第七章 化学反应速率和化学平衡第三节 化学平衡移动、化学反应的方向
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4.反应的________是制约化学反应能 否自发进行的因素之一,除热效应外, 决定化学反应能否自发进行的另一个因 素是________,也就是熵变。熵变和 焓变是影响化学反应能否自发进行的因 素但不是________因素。因此要判断 化学反应能否自发进行要综合考虑这两 个方面的因素。 5.有些条件下,判断反应能否自发进行, 除了要考虑焓变和熵变之外还要考虑 ________。当ΔH<0,ΔS<0或ΔH>0、 ΔS>0,反应能否自发进行要考虑
(2008·江苏南通5月)根据下列有关图像, 说法正确的是 ( )
A.由图Ⅰ知,反应在T1、T3处达到平衡, 且该反应的ΔH<0 B.由图Ⅱ知,反应在t6时刻,NH3体积 分数最大 C.由图Ⅱ知,t3时采取降低反应体系压 强的措施 D.图Ⅲ表示在10 L容器、850°C时的 反应,由图知,到4 min时,反应放出 51.6 kJ的热量
5.(2009·合肥模拟)在密闭容器中通入 A、B两种气体,在一定条件下反应: 2A(g)+B(g)2C(g) ΔH<0;达 到平衡后,改变一个条件(X),下列量(Y) 的变化一定符合图中曲线的是 Y (X ) 再加入 B的转化 A B 率 再加入 A的体积 B C 分数 增大压 A的转化 C
3.结合典型题目的分析解答,掌握典型 题目解题方法思路,平衡图象题的分析 方法思路(看懂图象、联想规律、作出判 断)。
一、影响平衡移动的外界条件 1.浓度:在其他条件不变时, ________或________,平衡正向移 动;________或________,平衡逆 向移动。 2.压强:对于________的可逆反应, 在其他条件不变时,增大压强,平衡向 ________的方向移动;减小压强,平 衡向________的方向移动。 对于________的可逆反应,在其他条
●案例精析 【例2】 (2008·全国Ⅰ高考题)已知: 4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+ 6H2O(g);ΔH=-1025 kJ/mol,该反 应是一个可逆反应。若反应物起始物质 的量相同,下列关于该反应的示意图不 正确的是 ( )
[解析] 本题考查了温度、压强、催化剂 等对化学反应速率和化学平衡的影响。 温度高、压强大或使用催化剂都能增大 反应速率,使可逆反应先建立平衡,所 以C项错。 [答案] C
7.在密闭容器中进行下列反应:CO2(g) +C(s)2CO(g) ΔH>0,达到平衡 后,改变下列条件,则指定物质的浓度 及平衡如何变化: (1)增加C,平衡________, c(CO)________。 (2)减小密闭容器的体积,保持温度不变, 则平衡________,c(CO2)________。 (3)通入N2,保持密闭容器的体积和温度 不变,则平衡________, c(CO2)________。
●案例精析 【例1】 将等物质的量的X、Y气体充 入一个密闭容器中,在一定条件下发生 如下反应并达平衡:X(g)+Y(g) 2Z(g) ΔH<0。当改变某个条件并达到 新平衡后,下列叙述正确的是 ( ) A.升高温度,X的体积分数不变 B.改变体积增大压强,Z的浓度不变
C.保持容器体积不变,充入一定量的惰 性气体,Y的浓度不变 D.保持容器体积不变,充入一定量的Z, X的体积分数增大 E.保持容器压强不变,充入一定量的惰 性气体,Y的浓度不变 F.保持容器压强不变,充入一定量的Z, X的体积分数增大
1.我们主要从三个方面讨论一个化学反 应的原理,其中不属于这三个方面的是 ( ) A.反应进行的方向 B.反应的 快慢 C.反应进行的限度 D.反应物 的多少 答案:D
