān)系:U(反應(yīng)產(chǎn)物)>U(反應(yīng)物)
反應(yīng)_______能量U(反應(yīng)產(chǎn)物)<U(反應(yīng)物)反應(yīng)_______能量(4)溫度對(duì)內(nèi)能的影響:在物體的質(zhì)量、材料、狀態(tài)相同時(shí),物體的溫度升高,內(nèi)能_______,溫度降低,內(nèi)能_______;反之,物體的內(nèi)能增大,溫度卻不一定升高(例如晶體在熔化的過(guò)程中要不斷吸熱,內(nèi)能增大,而溫度卻保持不變),內(nèi)能減小,溫度也不一定降低(例如晶體在凝固的過(guò)程中要不斷放熱,內(nèi)能減小,而溫度卻保持不變)。易錯(cuò)點(diǎn)02化學(xué)反應(yīng)的焓變(1)焓(H)是與內(nèi)能有關(guān)的物理量,內(nèi)能描述的是物質(zhì)所具有的能量,是物質(zhì)固有的性質(zhì)之一。不同的物質(zhì),其焓不同;相同的物質(zhì),如果溫度或壓強(qiáng)不同,物質(zhì)的狀態(tài)不同,其焓也會(huì)不同。(2)焓、焓變、反應(yīng)熱代表的意義不同;焓只有正值,而焓變有正值、負(fù)值之分。(3)化學(xué)反應(yīng)的能量變化主要表現(xiàn)為_______變化,但并不完全是_______變化,還有光能、電能等。(4)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)一定伴隨著能量變化,但伴隨能量變化的物質(zhì)變化不一定都是化學(xué)變化,如:水蒸氣變成液態(tài)水的過(guò)程放熱,但該變化為_______變化。(5)能量越低越穩(wěn)定。同一物質(zhì)能量由高到低:氣體(g)_____液體(l)_____固體(s);穩(wěn)定性:氣體(g)_____液體(l)_____固體(s)。(6)任何化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生物質(zhì)變化的同時(shí)都伴隨著能量的變化,通常表現(xiàn)為熱量變化,即放出熱量或吸收熱量。(7)一個(gè)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)與__________無(wú)必然關(guān)系。有些放熱反應(yīng)需加熱才能進(jìn)行。(8)破壞反應(yīng)物中的化學(xué)鍵吸收的能量越小,說(shuō)明反應(yīng)物越_______,本身的能量_______;形成生成物的化學(xué)鍵放出的能量越多,說(shuō)明生成物越_______,本身的能量_______。易錯(cuò)點(diǎn)03吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)(1)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)均為_______變化。(2)吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)與反應(yīng)條件沒(méi)有必然聯(lián)系,需要加熱的反應(yīng)也可能是放熱反應(yīng)。(3)一般來(lái)說(shuō),物質(zhì)具有的能量越低,物質(zhì)越_______;物質(zhì)內(nèi)的總鍵能越大,物質(zhì)越_______。(4)物質(zhì)在發(fā)生物理變化時(shí),也會(huì)放出或吸收能量。常見的放熱過(guò)程有:①濃硫酸稀釋、NaOH溶于水;②物態(tài)變化:氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)。常見的吸熱過(guò)程有:①NH4NO3溶于水;②弱電解質(zhì)的電離;③物態(tài)變化:固態(tài)→液態(tài)→氣體。易錯(cuò)點(diǎn)04中和反應(yīng)反應(yīng)熱的測(cè)量(1)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)得,25℃和101kPa下,強(qiáng)酸和強(qiáng)堿稀溶液發(fā)生中和反應(yīng)生成1mol水時(shí),放出57.3kJ的熱量。測(cè)得的數(shù)據(jù)小于57.3,分析產(chǎn)生誤差的可能原因有:①量熱計(jì)保溫效果不好;②溶液混合時(shí)速度不夠快;③反應(yīng)不充分;④測(cè)量鹽酸后溫度計(jì)沒(méi)有洗凈就測(cè)量NaOH溶液的溫度。(2)中和反應(yīng)反應(yīng)熱是指在稀溶液中酸與堿發(fā)生中和反應(yīng)生成_______H2O時(shí)的反應(yīng)熱,其數(shù)值與反應(yīng)物的量的多少_______。(3)若用NaOH固體或NaOH濃溶液代替NaOH溶液,NaOH固體溶于水(NaOH溶液稀釋)時(shí)放熱,使測(cè)得的反應(yīng)熱的數(shù)值_______。(4)用濃硫酸代替鹽酸,濃硫酸溶于水時(shí)放熱,使所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值_______;用醋酸代替鹽酸,弱酸、弱堿電離時(shí)吸熱,使所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值_______;若用稀硫酸和稀Ba(OH)2溶液測(cè)定反應(yīng)熱,生成BaSO4沉淀時(shí)還會(huì)放出一部分熱量,使所測(cè)反應(yīng)熱的數(shù)值偏大。易錯(cuò)點(diǎn)05熱化學(xué)方程式的書寫(1)可逆反應(yīng)中的“ΔH”表示的是__________時(shí)對(duì)應(yīng)的焓變值。若按該反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)投料進(jìn)行反應(yīng),由于可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底,那么吸收或放出的熱量一定比該值_____。(2)熱化學(xué)方程式中的物質(zhì)必須注明__________,不用標(biāo)“↑”“↓”,不用標(biāo)明反應(yīng)條件(如加熱、高溫、催化劑等),而寫發(fā)生反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)。