化学反应的方向和限度.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,1.,自发过程,(1),含义：在一定条件下，无需外界帮助就能自动进行的过程。,(2),决定能否自发进行的因素,热效应：体系由能量,状态向能量,状态转化。,混乱度：体系趋向于混乱度,的倾向。,(,熵：衡量一个体系混乱度的物理量,),较高,较低,大,2,2,判断化学反应方向的依据,(1),判断依据,在温度、压强一定的条件下,3,(2),反应能否自发进行与温度的关系,当,H,0,，,S,0,时，反应一定自发进行。,当,H,0,，,S,0,时，反应一定不能自发进行。,当,H,0,，,S,0,时，低温下自发进行。,当,H,0,，,S,0,时，高温下自发进行。,其图关系为,4,1.,可逆反应与不可逆反应,(1),正反应：从,的反应。,逆反应：从,的反应。,(2),可逆反应：在,条件下，既能向,进行又能向,进行的反应，通常用“,”表示。,不可逆反应：在一定条件下，几乎所有反应都有不同程度的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度很小而忽略，把几乎完全进行的反应称为不可逆反应。例：,Ba,2,SO,4,2,=BaSO,4,。,左向右,右向左,相同,正反应方向,逆反应方向,5,(3),可逆反应的特点,(1),同一条件；,(2),同时进行；,(3),反应物的转化率不能达到,100%,。,2,化学平衡状态,(1),化学平衡的建立,(“,反”表示反应物，“生”表示生成物，“正”表示正反应，“逆”表示逆反应,),以,CO(g),H,2,O(g),CO,2,(g),H,2,(g),为例，在一密闭容器中加入一定量的,CO(g),和,H,2,O(g),在一定条件下反应。,6,反应开始时：,c,反,，,v,正,，,c,生,0,，,v,逆,0,。,反应进行中：,c,反,，,v,正,，,c,生,，,v,逆,。,达平衡状态时，,v,正,v,逆,，此时,c,反,与,c,生,均,。,(2),定义：在一定条件下，当正逆两个方向的反应速率,时，反应体系中所有参加反应的物质的量或浓度可以保持,。这时的状态也就是在给定条件下，反应达到了“限度”，对于可逆反应体系来说，我们称之为化学平衡态。,最大,最大,减小,减小,增大,增大,保持,不变,相等,恒定,7,(3),特征,逆：可逆反应；,等：,v,正,v,逆,；,动：,，反应没停止；,定：反应混合物中，各组分的百分含量,。,变：改变影响平衡的外界条件，平衡会,，然后达到新的平衡。,动态平衡,保持不变,发生移动,8,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,9,1.,概念,在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物,与反应物,的比值是一个常数，用符号,表示。,浓度计量数次方的乘积,浓度计量数,次方的乘积,K,10,3,平衡常数的应用和注意事项,(1),K,值越大，反应物的转化率,，正反应进行的程度,。,(2),利用浓度商判断平衡移动方向。,(3),平衡常数只与,有关，与其他因素无关。,(4),的浓度通常看作常数“,1”,，不计入平衡常数表达式中。,(5),化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。,越大,越高,温度,固体和纯液体,11,1,平衡常数,K,的性质和意义,平衡常数,K,与温度有关，与浓度和压强无关。,由平衡常数,K,的大小，可推断反应进行的程度。,K,越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；,K,越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。一般来说，反应的平衡常数,K10,5,认为正反应进行得较完全；,K,在,10,5,左右则这个反应的正反应很难进行,(,逆反应较完全,),。依据起始浓度,(,或平衡浓度,),和平衡常数可以计算平衡浓度,(,或起始浓度,),，从而计算出反应物的转化率。,12,13,利用,K,判断反应的热效应：若升高温度，,K,值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，,K,值减小，则正反应为放热反应。,2,化学平衡计算,解决此类题的基本思路是写出平衡式，列出相关量，确定关系，列出等式进行计算，这个方法叫做“三段思维法”。,14,15,16,(2),基本步骤,确定反应物或生成物的起始加入量；,确定反应过程的变化量；,确定平衡量。