1、第7章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向、限度,考點(diǎn)一 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 【核心知識(shí)通關(guān)】 1.自發(fā)過(guò)程： (1)含義：在一定條件下，不需要借助光、電等外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。,(2)特點(diǎn)。 體系趨向于從_能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)能量狀態(tài)(體系 對(duì)外部_或_能量)； 在密閉條件下，體系有從_序轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)序的傾向性 (無(wú)序體系更加穩(wěn)定)。,高,低,做功,放出,有,無(wú),2.熵、熵變： (1)熵是量度體系_程度的物理量，符號(hào)為S。 (2)影響熵大小的因素。 相同條件下，物質(zhì)不同熵不同。 同一物質(zhì)：S(g)_S(l)_S(s) (3)熵變=_的總熵-_的總熵,混亂,生成物,反應(yīng)物,3.化學(xué)反

2、應(yīng)方向的判據(jù)： (1)焓判據(jù)：放熱過(guò)程中體系能量_，H_0，具 有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行， 故只用焓變判斷反應(yīng)方向不全面。 (2)熵判據(jù)：體系的混亂度_，即熵增，S0，反 應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但有些熵減的過(guò)程也可能自發(fā) 進(jìn)行，故只用熵變來(lái)判斷反應(yīng)方向也不全面。,降低,增大,(3)復(fù)合判據(jù)：,能自發(fā)進(jìn)行,達(dá)到平衡狀態(tài),不能自發(fā)進(jìn)行,【特別提醒】 (1)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，需要綜合考慮焓變和熵變對(duì)反應(yīng)的影響。 (2)復(fù)合判據(jù)H-TS0的反應(yīng)不一定能夠?qū)嶋H發(fā)生。 (3)自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大，非自發(fā)反應(yīng)的熵也不一定減小。,【方法規(guī)律】反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的判斷方法 (1)當(dāng)H0時(shí)，反

3、應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行。 (2)當(dāng)H0，S0，S0時(shí)，在高溫下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。,【高考模擬精練】 1.(2015天津高考改編題)下列說(shuō)法不正確的是() A.Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng)，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 B.某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng),C.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等條件下二者對(duì)H2O2分解速率的改變相同 D.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)常溫下能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)的H0,【解析】選C。Na與水的反應(yīng)是固體與液體反應(yīng)生成氣 體，為熵增的反應(yīng)，S0，在反應(yīng)中鈉會(huì)熔化成一個(gè) 閃亮的小球四處游動(dòng)，且發(fā)出嘶嘶的聲音，此反應(yīng)為 放熱反應(yīng)，則H0

4、，吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明 S0，B項(xiàng)正確；FeCl3和MnO2均可作為催化劑加快,H2O2分解，但同等條件下二者對(duì)H2O2分解催化效果不相同，故反應(yīng)速率的改變不相同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，S0，若反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則H-TS0，故反應(yīng)的H0，D項(xiàng)正確。,2.(2016吳忠模擬)下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)預(yù)測(cè)正確的是 (),【解析】選B。根據(jù)復(fù)合判據(jù)：G=H-TS， M(s)=X(g)+Y(s)，固體分解生成氣體，為熵增反應(yīng)，H0時(shí)，在高溫下能自發(fā)進(jìn)行，A錯(cuò)誤； W(s)+xG(g)=2Q(g)H0時(shí)，在高溫下可能自發(fā)進(jìn),行，C錯(cuò)誤；4M(s)+N(g)+2W(l)=4Q(s)為熵減反應(yīng)，常溫

5、下能自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)，D錯(cuò)誤。,【加固訓(xùn)練】1.下列說(shuō)法正確的是() A.焓變和熵變都大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的 B.在恒溫、恒壓條件下，焓變小于0而熵變大于0的反應(yīng)肯定是自發(fā)的 C.因?yàn)殪首兒挽刈兌寂c反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān)，因此焓變或熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判斷依據(jù) D.在其他條件不變的情況下，使用催化劑，一定可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向,【解析】選B。A項(xiàng)，由G=H-TS0時(shí)該反應(yīng)一定自發(fā)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，焓變和熵變均不是判斷反應(yīng)自發(fā)的唯一條件，應(yīng)綜合考慮，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，使用催化劑可以降低該反應(yīng)的活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，錯(cuò)誤。,2.氨的工業(yè)合成工藝的成