(3)ΔH的單位為kJ·mol-1,注意“+”“-”且與化學(xué)方程式一一對(duì)應(yīng)。易錯(cuò)點(diǎn)06用蓋斯定律計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的焓變(1)當(dāng)反應(yīng)式乘以或除以某數(shù)時(shí),ΔH也應(yīng)乘以或除以某數(shù)。(2)反應(yīng)式進(jìn)行加減運(yùn)算時(shí),ΔH也同樣要進(jìn)行加減運(yùn)算,且要帶“+”、“-”符號(hào),即把ΔH看作一個(gè)整體進(jìn)行運(yùn)算。(3)通過(guò)蓋斯定律計(jì)算比較ΔH的大小時(shí),同樣要把ΔH看作一個(gè)整體。(4)在設(shè)計(jì)的反應(yīng)過(guò)程中常會(huì)遇到同一物質(zhì)固、液、氣三態(tài)的相互轉(zhuǎn)化,狀態(tài)由固→液→氣變化時(shí),會(huì)_______;反之會(huì)_______。(5)當(dāng)設(shè)計(jì)的反應(yīng)逆向進(jìn)行時(shí),其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值_______,符號(hào)_______。易錯(cuò)點(diǎn)07燃燒熱的熱化學(xué)式方程式書寫(1)可燃物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為_______。(2)元素完全燃燒是指物質(zhì)中含有的N轉(zhuǎn)化為_______,H轉(zhuǎn)化為_______,C轉(zhuǎn)化為_______。(3)ΔH的數(shù)值為______值,單位為_________。(4)可燃物完全燃燒產(chǎn)生的熱量=可燃物的________×|其標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱|。
第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度和速率(期末復(fù)習(xí)知識(shí)清單)思維導(dǎo)圖→考點(diǎn)清單(10大考點(diǎn))→易錯(cuò)清單(6大易錯(cuò)點(diǎn))考點(diǎn)01化學(xué)反應(yīng)的方向1.自發(fā)反應(yīng)和自發(fā)過(guò)程(1)自發(fā)過(guò)程概念:在一定條件下,不需借助外力就能____________的過(guò)程。②特點(diǎn):自發(fā)過(guò)程有一定的_______性。(2)自發(fā)反應(yīng)①概念:在給定的條件下,能“_______”進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。②特點(diǎn):a.具有方向性,即反應(yīng)的某個(gè)方向在一定條件下是自發(fā)的,則其逆反應(yīng)在該條件下肯定_______。b.體系趨向于從_______狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開______狀態(tài)。c.體系趨向于從_______體系轉(zhuǎn)變?yōu)開______體系。2.化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變(1)放熱過(guò)程在___________下能自發(fā)進(jìn)行。(2)不少吸熱過(guò)程在___________下也能自發(fā)進(jìn)行。實(shí)例:硝酸銨溶于水;碳酸鈣在高溫下分解。(3)反應(yīng)焓變是反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素,而不是唯一的因素。3.化學(xué)反應(yīng)的方向與熵變(1)熵、熵變的概念①熵:描述系統(tǒng)的_______或_______程度的物理量,符號(hào)為_______。②熵變:變化前后熵的差值,符號(hào)為_______,單位為___________。③化學(xué)反應(yīng)的熵變:△S=S(生成物)-S(反應(yīng)物)。△S>0為_______反應(yīng);△S<0為_______反應(yīng)。(2)熵和熵變的規(guī)律①同種物質(zhì)的S(g)_____S(l)____S(s);②同類物質(zhì)的摩爾質(zhì)量越大,熵_______;如甲烷的熵_______乙烷。③對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),反應(yīng)前后氣體分子數(shù)增加,則△S_____0,反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小,則△S_____0,反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,△S變化_______。(3)熵變與化學(xué)反應(yīng)的方向①_______有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行;②有些熵減的反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行,如鋁熱反應(yīng);③熵變是反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)因素,但不能作為化學(xué)反應(yīng)方向的獨(dú)立判據(jù)。4.焓變和熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響(1)化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,對(duì)于除了體積功以外不做其他功的化學(xué)反應(yīng),把焓變、熵變以能量的形式組合在一起,以ΔH-TΔS為判據(jù)。ΔH-TΔS<0反應(yīng)______________;ΔH-TΔS=0反應(yīng)______________;ΔH-TΔS>0反應(yīng)______________。(2)對(duì)“ΔH-TΔS”的討論:①ΔH<0,ΔS>0的反應(yīng),任何溫度下都_______自發(fā)進(jìn)行;②ΔH>0,ΔS<0的反應(yīng),任何溫度下都_______自發(fā)進(jìn)行;③ΔH和ΔS的作用相反,且相差不大時(shí),溫度對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。a.當(dāng)ΔH<0,ΔS<0時(shí),_______下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;b.當(dāng)ΔH>0,ΔS>0時(shí),_______下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。
