2013高考人教版化學復習學案36化學反應的方向和限度

1、學案 36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(guān)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(jù)。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7.理解化學平衡常數(shù)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(jù)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。判斷化學反應方向的依據(jù) (1)焓變與反應方向研究表明，對于化學反應而言，絕大多數(shù)都能自發(fā)進行，且反應放出的熱量，體系能量得也，反應越?？梢姡侵萍s化學反應能否自發(fā)進行的(2)熵變與反應方向之一。研究

2、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。大多數(shù)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系的物理量。用符號表示。是體系的同一條件下，不同物質(zhì)有不同的熵值，同一物質(zhì)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(jù)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)進行與反應的有關(guān)。問題思考1能自發(fā)進行的反應一定能實

3、際發(fā)生嗎？2為什么有時可用能量判據(jù)或熵判據(jù)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。問題思考通電3反應 2H2O2H2O2是否為可逆反應？點燃2化學平衡狀態(tài)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(zhì)的保持不變的狀態(tài)。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 0。隨著反應的進行，反應物濃度逐漸，正反應速率逐漸

4、；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(zhì)的濃度均。依據(jù)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(shù)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(shù)，用符號表示。表達式對于反應 mA(g)nB(g)(g)qD(g)，K(固體和純液體的濃度為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達式中)。3意義K 值越大，反應物的轉(zhuǎn)化率，正反應進行的程度。K 只受影響，與反應物或生成物的濃度變化無關(guān)?；瘜W

5、平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。若反應方向改變，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，平衡常數(shù)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v 正v 逆反應體系中的消耗速率和生成速率相等。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實例分析典例導悟 1下列方法可以證明 H2(g)I2(g)2HI(g)，已達平衡狀態(tài)的是(填序號)。個 HI時間內(nèi)生成 n mol H2 的同時，生成 n mol HI一個 HH 鍵斷裂的同時有兩v(H2) v(I2) 1 v(HI)w(HI) w(I2)鍵斷裂 百分含量 反應速率

6、2c(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(nèi)壓強不再變化 條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)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： 在上述 的說法中能說明 2NO2(g)(填序號)。N2O4(g) 達到平衡狀態(tài)的是例舉反應mA(g)nB(g)(g)qD(g)是否平衡狀態(tài)混合物體系中各成分的量各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分數(shù)一定各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)一定各氣體的體積或體積分數(shù)一定總體積、總壓強、總物質(zhì)的量、總濃度一定正反應速率與逆反應速率的關(guān)系在時間內(nèi)消耗了 m mol

7、 A，同時生成 m mol A，即 v 正v 逆在時間內(nèi)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 逆在時間內(nèi)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(zhì)量( M ) M 一定，mnpq M 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()密度一定二、等效平衡含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，對同一可逆反應體系，時加入物質(zhì)的物質(zhì)的

8、量不同，而達到化學平衡時，同種物質(zhì)的百分含量。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(zhì)的含量。由于化學平衡狀態(tài)與有關(guān)，而與建立平衡的無關(guān)。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。分析方法按照化學方程式的化學計量數(shù)關(guān)系，把起始物轉(zhuǎn)化為方程式 的物質(zhì)，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”)。分類及判斷方法等效平衡有兩類反應(即 n0、n0 的反應)、兩種狀態(tài)(即恒溫恒容、恒溫恒壓) (1)恒溫恒容條件下

9、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)molmolb mol2HI(g) 1 mol 2 mol a molmolmolc mol試判斷和是否是等效平衡？和均達平衡時，H2 的物質(zhì)的量是否相同？物質(zhì)的量濃度是否相同？若使和成為等效平衡，則 a、b、c 應滿足什么關(guān)系？題組一 化學平衡狀態(tài)的判斷及平衡特征1(2011山東理

10、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。催化劑利用反應 6NO28NH37N212H2O 也可處理 NO2。當轉(zhuǎn)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 kJmol1 2NO(g)O2(g)2NO2(g)H113.0 kJmol1則反應 NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)的 HkJmol1。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

11、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(shù) K。(3)CO 可用于甲醇，反應方程式為 CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO 在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如右圖所示。該反應 H0(填“”或“”、“”或“”、 “”或“”)。(2)已知：NH2COONH42H2O NH4HCO3NH3H 2O，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 25.0 時 ， 0 6 m

