化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和化學(xué)平衡狀態(tài).ppt

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1．了解化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變之間的關(guān)系。能夠利用化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。2．了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性。3．了解化學(xué)平衡建立的過(guò)程。理解化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。,第二講化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和化學(xué)平衡狀態(tài),1．化學(xué)平衡的建立過(guò)程。2．化學(xué)平衡狀態(tài)的多角度判斷。3．化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算及其注意事項(xiàng)。,一、化學(xué)反應(yīng)的方向1．自發(fā)反應(yīng)：在一定條件下就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。2．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)(1)焓變與反應(yīng)方向研究表明，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)都能自發(fā)進(jìn)行，且反應(yīng)放出的熱量，體系能量得也，反應(yīng)越；有少數(shù)吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。可見(jiàn)，是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一。,無(wú)需外界幫助,放熱反應(yīng),越多,降低,越多,完全,反應(yīng)的焓變,(2)熵變與反應(yīng)方向①熵和熵變的含義a．熵的含義：熵是衡量一個(gè)體系的物理量。用符號(hào)表示。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(yīng)前后體系，用表示，化學(xué)反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)。,混亂度,S,熵的變化,ΔS,自發(fā)進(jìn)行,②研究表明，除了熱效應(yīng)外，影響化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一個(gè)因素是體系的。大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系度增大的傾向。(3)綜合判斷反應(yīng)方向的依據(jù)①ΔH－TΔS0，反應(yīng)。,混亂度,混亂,能自發(fā)進(jìn)行,達(dá)到平衡狀態(tài),不能自發(fā)進(jìn)行,能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能實(shí)際發(fā)生嗎？提示不一定，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)，并不能說(shuō)明在該條件下反應(yīng)一定能實(shí)際發(fā)生，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問(wèn)題。,二、化學(xué)平衡狀態(tài)1．可逆反應(yīng)(1)概念：條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。(2)表示：采用“”表示。(3)特點(diǎn)：任一時(shí)刻反應(yīng)物與生成物存在；任一組分的轉(zhuǎn)化率100%。,在相同,同時(shí),小于,2．化學(xué)平衡狀態(tài)(1)定義：在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，和相等，反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的保持不變的狀態(tài)。(2)特征,正反應(yīng)速率,逆反應(yīng)速率,質(zhì)量和濃度,3．化學(xué)平衡常數(shù)(1)概念：在一定下，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)K表示。(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＝。注意：純固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中。(3)意義：平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度，K，說(shuō)明反應(yīng)可以進(jìn)行得越完全。,溫度,化學(xué)平衡,濃度冪之積,濃度冪之積,越大,4．平衡轉(zhuǎn)化率對(duì)于上例反應(yīng)中A(g)的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為：α(A)＝{c0(A)代表A的初始濃度，c平(A)代表A的平衡濃度}。,(1)對(duì)于給定反應(yīng)，正逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)一樣嗎？是什么關(guān)系？提示正逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)不一樣，互為倒數(shù)關(guān)系。,(2)如何由化學(xué)平衡常數(shù)判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)？,三種應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)的三種應(yīng)用1．化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志。2．可以利用平衡常數(shù)的值作標(biāo)準(zhǔn)判斷：(1)正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否平衡。(2)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向。3．利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。,必考點(diǎn)55化學(xué)平衡狀態(tài)的多角度判斷1．化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志(1)v(正)＝v(逆)——反應(yīng)體系中同一物質(zhì)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——各組分的物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)(有氣體參加的可逆反應(yīng))、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等保持不變。