高三化學(xué)知識模塊整合11：反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、反應(yīng)

PAGE5投料，平衡后C的含量仍為w%的是（）：A.6molA+2molBB.3molA+1molB+2molCC.1molB+2molC+1molDD.2molC+1molD恒溫恒壓呢？（）：3、對于前后氣體總分子數(shù)不變的可逆反應(yīng):無論恒溫恒容、恒溫恒壓——進行等效轉(zhuǎn)化后,起始時投料物質(zhì)的量與原平衡對應(yīng)物質(zhì)起始量對應(yīng)物質(zhì)成相同比例，則兩平衡等效。例7．在固定容積的密閉容器中充入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)：2A(氣)+B(氣)xC(氣),達平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W%。若維持容器體積和溫度不變，按0.6molA、0.3molB和1.4molC為起始物質(zhì)，達到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為W%，則x值為（）：A、1B、2C、3“拓展”：恒溫恒壓下，向可變的密閉容器中充入3LA和2LB發(fā)生反應(yīng)：3A（g）+2B（g）xC（g）+yD（g）,達到平衡時C的體積分?jǐn)?shù)為m%。若維持溫度不變，將0.6LA、0.4LB、4LC、0.8LD作為起始物質(zhì)充入密閉容器中，達到平衡時C的體積分?jǐn)?shù)仍為m%。則x、y的值分別為（）：A、x=3、y=1B、x=4、y=1C、x=5、y=1D、x=2、y=3E、x=10、y=2例8．恒溫恒容進行的可逆反應(yīng)：2HI(g)H2(g)+I2(g)開始時加入1molH2和1molI2，當(dāng)達到平衡時體積分?jǐn)?shù)分別為：H2a%、I2b%、HIc%。如果初始數(shù)據(jù)分別為下列選項時，能否建立起等效平衡狀態(tài)呢？（）：A.2molHIB.2molH2+2molI2C.1molH2+1molI2+2molHID.0.5molH2+0.5molI2+1molHI如果改成“恒溫恒壓”條件呢？（）：例9．一固定體積密閉容器中，保持一定溫度進行可逆反應(yīng)：H2(氣)+Br2(氣)2HBr(氣)，已知加入1molH2和2molBr2時，達平衡后生成amolHBr(見下表);在相同條件下，且保持平衡時各組分百分含量不變，對下列編號（1）－（3）的狀態(tài)，填寫表中空白：例10．一個盛有催化劑的容積可變密閉容器中，保持一定溫度壓強，進行以下反應(yīng)，N2(氣)+3H2(氣)2NH3(氣)，已知加入1molN2和4molH2時，達到平衡后生成amolNH3，在相同條件下，且保持平衡時各組分的百分含量不變，填寫表中空白：4、定溫、不定壓、不定容條件下的等效平衡：例11．在一定溫度下,將2molHI氣體充入一容積可變的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：2HI(g)H2(g)+I2(g),反應(yīng)達平衡后,H2的體積分?jǐn)?shù)為m%。若其他條件不變,容器的容積變?yōu)樵瓉淼囊话?平衡時H2的體積分?jǐn)?shù)為。例12．一個真空密閉恒容容器中盛有1molPCl5，加熱到200℃PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)反應(yīng)達平衡時，混合氣體中PCl5所占體積分?jǐn)?shù)為M%。若同一溫度的同一容器中，最初投入2molPCl5，反應(yīng)達平衡時，混合氣體中PCl5，所占體積分?jǐn)?shù)為N%。則M和N的關(guān)系是()(A)M＞N(B)M=N(C)M＜N(D)無法確定“模擬示意圖分析法”：若是恒溫恒壓呢？（）若是反應(yīng)2HIH2+I2呢？若是反應(yīng)2NO2N2O4呢？【熱點關(guān)注2】:“合成氨工業(yè)”的適宜條件、工藝流程：1.合成氨反應(yīng)的特點化學(xué)反應(yīng)：N2+3H22NH3;△H=-92.4KJ/mol（1）可逆反應(yīng)；（2）正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；（3）正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)。2．小結(jié)適宜生產(chǎn)條件：壓強：20~50MPa帕斯卡溫度：500℃左右注意：及時分離出NH3，并不斷補充N2和H2（N2要過量，提高成本較高的H2轉(zhuǎn)化率）3.圖示合成氨的工藝原理：“思考與交流”：工業(yè)上生產(chǎn)H2SO4：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)為何不采用加壓方法？（因為在常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已達91%，不需要再加壓）例題．下列說法，能夠用勒沙特列原理來解釋的是（）：加入催化劑可以提高單位時間氨的產(chǎn)量B.高壓有利于氨的合成反應(yīng)C.500℃D.恒溫恒容下，在合成氨平衡體系充入He，使壓強增大，則平衡正向移動NH3增多【熱點關(guān)注3】:化學(xué)反應(yīng)進行的方向重難點講解重難點一：能量變化、熵變與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系任何反應(yīng)體系都有趨向于“從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)”（體系對外做功或釋放能量）、“從有序自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序”（在密閉條件下，體系具有自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w）的傾向。