化学反应的方向和限度 PPT课件

若方程式中的化学计量数等倍扩大或 缩小, 尽管是同一反应, 平衡常数也 会发生改变. (2)与反应热的关系
(3)与物质状态的关系 由于固体或纯液体浓度视为一常数, 所以在平衡常数表达式中不再写出. ①稀溶液中进行的反应, 如有水参加 反应, 由于水的浓度视为常数而不必 出现在表达式中;
②非水溶液中进行的反应, 若有水 参加或生成, 则应出现在表达式中. 如: CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l) CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)
K＝ccCCHH33CCOOOOHCH·c2CCHH33C·cHH2O2OHLeabharlann Baidu
2．化学平衡常数的应用 (1)判断、比较可逆反应进行的程度 一般来说, 一定温度下的一个具体的 可逆反应:
(2)判断正在进行的可逆反应是否达
到平衡, 若不平衡时向何方向进行.
对于可逆反应:
mA(g)＋nB(g
pC(g)＋qD(g),
③B的物质的量浓度、④混合气体的 总物质的量、⑤混合气体的平均相对 分子质量不再变化, 均能证明该反应 达到化学平衡状态.而②中
ρ＝Vm容g始终不变化,
⑥中没指明反应进行的方向, ⑦m(g) 始终不变化, ⑧在定容容器中, 混合 气体的总体积不能作为判断依据, ⑨ 反应未达到平衡时, C、D气体的分子 数之比也为1∶1. 【答案】 B
专题七 化学反应速率与化学平衡
第二单元 化学反应的方向 和限度
2013高考导航
教材回扣•夯实双基
一、化学反应进行的方向及判断依据 1．自发反应 (1)定义: 在一定温度和压强下, 无需 外界帮助就能自动进行的反应称为自 发反应.
(2)方向性 ①体系趋向于从__高___能量状态转 变为__低___能量状态(填“高”或“
若浓度商 Qc＝ccmpCA··ccqnDB
则将浓度商和平衡常数作比较可得 可逆反应所处的状态.
(3)判断可逆反应的反应热 升高温度, 若K值增大, 则正反应为吸 热反应; 若K值减小, 则正反应为放热 反应. 【特别提醒】 (1)平衡常数数值的 大小, 只能大致告诉我们一个可逆反 应的正向反应所进行的最大程度,
反应物和生成物的浓度不再发生变化 的状态. (2)特征
思想感悟
对可逆反应
N2＋3H2
高温、高压 催化剂
2NH3,
若某一时刻, v 正(N2)＝v 逆(NH3). 此时
反应是否达到平衡状态？3v 正(N2)＝v
正(H2)呢？
【提示】 第一种情况不是平衡状态. 因为对于 同一反应用不同反应物表示反应速率 时, 反应速率与方程式中的各物质的 化学计量数成正比. v正(N2)＝v逆(NH3) 时, 正、逆反应速率并不相等, 而是 正反应速率大于逆反应速率.
13Fe2O3(s)＋CO(g)
Fe(s)＋CO2(g).
已知该反应在不同温度下的平衡 常数如下:
请回答下列问题: (1)该反应的平衡常数表达式K＝___ _, ΔH______0(填“>”、“<”或 “＝”);
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中, 1000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、 CO2各1.0 mol, 反应经过10 min后达 到平衡. 求该时间范围内反应的平均反应速
则 v(CO2)＝ΔcΔCtO2＝0.0160mmoiln·L－1 ＝0.006 mol·L－1·min－1. CO 的平衡转化率为 00..016×100%＝60%.
(3)对于题中反应, 由于 Fe、Fe2O3 是 固体, 改变其量不影响平衡; 由于此 反应是一个前后气体体积不变的反应, 减小容器体积, 对平衡无影响, 催化 剂不影响平衡, 移出部分 CO2, 平衡 右移, CO 平衡转化率增大, 提高反应 温度, 平衡左移, CO 平衡转化率减 小.
【名师指津】 “四角度”剖析化学反应是否达到 平衡状态 (1)对普通可逆反应以 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)为例: ①各组分物质的量、浓度不发生变 化.
