
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文檔簡介
第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向和限度《化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡》正
逆
相等
質(zhì)量或濃度
反應(yīng)物
生成物
逆
減小
減小
增大
增大
相等
保持不變
正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率
質(zhì)量(或濃度)A4.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷同一物質(zhì)
物質(zhì)的量濃度
質(zhì)量分?jǐn)?shù)
物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)
體積分?jǐn)?shù)
反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
1.直接判斷依據(jù)是
是
是
不一定
是
是
不一定
不一定
是
不一定
是
不一定
類型判斷依據(jù)平衡狀態(tài)氣體密度①m+n≠p+q,恒溫恒壓時,密度保持不變平衡②m+n=p+q時,密度保持不變不一定溫度體系溫度一定(其他不變)平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色一定平衡②⑥⑨⑥⑦⑧⑨⑩
AA【例2】
下列說法中可以充分說明反應(yīng):
P(g)+Q(g)R(g)+S(g),在恒溫下已達平衡狀態(tài)的是()A.反應(yīng)容器內(nèi)壓強不隨時間變化B.P和S的生成速率相等C.反應(yīng)容器內(nèi)P、Q、R、S四者共存D.反應(yīng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時間而變化BA.1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H-H鍵形成B.1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H-H鍵斷裂C.1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N-H鍵斷裂D.1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N-H鍵形成ACA.1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H-H鍵形成B.1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H-H鍵斷裂C.1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N-H鍵斷裂D.1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N-H鍵形成BC三、化學(xué)平衡移動
1.概念可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)以后,若反應(yīng)條件(如濃度,壓強,溫度等)發(fā)生了變化,原平衡被破壞,會建立新的平衡。這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)變化的過程,叫做化學(xué)平衡的移動。2.過程1第3講>
=
<
1、濃度對化學(xué)平衡的影響四、影響化學(xué)平衡移動的因素:(1)結(jié)論:當(dāng)其他條件不變時,增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,化學(xué)平衡向————反應(yīng)方向移動;增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度,化學(xué)平衡向————反應(yīng)方向移動。正逆強調(diào):氣體或溶液濃度的改變會引起反應(yīng)速率的變化,純固體或純液體用量的變化不會引起反應(yīng)速率改變,化學(xué)平衡不移動思考:1、某溫度下,反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)達到平衡后,增加或移去一部分碳固體,化學(xué)平衡移動嗎?為什么?(2)濃度引起平衡移動的相關(guān)圖象①增大反應(yīng)物濃度0Vtt1V(正)V(逆)V(正)V(逆)②減小生成物濃度0Vtt1V(正)V(逆)V(正)V(逆)③增大生成物濃度V(逆)0Vtt1V(正)V(逆)V(正)④減小反應(yīng)物濃度V(逆)V(正)0Vtt1V(正)V(逆)2.壓強對化學(xué)平衡的影響(1)結(jié)論:②平衡混合物中只涉及固體或液體的反應(yīng),改變壓強,平衡不會移動。(反應(yīng)中有氣體參加。)③對于反應(yīng)前后氣體總體積不變(△V=0
)的可逆反應(yīng),只改變壓強,平衡不移動。在其他條件不變情況下,增大壓強,平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動;減少壓強,平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動。(2)說明:
①壓強對化學(xué)平衡的影響實質(zhì)上是濃度對平衡的影響。(3)壓強引起平衡移動的相關(guān)圖象①當(dāng)
m+n>p+q時:Vt0V(正)V(逆)V(正)V(逆)Vt0V(正)V(逆)V(逆)V(正)①增大壓強②減小壓強反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)改變壓強,v縮變化程度大②當(dāng)
m+n<p+q時:Vt0V(正)V(逆)V(逆)V(正)③增大壓強④減小壓強Vt0V(正)V(逆)V(正)V(逆)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)vtv’正=v’逆v正=v逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)③當(dāng)m+n=p+q時:(4)惰性氣體對化學(xué)平衡的影響①恒溫、恒壓時,充入惰性氣體體積增大→濃度減小→相當(dāng)于增大容積,減小壓強②恒溫、恒容時,充入惰性氣體體積不變→濃度不變→反應(yīng)速率不變,平衡不移動.對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng),充入惰性氣體,不論什么情況,平衡都不會移動討論:在N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)密閉反應(yīng)體系中,充入He氣體:⑴容積不變時,反應(yīng)物質(zhì)濃度—————,反應(yīng)速率————,化學(xué)平衡——————;⑵壓強不變時,各氣體物質(zhì)的濃度—————,化學(xué)平衡向—————