12、in 氨基甲酸 銨水解反應的平均速率 ：。根據(jù)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(shù)及應用，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(nèi)每3(2011加深 1 km，壓強增大約 25 00030 000kPa。在地殼內(nèi) SiO2 和 HF 存在以下平衡：SiO2(s)4HF(g)SiF4(g)2H2O(g)148.9 kJ根據(jù)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(shù) K 值變大，該反應(選填a一定向正反應方向移動)。b在平衡移動反應速率先增大后減小c一定向逆反應方向移動d在平衡移動時

13、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(zhì)量保持不變d反應物不再轉(zhuǎn)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(nèi)氣體的密度增大了 0.12 gL1，在這段時間內(nèi)HF 的平均反應速率為。94(2010理綜，12)某溫度下，H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常數(shù) K4。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。下列判斷不正確的是()A平衡時，乙中 CO2

14、 的轉(zhuǎn)化率大于 60% B平衡時，甲中和丙中H2 的轉(zhuǎn)化率均是 60%C平衡時，丙中 c(CO2)是甲中的 2 倍，是 0.012 molL1 D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(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)組合而成的復合判據(jù)，更適合于所有的過程2(2011長春質(zhì)檢)有A、B、C、D 4 個反應：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

15、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(zhì)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(2011鹽城中學模擬)在容積不同的密閉容器內(nèi)，分別充入等量的 N2 和 H2，在不同溫度下，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(shù)，繪圖如右圖所示：A，B，C，D，E 五點

16、中，尚未達到化學平衡狀態(tài)的點是。此可逆反應的正反應是反應(填“放熱”或“吸熱”)。AC 段的曲線是增函數(shù)，CE 段曲線是減函數(shù)，試從反應速率和平衡角度說明理由：。題組三 化學平衡常數(shù)及其計算5設(shè)反應Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)HQ1 的平衡常數(shù)為 K1，反應Fe(s)反應ABCDH/kJmol110.51.8012611.7S/Jmol1K 130.0113.084.0105.0起始濃度甲乙丙c(H2)/(molL1)0.0100.0200.020c(CO2)/(molL1)0.0100.0100.020H2O(g)FeO(s)H2(g)HQ2 的平衡常數(shù)為 K2，在不同溫度下

17、，K1、K2 的值如下：.從上表可推斷，反應是(填“放”或“吸”)熱反應；.現(xiàn)有反應H2(g)CO2(g)CO(g)H2O(g)HQ3，平衡常數(shù)為 K3。(1)根據(jù)反應與推導出K1 、K2 、K3K3 ；可推斷反應是的關(guān)系式(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 C使用合適的催化劑 E升高溫度B降低溫度 D設(shè)法減少 CO 的量根據(jù)反應、推導出 Q1、Q2、Q3 的關(guān)系式：。現(xiàn)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(shù)也隨之改變，在右

18、圖中畫出 CO 的體積分數(shù)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 降低度越多 完全 反應的焓變(2)a.(3)焓變度度 S熵變b熵的變化 H0S自發(fā)進行H0，S0H0，S0，S0溫度知識點二1相同 正反應 逆反應2(1)相等 質(zhì)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(zhì)量(或濃度)知識點三1化學平衡 濃度計量數(shù)次方的乘積 濃度計量數(shù)次方的乘積 KccqD2.cmAcnB3(1)越大 越大(2)溫度T/KK1K29731.472.381 1732.151.67問題思考1不一定，化學反應方向的判據(jù)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。當能量判據(jù)與熵判據(jù)的差別較大時，可用能量判據(jù)或熵判據(jù)判斷反應的方向。不是可逆反應，因為條件不同。這里的 v 正與 v 逆相等是對同一種物質(zhì)而言的，不同的兩種物質(zhì)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(shù)之比?！菊n堂活動區(qū)】一、1.(1)同一物質(zhì) (2)物質(zhì)的量濃度 質(zhì)量分數(shù) 物質(zhì)的量分數(shù) 體積分數(shù) 反應物的轉(zhuǎn)化