②v(SO2)消耗＝v(SO2)生成. ③v(SO2)消耗∶v(O2)生成＝2∶1. ④v(SO2)消耗∶v(SO3)消耗＝1∶1. ⑤v(SO3)生成∶v(SO2)生成＝1∶1. 总之, 若用速率关系表示化学平衡状 态, 式中既要有正反应速率, 又要有 逆反应速率, 且两者之比等于化学计 量数之比.
即时应用
1．可逆反应: 2NO2(g)
2NO(g)
＋O2(g), 在体积固定的密闭容器中,
达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时 生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时 生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率 的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不 再改变的状态
反应物转化的浓度 ③转化率＝反应物起始的浓度 ×100%.
【特别提醒】 由于上述气体反应方 程式只反映各组分的物质的量之比或 同温同压下各组分的体积之比, 故凡 是气体的压强变化, 密度变化均必须 转化为物质的量的变化或气体的体积 变化才能按上述模式进行计算.
即时应用
2．(2010·高考海南卷)高炉炼铁过程中 发生的主要反应为
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 解析: 选A. 本题不仅考查了化学平衡 的直接标志, 也要求对化学平衡的间 接标志进行分析、判断. ①中单位时 间内生成n mol O2必消耗2n mol NO2, 而生成2n mol NO2时,
必消耗n mol O2, 能说明正、逆反应 速率相等, 反应达到平衡. ②不能说 明. ③中无论达到平衡与否, 化学反 应速率之比都等于化学计量数之比. ④有色气体的颜色不变, 则表示物质 的浓度不再变化, 说明反应已达到平 衡.
(2)模式
如mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋
qD(g), 令A、B起始物质的量浓度分
别为a mol/L, b mol/L, 达到平衡后
消耗A的物质的量浓度为mx mol/L.
mA(g)＋nB(g)
起始(mol/L) a
b
变化(mol/L) mx nx
平衡(mol/L) a－mx b－nx
pC(g)＋qD(g)
由此可见, 焓变不是决定化学反应 能否自发进行的惟一因素. (2)熵变(ΔS): _熵____是用来衡量一个 体系混乱度的物理量, 用符号__S__表 示, 熵值越大, 体系混乱度越大. 同一 条件下, 不同物质的熵值不同;
同一物质的熵与其聚集状态及外界 条件有关. 即S(g)_>___ S(l)_>___ S(s)(填“>”或“<”). 熵增加有利于反应的自发进行, __熵__变__(Δ_S_)___是决定化学反应能否 自发进行的又一个因素, 但也不是惟 一因素.
低”).
②在变化过程中, 体系的混乱度 ___增__大____, 有利于反应自发进行.
2．化学反应方向的判据 (1)焓变(ΔH): 焓变是一个与反应能否 自发进行有关的因素. 多数能自发进 行的反应是放热反应, ΔH<0. 但也有 不少吸热反应也能自发进行, 还有一 些吸热反应室温下不能自发进行, 高 温下则能自发进行, 如碳酸钙分解.
×100%
考点串讲•深度剖析
考点一 化学平衡状态的判断 1．直接判断依据
2．间接判断依据 以mA(g)＋nB(g) qD(g)为例
pC(g)＋
【特别提醒】
(1)明确 M r、ρ 的含义, 即
M r＝mn总总、ρ＝Vm容总器 . (2)应用 v(正)＝v(逆)时, 要注意反应 描述的反应方向和不同物质的计量关 系.
Fe2O3、Fe 都是固体, 不出现在平衡 常数表达式中, 则 K＝ccCCOO2; (2)设平衡后转化的 CO 浓度为 x mol·L－1, 13Fe2O3(s)＋CO(g)噲 垐 ?? 123Fe(s)＋
CO2(g)
起始/mol·L－1 0.1 0.1 转化/mol·L－1 x x 平衡/mol·L－1 0.1－x 0.1＋x 00..11＋ －xx＝4.0, x＝0.06.
2．表达式: 对于可逆反应:
mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g),
在一定温度下达到平衡时,
cpCcqD
K＝____c_m__A__c_n_ B__._____ .
3．意义:
4．影响因素: 只与__温__度___有关, 与
反应物和生成物的浓度无关.
