1、化學反應的方向和限度 考綱要求1.了解化學反應的方向與化學反應的焓變和熵變之間的關系。2.掌握化學反應在一定條件下能否自發(fā)進行的判斷依據。3.能夠利用化學反應的焓變和熵變判斷化學反應的方向。4.了解可逆反應的定義。5.理解化學平衡的定義。6.理解影響化學平衡的因素。7.理解化學平衡常數的定義并能進行簡單計算。知識點一化學反應進行的方向及判斷依據1自發(fā)反應在一定條件下_就能自發(fā)進行的反應稱為自發(fā)反應。2判斷化學反應方向的依據(1)焓變與反應方向研究表明，對于化學反應而言，絕大多數_都能自發(fā)進行，且反應放出的熱量_，體系能量_得也_，反應越_?？梢?，_是制約化學反應能否自發(fā)進行的因素之一。(2)熵

2、變與反應方向研究表明，除了熱效應外，決定化學反應能否自發(fā)進行的另一個因素是體系的_。大多數自發(fā)反應有趨向于體系_增大的傾向。熵和熵變的含義a熵的含義熵是衡量一個體系_的物理量。用符號_表示。同一條件下，不同物質有不同的熵值，同一物質在不同狀態(tài)下熵值也不同，一般規(guī)律是：S(g)S(l)S(s)。b熵變的含義熵變是反應前后體系_，用_表示，化學反應的S越大，越有利于反應_。(3)綜合判斷反應方向的依據要正確判斷一個化學反應是否能自發(fā)進行，必須綜合考慮反應的_與_。在恒溫、恒壓時，如果反應的_，則該反應一定能自發(fā)進行；如果反應的_，則該反應一定不能自發(fā)進行；如果反應的_或_，反應是否能自發(fā)進行與反應

3、的_有關。問題思考1能自發(fā)進行的反應一定能實際發(fā)生嗎？2為什么有時可用能量判據或熵判據判斷反應進行的方向？知識點二可逆反應和化學平衡1可逆反應_條件下，既能向_方向進行，又能向_方向進行的化學反應。問題思考3反應2H2O通電點燃2H2O2是否為可逆反應？2化學平衡狀態(tài)(1)概念一定條件下的可逆反應中，正反應速率與逆反應速率_，反應體系中所有參加反應的物質的_保持不變的狀態(tài)。(2)建立過程在一定條件下，將0.3 mol CO和0.2 mol H2O(g)通入2 L密閉容器中，進行反應：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。反應剛開始時，_濃度最大，正反應速率最大；_濃度為0，_反應速率為

4、0。隨著反應的進行，反應物濃度逐漸_，正反應速率逐漸_；生成物濃度逐漸_，逆反應速率逐漸_，最終正、逆反應速率_，達到平衡狀態(tài)，此時反應體系中各物質的濃度均_。依據以上敘述畫出反應的vt圖象：由vt圖象_看出化學平衡是動態(tài)平衡，因為_，即反應仍在進行著。(3)平衡特點問題思考4化學平衡概念中，正反應速率和逆反應速率相等的含義是什么？知識點三化學平衡常數1概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到_時，生成物_與反應物_的比值是一個常數，用符號_表示。2表達式對于反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K_(固體和純液體的濃度為常數，通常不計入平衡常數表達式中)。3意義(1)K值越大，反應物的轉

5、化率_，正反應進行的程度_。(2)K只受_影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。(3)化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。若反應方向改變，則平衡常數改變。若方程式中各物質的系數等倍擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數也會改變。一、化學平衡狀態(tài)的判斷1化學平衡狀態(tài)的標志(1)v正v逆反應體系中_的消耗速率和生成速率相等。(2)平衡混合物中各組成成分的含量保持不變各組分的_、_、_、_(有氣體參加的可逆反應)、_等保持不變。2實例分析例舉反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)是否平衡狀態(tài)混合物體系中各成分的量各物質的物質的量或各物質的物質的量分數一定各物質的質量或各物質的質量分數一定各氣

6、體的體積或體積分數一定總體積、總壓強、總物質的量、總濃度一定正反應速率與逆反應速率的關系在單位時間內消耗了m mol A，同時生成m mol A，即v正v逆在單位時間內消耗了n mol B，同時消耗了p mol C，則v正v逆vAvBvCvDmnpq，v正不一定等于v逆在單位時間內生成n mol B，同時消耗q mol D，均指v逆，v正不一定等于v逆壓強若mnpq，總壓強一定(其他條件不變)若mnpq，總壓強一定(其他條件不變)混合氣體相對平均分子質量()一定，mnpq一定，mnpq溫度任何化學反應都伴隨著能量變化，當體系溫度一定(其他條件不變)體系的密度()密度一定典例導悟1下列方法可以證