方向移動不變不變不移動減小逆反應(yīng)3、溫度對化學(xué)平衡的影響
在其它條件不變的情況下,升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。降低溫度,平衡向放熱反應(yīng)方向移動?!緦嶒?-5】溫度對平衡的影響:2NO2
N2O4(正反應(yīng)放熱)實驗現(xiàn)象:溫度升高,混合氣體顏色加深,——————————,平衡向——————方向移動;溫度降低,混合氣體顏色變淺,————————————,平衡向——————方向移動NO2濃度增大逆反應(yīng)NO2濃度減小正反應(yīng)V正=V逆V正V逆t1t(s)V(molL-1S-1)0T2升溫V”正=V”逆V’逆V‘正.溫度對化學(xué)平衡的影響:4、催化劑對化學(xué)平衡的影響:同等程度改變化學(xué)反應(yīng)速率,V’正=V’逆,只改變反應(yīng)到達平衡所需要的時間,而不影響化學(xué)平衡的移動。V(molL-1S-1)V正=V逆t1T(s)0V’正=V’逆催化劑對可逆反應(yīng)的影響:5、化學(xué)平衡移動原理——勒夏特列原理原理:如果改變影響平衡的一個條件(濃度、溫度、壓強等),化學(xué)平衡就向減弱這種改變的方向移動⑴、此原理只適用于已達平衡的體系⑵、平衡移動方向為減弱外界條件的方向。例如:增大濃度,平衡移向減小這種濃度的方向;增大壓強,向減小壓強方向移動。說明:⑶、“減弱”的含義:平衡移動的結(jié)果只是減弱了外界條件的改變,而不能完全抵消外界條件的變化量,更不會超越這種變化。①若N2的平衡濃度為amol/L,其他條件不變時,充入N2使其濃度增大到bmol/L后平衡向
方向移動,達到新平衡后,N2的濃度為cmol/L,則a、b、c的大小為
;②若平衡體系的壓強為P1,之后縮小反應(yīng)體系體積使壓強增大到P2,此時平衡向——————方向移動,達到新平衡后體系的壓強為P3,則P1、P2、P3的大小為
;③若平衡體系的溫度為T1,之后將溫度升高到T2,此時平衡向——————方向移動,達到新平衡后體系的溫度為T3,則T1、T2、T3的大小為
。正反應(yīng)a<c<b正反應(yīng)P1<P3<P2逆反應(yīng)T1<T3<T2討論:反應(yīng)N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)△H<0達到化學(xué)平衡,改變下列條件,根據(jù)反應(yīng)體系中的變化填空:即:平衡移動的結(jié)果是減弱改變而不是抵消改變。五.化學(xué)平衡常數(shù)個常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù)簡稱平衡常數(shù)。用K表示。1.定義
對于反應(yīng):
mA+nB
pC+qDc(C)·c(D)pqc(A)·c(B)mnK=2.表達式3.單位∴K的單位為(mol·L-1)
n;
n=(p+q)-(m+n)在一定溫度下的可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,生成物平衡濃度的冪之積與反應(yīng)物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數(shù),這※當(dāng)濃度的單位為
mol·L-1,稱標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù),標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)不寫單位
4.化學(xué)平衡常數(shù)的特點(1)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與壓強、起始濃度、起始反應(yīng)方向均無關(guān)。(2)純固體純液體濃度固定,不能寫在平衡關(guān)系式中。CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g)
例如:K=Fe3O4(s)+4H2(g)
高溫3Fe(s)+4H2O(g)c(CO2))H(c)OH(c2424K=Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+K=)Cr2O72-(c)CrO42-(c2)H+(c2(3)平衡常數(shù)與方程式書寫方法有關(guān)。K1
=K32N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232K1)H(c)N(c)NH(c23232=K2)NH(c)H(c)N(c32232=K1=1/K2K3)H(c)N(c)NH(c//2232213=K1
=1/K2
=K32③②①化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變,則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)也會改變。5.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)、判斷反應(yīng)的吸放熱情況若升溫K增加,K只與溫度有關(guān)若升溫K減小,例題:不同溫度時,反應(yīng):H2(g)+I2(g)2HI(g),的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下:△溫度623K698K763K濃度平衡常數(shù)66.954.445.9
通過改變溫度,平衡常數(shù)大小的變化趨勢可以判斷上面可逆反應(yīng)的正方向:ΔH____0<該反應(yīng)正方向為____反應(yīng)。該反應(yīng)正方向為____反應(yīng)。ΔH___0ΔH___0吸熱>放熱<(2)、判斷反應(yīng)進行的程度;K值越大,表示反應(yīng)進行的程度越大,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。一般來說,反應(yīng)的平衡常數(shù)K≥105,認(rèn)為正反應(yīng)進行得較完全;K≤10-5則認(rèn)為這個反應(yīng)的正反應(yīng)很難進行(逆反應(yīng)較完全)。說明:①平衡常數(shù)數(shù)值大,并不代表此溫度下反應(yīng)速率快。H2(g)+Br2===2HBr(g)K=2.2×1018298K時K也很大,但由于速度太慢,常溫時,幾乎不發(fā)生反應(yīng)。②平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng),說明正反應(yīng)在該溫度下不可能進行,如:N2+O2
2NO