,2．實(shí)例分析,解析關(guān)于平衡狀態(tài)的判斷，一定要根據(jù)實(shí)際反應(yīng)分析選項(xiàng)，判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)，只有在平衡狀態(tài)下具備的性質(zhì)才能作為“標(biāo)志”。本題中的反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不等的可逆反應(yīng)。②在反應(yīng)過(guò)程中的任意時(shí)刻都符合。⑧可能是平衡狀態(tài)，也可能不是平衡狀態(tài)。答案A,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)有兩個(gè)核心的判斷依據(jù)：①正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。②反應(yīng)混合物中各組成成分的百分含量保持不變。只要抓住這兩個(gè)特征就可確定反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，對(duì)于隨反應(yīng)的發(fā)生而發(fā)生變化的物理量如果不變了，即說(shuō)明可逆反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，關(guān)鍵是看給定的條件能否推出參與反應(yīng)的任一物質(zhì)的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化。,A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．①②③④⑤⑥解析本題不僅考查了化學(xué)平衡的直接標(biāo)志，也考查了化學(xué)平衡的間接標(biāo)志。該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的反應(yīng)，恒容條件下，反應(yīng)無(wú)論是否平衡，單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)都會(huì)生成2nmolNO，故②不正確。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO2，表明了v(正)＝v(逆)，故①正確。,答案A,必考點(diǎn)56化學(xué)平衡狀態(tài)的計(jì)算1．思維模式,(1)從表中數(shù)據(jù)可以推斷：反應(yīng)①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的數(shù)學(xué)表達(dá)式：________。(3)根據(jù)反應(yīng)①與②，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)③是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。欲使反應(yīng)③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．?dāng)U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．設(shè)法減少CO的量,1．K僅是溫度的函數(shù)，常應(yīng)用它考查平衡時(shí)物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度和轉(zhuǎn)化率。2．凡是氣體的壓強(qiáng)變化、密度變化均必須轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量的變化或氣體的體積變化才能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。3．在進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)常用“三段式”法。即先列出反應(yīng)物、生成物的初始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，再根據(jù)相關(guān)關(guān)系列方程式求解。,【應(yīng)用2】在25℃時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：,答案C,(2)一定溫度下，反應(yīng)(Ⅱ)的焓變?yōu)棣?，F(xiàn)將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。,若在相同溫度下，上述反應(yīng)改在體積為1L的恒容密閉容器中進(jìn)行，平衡常數(shù)________(填“增大”“不變”或“減小”)，反應(yīng)3s后NO2的物質(zhì)的量為0.6mol，則0～3s內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(N2O4)＝________molL－1s－1。,答案(1)吸熱(2)ad不變0.1,完成下列填空：(1)在一定溫度下進(jìn)行上述反應(yīng)，若反應(yīng)容器的容積為2L，3min后達(dá)到平衡，測(cè)得固體的質(zhì)量增加了2.80g，則H2的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_______molL－1min－1；該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________。(2)一定條件下，在密閉恒容的容器中，能表示上述反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________。a．3v逆(N2)＝v正(H2)b．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)c．混合氣體密度保持不變d．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6,a．體系壓強(qiáng)保持不變b．混合氣體顏色保持不變c．SO3和NO的體積比保持不變d．每消耗1molSO3的同時(shí)生成1molNO2測(cè)得上述反應(yīng)平衡時(shí)NO2與SO2體積比為1∶6，則平衡常數(shù)K＝________。,解析反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)是氣體總體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中體系壓強(qiáng)始終不變，且生成SO3和NO的體積比始終為1∶1；混合氣體的顏色不變說(shuō)明NO2的濃度不再發(fā)生變化，體系達(dá)到平衡。設(shè)起始時(shí)加入的NO2為1mol，據(jù)阿伏加德羅定律，運(yùn)用“三步法”計(jì)算可得：,1．(2012江蘇單科，14)溫度為T(mén)時(shí)，向2.0L恒容密閉容器中充入1.0molPCl5，反應(yīng)PCl5(g)===PCl3(g)＋Cl2(g)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后達(dá)到平衡。