7、明H2(g)I2(g)2HI(g)，已達平衡狀態(tài)的是_(填序號)。單位時間內生成n mol H2的同時，生成n mol HI一個HH 鍵斷裂的同時有兩個HI鍵斷裂百分含量w(HI)w(I2)反應速率v(H2)v(I2)v(HI)c(HI)c(H2)c(I2)211溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化溫度和體積一定時，混合氣體顏色不再變化溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化討論：在上述的說法中能說明2NO2(g)N2O4(g)達到平衡狀態(tài)的是_(填序號)。二、等效平衡1含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，

8、對同一可逆反應體系，_時加入物質的物質的量不同，而達到化學平衡時，同種物質的百分含量_。2原理同一可逆反應，當外界條件一定時，反應無論從正反應開始，還是從逆反應開始，最后都能達到平衡狀態(tài)。其中平衡混合物中各物質的含量_。由于化學平衡狀態(tài)與_有關，而與建立平衡的_無關。因而，同一可逆反應，從不同的狀態(tài)開始，只要達到平衡時條件(溫度、濃度、壓強等)完全相同，則可形成等效平衡。3分析方法按照化學方程式的化學計量數關系，把起始物轉化為方程式_的物質，通過對比兩種情況下對應組分的起始量是相等，還是等比，來判斷化學平衡是否等效(即“一邊倒”)。4分類及判斷方法等效平衡有兩類反應(即n0、n0的反應)、兩種

9、狀態(tài)(即恒溫恒容、恒溫恒壓)(1)恒溫恒容條件下的體積可變反應判斷方法：_即等效(2)恒溫恒壓條件下的體積可變反應判斷方法：_即等效(3)恒溫條件下體積不變的反應判斷方法：無論是恒溫恒容，還是恒溫恒壓，只要_即等效，因為壓強改變對該類反應的化學平衡_。典例導悟2在一定溫度下進行反應H2I22HI，有以下3種不同的起始投料方式(初始容器容積相同)：H2(g)I2(g)2HI(g) 1 mol 1 mol 0 mol 2 mol 2 mol 1 mol a mol b mol c mol(1)試判斷和是否是等效平衡？(2)和均達平衡時，H2的物質的量是否相同？物質的量濃度是否相同？(3)若使和成為

10、等效平衡，則a、b、c應滿足什么關系？題組一化學平衡狀態(tài)的判斷及平衡特征1(2013山東理綜，28)研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。(1)NO2可用水吸收，相應的化學反應方程式為_。利用反應6NO28NH3催化劑7N212H2O也可處理NO2。當轉移1.2 mol電子時，消耗的NO2在標準狀況下是_L。(2)已知：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H196.6 kJmol12NO(g)O2(g)2NO2(g)H113.0 kJmol1則反應NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)的H_kJmol1。一定條件下，將NO2與SO2以體積比12置于密閉容器中發(fā)生上

11、述反應，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_。a體系壓強保持不變b混合氣體顏色保持不變cSO3和NO的體積比保持不變d每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2測得上述反應平衡時NO2與SO2體積比為16，則平衡常數K_。(3)CO可用于合成甲醇，反應方程式為CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如右圖所示。該反應H_0(填“”或“”、“”或“”、“”或“”)。(2)已知：NH2COONH42H2ONH4HCO3NH3H2O，該研究小組分別用三份不同初始濃度的氨基甲酸銨溶液測定水解反應速率，得到c(NH2COO)隨時間的變化趨勢如下圖所示。計算2

12、5.0 時，06 min氨基甲酸銨水解反應的平均速率：_。根據圖中信息，如何說明該水解反應速率隨溫度升高而增大：_。題組二化學平衡常數及應用3(2013上海，25)自然界的礦物、巖石的成因和變化受到許多條件的影響。地殼內每加深1 km，壓強增大約25 00030 000 kPa。在地殼內SiO2和HF存在以下平衡：SiO2(s)4HF(g)SiF4(g)2H2O(g)148.9 kJ根據題意完成下列填空：(1)在地殼深處容易有_氣體逸出，在地殼淺處容易有_沉積。(2)如果上述反應的平衡常數K值變大，該反應_(選填編號)。a一定向正反應方向移動b在平衡移動時正反應速率先增大后減小c一定向逆反應方

13、向移動d在平衡移動時逆反應速率先減小后增大(3)如果上述反應在體積不變的密閉容器中發(fā)生，當反應達到平衡時，_(選填編號)。a2v正(HF)v逆(H2O)bv(H2O)2v(SiF4)cSiO2的質量保持不變d反應物不再轉化為生成物(4)若反應的容器容積為2.0 L，反應時間為8.0 min，容器內氣體的密度增大了0.12 gL1，在這段時間內HF的平均反應速率為_。4(2013北京理綜，12)某溫度下，H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常數K。該溫度下在甲、乙、丙三個恒容密閉容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始濃度如下表所示。起始濃度甲乙丙c(H2)/(molL1)0.