6、熟推動(dòng)了人類(lèi)文明的進(jìn)步，不少科技工作者為了尋找廉價(jià)的氨的制備方法，進(jìn)行了前赴后繼的探索性工作。請(qǐng)回答下列各題： 用氫氣和氮?dú)夂铣砂笔且粋€(gè)可逆反應(yīng)，化學(xué)方程式如下：N2+3H2 2NH3。已知，在常溫下，1 g H2完全轉(zhuǎn)化為NH3，放出的熱量為15.4 kJ。,(1)請(qǐng)寫(xiě)出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_。 (2)如果一個(gè)反應(yīng)的H-TS0，則該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。已知該反應(yīng)的S=-198.2 Jmol-1K-1。請(qǐng)判斷上述氨氣的合成反應(yīng)在常溫下_(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。,【解析】H-TS=-92.4 kJmol-1-298 K (-0.198 2 kJmol-1K-1)0，所以可以自發(fā)進(jìn)行。 答案

7、：(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1 (2)能,考點(diǎn)二 化學(xué)平衡常數(shù) 【核心知識(shí)通關(guān)】 1.概念： 在一定溫度下，一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到_時(shí)， 生成物_與反應(yīng)物_的比值是一個(gè) 常數(shù)，用符號(hào)_表示。,化學(xué)平衡狀態(tài),濃度冪之積,濃度冪之積,K,2.表達(dá)式： 對(duì)于一般的可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)， 在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，K= 。,3.意義： 利用平衡常數(shù)可以判斷、比較可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。 K值越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 _。反之，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。 4.影響因素： (1)內(nèi)因：反應(yīng)物本身的性質(zhì)。 (2)外因：只受_

8、影響，與濃度、壓強(qiáng)、催化劑等 外界因素?zé)o關(guān)。,越大,溫度,【特別提醒】 (1)計(jì)算平衡常數(shù)利用的是物質(zhì)的平衡濃度，而不是任意時(shí)刻濃度，也不能用物質(zhì)的量。 (2)固體和純液體的濃度視為恒定常數(shù)，不出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。如C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)達(dá)到平衡后的K= 。,(3)催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率，但對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響，也不會(huì)改變平衡常數(shù)的大小。 (4)一般K105時(shí)，認(rèn)為該反應(yīng)基本進(jìn)行完全；K10-5時(shí)，一般認(rèn)為該反應(yīng)很難進(jìn)行；而K在10-5105反應(yīng)被認(rèn)為是典型的可逆反應(yīng)。,(2016濟(jì)南模擬)在300 mL的密閉容器中，放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應(yīng)

9、：Ni(s)4CO(g) Ni(CO)4(g)，已知該反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下表：,A.上述生成Ni(CO)4的反應(yīng)為放熱反應(yīng) B.25 時(shí)反應(yīng)Ni(CO)4(g) Ni(s)4CO(g)的平衡常數(shù)為210-5 C.在80 時(shí)，測(cè)得某時(shí)刻N(yùn)i(CO)4、CO的濃度均為 0.5 molL-1，則此時(shí)v正v逆 D.80 達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得n(CO)=0.3 mol，則Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL-1,【典題剖析】,【解析】選C。溫度升高，平衡常數(shù)減小，說(shuō)明平衡向 逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A正確； Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)為題給反應(yīng)的逆反應(yīng)， 溫度相同時(shí)

10、，兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系，B正 確；C項(xiàng)中該時(shí)刻Qc= =8K，反應(yīng)逆向進(jìn)行， v逆v正，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)中CO的平衡濃度為1 molL-1，由 K=2可計(jì)算出Ni(CO)4的平衡濃度為2 molL-1，D正確。,【歸納總結(jié)】 1.化學(xué)平衡常數(shù)的理解： (1)與化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)形式的關(guān)系。 對(duì)于同一可逆反應(yīng)，正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的 平衡常數(shù)的倒數(shù)，即K正= 。若方程式中的化學(xué)計(jì)量 數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會(huì) 發(fā)生改變。,(2)與反應(yīng)熱的關(guān)系。 一般情況下：,2.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用： (1)判斷、比較可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。 一般來(lái)說(shuō)，一定溫度下的一個(gè)具體的可逆反應(yīng)：,(

11、2)判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)的反應(yīng)方向以及反應(yīng)是否達(dá)到平衡。 對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，若濃度商Qc= ，則將濃度商和平衡常數(shù)作比較可得可逆反應(yīng)所處的狀態(tài)。,(3)判斷可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱。,(4)利用一定溫度下一個(gè)可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)，求平衡時(shí)某組分的濃度或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。,考向2：化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算 (2014四川高考)在10 L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發(fā)生反應(yīng)X(g)+Y(g) M(g)+N(g)，所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：,下列說(shuō)法正確的是() A.實(shí)驗(yàn)中，若5 min時(shí)測(cè)得n(M)=0.050 mol，則0至5 min時(shí)間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率v