因此影響和決定化學(xué)反應(yīng)進行方向的因素是能量變化(即焓變)和熵變。1．化學(xué)反應(yīng)的方向與能量的關(guān)系：能量變化是與反應(yīng)能否自發(fā)進行相關(guān)的因素，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)的惟一因素。(1)多數(shù)能自發(fā)進行的反應(yīng)是放熱反應(yīng)。例如：自燃、中和、生銹、燃燒、一些化合等；氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的，反應(yīng)放熱：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(1)＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH(298K)＝－444.3kJ/mol(2)有不少吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進行。NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(1)ΔH(298K)＝＋37.30kJ/mol(3)有一些吸熱反應(yīng)在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行。例如：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)在室溫、高溫下均為吸熱過程的分解反應(yīng)。ΔH(298K)＝＋178.2kJ/molΔH(1200K)＝＋176.5kJ/mol所以反應(yīng)能量判據(jù)不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進行的惟一因素。2．化學(xué)反應(yīng)的方向與熵變的關(guān)系：(1)許多熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下可以自發(fā)進行。產(chǎn)生氣體過程、氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，為熵增加反應(yīng)。例如：2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)=CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；(2)有些熵增加的反應(yīng)在常溫、常壓下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下可以自發(fā)進行。例如：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)；(3)氯化銨的生成是熵減小的反應(yīng)，它在一定條件下也可以自發(fā)進行。例如：證明，熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進行有關(guān)的又一個因素。重難點二：化學(xué)反應(yīng)方向判斷方法1．傳統(tǒng)的判斷方法：(1)由不穩(wěn)定物質(zhì)向穩(wěn)定物質(zhì)轉(zhuǎn)變2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，穩(wěn)定性：NaCO3＞NaHCO3。(2)離子反應(yīng)：對于復(fù)分解反應(yīng)，一般是由易電離物質(zhì)向難電離物質(zhì)轉(zhuǎn)變，或向離子濃度減小的方向轉(zhuǎn)變。①由溶解度大的物質(zhì)向溶解度小的物質(zhì)轉(zhuǎn)變。如Na2SO4＋CaCl2=CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋Na2CO3=CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。侯德榜制堿法②由相對強酸(堿)向相對弱酸(堿)轉(zhuǎn)變。如：2CH3COOH＋Na2CO3=2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3＋CO2＋H2O=H2SiO3↓＋Na2CO3，所以酸性強弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。(3)由難揮發(fā)(高沸點)性物質(zhì)向易揮發(fā)(低沸點)性物質(zhì)轉(zhuǎn)變。①由難揮發(fā)(高沸點)性酸向揮發(fā)(低沸點)性酸轉(zhuǎn)變。如：2NaCl＋H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))Na2SO4＋2HCl↑，所以沸點：H2SO4(濃)＞HCl。②由難揮發(fā)性酸酐向揮發(fā)性酸酐轉(zhuǎn)變。如：CaCO3＋SiO2eq\o(=,\s\up7(高溫))CaSiO3＋CO2↑，所以沸點：SiO2＞CO2。③由難揮發(fā)性金屬向揮發(fā)性金屬轉(zhuǎn)變。如：2RbCl＋Mgeq\o(=,\s\up7(熔融))MgCl2＋2Rb，所以沸點：Mg＞Rb。(4)由氧化性(還原性)強的物質(zhì)向氧化性(還原性)弱的物質(zhì)的轉(zhuǎn)變。如：2FeCl3＋2KI=2FeCl2＋2KCl＋I2,2FeCl2＋Cl2=2FeCl3，氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。2．