5．平衡转化率 α＝
该反应物的起始浓度－该反应物的平衡浓度 该反应物的起始浓度
①混合气体的压强 ②混合气体的密 度 ③B的物质的量浓度 ④混合气 体的总物质的量 ⑤混合气体的平均 相对分子质量 ⑥v(C)与v(D)的比值 ⑦混合气体的总质量 ⑧混合气体的 总体积
⑨C、D的分子数之比为1∶1 A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①③④⑤ C．①②③④⑤⑦ D．①③④⑤⑧⑨
【解析】 要理解化学平衡状态的特 点“等、动、定”的含义, 在判断化 学平衡状态时还要注意反应前后气体 体积是否相等. 题给反应是一个反应 前后气体体积不相等的反应, 因此在 定容容器中, 若①混合气体的压强、
0
0
px qx
px qx
K＝a－mpxxpm··qbx－qnxn
(3)说明 ①反应物: c(平)＝c(起始)－c(变化) 或c(A)＝c0(A)－Δc(A) [其中c(A)代表平衡时A的浓度, c0(A) 代表A的起始浓度]. 生成物: c(平)＝c(起始)＋c(变化)
②各物质的转化浓度之比等于化学方 程式中化学计量数之比.
率v(CO2)＝_______、CO的平衡转 化率＝________;
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率, 可采取的措施是________. A．减少Fe的量 B．增加Fe2O3的量 C．移出部分CO2 D．提高反应温度
E．减小容器的容积 F．加入合适的催化剂 解析: (1)根据表中平衡常数与温度的 关系, 温度越高, 平衡常数越小, 说明 该反应是放热反应, ΔH<0;
平衡时应为2v正(N2)＝v逆(NH3). 第二种情况也不是平衡状态. 因为N2 和H2都是反应物, 在反应的任何时段 都会有3v正(N2)＝v正(H2). 若是3v正 (N2)＝v逆(H2), 才是平衡状态.
三、化学平衡常数 1．定义: 在一定温度下, 当一个可逆 反应达到化学平衡状态时, 生成物浓 度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 是一个常数, 称作该反应的化学平衡 常数, 简称平衡常数.
⑤体积固定、气体质量反应前后守 恒, 密度始终不变. ⑥该反应的正反 应方向是气体分子数目增大的反应, 压强不变, 意味着各物质的含量不再 变化. ⑦由于气体的质量不变, 气体 的平均相对分子质量不变时, 说明气 体中各物质的物质的量不变, 能说明 反应达到平衡.
考点二 化学平衡常数的理解及应用 1．化学平衡常数的理解 (1)与化学方程式书写形式的关系 对于同一可逆反应, 正反应的平衡常 数等于逆反应的平衡常数的倒数, 即: K 正＝K1逆.
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
(3)温度(T)
二、化学反应的限度
1．可逆反应
(1)概念: 在相同条件下, 正反应方向
和逆反应方向均能同时进行的化学
反应.
(2)表示: 连接号用“______”表示,
如
N2＋3H2
高温、高压 催化剂
2NH3.
(3)特点: 反应只能进行到一定程度, 不可能进行到底. 即反应物不可能全 部转化为产物. 2．化学平衡状态 (1)定义: 可逆反应在一定条件下进行 到一定程度时, 正反应速率与逆反应 速率___相__等___,
并不能预测反应达到平衡所需要的 时间. (2)一般K>105时, 认为该反应基本 进行完全; K<10－5一般认为该反应 很难进行; 而K在10－5～105之间的 反应被认为是典型的可逆反应.
3．相关计算 (1)步骤 ①写出有关化学平衡的方程式. ②确定各物质的起始浓度、转化浓 度、平衡浓度. ③根据已知条件建立等式关系进行 解答.
答案: (1)ccCCOO2 < (2)0.006 mol·L－1·min－1 60% (3)C
命题视角•把脉高考
视角 1 教材高频考点
例1 (2012·嘉兴高三调研)在一定温
度下的定容容器中, 当下列物理量不
再发生变化时, 表明反应
A(g)＋2B(g)
C(g)＋D(g)已达到
平衡状态的是( )