14、0100.0200.020c(CO2)/(molL1)0.0100.0100.020下列判斷不正確的是()A平衡時，乙中CO2的轉化率大于60%B平衡時，甲中和丙中H2的轉化率均是60%C平衡時，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 molL1D反應開始時，丙中的反應速率最快，甲中的反應速率最慢題組一化學反應進行的方向1下列說法錯誤的是()ANH4NO3溶于水是自發(fā)過程B同一種物質氣態(tài)時熵值最大，液態(tài)時次之，而固態(tài)時最小C借助于外力能自發(fā)進行的過程，其體系的能量趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)D由能量判據(以焓變?yōu)榛A)和熵判據組合而成的復合判據，更適合于所有的過程2(2013長春質檢)有

15、A、B、C、D 4個反應：反應ABCDH/kJmol110.51.8012611.7S/Jmol1K130.0113.084.0105.0則在任何溫度都能自發(fā)進行的反應是_；任何溫度都不能自發(fā)進行的反應是_；另兩個反應中，在溫度高于_時可自發(fā)進行的反應是_，在溫度低于_時可自發(fā)進行的反應是_。題組二化學平衡狀態(tài)及其判斷3對于固定體積的密閉容器中進行的氣體反應A(g)B(g)C(s)2D(g)，可以說明在恒溫下已達到平衡狀態(tài)的是()A反應容器中壓強不隨時間變化而變化BA氣體和B氣體的生成速率相等C混合氣體的平均摩爾質量不隨時間變化而變化D反應混合氣體的密度不隨時間變化而變化4(2013鹽城中學模

16、擬)在容積不同的密閉容器內，分別充入等量的N2和H2，在不同溫度下，任其發(fā)生反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)，并分別在t秒時測定其中NH3的體積分數，繪圖如右圖所示：(1)A，B，C，D，E五點中，尚未達到化學平衡狀態(tài)的點是_。(2)此可逆反應的正反應是_反應(填“放熱”或“吸熱”)。(3)AC段的曲線是增函數，CE段曲線是減函數，試從反應速率和平衡角度說明理由：_。題組三化學平衡常數及其計算5設反應Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)HQ1的平衡常數為K1，反應Fe(s)H2O(g)FeO(s)H2(g)HQ2的平衡常數為K2，在不同溫度下，K1、K2的值如下：T/KK1K2

17、9731.472.381 1732.151.67.從上表可推斷，反應是_(填“放”或“吸”)熱反應；.現有反應H2(g)CO2(g)CO(g)H2O(g)HQ3，平衡常數為K3。(1)根據反應與推導出K1、K2、K3的關系式K3_；可推斷反應是_(填“放”或“吸”)熱反應。要使反應在一定條件下建立的平衡右移，可采取的措施有_(填字母序號)。A縮小容器體積 B降低溫度C使用合適的催化劑 D設法減少CO的量E升高溫度(2)根據反應、推導出Q1、Q2、Q3的關系式：_。(3)現在恒容密閉容器中通入一定量CO2，再慢慢通入H2，使發(fā)生上述反應，在其他條件不變時，若改變H2的起始量，容器中CO的體積分數

18、也隨之改變，在右圖中畫出CO的體積分數隨n(H2)變化的示意圖。學案36化學反應的方向和限度【課前準備區(qū)】知識點一1無需外界幫助2(1)放熱反應越多降低越多完全反應的焓變(2)混亂度混亂度a.混亂度Sb熵的變化S自發(fā)進行(3)焓變熵變H0H0，S0H0，S0，S0溫度知識點二1相同正反應逆反應2(1)相等質量或濃度(2)反應物生成物逆減小減小增大增大相等保持不變可以v正v逆0(3)正反應速率逆反應速率質量(或濃度)知識點三1化學平衡濃度計量數次方的乘積濃度計量數次方的乘積K2.3(1)越大越大(2)溫度問題思考1不一定，化學反應方向的判據指出的僅僅是在一定條件下化學反應自發(fā)進行的趨勢，并不能說