,注意：,起始量、转化量、某时刻量中，只有不同物质的转化量之比等于化学计量数之比，不同物质的起始量或某时刻量之间无必然的联系，不能列比例计算。,17,例,1,(1),下列方法中可以证明,2HI(g),H,2,(g),I,2,(g),已达平衡状态的是,_(,填序号,),。,单位时间内生成,n,molH,2,的同时生成,n,mol HI,一个,HH,键断裂的同时有两个,HI,键断裂,百分组成,w,(HI),w,(I,2,),时,反应速率,v,(H,2,),v,(I,2,),v,(HI)/2,时,c,(HI),c,(H,2,),c,(I,2,),211,时,温度和体积一定，某一生成物浓度不再变化时,18,温度和体积一定，容器内压强不再变化时,条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时,温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时,温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时,(2),在上述,的说法中能证明,2NO,2,(g),N,2,O,4,(g),达到平衡状态的是,_,。,19,解析,由第,(1),题反应的特征可知：此反应在反应前后气体体积不发生变化，即在反应的任何一个阶段，容器内压强都不发生改变。气体的总质量不变、总的物质的量不变，因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变，这些不能作为平衡状态的标志。由第,(2),题反应的特征可知：反应前后气体体积发生改变，因此其平均相对分子质量、混合气体密度都发生改变，当反应处于平衡状态时，这些都不再改变，此时,c,(NO,2,),恒定，颜色不再变化，这些均可以作为该反应达到化学平衡状态的标志。,答案,(1),(2),20,方法点拨,化学平衡状态的判断依据,(1),绝对标志,v,正,v,逆,0,21,(2),相对标志,22,23,一定条件下，在密闭容器中，能表示反应,X(g),2Y(g),2Z(g),一定达到化学平衡状态的是,(,),X,、,Y,、,Z,的物质的量之比为,122,X,、,Y,、,Z,的浓度不再发生变化,容器中的压强不再发生变化,单位时间内生成,n,mol Z,，同时生成,2,n,mol Y,A,B,C,D,24,解析,该反应是有气体参加和生成的非等体积反应，该反应达到平衡的标志是正反应速率和逆反应速率相等，平衡体系中各物质的浓度不再随时间变化而变化，既然各物质浓度不变，单位体积内的气体的物质的量也就不再变化，因而压强也不再发生变化，据此，,正确。,答案,C,25,26,答案,C,27,28,下列判断,不正确,的是,(,),A,平衡时，乙中,CO,2,的转化率大于,60%,B,平衡时，甲中和丙中,H,2,的转化率均是,60%,C,平衡时，丙中,c,(CO,2,),是甲中的,2,倍，是,0.012 mol/L,D,反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢,29,30,平衡时，甲中,c,(CO,2,),是,0.040 mol/L,，丙中,c,(CO,2,),是甲中的,2,倍，是,0.080 mol/L,，故,C,错误；在其他条件相同的情况下，浓度越大，反应速率越大，所以反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢，故,D,正确。,答案,C,31,32,33,答案,B,34,35,答案,B,36,例,3,已知可逆反应：,M(g),N(g),P(g),Q(g),，,H,0,，请回答下列问题：,(1),在某温度下，反应物的起始浓分别为：,c,(M),1 molL,1,，,c,(N),2.4 molL,1,；达到平衡后，,M,的转化率为,60%,，此时,N,的转化率为,_,。,(2),若反应温度升高，,M,的转化率,_(,填“增大”“减小”或“不变”,),；,37,(3),若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：,c,(M),4 molL,1,，,c,(N),a,molL,1,；达到平衡后，,c,(P),2 molL,1,，,a,_,；,(4),若反应温度不变，反应物的起始浓度为：,c,(M),c,(N),b,molL,1,，达到平衡后，,M,的转化率为,_,。