2024屆高考一輪復習 化學反應的方向與調(diào)控 課件(共30張)

化學反應的方向與調(diào)控1.自發(fā)反應(1)含義在溫度和壓強一定的條件下

就能自發(fā)進行的反應稱為自發(fā)反應。(2)特點①體系趨向于從

狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

狀態(tài)(體系對外部

或

熱量)。

②在密閉條件下,體系有從

自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。

無需借助外力高能低能做功釋放有序無序2.熵和熵變(1)熵是量度體系

的物理量,符號為S。

(2)影響熵大小的因素:①相同條件下,物質(zhì)不同熵不同。②同一物質(zhì):S(g)

S(l)

S(s)。

(3)熵變(ΔS)=

的總熵-

的總熵。

混亂程度>>生成物反應物3.反應進行的方向(1)判據(jù)<><=>(2)一般規(guī)律:①ΔH

0,ΔS

0的反應任何溫度下都能自發(fā)進行;

②ΔH

0,ΔS

0的反應任何溫度下都不能自發(fā)進行;

③ΔH和ΔS的作用相反,且相差不大時,

對反應的方向起決定性作用。當ΔH<0,ΔS<0時

下反應能自發(fā)進行;當ΔH>0,ΔS>0時,

下反應能自發(fā)進行。

說明:對于一個特定的氣相反應,熵變的大小取決于反應前后氣體物質(zhì)的化學計量數(shù)的大小。<>><溫度低溫高溫1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)能自發(fā)進行的反應,一定是放熱反應(

)(2)同種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值不同,氣態(tài)時最大

(

)(3)在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值,其體系的混亂程度越大,熵值越大(

)(4)熵增的反應一定能自發(fā)進行(

)×[解析]吸熱反應也可能自發(fā)進行?！獭蘙解析]反應的自發(fā)性由焓判據(jù)和熵判據(jù)共同決定。×(5)一個反應能否自發(fā)進行取決于該反應是放熱還是吸熱(

)(6)用焓判據(jù)或熵判據(jù)判斷同一反應進行的方向其結(jié)果相同(

)×[解析]反應能否自發(fā)進行與ΔH、ΔS有關(guān)?！羀解析]用焓判據(jù)或熵判據(jù)判斷同一反應進行的方向其結(jié)果不一定相同。2.25℃和1.01×105Pa時,反應:2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

ΔH=+56.7kJ·mol-1能自發(fā)進行,其原因是

。

熵增效應大于能量效應[解析]根據(jù)熵判據(jù),該反應是熵增反應,能自發(fā)進行;根據(jù)焓判據(jù),該反應是吸熱反應,不能自發(fā)進行。事實上該反應能自發(fā)進行,說明熵增效應大于能量效應。1.

下列說法正確的是(

)A.常溫下,1molSO2的熵值小于1molSO3B.自發(fā)反應CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,則ΔS>0C.可以把CO分解:2CO(g)=2C(s)+O2(g),收集碳,實現(xiàn)變廢為寶D.NaNO2溶于水,ΔH<0,ΔS<0題組

化學反應進行的方向B[解析]常溫下,SO2為氣態(tài),SO3為液態(tài),所以1molSO2的熵值大于1molSO3,故A錯誤;CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,因ΔH-TΔS<0能自發(fā),所以ΔS>0,故B正確;1.

下列說法正確的是(

)A.常溫下,1molSO2的熵值小于1molSO3B.自發(fā)反應CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,則ΔS>0C.可以把CO分解:2CO(g)=2C(s)+O2(g),收集碳,實現(xiàn)變廢為寶D.NaNO2溶于水,ΔH<0,ΔS<0題組