④當(dāng)反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反時(shí),且大小相差懸殊時(shí),某一因素可能占主導(dǎo)地位。a.常溫下的放熱反應(yīng),_______對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。b.常溫下的吸熱反應(yīng),_______對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。考點(diǎn)02化學(xué)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率1.化學(xué)平衡常數(shù)(1)概念及表達(dá)式①在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到_______時(shí),______________的乘積除以______________的乘積的比值是個(gè)常數(shù),這個(gè)常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),簡(jiǎn)稱平衡常數(shù),用符號(hào)K表示。②對(duì)于一般的可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)K=______________(2)書寫要點(diǎn)①平衡常數(shù)的表達(dá)式必須與______________相對(duì)應(yīng)。②在稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng),如果反應(yīng)中有水參加,水的濃度不必寫在平衡常數(shù)的表達(dá)式中,因?yàn)樗臐舛缺灰暈開______。③當(dāng)有固體和純液體參與反應(yīng)時(shí),固體和純液體的濃度也不寫入平衡常數(shù)的表達(dá)式中。(3)影響因素K只受_______影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān),與壓強(qiáng)變化、是否使用催化劑無(wú)關(guān)。(4)意義①根據(jù)K的大小,可以推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度,K越大,表示正向反應(yīng)進(jìn)行的程度_______,反之_______。②一般來(lái)說(shuō),如果一個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)大于105,通常認(rèn)為該反應(yīng)可以進(jìn)行得_______;如果一個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)小于10—5,則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)進(jìn)行的程度_______。2.平衡轉(zhuǎn)化率(1)概念一定溫度下,化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度還可以用反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率(α)表示:α=eq\f(反應(yīng)物的起始濃度-反應(yīng)物的平衡濃度,反應(yīng)物的起始濃度)×100%(2)影響因素平衡轉(zhuǎn)化率除了與_______有關(guān)外,還與反應(yīng)物的___________有關(guān)??键c(diǎn)03有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算1.計(jì)算模型——三段式法aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)c(初)(mol·L-1)xy00Δc(mol·L-1)ambmcmdmc(平)(mol·L-1)x-amy-bmcmdm2.解題思路(1)設(shè)未知數(shù):具體題目要具體分析,一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量或轉(zhuǎn)化率為x。(2)確定三個(gè)量:根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量三者之間的關(guān)系,代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。(3)解題設(shè)問(wèn)題:明確了“始”、“變”、“平”三個(gè)量的具體數(shù)值,再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求平衡時(shí)某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等,求出題目答案。3.基本計(jì)算關(guān)系(1)各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度變化量之比=物質(zhì)的量變化量之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。(2)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率=eq\f(Δc,c初)×100%=eq\f(Δn,n初)×100%。(3)反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率=eq\f(該物質(zhì)的實(shí)際生成量,該物質(zhì)的理論生成量)×100%。