用焓變和熵變判斷反應(yīng)的方向復(fù)合綜合判據(jù)：(1)體系的自由能變化(符號為ΔG，單位kJ/mol)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，(2)研究表明:在溫度、壓力一定條件下，化學(xué)反應(yīng)方向是焓變、熵變共同影響的結(jié)果，反應(yīng)方向的判據(jù)為ΔG＝ΔH－TΔS。若ΔG＝ΔH－TΔS<0反應(yīng)能自發(fā)地進行；若ΔG＝ΔH－TΔS＝0反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；若ΔG＝ΔH－TΔS>0反應(yīng)不能自發(fā)進行。(ΔS表示熵變，為生成物與反應(yīng)物總熵之差)。(3)可用于化學(xué)反應(yīng)是否自發(fā)進行的方向的判斷，ΔG＝ΔH－TΔS。當(dāng)ΔH＜0，ΔS＞0時，ΔG＜0，反應(yīng)自發(fā)進行；當(dāng)ΔH＞0，ΔS＜0時，ΔG＞0，反應(yīng)不能自發(fā)進行；當(dāng)ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0時，反應(yīng)是否自發(fā)進行與溫度因素有關(guān)。(4)特別提醒：①根據(jù)ΔH－TΔS＜0判斷的只是反應(yīng)能否自發(fā)進行的可能性，具體反應(yīng)能否實際發(fā)生，還涉及到化學(xué)反應(yīng)速率的問題。②判斷一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行，若無任何外加條件，可認為所學(xué)過化學(xué)反應(yīng)(電解反應(yīng)除外)都是能夠自發(fā)進行的。例1．有A、B、C、D4個反應(yīng)：反應(yīng)ABCDΔH/kJ·mol-110.51.80－126－11.7ΔS/J·mol-1·K-130.0－113.084.0－105.0在任何溫度都能自發(fā)進行的反應(yīng)是______；任何溫度都不能自發(fā)進行的反應(yīng)是______。例2．下列說法中正確的是()A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，凡是吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B．自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大的反應(yīng)，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變的反應(yīng)C．自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實現(xiàn)D．自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)例3．研究表明：電子工業(yè)清洗硅片上SiO2(s)反應(yīng)是SiO2(s)＋4HF(aq)=SiF4(g)＋2H2O(g)ΔH(298.15K)＝－94.0kJ/molΔS(298.15K)＝－75.8J/(mol·K)。設(shè)ΔH和ΔS不隨溫度而變化，試求此反應(yīng)自發(fā)進行的溫度條件。例4．能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是()A．水總是自發(fā)地由高處往低處流C．有序排列的火柴散落時成為無序排列B．放熱反應(yīng)容易自發(fā)進行，吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進行D．多次洗牌以后，撲克牌毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大例5．下列變化中，ΔS＜0的是()A．氯化鈉溶于水B．NH3(g)與HCl(g)反應(yīng)生成NH4Cl(s)C．干冰(CO2)的升華D．CaCO3(s)分解為CaO(s)和CO2(g)例6．下列關(guān)于判斷過程的方向的說法正確的是()A．所有自發(fā)進行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)B．高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)C．由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù)，將更適合于所有的過程D．同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同例7．已知在等溫等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為：ΔH－TΔS<0反應(yīng)能正向自發(fā)進行ΔH－TΔS＝0反應(yīng)達平衡狀態(tài)ΔH－TΔS>0反應(yīng)能逆向自發(fā)進行(ΔH焓變，ΔS熵變，T為熱力學(xué)溫標(biāo)，單位K)設(shè)反應(yīng)A(s)=D(g)＋E(g)(ΔH－TΔS)＝(－4500＋11T)J·mol－1要防止反應(yīng)發(fā)生，溫度必須()A．高于409KB．高于136K而低于409KC．低于136KD．低于409K例8．(1)解釋“KCl(s)溶于水是吸熱過程，但能自發(fā)進行”。(2)為什么焓變不能作為自發(fā)性的一般標(biāo)準(zhǔn)？例9．以下自發(fā)反應(yīng)可用能量判據(jù)來解釋的是()A．硝酸銨自發(fā)地溶于水B．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ/molC．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ/molD．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol例10．