化學反應進行的方向B反應2CO(g)=2C(s)+O2(g)是ΔH>0,ΔS<0,則ΔH-TΔS>0,所以該反應不能自發(fā)進行,故C錯誤;NaNO2溶于水吸收熱量,ΔH>0,故D錯誤。2.灰錫結(jié)構(gòu)松散,不能用于制造器皿,而白錫結(jié)構(gòu)堅固,可以制造器皿?，F(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放,它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用(已知:在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應焓變和熵變分別為ΔH=-2180.9J·mol-1,ΔS=-6.61J·mol-1·K-1)(

)A.會變成灰錫

B.不會變成灰錫C.不能確定

D.升高溫度才會變成灰錫A[解析]在等溫、等壓條件下,自發(fā)反應總是向著ΔH-TΔS<0的方向進行。因此,在0℃、100kPa條件下,白錫會不會變?yōu)榛义a的問題就轉(zhuǎn)化為求算反應:白錫→灰錫的ΔH-TΔS值的問題。ΔH-TΔS=-2180.9J·mol-1-273K×(-6.61J·mol-1·K-1)≈-376.37J·mol-1<0,因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a。3.已知在100kPa、298.15K時石灰石分解的反應為CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH=+178.3kJ·mol-1、ΔS=160.4J·mol-1·K-1,回答下列問題。(1)該反應

(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。

(2)據(jù)本題反應數(shù)據(jù)分析,溫度

(填“能”或“否”)成為反應方向的決定因素。

(3)若溫度能決定反應方向,則該反應自發(fā)進行的最低溫度為

。不能

能1111.6K[歸納總結(jié)]

四象限法判斷反應能否自發(fā)進行在溫度、壓強一定的條件下,反應總是向ΔG=ΔH-TΔS<0的方向進行,直至達到平衡狀態(tài)?；瘜W反應方向可歸納為如下四個方面:1.控制反應條件的目的(1)促進有利的化學反應通過控制反應條件,可以

化學反應速率,

反應物的轉(zhuǎn)化率,從而促進有利的化學反應進行。

(2)抑制有害的化學反應通過控制反應條件,可以

化學反應速率,減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生或控制副反應的發(fā)生,從而抑制有害的化學反應繼續(xù)進行。

加快提高減緩2.控制反應條件的基本措施(1)控制化學反應速率的措施通過改變反應體系的

、溶液的濃度、氣體的

(或濃度)、固體的

以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應速率。

(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施通過改變可逆反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)等改變可逆反應的限度,從而提高轉(zhuǎn)化率。如:以工業(yè)合成氨為例,理解運用化學反應原理選擇化工生產(chǎn)中的適宜條件溫度壓強表面積①反應原理N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1②

放熱減少

升高增大催化劑增大降低400~50010~30鐵觸媒循環(huán)操作[解析]合成氨反應ΔH<0,溫度越低越利于平衡正向移動。1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)合成氨反應在高溫下能自發(fā)進行(

)(2)溫度越高越利于合成氨反應平衡正向移動(

)×[解析]合成氨反應ΔH<0,ΔS<0,ΔH-TΔS在低溫下小于0?！?3)合成氨反應中,壓強越大越利于反應速率加快和平衡正向移動(

)(4)使用催化劑能提高合成氨反應物的平衡轉(zhuǎn)化率(

)√×[解析]催化劑同倍數(shù)地加快正、逆反應速率,對平衡轉(zhuǎn)化率無影響。2.工業(yè)上合成氨一般采用700K左右的溫度,其原因是

。

①適當提高氨的合成速率②提高H2的轉(zhuǎn)化率③提高氨的產(chǎn)率④催化劑在700K時活性最大①④1.