(4)平衡時(shí)B組分的體積分?jǐn)?shù)=平衡時(shí)B組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=eq\f(n平(B),n總)×100%??键c(diǎn)04壓強(qiáng)平衡常數(shù)和速率常數(shù)1.壓強(qiáng)平衡常數(shù)(1)以aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)為例,Kp=eq\f(pcC·pdD,paA·pbB),其中,p(X):X在平衡體系中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))×總壓強(qiáng)。(2)計(jì)算方法①根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。②計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。③根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓,某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。④根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。2.速率常數(shù)(k正、k逆)(1)表達(dá)式:若基元反應(yīng)為mA+nBpC,則:v正=k正cm(A)·cn(B)、v逆=k逆cp(C)上式中的k為速率常數(shù),是化學(xué)反應(yīng)速率的量化表示方式。(2)表示意義:其數(shù)值相當(dāng)于參加反應(yīng)的物質(zhì)都處于單位濃度(1mol·L-1)時(shí)的反應(yīng)速率。(3)影響因素:不同的反應(yīng)有不同的速率常數(shù),速率常數(shù)與反應(yīng)溫度、反應(yīng)溶劑、催化劑等有關(guān),與濃度無(wú)關(guān)。(4)當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v正=v逆,即k正cm(A)·cn(B)=k逆cp(C),則化學(xué)平衡常數(shù)K=eq\f(k正,k逆)。考點(diǎn)05化學(xué)平衡的移動(dòng)1.化學(xué)平衡的移動(dòng)(1)概念:從一個(gè)平衡狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)平衡狀態(tài),稱為化學(xué)平衡的移動(dòng)?;瘜W(xué)平衡的移動(dòng),就是改變__________,破壞原有的平衡狀態(tài),建立起新的平衡狀態(tài)的過(guò)程(2)化學(xué)平衡移動(dòng)的原因化學(xué)平衡狀態(tài)是有條件的,當(dāng)條件發(fā)生改變時(shí),化學(xué)平衡可能發(fā)生移動(dòng)。改變的外界條件通常是_______、_______和_______。(3)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向條件改變eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(若v正=v逆,平衡______________移動(dòng);,若v正>v逆,平衡______________移動(dòng);,若v正<v逆,平衡______________移動(dòng)。))2.用平衡常數(shù)判斷平衡移動(dòng)的方向(1)濃度商Q對(duì)于一般的可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),在一定溫度下,______________的乘積除以______________的乘積的比值稱為濃度商。即:Q=eq\f(cc(C)·cd(D),ca(A)·cb(B))(2)以平衡常數(shù)的值為標(biāo)準(zhǔn),可以通過(guò)比較濃度商與平衡常數(shù)的相對(duì)大小判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài),以及將向哪個(gè)方向進(jìn)行最終建立新的平衡。若Q>K,平衡向_______方向移動(dòng);若Q=K,體系處于_______狀態(tài),平衡_______;若Q<K,平衡向_______方向移動(dòng)。(3)濃度改變對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律①eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(增大c反應(yīng)物,減小c生成物))Q_______,則Q_____K,平衡向_______方向移動(dòng);②eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(增大c生成物,減小c反應(yīng)物))Q_______,則Q_____K,平衡向_______方向移動(dòng)。(4)溫度改變對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律①溫度升高,平衡向_________方向移動(dòng);溫度降低,平衡向_________方向移動(dòng)。②溫度改變與K的關(guān)系a.若正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,K_______;減低溫度,K_______。b.若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,K_______;減低溫度,K_______。(5)壓強(qiáng)改變對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律對(duì)于可逆反應(yīng):aA(g)bB(g)K=eq\f(cbB,caA),在其他條件不變的情況下①若a>b,增大壓強(qiáng),Q_____K,平衡向_______方向(______________的方向)移動(dòng)。②若a=b,改變反應(yīng)體系的壓強(qiáng),Q_____K,平衡_______移動(dòng)。③若a<b,增大壓強(qiáng),Q_____K,平衡_______方向(______________的方向)移動(dòng)。