12、(N)=1.010-2 molL-1min-1 B.實(shí)驗(yàn)中，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2.0 C.實(shí)驗(yàn)中，達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為60% D.實(shí)驗(yàn)中，達(dá)到平衡時(shí)，b0.060,【典題剖析】,【解析】選C。實(shí)驗(yàn)中，若5 min時(shí)測(cè)得n(M)=0.050 mol，濃度是0.005 0 molL-1，則根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方 程式可知，同時(shí)生成N的濃度也是0.005 0 molL-1， 因此0至5 min時(shí)間內(nèi)，用N表示的平均反應(yīng)速率為 v(N)=1.010-3molL-1min-1，A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中， 平衡時(shí)M和N的濃度都是0.008 0 molL-1，消耗X與Y 的濃度均是0.008 0 molL-1，平衡時(shí)

13、X和Y的濃度分,別為0.002 molL-1和0.032 molL-1，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=1，B錯(cuò)誤；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可知，如果X的轉(zhuǎn)化率為60%，則,X(g)+Y(g) M(g)+N(g) 起始濃度 (molL-1) 0.020 0.030 0 0 轉(zhuǎn)化濃度 (molL-1) 0.012 0.012 0.012 0.012 平衡濃度 (molL-1) 0.0080.018 0.012 0.012,溫度不變，平衡常數(shù)不變，則K= 即達(dá) 到平衡狀態(tài)，因此最終平衡時(shí)X的轉(zhuǎn)化率為60%，C正確； 700時(shí)， X(g) + Y(g) M(g) +N(g) 起始濃度(molL-1) 0.0400.0

14、10 0 0 轉(zhuǎn)化濃度(molL-1) 0.0090.009 0.009 0.009 平衡濃度(molL-1) 0.0310.001 0.009 0.009,該溫度下平衡常數(shù)K= =2.61，這說(shuō)明溫度升高，平衡常數(shù)減小，即平衡逆向移動(dòng)，因此正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，若容器中的溫度也是800，由于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，則與相比，是等效平衡，因此最終平衡時(shí)M的物質(zhì)的量b=0.5a=0.060，當(dāng)溫度升高到900時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此b0.060，D錯(cuò)誤。,【歸納總結(jié)】化學(xué)平衡的計(jì)算方法“三段式法” “三段式法”是有效解答化學(xué)平衡計(jì)算題的“萬(wàn)能鑰匙”。解題時(shí)，要注意清楚有條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量

15、、平衡量，按題目要求進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)還要注意單位的統(tǒng)一。,1.計(jì)算步驟：,2.具體方法：可按下列模式進(jìn)行計(jì)算：如mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為 a molL-1、b molL-1，達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的 量濃度為mx molL-1。,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始 (molL-1) a b 0 0 變化 (molL-1) mx nx px qx 平衡 (molL-1) a-mxb-nx px qx,相關(guān)計(jì)算： 平衡常數(shù)：K= A的平衡轉(zhuǎn)化率：(A)平= 100%。 A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)：w(A)= 100%。 混合氣體的平均密度

16、： 混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量：,3.注意事項(xiàng)： (1)注意反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系：反應(yīng)物：c(平)=c(始)-c(變)；生成物：c(平)=c(始)+c(變)。 (2)利用 和 計(jì)算時(shí)要注意m總應(yīng)為氣體的質(zhì)量，V應(yīng)為反應(yīng)容器的體積，n總應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量。,(3)起始濃度、平衡濃度不一定呈現(xiàn)化學(xué)計(jì)量數(shù)比，但物質(zhì)之間是按化學(xué)計(jì)量數(shù)反應(yīng)和生成的，故各物質(zhì)的濃度變化之比一定等于化學(xué)計(jì)量數(shù)比，這是計(jì)算的關(guān)鍵。,【高考模擬精練】 1.(2014上海高考)只改變一個(gè)影響因素，平衡常數(shù)K與化學(xué)平衡移動(dòng)的關(guān)系敘述錯(cuò)誤的是() A.K值不變，平衡可能移動(dòng) B.K值變化，平衡一定移動(dòng) C.平衡移動(dòng)，K值可能不變

17、 D.平衡移動(dòng)，K值一定變化,【解析】選D。平衡常數(shù)僅與溫度有關(guān)，改變濃度、壓強(qiáng)等平衡可以發(fā)生移動(dòng)，但K值不變，A、C正確、D錯(cuò)誤；K值變化說(shuō)明溫度一定變化，平衡一定移動(dòng)，B正確。,2.(2016深圳模擬)對(duì)于可逆反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)。下列敘述正確的是() A.平衡常數(shù)的表達(dá)式K= B.當(dāng)v正(NH3)v正(NO)=11時(shí)，說(shuō)明該化學(xué)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡,C.若平衡時(shí)兩種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相等，則起始投入的n(NH3)n(O2)=54 D.反應(yīng)達(dá)到平衡后，恒容條件下只調(diào)節(jié)NH3和NO的量，可保持平衡狀態(tài),【解析】選D。根據(jù)平衡常數(shù)的定義和反應(yīng)的特點(diǎn)知 H2O(

