2023年反应速率化学平衡反应方向热点归纳.doc

[高三化学模块整合11]：反应速率、化学平衡、反应方向热点归纳
【热点关注1】:“等效平衡”专题知识、类型归纳：
1、对先后气体总分子数有变化可逆反应:
恒温恒容——进行等效转化后,对应物质投料物质量与原平衡物质起始量对应
完全相似，则两平衡等效。
例1．在一种1L密闭容器中，加入2molA和1molB ，发生下述反应：
  到达平衡时，C浓度为1.2mol/L ，C体积分数为a% 。维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质，到达平衡后，C浓度仍是1.2mol/L是（ ）：
A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D
C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B
例2．在一定温度下，把2mol SO2和1molO2通入一种一定容积密闭容器里，发生反应2SO2+O2 2SO3，当此反应进行到一定程度时，就处在化学平衡状态。若该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时SO2、O2和SO3物质量。假如a、b、c取不一样数值，它们必要满足一定互有关系，才能保证到达平衡时，反应混合物中三种气体体积分数仍跟上述平衡时完全相似。请填写下列空白：
(1)若a=0，b=0，则c=____。 (2)若a=0.5mol，则b=____，c=____。
(3)a、b、c取值必要满足一般条件是(请用两个方程式体现，其中一种只含a和c，而另一种只含b和c) _________________、___________________。
2、对先后气体总分子数有变化可逆反应:
恒温恒压——进行等效转化后,对应各物质起始投料物质量与原平衡对应物质起始量成相似比例，则两平衡等效。
例3．已知在恒温恒压条件进行可逆反应：
N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g)
起始物质量(mol)： 1 ： 4 ： 0
等效于(mol)： 1.5 ： 6 ： 0
等效于(mol)： 0 ： 0.5 ： 1
起始物质量(mol)： a ： b ： c如可建立等效平衡,三者关系：
例4．恒温恒压下，在一种可变容积容器中发生如下反应： A(g) + B(g) C(g)
若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC。
(1)若开始时放入3molA和3molB，抵达平衡后，生成C物质量为 mol
(2)若开始放入xmolA、2molB和1molC，抵达平衡后，C物质量是3amol，x= mol.
(3)若在(2)平衡混合物中再加入3molC，待再次抵达平衡后，C物质量是 mol.
例5．将2molSO2和2molSO3 气体混合于固定体积密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO2(气)+O2(气)2SO3（气），平衡时SO3为n mol。相似温度下，分别按下列配比在相似体积密闭容器中加入起始物质，平衡时SO3物质量不不不小于n mol是（ ）
A. 2mol SO2+1 molO2 B.4molSO2+1molO2
C. 2molSO2+1molO2+2molSO3 D.3molSO2+1molO2+1molSO3
例6．将3molA和1molB放入恒温恒容密闭容器中,发生反应：3A(g)+B(g) 2C(g)+D(g)，到达平衡后C含量为 w %，若维持温度和体积不变，按下列4种配比投料，平衡后C含量仍为 w %是（ ）：
A. 6mol A + 2mol B B. 3mol A + 1mol B + 2mol C
C. 1mol B + 2mol C + 1mol D D. 2mol C + 1mol D 恒温恒压呢？（ ）：
3、对于先后气体总分子数不变可逆反应:
无论恒温恒容、恒温恒压——进行等效转化后，起始时投料物质量与原平衡对应物质
起始量对应物质成相似比例，则两平衡等效。
例7．在固定容积密闭容器中充入2molA和1molB，发生反应：2A(气)+B(气) xC(气),达平衡后，C体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变，按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质，到达平衡后，C体积分数仍为W%，则x值为（ ）：
A、1 B、2 C、3 D、4
“拓展”：恒温恒压下，向可变密闭容器中充入3LA和2LB发生反应：3A（g）+2B（g）xC（g）+yD（g）,到达平衡时C体积分数为m%。若维持温度不变，将0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中，到达平衡时C体积分数仍为m%。则x、y值分别为（　 　）：　
A、x=3、y=1　　B、x=4、y=1 　C、x=5、y=1　　D、x=2、y=3　 E、x=10、y=2 　
例8．恒温恒容进行可逆反应：2HI(g) H2(g)+I2(g) 开始时加入1mol H2和1molI2， 当到达平衡时体积分数分别为：H2a%、I2b%、HIc%。假如初始数据分别为下列选项时，能否建立起等效平衡状态呢？（ ）：
A. 2 mol HI B. 2 mol H2+2 mol I2
C. 1 mol H2+1 mol I2+2 mol HI D. 0.5 mol H2+0.5 mol I2+1 mol HI
假如改成“恒温恒压”条件呢？（ ）：
例9．一固定体积密闭容器中，保持一定温度进行可逆反应：H2(气)+Br2(气) 2HBr(气)，
已知加入1mol H2和2molBr2时，达平衡后生成amolHBr(见下表)；在相似条件下，且保持平衡时各组分百分含量不变，对下列编号（1）－（3）状态，填写表中空白：