2.一定温度下,在一定容积的密闭容器 中充入NO2发生如下反应:2NO2 N2O4并达到平衡,此时NO2的转化率为 P%,再次充入NO2,其转化率将( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 答案:A
答案:(1)不移动 不变 (2)向逆反应方向移动 增大 (3)不移动 不变 (4)向正反应方向移动 增大
8.将1 mol I2(g)和2 mol H2置于2 L密 闭容器中,在一定温度下发生反应: I2(g)+H2(g)2HI(g) ΔH<0,并 达到平衡。HI的体积分数ω(HI)随时间 变化如曲线(Ⅱ)所示:
第三节 化学平衡移动、化学反 应的方向
1.理解外界条件(浓度、温度、压强、 催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响, 认识其一般规律。 2.了解化学反应速率和化学平衡的调控 在生活、生产和科学研究领域中的重要 作用。 3.能利用焓变和熵变判断反应的方向。
1.根据平衡移动原理(勒夏特列原理)分 析理解外界条件(浓度、温度、压强、催 化剂等)的改变对化学平衡的影响,掌握 分析化学平衡移动的方法思路。 2.有关工业条件的选择,是综合了有关 化学反应速率、化学平衡及其移动以及 生产上的一些具体问题(如技术、设备、 材料、成本、工艺流程、环保、安全等), 并结合化学反应的特点来考查的。分析
[解析] 题给反应是一个反应前后气体体 积不变、正方向放热的反应。A项,升高 温度,平衡逆向移动,X的体积分数增大; B项,增大压强、体积缩小,平衡不移动, 但Z的浓度增大;C项,体积不变,充入 惰性气体,对平衡无影响;D项,体积不 变,充入Z,平衡逆向移动,但平衡时与 原平衡为等效平衡,X的体积分数不变。 E项保持容器压强不变,充入惰性气体, 容器体积变大,虽然平衡不移动,Y的浓 度也要减小。F项恒压下,充入Z后,达 到的平衡与原平衡是等效的,Y的浓度不
三、化学反应方向的判断依据 1.许多自发过程,无论是物理过程还是 化学过程,都有由能量________状态 向能量________状态转化的倾向。研 究表明,对于化学反应而言,绝大多数 ________反应都能自发进行,且反应 放出的热量越多,体系能量________ 得也越多,反应越完全。然而,并非所 有自发进行的化学反应都是放热的。
解析:达平衡后,再加入B,B的转化率 降低,A错误。平衡后,再加入C,可导 致A的体积分数减小,B不正确。增压、 平衡右移,A的转化率增大,C正确。升 温,平衡左移,混合气体平均摩尔质量 减小,D不正确。 答案:C
6.能用能量判据判断下列过程的方向的 是 ( ) A.水总是自发由高处往低处流 B.放热反应容易自发进行,吸热反应不 能自发进行 C.有序排列的火柴散落时成为无序排列 D.多次洗牌以后,扑克牌的毫无规律的 混乱排列的几率大 答案:A
答案: 一、1.反应物浓度增大 生成物浓度少 反应物浓度减少 生成物浓度增大 2.气 体分子数不等 体积减小 体积增大 气体分子数相等 不 3.吸热 放热 4. 一个 浓度、压强或温度 减弱这种改 变 二、外界帮助 自动进行 三、较高 较低 放热 降低 体系混 乱度增大 体系混乱度 S 无规则排列 越大 熵的变化 > 增大 < 减小
(1)达到平衡时,I2(g)的物质的量浓度 为________。 (2)若改变反应条件,在甲条件下ω(HI) 的变化如曲线(Ⅰ)所示,在乙条件下 ω(HI)的变化如曲线(Ⅲ)所示。则甲条件 可能是________,乙条件可能是 ________(填入下列条件的序号) ①恒容条件下,升高温度 ②恒容条件 下,降低温度 ③恒温条件下,缩小反 应容器体积 ④恒温条件下,扩大反应 容器体积 ⑤恒温恒容条件下,加入适
(2007·全国卷Ⅱ)已知C(s)+CO2(g) 2CO(g) ΔH>0。该反应达到平衡后, 下列条件有利于反应向正反应方向进行 的是 ( ) A.升高温度和减小压强 B.降低温度和减小压强 C.降低温度和增大压强 D.升高温度和增大压强