(6)催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律當(dāng)其他條件不變時(shí),催化劑不能改變達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)混合物的_______,但是使用催化劑能改變反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡所需的_______。3.勒夏特列原理(平衡移動(dòng)原理)(1)內(nèi)容:改變影響化學(xué)平衡的一個(gè)因素(如濃度、溫度、壓強(qiáng)),平衡將向著能夠_______這種改變的方向移動(dòng)。(2)適用范圍:勒夏特列原理僅適用于___________的反應(yīng)體系,對(duì)不可逆過(guò)程或未達(dá)到平衡的可逆過(guò)程均不能適用。(3)應(yīng)用:在條件允許的范圍內(nèi)使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到或接近_______,這體現(xiàn)了化學(xué)理論對(duì)科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)作用。考點(diǎn)06用v-t圖像分析外界條件變化對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響1.濃度變化對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響已知反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g),當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,有關(guān)物質(zhì)的濃度發(fā)生改變,其反應(yīng)速率的變化曲線分別如圖所示:圖①圖②圖③圖④圖①:t1時(shí)刻,增大反應(yīng)物濃度,使v′正_______,而v′逆_______,則v′正_____v′逆,平衡向_______方向移動(dòng)。圖②:t1時(shí)刻,減小生成物濃度,使v′逆_______,而v′正_______,則v′正_____v′逆,平衡向_______方向移動(dòng)。圖③:t1時(shí)刻,增大生成物濃度,使v′逆_______,而v′正_______,則v′逆_____v′正,平衡向_______方向移動(dòng)。圖④:t1時(shí)刻,減小反應(yīng)物濃度,使v′正______,而v′逆______,則v′逆_____v′正,平衡向______方向移動(dòng)。2.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響(1)對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)m+n<p,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,其他條件不變,在t1時(shí)刻改變壓強(qiáng),圖像如①②所示:圖①:t1時(shí)刻,增大容器容積,壓強(qiáng)_____,v′正、v′逆均減小,v′逆減小幅度更大,則v′正____v′逆,平衡向_______方向移動(dòng)。圖②:t1時(shí)刻,縮小容器容積,壓強(qiáng)_____,v′正、v′逆均增大,v′逆增大幅度更大,則v′逆____v′正,平衡向_______方向移動(dòng)。(2)對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)m+n=p,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,其他條件不變,在t1時(shí)刻改變壓強(qiáng),圖像如③所示:t1時(shí)刻,若縮小容器容積,壓強(qiáng)_______,v′正、v′逆均增大,且v′正_____v′逆,平衡不移動(dòng),如圖中上線。t1時(shí)刻,若增大容器容積,壓強(qiáng)_______,v′正、v′逆均減小,且v′正_____v′逆,平衡不移動(dòng),如圖中下線。3.溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響mA(g)+nB(g)pC(g),當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡后,若溫度改變,其反應(yīng)速率的變化曲線分別如下圖所示:(1)圖①表示的溫度變化是_______,平衡移動(dòng)方向是_______方向。(2)圖②表示的溫度變化是_______,平衡移動(dòng)方向是_______方向。(3)正反應(yīng)是_____熱反應(yīng),逆反應(yīng)是_____熱反應(yīng)。4.催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響t1時(shí)刻,加入催化劑,v′正、v′逆同等倍數(shù)_______,則v′正_____v′逆,平衡_____移動(dòng)??键c(diǎn)07化學(xué)反應(yīng)速率1.化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法(1)通常,化學(xué)反應(yīng)速率用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的_______或生成物濃度的_______來(lái)表示。(2)對(duì)于化學(xué)反應(yīng):aA(g)+bB(g)===cC(g)+dD(g)v(A)=_______,v(B)=_______,v(C)=_______,v(D)=_______其中Δc取正值。(3)用不同物質(zhì)的濃度變化表示的速率是不相等的,所以可統(tǒng)一將化學(xué)反應(yīng)速率表示為v=_______·eq\f(Δc(A),Δt)=_______·eq\f(Δc(B),Δt)=_______·eq\f(Δc(C),Δt)=_______·eq\f(Δc(D),Δt)(4)平均速率和瞬時(shí)速率化學(xué)反應(yīng)速率實(shí)際上是反應(yīng)在Δt內(nèi)的_______速率,因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)往往都不是勻速進(jìn)行,所以在不同的時(shí)間段,反應(yīng)的平均速率_______。