主要成分為H2S的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。根據(jù)文獻,將H2S和CH4的混合氣體導入石英管反應器熱解(一邊進料,另一邊出料),發(fā)生如下反應:Ⅰ.2H2S(g)?2H2(g)+S2(g)

ΔH1=+170kJ·mol-1Ⅱ.CH4(g)+S2(g)?CS2(g)+2H2(g)

ΔH2=+64kJ·mol-1總反應:Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g)?CS2(g)+4H2(g)投料按體積之比V(H2S)∶V(CH4)=2∶1,并用N2稀釋;常壓、不同溫度下反應相同時間后,測得H2和CS2的體積分數(shù)如下表:題組

反應條件的控制溫度/℃9501000105011001150H2/(V%)0.51.53.65.58.5CS2/(V%)0.00.00.10.41.8請回答:(1)反應Ⅲ能自發(fā)進行的條件是

。[解析]根據(jù)蓋斯定律可知反應Ⅰ+反應Ⅱ即得到反應Ⅲ的ΔH=+234kJ·mol-1,這說明反應Ⅲ是氣體分子數(shù)增多(即ΔS>0)的吸熱反應,根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0反應自發(fā)進行可知,反應Ⅲ自發(fā)進行的條件是高溫。高溫(2)下列說法正確的是

。

A.其他條件不變時,用Ar替代N2作稀釋氣體,對實驗結(jié)果幾乎無影響B(tài).其他條件不變時,溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高C.由實驗數(shù)據(jù)推出H2S中的S—H鍵強于CH4中的C—H鍵D.恒溫恒壓下,增加N2的體積分數(shù),H2的濃度升高[解析]Ar是稀有氣體,與體系中物質(zhì)不反應,所以其他條件不變時,用Ar替代N2作稀釋氣體,對實驗結(jié)果幾乎無影響,A正確;反應Ⅰ和Ⅲ的正反應均吸熱,升高溫度平衡正向移動,溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高,B正確;AB(2)下列說法正確的是

。

A.其他條件不變時,用Ar替代N2作稀釋氣體,對實驗結(jié)果幾乎無影響B(tài).其他條件不變時,溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高C.由實驗數(shù)據(jù)推出H2S中的S—H鍵強于CH4中的C—H鍵D.恒溫恒壓下,增加N2的體積分數(shù),H2的濃度升高根據(jù)表中數(shù)據(jù)無法得出H2S中S—H和CH4中C—H的相對強弱,事實上C—H的鍵能大于S—H鍵能,C錯誤;恒溫恒壓下,增加N2的體積分數(shù),相當于增大容積減小壓強,平衡正向移動,H2的物質(zhì)的量增加,但容器容積增加,H2濃度減小,D錯誤。AB(3)在1000℃、常壓下,保持通入的H2S體積分數(shù)不變,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)],H2S的轉(zhuǎn)化率不變,原因是

。

[解析]根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知1000℃時CH4不參與反應,相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時間轉(zhuǎn)化率相同,所以在1000℃、常壓下,保持通入的H2S體積分數(shù)不變,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)]時H2S的轉(zhuǎn)化率不變。 1000℃時CH4不參與反應,相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時間轉(zhuǎn)化率相同溫度/℃9501000105011001150H2/(V%)0.51.53.65.58.5CS2/(V%)0.00.00.10.41.8(4)在950~1150℃范圍內(nèi)(其他條件不變),S2(g)的體積分數(shù)隨溫度升高發(fā)生變化,寫出該變化規(guī)律并分析原因:

。

[解析]由于在低溫段,以反應Ⅰ為主,隨溫度升高,S2(g)的體積分數(shù)增大;在高溫段,隨溫度升高,反應Ⅱ消耗S2的速率大于反應Ⅰ生成S2的速率,S2(g)的體積分數(shù)減小,因此變化規(guī)律是先升后降。

先升后降。在低溫段,以反應Ⅰ為主,隨溫度升高,S2(g)的體積分數(shù)增大;在高溫段,隨溫度升高,反應Ⅱ消耗S2的速率大于反應Ⅰ生成S2的速率,S2(g)的體積分數(shù)減小2.二氧化碳是一種寶貴的碳氧資源。以CO2和NH3為原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應可表示為:反應Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)

ΔH1=-159.47kJ·mol-1反應Ⅱ:NH2COONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)

ΔH2=+72.49kJ·mol-1請回答下列問