,38,39,40,答案,(1)25%,(2),增大,(3)6,(4)41%,41,42,43,44,答案,C,45,在,557,密闭容器中进行反应：,CO(g),H,2,O(g),CO,2,(g),H,2,(g),，若,CO,起始浓度为,2 molL,1,，水蒸气的起始浓度为,3 molL,1,，达到平衡后，测得,CO,2,浓度为,1.2 molL,1,。求反应的平衡常数及,CO(g),和,H,2,O(g),的平衡转化率。,46,解析,设平衡时,CO(g),、,H,2,O(g),和,H,2,(g),的浓度分别为,a,、,b,、,c,。,CO(g),H,2,O(g),CO,2,(g),H,2,(g),起始浓度,(molL,1,),：,2,3,0,0,平衡浓度,(molL,1,),：,a,b,1.2,c,转化浓度,(molL,1,),：,2,a,3,b,1.2,c,根据反应化学方程式的化学计量数得出：,2 molL,1,a,3 molL,1,b,c,1.2 molL,1,所以得出：,a,0.8 molL,1,；,b,1.8 molL,1,；,47,48,答案,平衡常数为,1,；,CO(g),的平衡转化率为,60%,；,H,2,O(g),的平衡转化率为,40%,。,49,1,下列说法完全正确的是,(,),A,放热反应均是自发进行,B,S,为正值的反应均是自发进行的反应,C,物质的量增加的反应，,S,为正值,D,如果,H,和,S,为正值，当温度升高时，反应可能自发进行,解析,反应能否自发进行取决于,H,T,S,的大小，若,H,T,S,0,，,S0,，,S0,，故,B,符合题意。故正确答案为,B,。,答案,B,55,56,答案,C,57,6,X,、,Y,、,Z,三种气体，取,X,和,Y,按,11,的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：,X,2Y,2Z,，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为,32,，则,Y,的转化率最接近于：,(,),A,33%,B,40%,C,50%,D,66%,58,答案,D,59,7,(2010,上海化学，,25),接触法制硫酸工艺中，其主反应在,450,并有催化剂存在下进行：,2SO,2,(g),O,2,(g),2SO,3,(g),190kJ,(1),该反应所用的催化剂是,_(,填写化合物名称,),，该反应,450,时的平衡常数,_500,时的平衡常数,(,填“大于”“小于”或“等于”,),。,(2),该热化学反应方程式的意义是,_,。,60,(3),下列描述中能说明上述反应已达平衡的是,_,。,a,v,(O,2,),正,2,v,(SO,3,),逆,b,容器中气体的平均分子量不随时间而变化,c,容器中气体的密度不随时间而变化,d,容器中气体的分子总数不随时间而变化,(4),在一个固定容积为,5 L,的密闭容器中充入,0.20 mol SO,2,和,0.10 molO,2,，半分钟后达到平衡，测得容器中含,SO,3,0.18 mol,，则,v,(O,2,),_molL,1,min,1,；若继续通入,0.02 mol SO,2,和,0.10 molO,2,，则平衡,_,移动,(,填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”,),，再次达到平衡后，,_mol,n,(SO,3,)_mol,。,61,解析,本题考查了硫酸工艺、化学平衡和化学反应速率知识。,(1),二氧化硫的催化氧化所用催化剂是,V,2,O,5,，因反应为放热反应，升温平衡逆向移动，化学平衡常数减小。,(2),热化学反应方程式的系数只表示物质的量，且为完全转化量，与反应是否为可逆反应无关。,(3)a,项，,v,正,不等于,v,逆,，未达平衡状态；因该反应是气体体积减小的反应，故当气体的平均分子量不变时，说明物质的量不再改变，反应达到平衡状态，,b,、,d,正确；气体的总质量不变，容器体积不变，则无论平衡与否，密度都不变，,c,不正确。,(4),v,(O,2,),v,(SO,3,)/2,0.18 mol/(5L,0.5 min)2,0.036 mol/(Lmin),。,62,再通入等量,SO,2,和,O,2,时，相当于加压，平衡正向移动，但是作为可逆反应又不能完全转化，故平衡时：,0.36 mol,n,(SO,3,)0.4 mol,。,答案,(1),五氧化二钒,(V,2,O,5,),大于,(2),在,450,时，,2 molSO,2,气体和,1 mol O,2,气体完全反应生成,2 mol SO,3,气体时放出的热量为,190 kJ,(3)bd,(4)0.036,向正反应方向,0.36,0.40,63,