19、明在該條件下反應一定能實際發(fā)生，還要考慮化學反應的快慢問題。2當能量判據與熵判據的差別較大時，可用能量判據或熵判據判斷反應的方向。3不是可逆反應，因為條件不同。4這里的v正與v逆相等是對同一種物質而言的，不同的兩種物質則必須是一個為正反應速率，另一個為逆反應速率且二者之比等于化學計量數之比?！菊n堂活動區(qū)】一、1.(1)同一物質(2)物質的量濃度質量分數物質的量分數體積分數反應物的轉化率2是是是不一定是是不一定不一定是不一定是不一定是不一定二、1.起始相同2相同條件途徑3同一半邊4(1)極值等量(2)極值等比(3)極值等比無影響典例導悟1解析(1)對于反應前后氣體分子總數不等的可逆反應，可從化學

20、反應速率、化學鍵斷裂、物質的量、物質的量濃度、轉化率、顏色、溫度、相對原子質量、壓強、密度等來判斷。(2)對于反應前后氣體分子總數相等的可逆反應，可從化學反應速率、化學鍵斷裂、物質的量、物質的量濃度、轉化率、顏色、溫度等來判斷(此時相對分子質量、壓強、密度不能作為判斷依據)。2(1)將中HI轉化到左半邊反應物中，則n(H2)n(I2)(20.5) mol(20.5) mol11，與中比值相同，故二者是等效平衡。(2)和都達平衡狀態(tài)時，中H2的物質的量應是中的2.5倍。物質的量濃度亦是的2.5倍。(3)若使等效，a、b、c三者關系應滿足：(1a)(1b)11或ab11，c0。【課后練習區(qū)】高考集

21、訓1(1)3NO2H2O=2HNO3NO6.72(2)41.8b2.67或(3)在1.3104 kPa下，CO的轉化率已較高，再增大壓強CO轉化率提高不大，同時生產成本增加，得不償失解析(1)根據題給化學方程式可知當6 mol NO2全部參加反應時，轉移電子6 mol(40)24 mol，故轉移1.2 mol電子時，消耗NO2 0.3 mol，即6.72 L。(2)設所給的兩個反應方程式分別標注為2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H1196.6 kJmol1、2NO(g)O2(g)2NO2(g)H2113.0 kJmol1，所求總反應方程式的H為H3，H341.8 kJmol1。第2問，由

22、于該反應為前后氣體體積相等的反應，故體系的壓強始終保持不變，故不能以壓強不變作為判斷標志，故a錯誤；SO3與NO的體積比始終保持11，故c錯；根據“異方向，量相當”的原理可知d錯。設NO2和SO2的起始加入量分別為1 mol和2 mol，容器體積為V。則有：(設NO的轉化量為x)NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)起始量(mol) 1 2 0 0轉化量(mol) x x x x平衡量(mol) 1x 2x x x據題意有則x0.8 mol平衡常數K或2.67。(3)從圖像來看，隨著溫度的升高，CO的轉化率變小，故H(2)0.05 molL1min125 時反應物的起始濃度較小，但06

23、 min的平均反應速率(曲線的斜率)仍比15.0 時的大解析(1)根據化學平衡狀態(tài)判斷標志是v正v逆，各組分濃度不再發(fā)生變化，由NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)可見該反應為不等體積變化(即反應物和生成物氣體分子數不相同)，可以得恒容狀態(tài)下壓強不變或混合氣體密度不變時，反應即達到平衡狀態(tài)，但上述反應中反應物無氣體參加，因此生成物中各組分氣體體積分數恒定不變。根據Kc2(NH3)c(CO2)21.6108(molL1)3。由NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)正反應氣體分子數增加，增大壓強平衡向逆反應方向移動。由表中數據可以得出溫度升高，壓強增大，即隨著溫度的升高，

24、平衡向正反應方向移動，因此正反應是吸熱反應，所以H0；根據NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)，正反應是生成物氣體分子數增多的反應，所以S0。(2)根據v得到v0.05 molL1min1。由圖像數據可以得出，用不同初始濃度，不同溫度下的平均反應速率的大小來說明：如25 時反應物的起始濃度較小，但06 min的平均反應速率(曲線的斜率)仍比15.0 時的大。3(1)SiF4、H2OSiO2(2)ad(3)bc(4)0.001 0 molL1min1解析(1)氣體的溶解度隨壓強的增大而升高，固體溶解度不受壓強的影響，地殼深處，壓強大，有SiF4、H2O氣體逸出，而SiO2易在地殼淺處沉積。(2)平衡常數K值增大，必使生成物濃度增大，平衡正向移動，故a正確，c錯誤；平衡正向移動，所以逆反應速率先減小，隨著平衡的移動，生成物濃度增大，所以逆反應速率也隨之增大，故d正確，b錯誤。(3)用不同物質表示化學反應速率時，其速率之比等于化學計量數之比，故a錯誤，b正確；反應達到平衡時，各組分質量保持不變，正、逆反應速