解析:该反应为气体体积增大的吸热反 应。升高温度,减小压强均有利于反应 正向移动。降低温度和增大压强则有利 于反应逆向移动。 答案:A (3)“惰性气源自”对化学平衡的影响 ①恒温、恒容条件:
(4)同等程度地改变反应混合物中各物质 的浓度时,应视为压强的影响。
特别提醒 应用上述规律分析问题时应注意: (1)不要把υ(正)增大与平衡向正反应方 向移动等同起来,只有υ(正)>υ(逆)时, 才使平衡向正反应方向移动。 (2)不要把平衡向正反应方向移动与原料 转化率的提高等同起来,当反应物总量 不变时,平衡向正反应方向移动,反应 物转化率提高,当增大一种反应物的浓 度,使平衡向正反应方向移动时,只会 使其他的反应物的转化率提高。
3.对于任何一个化学平衡体系,采取以 下措施,一定会使平衡发生移动的是 ( ) A.加入一种反应物 B.升高温 度 C.增大平衡体系的压强 D.使用催 化剂 答案:B
4.(2008·天津高考)对于平衡CO2(g) CO2(aq) ΔH=-19.75 kJ/mol, 为增大二氧化碳气体在水中的溶解度, 应采用的方法是 ( ) A.升温增压 B.降温减 压 C.升温减压 D.降温增 压 答案:D
3.温度:在其他条件不变时,升高温度, 平衡向________方向移动;降低温度, 平衡向________方向移动。 4.平衡移动原理(勒夏特列原理) 概念:如果改变影响化学平衡的 ________条件(如:________等), 平衡就会向着能够________的方向移 动。 二、自发反应 在一定条件下无需________就能 ________的反应,我们称之为自发反
解析:(1)C为固体,增加C,气体反应物 浓度并不变,平衡不发生移动; (2)减小容器的体积,相当于增大压强, 平衡向气体体积减小的方向移动; (3)通入的N2不参加反应,且密闭容器的 体积和温度不变时,各物质的浓度并不 改变,平衡不发生移动; (4)其他条件相同时,升高温度,平衡向 吸热反应方向移动。
1.常见类型 对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+ qD(g),若m+n>p+q,且ΔH>0
(1)υ-t图像
(2)c-t图像
(3)c-p(T)图像
(4)其他图像
2.解题思路 一看面,即看清横坐标和纵坐标; 二看线,即看线的走向和变化趋势; 三看点,即看线是否通过原点,两条线 的交点和线的拐点; 四看要不要作辅助线,即看是否需要作 等温线或等压线; 五看定量图像中有关量的多少。
1.一般思路
2.特殊情况 (1)当反应混合物中存在与其他物质不相 混溶的固体或液体物质时,由于其“浓 度”是恒定的,不随其量的增减而变化, 故改变这些固体或液体的量,对平衡没 影响。 (2)对于反应前后气态物质的化学计量数 相等的反应,压强的变化对正、逆反应 的速率的影响程度是等同的,故平衡不 移动。
解析: (1)I2(g)+H2(g)2HI(g) 起始(mol) 1 2 0 转化(mol) x x 2x 平衡(mol) 1-x 2-x 2x 因平衡时ω(HI)=0.6,则:
(2)由(Ⅱ)→(Ⅰ)及由(Ⅱ)→(Ⅲ),平衡 时ω(HI)不变,只是改变了达到平衡的 时间,平衡并未发生移动。(Ⅰ)线达到平 衡用的时间缩短,反应速率提高,可能 是加压或使用了催化剂;(Ⅲ)线达到平衡 用的时间延长,反应速率降低,可能是 减压所致。 答案:(1)0.05 mol·L-1 (2)③、⑤ ④
2.大多数自发反应有趋向于________ 的倾向。衡量一个________的物理量 叫熵。用符号________表示。体系中 微粒之间________的程度越大,体系 的熵________。反应前后体系 ________叫做反应的熵变,可用ΔS表 示。 3.ΔS________0,发生变化后体系混 乱度________;ΔS________0,发 生变化后体系混乱度________。