2024屆高考一輪復(fù)習(xí) 化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控 課件(共30張)

化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控1.自發(fā)反應(yīng)(1)含義在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下

就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。(2)特點(diǎn)①體系趨向于從

狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

狀態(tài)(體系對(duì)外部

或

熱量)。

②在密閉條件下,體系有從

自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。

無需借助外力高能低能做功釋放有序無序2.熵和熵變(1)熵是量度體系

的物理量,符號(hào)為S。

(2)影響熵大小的因素:①相同條件下,物質(zhì)不同熵不同。②同一物質(zhì):S(g)

S(l)

S(s)。

(3)熵變(ΔS)=

的總熵-

的總熵。

混亂程度>>生成物反應(yīng)物3.反應(yīng)進(jìn)行的方向(1)判據(jù)<><=>(2)一般規(guī)律:①ΔH

0,ΔS

0的反應(yīng)任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行;

②ΔH

0,ΔS

0的反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行;

③ΔH和ΔS的作用相反,且相差不大時(shí),

對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。當(dāng)ΔH<0,ΔS<0時(shí)

下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;當(dāng)ΔH>0,ΔS>0時(shí),

下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。

說明:對(duì)于一個(gè)特定的氣相反應(yīng),熵變的大小取決于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的大小。<>><溫度低溫高溫1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng),一定是放熱反應(yīng)(

)(2)同種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)熵值不同,氣態(tài)時(shí)最大

(

)(3)在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值,其體系的混亂程度越大,熵值越大(

)(4)熵增的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行(

)×[解析]吸熱反應(yīng)也可能自發(fā)進(jìn)行?！獭蘙解析]反應(yīng)的自發(fā)性由焓判據(jù)和熵判據(jù)共同決定?！?5)一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)是放熱還是吸熱(

)(6)用焓判據(jù)或熵判據(jù)判斷同一反應(yīng)進(jìn)行的方向其結(jié)果相同(

)×[解析]反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與ΔH、ΔS有關(guān)。×[解析]用焓判據(jù)或熵判據(jù)判斷同一反應(yīng)進(jìn)行的方向其結(jié)果不一定相同。2.25℃和1.01×105Pa時(shí),反應(yīng):2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

ΔH=+56.7kJ·mol-1能自發(fā)進(jìn)行,其原因是

。

熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)[解析]根據(jù)熵判據(jù),該反應(yīng)是熵增反應(yīng),能自發(fā)進(jìn)行;根據(jù)焓判據(jù),該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),不能自發(fā)進(jìn)行。事實(shí)上該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,說明熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)。1.

下列說法正確的是(

)A.常溫下,1molSO2的熵值小于1molSO3B.自發(fā)反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,則ΔS>0C.可以把CO分解:2CO(g)=2C(s)+O2(g),收集碳,實(shí)現(xiàn)變廢為寶D.NaNO2溶于水,ΔH<0,ΔS<0題組

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向B[解析]常溫下,SO2為氣態(tài),SO3為液態(tài),所以1molSO2的熵值大于1molSO3,故A錯(cuò)誤;CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,因ΔH-TΔS<0能自發(fā),所以ΔS>0,故B正確;1.

下列說法正確的是(

)A.常溫下,1molSO2的熵值小于1molSO3B.自發(fā)反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,則ΔS>0C.可以把CO分解:2CO(g)=2C(s)+O2(g),收集碳,實(shí)現(xiàn)變廢為寶D.NaNO2溶于水,ΔH<0,ΔS<0題組

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向B反應(yīng)2CO(g)=2C(s)+O2(g)是ΔH>0,ΔS<0,則ΔH-TΔS>0,所以該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,故C錯(cuò)誤;NaNO2溶于水吸收熱量,ΔH>0,故D錯(cuò)誤。2.灰錫結(jié)構(gòu)松散,不能用于制造器皿,而白錫結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,可以制造器皿?，F(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放,它會(huì)不會(huì)變成灰錫而不能再繼續(xù)使用(已知:在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為ΔH=-2180.9J·mol-1,ΔS=-6.61J·mol-1·K-1)(