例10．一种盛有催化剂容积可变密闭容器中，保持一定温度压强，进行如下反应，
N2(气)+3H2(气) 2NH3(气)，已知加入1mol N2和4molH2时，到达平衡后生成amolNH3，在相似条件下，且保持平衡时各组分百分含量不变，填写表中空白：

4、定温、不定压、不定容条件下等效平衡：
例11．在一定温度下，将2molHI气体充入一容积可变密闭容器中发生可逆反应：
2HI(g) H2(g)+I2(g),反应达平衡后,H2体积分数为m%。若其她条件不变,容器容积变为本来二分之一,平衡时H2体积分数为。　
例12．一种真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5，加热到200℃发生如下反应：
PCl5(g) PCl3 (g)+Cl2 (g) 反应达平衡时，混合气体中PCl5所占体积分数为M%。若同一温度同一容器中，最初投入2 molPCl5，反应达平衡时，混合气体中PCl5，所占体积分数为N%。则M和N关系是( )
(A) M＞N (B) M=N (C) M ＜ N (D)无法确定
“模仿示意图分析法”：

若是恒温恒压呢？（ ）
若是反应2HI H2+ I2 呢？ 若是反应2NO2 N2O4呢？
【热点关注2】:“合成氨工业”合适条件、工艺流程：
1.合成氨反应特点
化学反应：N2+3H2 2NH3 ； △H=-92.4KJ/mol
（1）可逆反应； （2）正反应是放热反应； （3）正反应是气体体积缩小反应。
2．小结合适生产条件：压强：20~50MPa帕斯卡 温度：500℃左右 催化剂：铁触媒
注意：及时分离出NH3，并不停补充N2和H2（N2要过量，提高成本较高H2转化率）
3. 图示合成氨工艺原理：

“思索与交流”：工业上生产H2SO4：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为何不采用加压措施？（由于在常压下SO2转化率已达91%，不需要再加压）
例题． 下列说法，可以用勒沙特列原理来解释是（ ）：
A. 加入催化剂可以提高单位时间氨产量 B.高压有助于氨合成反应
C. 500℃高温比室温更有助于合成氨反应
D. 恒温恒容下，在合成氨平衡体系充入He，使压强增大，则平衡正向移动NH3增多
【热点关注3】：化学反应进行方向重难点讲解
重难点一： 能量变化、熵变与化学反应关系
任何反应体系均有趋向于“从高能状态转变为低能状态”（体系对外做功或释放能量）、“从有序自发地转变为无序”（在密闭条件下，体系具有自发地转变为气体）倾向。因而影响和决定化学反应进行方向原因是能量变化(即焓变)和熵变。
1．化学反应方向与能量关系：
能量变化是与反应能否自发进行有关原因，但不是决定反应能否自发惟一原因。
(1)多数能自发进行反应是放热反应。例如：自燃、中和、生锈、燃烧、某些化合等；氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁反应是自发，反应放热：
4Fe(OH)2(s)＋2H2O(1)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol
(2)有不少吸热反应也能自发进行。
NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(1)ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol
(3)有某些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。
例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温、高温下均为吸热过程分解反应。
ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol
因此反应能量判据不是决定反应能否自发进行惟一原因。
2．化学反应方向与熵变关系：
(1)许多熵增长反应在常温、常压下可以自发进行。
产生气体过程、气体物质量增大反应，熵变一般都是正值，为熵增长反应。
例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；
NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；
(2)有些熵增长反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。
例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；
(3)氯化铵生成是熵减小反应，它在一定条件下也可以自发进行。
例如： 证明，熵变是与反应能否自发进行有关又一种原因。
重难点二：化学反应方向判断措施
1．老式判断措施：
(1)由不稳定物质向稳定物质转变
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，稳定性：NaCO3＞NaHCO3。
(2)离子反应：对于复分解反应，一般是由易电离物质向难电离物质转变，或向离子浓度减小方向转变。
①由溶解度大物质向溶解度小物质转变。
如Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4，
因此溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。 侯德榜制碱法
②由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。
如：2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，
NaSiO3＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，因此酸性强弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。
(3)由难挥发(高沸点)性物质向易挥发(低沸点)性物质转变。
①由难挥发(高沸点)性酸向挥发(低沸点)性酸转变。
如：2NaCl＋H2SO4(浓)Na2SO4＋2HCl↑，因此沸点：H2SO4(浓)＞HCl。

