化學(xué)反應(yīng)方向和限度.ppt

第一講化學(xué)反應(yīng)的方向和限度,成武二中 李亞楠,一、化學(xué)反應(yīng)的方向,1、 放熱反應(yīng)過程使體系的能量降低，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向,吸熱反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行,在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行吸熱反應(yīng)，在高溫下也一定不能自發(fā)進(jìn)行,NH4HCO3(固)+CH3COOH,CaCO3的分解,焓變不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素,2、體系有自發(fā)地向混亂度增加（熵增）的方向進(jìn)行的傾向,反應(yīng)的熵變S=生成物的總熵-反應(yīng)物的總熵,同一物質(zhì)的熵： S(g)S(l)S(s),在常溫、常壓下，熵增的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,CaCO3的分解,少數(shù)熵減的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行,NH3+HCl,熵變也不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素,H,3、化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù),在一定條件下，一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，既與焓變有關(guān)又與熵變有關(guān)。在恒溫、恒壓條件下，由H-TS的大小來確定。,H TS0,H TS0,H TS0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),二、化學(xué)反應(yīng)的限度,1、可逆反應(yīng),（1)概念,在相同條件下同時向正逆兩個方向進(jìn)行的反應(yīng),（2）特征,在一定條件下反應(yīng)物不能全部轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物， 只能進(jìn)行到一定程度,2.化學(xué)平衡狀態(tài) （1）概念 一定條件下的可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率 ，反應(yīng)物和生成物的濃度不在隨時間的延長而發(fā)生 的狀態(tài)。,相等,變化,（2）、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征,動：動態(tài)平衡（正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行）,等：正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率0,定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變，各組分的百分含量一定。,變：條件變化，化學(xué)平衡狀態(tài)將被破壞,直到在新的條件下建立新的平衡。,逆：研究對象可逆反應(yīng)。,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷特征,化學(xué)平衡中的常見圖像 濃度時間圖 速率時間圖 某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)-時間-溫度(或壓強)圖 某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)-溫度-壓強圖,(3)、化學(xué)學(xué)平衡中的圖像題,五看圖像 一看面：即明確橫縱坐標(biāo)的意義（有幾個變量）； 二看線：了解線的走向和變化趨勢； 三看點：即起點、交點、終點、拐點與極值點等； 四看輔助線：如等溫線、等壓線、平衡線等； 五看量的變化：如濃度、溫度、壓強的變化等。,分析判斷 根據(jù)到達(dá)平衡的時間長短，結(jié)合化學(xué)反應(yīng)速率理論判斷溫度的高低或壓強的大??； 根據(jù)圖像中量的變化判斷平衡移動的方向，結(jié)合平衡移動原理，分析可逆反應(yīng)的特點（是氣體分子數(shù)增大還是減小的反應(yīng)；或是吸熱還是放熱反應(yīng)); 定一議二：若圖像中有三個量，要先固定一個自變量，再討論另外兩個量之間的關(guān)系；思維要全面，要注意變換定量與變量，最后下綜合結(jié)論。,圖像題是化學(xué)平衡中的常見題型，這類題目是考查自變量（如時間、溫度、壓強等）與因變量（如物質(zhì)的量、濃度、百分含量、轉(zhuǎn)化率）之間的定量或定性關(guān)系。,1、濃度 - 時間圖：,可用于： 1)寫出化學(xué)反應(yīng)方程式： 2)求反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：,A+2B 3C,A的轉(zhuǎn)化率=33.3% B的轉(zhuǎn)化率=66.7%,例：,練：,5A 3B+2C,A的轉(zhuǎn)化率=62.5%,濃度 - 時間圖的關(guān)鍵： 寫出反應(yīng)方程式 A、何為反應(yīng)物、生成物 B、反應(yīng)物、生成物計量數(shù)關(guān)系 C、是否為可逆反應(yīng) 計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 計算某物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率,2、速度-時間圖：,可用于： 1) 表示反應(yīng)速率的變化和化學(xué)平衡的移動。 2) (已知反應(yīng))判斷引起平衡移動的因素。,增大反應(yīng)物濃度,正,引起平衡移動的因素是 ，平衡 將向 方向移動。,減小生成物濃度,正,已知對某一平衡改變溫度時有如下圖變化，則溫度的變化是 (升高或降低)，平衡向 反應(yīng)方向移動，正反應(yīng)是 熱反應(yīng)。,升高,正,吸,對于mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，改變壓強時有如下圖變化，則壓強變化是 (增大或減小)，平衡向 反應(yīng)方向移動，m+n (、=)p+q。,增大,逆,對于反應(yīng)A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g)(正反應(yīng)放熱)有如下圖所示的變化，請分析引起平衡移動的因素可能是什么？并說明理由。,由于v正、v逆均有不同程 度的增大，引起平衡移動 的因素可能是 a.升高溫度 b.增大壓強。根據(jù)反應(yīng)方 程式，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，與圖示相符；增大壓強平衡向正反應(yīng)方向移動，與圖示不相符。