若將觀察的時(shí)間間隔無(wú)限縮小,平均速率的極限值即為_______速率。2.化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定方法常用的物理方法是基于測(cè)量與物質(zhì)_______相關(guān)的一些物理性質(zhì)(如壓強(qiáng)、體積、吸光度等)的變化,然后間接計(jì)算出濃度變化和化學(xué)反應(yīng)速率。(1)對(duì)于有氣體生成的反應(yīng),可測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)收集氣體_______的多少或測(cè)定收集等量氣體所耗_______的多少。(2)對(duì)于有固體參加的反應(yīng),可測(cè)定相同時(shí)間內(nèi)消耗固體_______的多少。(3)對(duì)于有酸或堿參加的反應(yīng),可測(cè)定溶液中_______或_______的變化。(4)用分光光度法測(cè)定反應(yīng)體系中,某一有色物質(zhì)在特定波長(zhǎng)下的_______隨時(shí)間的變化??键c(diǎn)08化學(xué)反應(yīng)速率理論——碰撞理論和過(guò)渡態(tài)理論1.基元反應(yīng)與反應(yīng)歷程(1)基元反應(yīng)和復(fù)雜反應(yīng)由反應(yīng)物只經(jīng)_______就轉(zhuǎn)化成生成物的反應(yīng),稱為基元反應(yīng)。由_______完成的反應(yīng)稱為非基元反應(yīng)或復(fù)雜反應(yīng),其中的每一步都是一個(gè)_______反應(yīng)。(2)反應(yīng)歷程①概念:化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)過(guò)的_______,稱為反應(yīng)歷程或反應(yīng)機(jī)理。②反應(yīng)歷程是用一系列的基元反應(yīng)來(lái)描述的,而我們平時(shí)所寫的化學(xué)方程式只能表示出反應(yīng)物和生成物之間的___________關(guān)系。③化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)歷程有關(guān),相同的反應(yīng),條件不同反應(yīng)歷程不同,化學(xué)反應(yīng)速率_______。2.碰撞理論(1)碰撞理論要點(diǎn)①反應(yīng)物分子間的__________是反應(yīng)發(fā)生的前提條件。②只有那些能量_______平均能量,并滿足__________要求的分子的碰撞,才有可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞。③在億萬(wàn)次的碰撞中,只有極少數(shù)的活化分子在有合適_______時(shí)的碰撞才能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)活化分子和活化能①把能夠發(fā)生__________的分子叫做活化分子。②活化分子的平均能量和反應(yīng)物分子的平均能量的_______稱為活化能(E)。③基元反應(yīng)反應(yīng)物、生成物的能量與活化能的關(guān)系其中:E1表示_______的活化能,E2表示_______的活化能;E1-E2表示_______。(3)活化能與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系①增大反應(yīng)物的濃度,活化分子數(shù)目_______,單位時(shí)間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)_______,化學(xué)反應(yīng)速率_______。②增大壓強(qiáng),氣體體積_______,反應(yīng)物濃度_______,活化分子數(shù)_______,單位時(shí)間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)_______,反應(yīng)速率_______。③提高反應(yīng)溫度,會(huì)使反應(yīng)物分子的能量普遍升高,從而增加了反應(yīng)物分子中活化分子的_______,單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞的次數(shù)_______。因此,對(duì)大多數(shù)反應(yīng)而言,升高溫度可以_______化學(xué)反應(yīng)速率。3.催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響——過(guò)渡態(tài)理論(1)過(guò)渡態(tài)理論要點(diǎn)①?gòu)姆磻?yīng)物到生成物的變化過(guò)程中,必須要經(jīng)過(guò)一個(gè)_______狀態(tài),這個(gè)中間狀態(tài)被稱為過(guò)渡態(tài)。②具有平均能量的反應(yīng)物分子需要_______能量,才能到達(dá)_______的過(guò)渡態(tài),過(guò)渡態(tài)分子的平均能量和反應(yīng)物分子平均能量的_______稱為該反應(yīng)的活化能。(2)催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響①有催化劑時(shí),催化劑改變了反應(yīng)歷程,新過(guò)渡態(tài)的能量_______(也可以形成幾個(gè)活化能_______的新過(guò)渡態(tài)),相應(yīng)地增加了單位體積內(nèi)活化分子的_______,從而提高了反應(yīng)速率。②催化劑改變了__________,__________地提高了正、逆反應(yīng)的速率,不改變化學(xué)平衡_______和平衡_______。(3)加入催化劑后反應(yīng)歷程如圖所示:反應(yīng)A+B→AB的活化能為Ea,加入催化劑K后,反應(yīng)分兩步進(jìn)行:①A+K→AK
活化能為_______②AK+B→AB+K