反應(yīng)過(guò)程中測(cè)定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)下表：,下列說(shuō)法正確的是()。A．反應(yīng)在前50s的平均速率v(PCl3)＝0.0032molL－1s－1B．保持其他條件不變，升高溫度，平衡時(shí)c(PCl3)＝0.11molL－1，則反應(yīng)的ΔHv(逆)D．相同溫度下，起始時(shí)向容器中充入2.0molPCl3和2.0molCl2，達(dá)到平衡時(shí)，PCl3的轉(zhuǎn)化率小于80%,答案C,回答下列問(wèn)題：(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝________，ΔH________0(填“”“＝”)。(2)830℃時(shí)，向一個(gè)5L的密閉容器中充入0.20mol的A和0.80mol的B，如反應(yīng)初始6s內(nèi)A的平均反應(yīng)速率v(A)＝0.003molL－1s－1，則6s時(shí)c(A)＝________molL－1，C的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol；若反應(yīng)經(jīng)一段時(shí)間后，達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，如果這時(shí)向該密閉容器中再充入1mol氬氣，平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______。,(3)判斷該反應(yīng)是否達(dá)到平衡的依據(jù)為_(kāi)_______(填正確選項(xiàng)前的字母)。a．壓強(qiáng)不隨時(shí)間改變b．氣體的密度不隨時(shí)間改變c．c(A)不隨時(shí)間改變d．單位時(shí)間里生成C和D的物質(zhì)的量相等(4)1200℃時(shí)反應(yīng)C(g)＋D(g)A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)的值為_(kāi)_______。,1．含義在一定條件下(恒溫恒容或恒溫恒壓)，對(duì)同一可逆反應(yīng)體系，起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，同種物質(zhì)的百分含量相同。,2．原理同一可逆反應(yīng)，當(dāng)外界條件一定時(shí)，反應(yīng)無(wú)論從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，最后都能達(dá)到平衡狀態(tài)。其中平衡混合物中各物質(zhì)的含量相同。由于化學(xué)平衡狀態(tài)與條件有關(guān)，而與建立平衡的途徑無(wú)關(guān)。因而，同一可逆反應(yīng)，從不同的狀態(tài)開(kāi)始，只要達(dá)到平衡時(shí)條件(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)完全相同，則可形成等效平衡。,【樣題1】在一固定容積的密閉容器中，保持一定溫度，在一定條件下進(jìn)行反應(yīng)A(g)＋2B(g)3C(g)，已知加入1molA和3molB，且達(dá)到平衡后，生成amolC。(1)達(dá)到平衡時(shí)，C在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)是________(用字母a表示)。,(2)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，若加入2molA和6molB，達(dá)到平衡后，C的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol(用字母a表示)，此時(shí)C在反應(yīng)混合氣體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)在相同實(shí)驗(yàn)條件下，若改為加入2molA和8molB，若要求平衡后C在反應(yīng)混合氣體中質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，則還應(yīng)加入C________mol。,(1)相同溫度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的壓強(qiáng)始終與甲的壓強(qiáng)相等，乙中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成NH3的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol(從下列各項(xiàng)中選擇，只填序號(hào)，下同)；若乙的容積與甲的容積始終相等，乙中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成NH3的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol。A．小于mB．等于mC．在m～2m之間D．等于2mE．大于2m(2)相同溫度下，保持乙的容積為甲的一半，并加入1molNH3，要使乙中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)與上述甲容器中達(dá)到平衡時(shí)相同，則起始時(shí)應(yīng)加入______molN2和________molH2。,解析(1)由于甲容器定容，而乙容器定壓，它們的壓強(qiáng)相等，達(dá)到平衡時(shí)，乙的容積應(yīng)該為甲的兩倍，生成的NH3的物質(zhì)的量應(yīng)該等于2mmol。當(dāng)甲、乙兩容器的體積相等時(shí)，相當(dāng)于將建立等效平衡后的乙容器壓縮，故乙中NH3的物質(zhì)的量大于2mmol。(2)乙的容積為甲的一半時(shí)，要建立與甲一樣的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中應(yīng)該投入N2為(1－0.5)mol＝0.5mol，H2為(1.5－1.5)mol＝0mol。答案(1)DE(2)0.50,化學(xué)平衡計(jì)算中3種方法思想(1)等價(jià)轉(zhuǎn)化思想化學(xué)平衡狀態(tài)的建立與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，即無(wú)論可逆反應(yīng)是從正方向開(kāi)始，還是從逆方向開(kāi)始，或從中間狀態(tài)開(kāi)始，只要起始投入物質(zhì)的物質(zhì)的量相等，則可達(dá)到等效平衡狀態(tài)。,(2)放大縮小思想該方法適用于起始投入物質(zhì)的物質(zhì)的量之間存在一定的倍數(shù)關(guān)系。它指的是將反應(yīng)容器的體積擴(kuò)大一定的倍數(shù)，使起始物質(zhì)的濃度相同，則在一定條件下，可建立相同的平衡態(tài)。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行壓縮，使其還原為原來(lái)的濃度。分析在壓縮過(guò)程中，平衡如何移動(dòng)，再依據(jù)勒夏特列原理，分析相關(guān)量的變化情況。(3)大于零思想對(duì)于可逆反應(yīng)，無(wú)論在什么情況下，一定是反應(yīng)物與生成物共存的狀態(tài)，即任何物質(zhì)的物質(zhì)的量均大于零。,