)A.會(huì)變成灰錫

B.不會(huì)變成灰錫C.不能確定

D.升高溫度才會(huì)變成灰錫A[解析]在等溫、等壓條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向著ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行。因此,在0℃、100kPa條件下,白錫會(huì)不會(huì)變?yōu)榛义a的問題就轉(zhuǎn)化為求算反應(yīng):白錫→灰錫的ΔH-TΔS值的問題。ΔH-TΔS=-2180.9J·mol-1-273K×(-6.61J·mol-1·K-1)≈-376.37J·mol-1<0,因此在該條件下白錫會(huì)變?yōu)榛义a。3.已知在100kPa、298.15K時(shí)石灰石分解的反應(yīng)為CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH=+178.3kJ·mol-1、ΔS=160.4J·mol-1·K-1,回答下列問題。(1)該反應(yīng)

(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。

(2)據(jù)本題反應(yīng)數(shù)據(jù)分析,溫度

(填“能”或“否”)成為反應(yīng)方向的決定因素。

(3)若溫度能決定反應(yīng)方向,則該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為

。不能

能1111.6K[歸納總結(jié)]

四象限法判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,反應(yīng)總是向ΔG=ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行,直至達(dá)到平衡狀態(tài)?；瘜W(xué)反應(yīng)方向可歸納為如下四個(gè)方面:1.控制反應(yīng)條件的目的(1)促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)通過控制反應(yīng)條件,可以

化學(xué)反應(yīng)速率,

反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,從而促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。

(2)抑制有害的化學(xué)反應(yīng)通過控制反應(yīng)條件,可以

化學(xué)反應(yīng)速率,減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生或控制副反應(yīng)的發(fā)生,從而抑制有害的化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。

加快提高減緩2.控制反應(yīng)條件的基本措施(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施通過改變反應(yīng)體系的

、溶液的濃度、氣體的

(或濃度)、固體的

以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應(yīng)速率。

(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施通過改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)等改變可逆反應(yīng)的限度,從而提高轉(zhuǎn)化率。如:以工業(yè)合成氨為例,理解運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理選擇化工生產(chǎn)中的適宜條件溫度壓強(qiáng)表面積①反應(yīng)原理N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1②

放熱減少

升高增大催化劑增大降低400~50010~30鐵觸媒循環(huán)操作[解析]合成氨反應(yīng)ΔH<0,溫度越低越利于平衡正向移動(dòng)。1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)合成氨反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行(

)(2)溫度越高越利于合成氨反應(yīng)平衡正向移動(dòng)(

)×[解析]合成氨反應(yīng)ΔH<0,ΔS<0,ΔH-TΔS在低溫下小于0?！?3)合成氨反應(yīng)中,壓強(qiáng)越大越利于反應(yīng)速率加快和平衡正向移動(dòng)(

)(4)使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率(

)√×[解析]催化劑同倍數(shù)地加快正、逆反應(yīng)速率,對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率無影響。2.工業(yè)上合成氨一般采用700K左右的溫度,其原因是

。

①適當(dāng)提高氨的合成速率②提高H2的轉(zhuǎn)化率③提高氨的產(chǎn)率④催化劑在700K時(shí)活性最大①④1.

主要成分為H2S的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。根據(jù)文獻(xiàn),將H2S和CH4的混合氣體導(dǎo)入石英管反應(yīng)器熱解(一邊進(jìn)料,另一邊出料),發(fā)生如下反應(yīng):Ⅰ.2H2S(g)?2H2(g)+S2(g)

ΔH1=+170kJ·mol-1Ⅱ.CH4(g)+S2(g)?CS2(g)+2H2(g)

ΔH2=+64kJ·mol-1總反應(yīng):Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g)?CS2(g)+4H2(g)投料按體積之比V(H2S)∶V(CH4)=2∶1,并用N2稀釋;常壓、不同溫度下反應(yīng)相同時(shí)間后,測(cè)得H2和CS2的體積分?jǐn)?shù)如下表:題組