活化能為_______總反應(yīng):A+Beq\o(→,\s\up7(K))AB活化能為_______加入催化劑K后,兩步反應(yīng)的活化能Ea1和Ea2均小于原反應(yīng)的活化能Ea,因此反應(yīng)速率_______。由于Ea1>Ea2,第1步反應(yīng)是_______反應(yīng),是_______整個(gè)反應(yīng)快慢的步驟,稱為“定速步驟”或“決速步驟”,第1步反應(yīng)越快,則整體反應(yīng)速率就越快。對(duì)總反應(yīng)來(lái)說(shuō),第一步反應(yīng)的活化能Ea1就是在催化條件下總反應(yīng)的活化能??键c(diǎn)09影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素1.主要因素影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是______________。2.外部因素(其他條件不變,只改變一個(gè)條件)(1)濃度:增大反應(yīng)物濃度,反應(yīng)速率_______,反之_______;(2)壓強(qiáng):對(duì)于______________的反應(yīng),增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率_______,反之_______;(3)溫度:升高溫度,反應(yīng)速率_______,反之_______;(4)催化劑:使用催化劑,反應(yīng)速率顯著_______。(5)其他因素:增大反應(yīng)物間的接觸面積,反應(yīng)速率_______,另外光、電磁波、超聲波等因素也會(huì)對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。3.活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系考點(diǎn)10工業(yè)上合成氨1.合成氨適宜生產(chǎn)條件的選擇(1)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K時(shí):ΔH=-92.4kJ·mol-1,ΔS=-198.2J·mol-1·K-1自發(fā)性常溫(298K)下,ΔH-TΔS_____0,_____自發(fā)進(jìn)行可逆性反應(yīng)為_______反應(yīng)焓變?chǔ)<0,是放熱反應(yīng)體積變化(熵變)ΔS<0,正反應(yīng)是氣體體積_______的反應(yīng)(2)外界條件對(duì)反應(yīng)速率和氨的含量的影響根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn),利用我們學(xué)過(guò)的影響反應(yīng)速率的因素和勒夏特列原理分析應(yīng)如何選擇反應(yīng)條件,以增大合成氨的反應(yīng)速率、提高平衡混合物中氨的含量,請(qǐng)?zhí)顚懴卤?。?duì)合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強(qiáng)催化劑增大合成氨的反應(yīng)速率反應(yīng)速率_______反應(yīng)物濃度_______溫度_______壓強(qiáng)提高平衡混合物中中氨的含量_______反應(yīng)物濃度,_______生成物濃度_______溫度_______壓強(qiáng)(3)工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)原理分析①?gòu)睦碚撋现v,合成氨時(shí)的壓強(qiáng)_______越好。②在實(shí)際生產(chǎn)中,壓強(qiáng)越大,需要的動(dòng)力_______,對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求也_______,這將會(huì)大大增加生產(chǎn)的成本,降低綜合效益。選用條件目前我國(guó)的合成氨一般采用的壓強(qiáng)是20?~?50MPa。溫度原理分析①溫度升高,能_______合成氨的反應(yīng)速率,但會(huì)_______平衡混合物中氨的含量。②溫度過(guò)低,化學(xué)反應(yīng)速率_______,需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡狀態(tài)。③在選擇某反應(yīng)的溫度時(shí),還應(yīng)考慮催化劑的_______溫度,以便最大限度地發(fā)揮催化劑的作用。選用條件為了工業(yè)合成氨有_______的反應(yīng)速率,必須在鐵催化劑活性_______的溫度下進(jìn)行,為此合成氨反應(yīng)一般選擇在500℃左右的溫度下進(jìn)行。催化劑原理分析找到了合適的催化劑,降低了反應(yīng)的活化能,使合成氨反應(yīng)擁有較快的反應(yīng)速率。合成氨工業(yè)要求催化劑具有活性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、不易中毒、容易制備、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。選用條件目前公認(rèn)的最適當(dāng)?shù)拇呋瘎┦且訽______為主體的多成分催化劑。濃度原理分析①將氨_______分離后的原料氣循環(huán)使用,并及時(shí)補(bǔ)充___________,使反應(yīng)物保持一定的濃度,有利于合成氨反應(yīng)。②從化學(xué)平衡角度講,氫氣和氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量之比為_______時(shí),平衡混合物中氨的百分含量最大。采取措施實(shí)際生產(chǎn)中維持氫氮比為2.8?~?2.9。2.合成氨的工藝流程(1)造氣①氮?dú)鈦?lái)自空氣,從空氣中獲得氮?dú)馔ǔS袃煞N方法:一是將空氣_______、_______,分離出氮?dú)猓欢菍⒖諝庵械难鯕飧甲饔蒙啥趸?,再除去二氧化碳,即得到氮?dú)?。②氫氣用_____________________等為原料制得。如以天然氣為原料制取氫氣,反應(yīng)可簡(jiǎn)單表示為:H2O+CH4eq\o(=,\s\up7(高溫))CO+3H2H2O+COeq\o(=,\s\up7(高溫))CO2+H2(2)凈化在制取原料氣的過(guò)程中,?;煊幸恍╇s質(zhì)氣體,其中如H2S、CO等雜質(zhì)會(huì)使合成氨所用的催化劑_______,所以必須除去。