2024版 化学新教材鲁科版（闽粤皖京豫）教师用书配套课件第7章化学反应的方向、限度与速率第7章 第40讲　化学反应的方向和限度

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2024-11-17 1 0 2.38MB 17 页 5.9玖币
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第40 讲　化学反应的方向和限度
[复习目标]　1.了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。2.了解化学反应
可逆性特点。3.掌握化学平衡状态的建立及特征。4.了解平衡常数的概念及意义。
考点一　化学反应的方向
1．自发反应
在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
2．熵和熵变的含义
(1)熵的含义
描述体系的无序程度的物理量，符号为 S。熵值越大，体系混乱度越大。同一条件下，不同
物质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是 S(g)>S(l)>S(s)。
(2)熵变的含义
ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的 ΔS越大，越有利于反应自发进行。
3．判断化学反应方向的判据
ΔG＝ΔH－TΔS
ΔG<0 时，反应正向能自发进行；
ΔG＝0时，反应达到平衡状态；
ΔG>0 时，反应正向不能自发进行。
1．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向(　　)
2．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否
自发进行的判据(　　)
3．过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率(　　)
答案　1.×　2.×　3.×
1．下列说法正确的是(　　)
A．非自发反应一定不能实现
B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大
C．反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的 ΔH<0
D．恒温恒压下，ΔH<0 且ΔS>0 的反应一定不能自发进行
答案　C
解析　反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件时可以发
生，选项 A错误；熵是指体系的混乱度，同种物质熵值：气态>液态>固态，选项 B错误；
反应能自发进行说明：ΔH－TΔS＜0，由化学方程式 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知该反应
的ΔS＜0，要使 ΔH－TΔS＜0，必须满足 ΔH＜0，选项 C正确；恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS
＞0的反应的 ΔH－TΔS＜0，反应一定可以自发进行，选项 D错误。
2．(1)汽车燃油不完全燃烧时产生 CO，有人设想按下列反应除去 CO：2CO(g)===2C(s)＋
O2(g)。已知该反应的 ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：___________________________
____
____________________________________________________________________________。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的 NO 会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技
术将尾气中的 NO 和CO 转变成 CO2和N2，化学方程式为 2NO＋2CO2CO2＋N2。反应能
够自发进行，则反应的 ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是________________
____________________________________________________________________________。
(3)已知 CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自
发进行的反应条件是________。
答案　(1)不能实现，因为该反应的 ΔH＞0，ΔS＜0，反应不可能自发进行　(2)＜　该反应
的ΔS＜0，因该反应能自发进行，根据 ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知 ΔH＜0　(3)高温
考点二　可逆反应、化学平衡状态
1．可逆反应
(1)概念
在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。
(2)特点
双向性 可逆反应分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应
双同性 正、逆反应是在相同条件下，同时进行
共存性 反应物的转化率小于
100%，反应物与生成物共存
2.化学平衡状态
(1)概念
在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生
变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。
(2)化学平衡的建立
绘制“反应速率－时间”图像，表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。
(3)平衡特征
(4)化学平衡状态的判断方法
①v正＝v逆
② 宏观组成标志
各组分的浓度保持不变，或各组分的质量、物质的量、百分含量、质量分数等保持不变的状
态是平衡状态。
③ 间接标志
a．有气体参加的不等体反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，达到平衡状态。
b．如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡状态。
c．气体的密度、气体的平均相对分子质量不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变
化情况，判断是否平衡(若体系中各组分均为气体，气体质量守恒；若体系中不全是气体，
要注意气体质量变化)。
1．反应 2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O、Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3互为可
逆反应(　　)
2．化学反应达到平衡后，反应物和生成物的浓度或百分含量相等(　　)
3．在一定条件下，向密闭容器中充入 1 mol N2和3 mol H2充分反应，生成 2 mol NH3(　　)
答案　1.×　2.×　3.×
一、可逆反应的特征
1．在一密闭容器中进行反应：2X(g)＋Y(g)2Z(g)。已知反应过程中某一时刻 X、Y、Z
的浓度分别为 0.3 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.4 mol·L－1，当反应达到平衡时，不可能存在的是
(　　)
A．c(X)＝0.5 mol·L－1
B．c(Y)＋c(X)＝0.5 mol·L－1
C．c(Y)＋c(Z)＝1.05 mol·L－1
D．c(X)＋c(Y)＋c(Z)＝0.75 mol·L－1
答案　C
解析　不确定下一时刻反应进行的方向，因此需要考虑反应进行的方向并结合极限思想解答。
若该时刻后反应正向进行且 Y全部转化为 Z，则
　　　　　　　　2X(g)＋Y(g)2Z(g)
某时刻/(mol·L－1)　0.3　 0.1 　 0.4
转化/(mol·L－1)　　0.2　　0.1　　0.2
平衡/(mol·L－1)　　0.1　　0　　　0.6
若反应逆向进行，且 Z全部转化为 X和Y，则
　　　　　　　　2X(g)＋Y(g)2Z(g)
某时刻/(mol·L－1)　0.3　　0.1　　0.4
转化/(mol·L－1)　　0.4　　0.2　　0.4
平衡/(mol·L－1)　　0.7　　0.3　　0
平衡时 0.1 mol·L－1＜c(X)＜0.7 mol·L－1，可能等于 0.5 mol·L－1，故 A不选；平衡时 0.1 mol·L－
1＜c(Y)＋c(X)＜1.0 mol·L－1，c(Y)＋c(X)可能等于 0.5 mol·L－1，故 B不选；平衡时 0.3 mol·L
－1＜c(Y)＋c(Z)＜0.6 mol·L－1，不可能等于 1.05 mol·L－1，故 C选；平衡时 0.7 mol·L－1＜c(X)
＋c(Y)＋c(Z)＜1.0 mol·L－1，0.75 mol·L－1介于 0.7 mol·L－1和1.0 mol·L－1之间，故 D不选。
二、平衡状态的标志
2．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混
合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的
颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量。
(1)能说明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态的是______________(填序号，下同)。
(2)能说明I2(g)＋H2(g)2HI(g)达到平衡状态的是______________。
(3)能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是________________________。
(4)能说明C(s)＋CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是______________。
(5)能说明NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是______________。
(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是______________。
答案　(1)①③④⑦　(2)⑤⑦　(3)①③④⑤⑦
(4)①②③④⑦　(5)①②③　(6)②④⑦
3．若上述题目中的(1)～(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？
(1)__________________。(2)_______________________。
(3)__________________。(4)_______________________。
答案　(1)②③④⑦　(2)⑤⑦　(3)②③④⑤⑦　(4)②③④⑦
不能作为化学平衡状态“标志”的四种情况：
(1)反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。
(2) 恒温恒容 下的体积不变的反 应，体系的压强或总物 质的量不再随时间 而变化，如
2HI(g)H2(g)＋I2(g)。
(3)全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如
2HI(g)H2(g)＋I2(g)。
(4)全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。
考点三　化学平衡常数
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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，即化学平衡常数，用符号 K
表示。
2．表达式
对于一般的可逆反应 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝(纯
固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。
3．影响因素
K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。
4．平衡常数的意义及应用
摘要：

第40讲　化学反应的方向和限度[复习目标]　1.了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。2.了解化学反应可逆性特点。3.掌握化学平衡状态的建立及特征。4.了解平衡常数的概念及意义。考点一　...

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