18、g)也應(yīng)計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中，即K= ， A錯(cuò)。根據(jù)K的表達(dá)式(NH3和NO的冪指數(shù)相同)可知選項(xiàng) D是正確的。選項(xiàng)B中的關(guān)系式在任何時(shí)刻都成立，B錯(cuò)。 選項(xiàng)C中起始投入的n(NH3)n(O2)應(yīng)為45，C錯(cuò)。,3.(2016南平模擬)已知：反應(yīng)Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)的平衡常數(shù)為K1，反應(yīng)Fe(s)+H2O(g) FeO(s)+H2(g)的平衡常數(shù)為K2，不同溫度下K1、K2的值如下表所示：,(1)從表中數(shù)據(jù)可以推斷：反應(yīng)是_(填“吸” 或“放”)熱反應(yīng)。 (2)現(xiàn)有反應(yīng)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，寫(xiě)出該 反應(yīng)的平衡常數(shù)K3的表達(dá)式：_。,(

19、3)根據(jù)反應(yīng)與，可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系式。據(jù)此關(guān)系式及表中數(shù)據(jù)，也能推斷出反應(yīng)是_(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。欲使反應(yīng)在一定條件下建立的平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可采用的措施有_(填序號(hào))。 A.縮小反應(yīng)容器容積 B.擴(kuò)大反應(yīng)容器容積 C.降低溫度 D.升高溫度 E.使用合適的催化劑 F.減少CO的量,【解析】(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度的升高而增大，說(shuō)明溫度升高，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 (2)K1= ，K2= ，故K3= 。,(3)973 K時(shí)，K3= 0.62，而1 173 K時(shí)， K3= 1.29，反應(yīng)的平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，故反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。升高溫度

20、，可使平衡正向移動(dòng)；由于該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，故改變?nèi)萜魅莘e，不能使平衡發(fā)生移動(dòng)；使用催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)；減少生成物的量，能使平衡正向移動(dòng)。,答案：(1)吸(2)K3= 或K3= (3)吸熱D、F,4.(2013海南高考)反應(yīng)A(g) B(g)+C(g)在容積為 1.0 L的密閉容器中進(jìn)行，A的初始濃度為0.050 molL-1。 溫度T1和T2下A的濃度與時(shí)間關(guān)系如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn) 題：,(1)上述反應(yīng)的溫度T1_T2，平衡常數(shù)K(T1)_K(T2)。(填“大于”“小于”或“等于”),(2)若溫度T2時(shí)，5 min后反應(yīng)達(dá)到平衡，A的轉(zhuǎn)化率為70%，則： 平衡時(shí)體系總的物質(zhì)的量為

21、_。 反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_。 反應(yīng)在05 min區(qū)間的平均反應(yīng)速率v(A)=_。,【解析】(1)溫度越高反應(yīng)速率越快，到達(dá)平衡的時(shí)間越短，根據(jù)圖象可知T1小于T2。由圖象看出溫度越高，到達(dá)平衡時(shí)c(A)越小，說(shuō)明升高溫度平衡向著正反應(yīng)方向移動(dòng)，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，K(T1)小于K(T2)。,(2),平衡時(shí)體系總的物質(zhì)的量為 (0.015+0.035+0.035)molL-11.0 L=0.085 mol。 反應(yīng)的平衡常數(shù) K= 0.082。 v(A)= =0.007 molL-1min-1。,答案：(1)小于小于(2)0.085 mol0.082 0.007 molL-1min-1,【加固訓(xùn)練

22、】1.(2016澄邁模擬)已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)： H2(g)+S(s) H2S(g)，K1； S(s)+O2(g) SO2(g)，K2； 則反應(yīng)H2(g)+SO2(g) O2(g)+H2S(g)的平衡常數(shù)是 () A.K1+K2B.K1-K2 C.K1K2,【解析】選D。按先后順序?qū)Ψ磻?yīng)式進(jìn)行編號(hào)，依次為，由于所求的反應(yīng)式可用反應(yīng)式-反應(yīng)式得到，故由化學(xué)平衡常數(shù)的意義知，K3= 。,2.(2016菏澤模擬)已知某化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá) 式為K= ，在不同的溫度下該反應(yīng)的平衡 常數(shù)如表所示： 下列有關(guān)敘述不正確的是() A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) B.上述反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),C.如果在一定體積的密閉容器中加入CO2和H2各 1 mol，5 min后隨溫度升高到830，此時(shí)測(cè)得 CO2為0.4 mol時(shí)，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) D.某溫度下，如果平衡濃度