故此題中引起平衡移動的因素是升高溫度。,對于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)有如下圖所示的變化，請分析t1時的改變因素可能是什么？并說明理由。,由于v正、v逆相同程 度的增大，t1時的改變因素可能是 a.加入(正)催化劑 b.當(dāng)m+n=p+q時增大壓強。 平衡沒有移動。,速率 - 時間圖的關(guān)鍵： 看出反應(yīng)速率的變化 判斷化學(xué)平衡的移動方向 判斷影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素,3、某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)-時間-溫度(或壓強)圖：,對于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),T1T2;,P1P2;,正反應(yīng)吸熱,m+np+q,對于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),P1P2,m+n=p+q,對于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),P1P2;,T1T2;,m+np+q,正反應(yīng)吸熱,某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)-時間-溫度(或壓強)圖的關(guān)鍵： 判斷溫度（或壓強）的大小 學(xué)會“定一議二”法。,4、某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率(或百分含量)-溫度壓強圖：,對于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),正反應(yīng)放熱,正反應(yīng)吸熱,m+np+q,m+np+q,3、化學(xué)平衡常數(shù),化學(xué)平衡常數(shù)表示可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的大小,K是溫度函數(shù)，與反應(yīng)物、生成物的濃度無關(guān)，只受溫度影響,固體和純液體的濃度為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達(dá)式中。,4.意義 （1）K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 ，正反應(yīng)進(jìn)行的程度 。 （2）K只受 影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。 （3）化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常 數(shù)。若反應(yīng)方向改變,則平衡常數(shù)改變。若方程 式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同 一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。,越大,越大,溫度,5、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用,（濃度熵）,Qc K時，,Qc = K時，,反應(yīng)已達(dá)平衡,反應(yīng)正向進(jìn)行,V正 v逆,V正 = v逆,V正 v逆,Qc K時，,反應(yīng)逆向進(jìn)行,6、平衡轉(zhuǎn)化率：,（A）=,A的起始濃度 -A的平衡濃度,A的起始濃度,100,三、影響化學(xué)平衡的因素,1.影響因素,（1）溫度,（2）濃度,（3）壓強,升高，化學(xué)平衡向吸熱方向移動,降低，化學(xué)平衡向放熱方向移動,C（反應(yīng)物）增大或C(生成物）減小，QK，平衡正向移動,C（反應(yīng)物）減小或C(生成物）增大，QK，平衡逆向移動,若Vg0,增大壓強，Qk，平衡逆向移動,減小壓強，Qk，平衡正向移動,若Vg0,增大壓強，Qk，平衡正向移動,減小壓強，Qk，平衡逆向移動,若Vg=0,壓強的改變對平衡無影響,2、勒、夏特列原理：,如果改變影響化學(xué)平衡的一個因素，平衡將向能夠減弱這種改變的方向移動。,當(dāng)堂訓(xùn)練 1.下列過程屬于非自發(fā)過程的是 ( ) A.N2和O2混合 B.H2和O2化合生成H2O C.常溫、常壓下石墨轉(zhuǎn)化為金剛石 D.C+O2 CO2,C,2.下列說法錯誤的是 ( ) A.NH4NO3溶于水是自發(fā)過程 B.同一種物質(zhì)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(jìn)行的過程，其體系的 能量趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài) D.由能量判據(jù)（以焓變?yōu)榛A(chǔ)）和熵判據(jù)組 合而成的復(fù)合判據(jù)，更適合于所有的過程,C,3.有A、B、C、D 4個反應(yīng)： 則在任何溫度都能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 ；任何溫度都不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 ；另兩個反應(yīng)中，在溫度高于 時可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 ，在溫度低于 時可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是 。,C,B,77,A,-161.6,D,4. 一定條件下，在密閉容器中，能表示反應(yīng)X(g)+2Y(g) 2Z(g)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 ( ) X、Y、Z的物質(zhì)的量之比為122 X、 Y、Z的濃度不再發(fā)生變化 容器中的壓強不再發(fā)生變化 單位時間內(nèi)生成n mol Z，同時生成2n mol Y A. B. C. D.,C,5. 下列關(guān)于平衡常數(shù)的說法中，正確的是( ) A.在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度用起始濃 度表示，生成物濃度用平衡濃度表示 B.化學(xué)平衡常數(shù)較大的可逆反應(yīng)，所有反應(yīng)物 的轉(zhuǎn)化率一定大 C.可以用化學(xué)平衡常數(shù)來定量描述化學(xué)反應(yīng)的 限度 D.平衡常數(shù)的大小與溫度、濃度、壓強、催化 劑有關(guān),C,6.關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的敘述不正確的是 ( ) A.溫度一定，一個化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)是一個 常數(shù) B.兩種物質(zhì)反應(yīng)，不管怎樣書寫化學(xué)方程式， 平衡常