②由难挥发性酸酐向挥发性酸酐转变。
如：CaCO3＋SiO2CaSiO3＋CO2↑，因此沸点：SiO2＞CO2。
③由难挥发性金属向挥发性金属转变。
如：2RbCl＋MgMgCl2＋2Rb，因此沸点：Mg＞Rb。
(4)由氧化性(还原性)强物质向氧化性(还原性)弱物质转变。
如：2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。
2．用焓变和熵变判断反应方向-----复合综合判据：
(1)体系自由能变化(符号为ΔG，单位 kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系影响，
(2)研究表明:在温度、压力一定条件下，化学反应方向是焓变、熵变共同影响成果，
反应方向判据为ΔG＝ΔH－TΔS。
若ΔG＝ΔH－TΔS<0　反应能自发地进行；
若ΔG＝ΔH－TΔS＝0　反应到达平衡状态；
若ΔG＝ΔH－TΔS>0　反应不能自发进行。(ΔS体现熵变，为生成物与反应物总熵之差)。
(3)可用于化学反应与否自发进行方向判断，ΔG＝ΔH－TΔS。
当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行；
当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行；
当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应与否自发进行与温度原因有关。
(4)尤其提醒：
①根据ΔH－TΔS＜0判断只是反应能否自发进行也许性，详细反应能否实际发生，还波及到化学反应速率问题。
②判断一种化学反应能否自发进行，若无任何外加条件，可认为所学过化学反应(电解反应除外)都是可以自发进行。
例1．有A、B、C、D4个反应：
反应
A
B
C
D
ΔH/kJ·mol-1
10.5
1.80
－126
－11.7
ΔS/J·mol-1·K-1
30.0
－113.0
84.0
－105.0
在任何温度都能自发进行反应是______；任何温度都不能自发进行反应是______。
例2．下列说法中对旳是(　　)
A．但凡放热反应都是自发，但凡吸热反应都是非自发
B．自发反应一定是熵增大反应，非自发反应一定是熵减小或不变反应
C．自发反应在恰当条件下才能实现 D．自发反应在任何条件下都能实现
例3．研究表明：电子工业清洗硅片上SiO2(s)反应是SiO2(s)＋4HF(aq)===SiF4(g)＋2H2O(g)
ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ/mol ΔS(298.15 K)＝－75.8 J/(mol·K)。
设ΔH和ΔS不随温度而变化，试求此反应自发进行温度条件。

例4．能用能量判据判断下列过程方向是(　　)
A．水总是自发地由高处往低处流 C．有序排列火柴散落时成为无序排列
B．放热反应轻易自发进行，吸热反应不能自发进行
D．多次洗牌后来，扑克牌毫无规律混乱排列几率大
例5．下列变化中，ΔS＜0是(　　)
A．氯化钠溶于水 B．NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)
C．干冰(CO2)升华 D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)
例6．下列有关判断过程方向说法对旳是(　　)
A．所有自发进行化学反应都是放热反应
B．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发化学反应
C．由能量判据和熵判据组合而成复合判据，将更适合于所有过程
D．同一物质固、液、气三种状态熵值相似
例7．已知在等温等压条件下，化学反应方向判据为：
ΔH－TΔS<0　反应能正向自发进行 ΔH－TΔS＝0　反应达平衡状态
ΔH－TΔS>0　反应能逆向自发进行(ΔH焓变，ΔS熵变，T为热力学温标，单位K)
设反应A(s)===D(g)＋E(g) (ΔH－TΔS)＝(－4 500＋11T ) J·mol－1
要防止反应发生，温度必要(　　)
A．高于409 K B．高于136 K而低于409 K C．低于136 K D．低于409 K
例8．(1)解释“KCl(s)溶于水是吸热过程，但能自发进行”。

(2)为何焓变不能作为自发性一般原则？

例9．如下自发反应可用能量判据来解释是 (　　)
A．硝酸铵自发地溶于水
B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ/mol
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ/mol
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol
例10．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)，是都市重要污染源之一，治理措施之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ/mol、ΔS＝－145 J/(mol·K)。下列说法中错误是(　　)
A．该反应中反应物总能量高于生成物总能量
B．该反应常温下不能自发进行，因而需要高温和催化剂
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加紧反应速率
D．汽车尾气中这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