(3)合成凈化后的原料氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮至高壓,加壓后的H2、N2,需加熱到催化劑的_______溫度后才能進(jìn)入氨合成塔中的催化區(qū),在催化劑表面反應(yīng)生成氨。從合成塔出來(lái)的混合氣體中氨含量為10%~20%,需要將產(chǎn)品氨與未反應(yīng)的H2、N2分離,將未反應(yīng)的H2、N2作為循環(huán)氣再返回合成塔。合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),可通過(guò)熱交換器有效利用此反應(yīng)熱來(lái)預(yù)熱反應(yīng)前的H2、N2,降低合成氨的成本。3.工業(yè)生產(chǎn)中適宜生產(chǎn)條件的選擇思路(1)分析反應(yīng)特點(diǎn)。主要分析反應(yīng)的方向性、可逆性、反應(yīng)熱和熵變等。(2)原理分析。根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn),利用影響反應(yīng)速率的因素和勒夏特列原理分析_______反應(yīng)速率、提高原料_______的反應(yīng)條件。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析反應(yīng)條件,確定適宜條件的范圍及催化劑的篩選。(4)根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況、經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)保要求等最終確定適宜的條件。影響因素有利于加快反應(yīng)速率的控制有利于平衡移動(dòng)條件的控制綜合分析結(jié)果濃度_______反應(yīng)物濃度_______反應(yīng)物濃度_______生成物濃度不斷補(bǔ)充_______、及時(shí)分離出_______壓強(qiáng)_______(有氣體參加)ΔV<0設(shè)備條件允許的前提下,盡量采取_______ΔV>0兼顧速率和平衡、選取_______的壓強(qiáng)溫度_______ΔH<0兼顧速率和平衡、考慮_______的適宜溫度ΔH>0在設(shè)備條件允許的前提下,盡量采取_______并選取合適的催化劑催化劑加合適的催化劑無(wú)影響加合適的催化劑,考慮催化劑活性與_______關(guān)系易錯(cuò)點(diǎn)01自發(fā)過(guò)程和自發(fā)反應(yīng)(1)自發(fā)反應(yīng)不是在任何條件下都自發(fā),而是“在給定的條件下”的自發(fā),即自發(fā)反應(yīng)也需要一定條件_______反應(yīng),一旦反應(yīng)后即可自發(fā)進(jìn)行。(2)自發(fā)反應(yīng)的“一定的條件”,可以是一定的溫度和壓強(qiáng),可以是“點(diǎn)燃、光照、加熱、高溫”等給反應(yīng)物提供能量的條件,“外界幫助”指通電、放電等,如氫氣的燃燒是自發(fā)的通過(guò)需點(diǎn)燃才能發(fā)生。(3)非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生,如NaCl在通電條件可分解生成Na和Cl2。(4)判斷某反應(yīng)是否自發(fā),只是判斷反應(yīng)的方向,與是否會(huì)發(fā)生、反應(yīng)的快慢無(wú)關(guān)。(5)自發(fā)過(guò)程可以是物理過(guò)程,不一定是自發(fā)反應(yīng),而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過(guò)程。(6)不能認(rèn)為自發(fā)反應(yīng)應(yīng)用普通,非自發(fā)反應(yīng)沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值。將電能、熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的許多非自發(fā)反應(yīng)是制備物質(zhì)的重要反應(yīng),如電解法去冶煉鈉、鎂、鋁和制取氯氣等。易錯(cuò)點(diǎn)02化學(xué)平衡常數(shù)(1)固體和純液體的濃度視為_______,通常不計(jì)入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中。(2)由于化學(xué)方程式的書寫不同,平衡常數(shù)的表達(dá)式不同,如N2+3H22NH3,K=a則有:2NH3N2+3H2,K′=_______;eq\f(1,2)N2+eq\f(3,2)H2NH3,K″=_______。(3)平衡常數(shù)K只受_______的影響,當(dāng)_______不變時(shí),K值不變。(4)在一定溫度下,一個(gè)具體的化學(xué)反應(yīng),只有一個(gè)平衡常數(shù),但不同反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率__________。(5)多種反應(yīng)物參加反應(yīng)時(shí),可通過(guò)增加一種反應(yīng)物的濃度來(lái)提高另一種反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率,而其本身的平衡轉(zhuǎn)化率會(huì)_______。易錯(cuò)點(diǎn)03外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響(1)濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響①對(duì)平衡體系中的固體和純液體,其濃度可看作常數(shù),增大或減小固體或純液體的量并不影響v正、v逆的大小,所以化學(xué)平衡_______。②只要是增大濃度,不論是增大反應(yīng)物的濃度,還是生成物的濃度,新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定_______原平衡狀態(tài)的反應(yīng)速率;減小濃度,新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定_______原
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