反應(yīng)條件的控制溫度/℃9501000105011001150H2/(V%)0.51.53.65.58.5CS2/(V%)0.00.00.10.41.8請(qǐng)回答:(1)反應(yīng)Ⅲ能自發(fā)進(jìn)行的條件是

。[解析]根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ即得到反應(yīng)Ⅲ的ΔH=+234kJ·mol-1,這說明反應(yīng)Ⅲ是氣體分子數(shù)增多(即ΔS>0)的吸熱反應(yīng),根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行可知,反應(yīng)Ⅲ自發(fā)進(jìn)行的條件是高溫。高溫(2)下列說法正確的是

。

A.其他條件不變時(shí),用Ar替代N2作稀釋氣體,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無影響B(tài).其他條件不變時(shí),溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高C.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推出H2S中的S—H鍵強(qiáng)于CH4中的C—H鍵D.恒溫恒壓下,增加N2的體積分?jǐn)?shù),H2的濃度升高[解析]Ar是稀有氣體,與體系中物質(zhì)不反應(yīng),所以其他條件不變時(shí),用Ar替代N2作稀釋氣體,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無影響,A正確;反應(yīng)Ⅰ和Ⅲ的正反應(yīng)均吸熱,升高溫度平衡正向移動(dòng),溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高,B正確;AB(2)下列說法正確的是

。

A.其他條件不變時(shí),用Ar替代N2作稀釋氣體,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無影響B(tài).其他條件不變時(shí),溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高C.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推出H2S中的S—H鍵強(qiáng)于CH4中的C—H鍵D.恒溫恒壓下,增加N2的體積分?jǐn)?shù),H2的濃度升高根據(jù)表中數(shù)據(jù)無法得出H2S中S—H和CH4中C—H的相對(duì)強(qiáng)弱,事實(shí)上C—H的鍵能大于S—H鍵能,C錯(cuò)誤;恒溫恒壓下,增加N2的體積分?jǐn)?shù),相當(dāng)于增大容積減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),H2的物質(zhì)的量增加,但容器容積增加,H2濃度減小,D錯(cuò)誤。AB(3)在1000℃、常壓下,保持通入的H2S體積分?jǐn)?shù)不變,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)],H2S的轉(zhuǎn)化率不變,原因是

。

[解析]根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知1000℃時(shí)CH4不參與反應(yīng),相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化率相同,所以在1000℃、常壓下,保持通入的H2S體積分?jǐn)?shù)不變,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)]時(shí)H2S的轉(zhuǎn)化率不變。 1000℃時(shí)CH4不參與反應(yīng),相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化率相同溫度/℃9501000105011001150H2/(V%)0.51.53.65.58.5CS2/(V%)0.00.00.10.41.8(4)在950~1150℃范圍內(nèi)(其他條件不變),S2(g)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高發(fā)生變化,寫出該變化規(guī)律并分析原因:

。

[解析]由于在低溫段,以反應(yīng)Ⅰ為主,隨溫度升高,S2(g)的體積分?jǐn)?shù)增大;在高溫段,隨溫度升高,反應(yīng)Ⅱ消耗S2的速率大于反應(yīng)Ⅰ生成S2的速率,S2(g)的體積分?jǐn)?shù)減小,因此變化規(guī)律是先升后降。

先升后降。在低溫段,以反應(yīng)Ⅰ為主,隨溫度升高,S2(g)的體積分?jǐn)?shù)增大;在高溫段,隨溫度升高,反應(yīng)Ⅱ消耗S2的速率大于反應(yīng)Ⅰ生成S2的速率,S2(g)的體積分?jǐn)?shù)減小2.二氧化碳是一種寶貴的碳氧資源。以CO2和NH3為原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示為:反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)

ΔH1=-159.47kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:NH2COONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)

ΔH2=+72.49kJ·mol-1請(qǐng)回答下列問