K=10-30(298K)
所以常溫下用此反應(yīng)固定氮氣是不可能的。因此沒有必要在該溫度下進行實驗,以免浪費人力物力也不代表常溫下很容易發(fā)生。
Qc<K,
Qc=K,
Qc
>K,(3)、判斷反應(yīng)進行的方向;Qc=
[c(C)]p[c(D)]q
[c(A)]m[c(B)]n
濃度商:mA+nB
pC+qD
[c(C)]p[c(D)]q
[c(A)]m[c(B)]n
K=反應(yīng)向正方向進行反應(yīng)達到平衡狀態(tài)反應(yīng)向逆方向進行題解例:高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下:
FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)
已知1100℃,K=0.263
某時刻測得高爐中c(CO2)=0.025mol·L-1,c(CO)=0.1mol·L-1
在這種情況下△化學(xué)平衡常數(shù).應(yīng)用(3)此時化學(xué)反應(yīng)速率是V正______V逆(填“大于”、“小于”或“等于”),其原因是____________________。(1)該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_______(填“是”或“否”),(2)反應(yīng)向________進行?(填“正向”或“逆向”)否正向大于略化學(xué)平衡常數(shù).應(yīng)用△Qc=
[c(CO2)][c(CO)]解:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)=
0.025mol·L-1
0.1mol·L-1=0.025已知1100℃,K=0.263某時刻測得高爐中c(CO2)=0.025mol·L-1,c(CO)=0.1mol·L-1
QcK,反應(yīng)向正方向進行<返回6.化學(xué)平衡常數(shù)的計算(1)已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率例題1:在某溫度下,將H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密閉容器中,充分反應(yīng)達到平衡時,測得[H2]=0.0080mol/L,求:(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)(2)其它條件不變,充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求達平衡時各物質(zhì)的平衡濃度?;瘜W(xué)平衡常數(shù).計算(2)已知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。例題2:在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),發(fā)生反應(yīng):CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃時反應(yīng)達平衡,若k=1.求:(1)CO的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率。(2)若溫度不變,上容器中充入的是1molCO和2molH2O(g),CO和H2O(g),的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率是多少。(3)若溫度不變,上容器中充入的是2molCO和4molH2O(g),CO和H2O(g),的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率是多少。(4)若溫度不變,要使CO的轉(zhuǎn)化率達到90%,在題干的條件下還要充入H2O(g)物質(zhì)的量為多少?!骰瘜W(xué)平衡常數(shù).計算起始
相同
相同
條件
途徑
C
B
D
七、化學(xué)反應(yīng)進行的方向1.自發(fā)過程(1)含義:在一定條件下,不需要借助外力作用就能自發(fā)進行的過程.(2)特點①體系趨向于從
狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>
狀態(tài)(體系對外部
或
熱量).②在密閉條件下,體系有從
轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>
的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定).高能量低能量做功放出有序無序2.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)(1)焓判據(jù)放熱過程中體系能量
,ΔH
0,具有自發(fā)進行的傾向,但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行,故只用焓變判斷反應(yīng)方向不全面.降低<(2)熵判據(jù)①熵:量度體系
程度的物理量,符號為
.②熵的大?。和N物質(zhì),三種狀態(tài)下,熵值由大到小的順序為
.③熵判據(jù)體系的混亂度
,ΔS
0,反應(yīng)有自發(fā)進行的傾向.但有些熵減的過程也能自發(fā)進行,故只用熵變來判斷反應(yīng)方向也不全面.混亂S(g)>S(l)>S(s)增大>S(3)復(fù)合判據(jù)——自由能變化①符號:
,單位:②公式:ΔG=③應(yīng)用恒溫、恒壓下,判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù),不僅與焓變和熵變有關(guān),還與溫度有關(guān),可推出下列關(guān)系式:a.當(dāng)ΔH<0,ΔS>0時,ΔG
0,反應(yīng)一定自發(fā)進行.b.當(dāng)ΔH>0,ΔS<0時,ΔG
0,反應(yīng)不可自發(fā)進行.c.當(dāng)ΔH>0,ΔS>0或ΔH<0,ΔS<0時,反應(yīng)是否能自發(fā)進行與
有關(guān).ΔGkJ·mol-1ΔH-TΔS<>溫度2.能自發(fā)進行的反應(yīng)一定能實際發(fā)生嗎?提示:不一定.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢,并不能說明在該條件下反應(yīng)是否實際發(fā)生,還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問題.2.下列說法中,正確的是(
)A.化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量變化B.能夠自發(fā)進行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng)C.只有放熱反應(yīng)才能夠自發(fā)進行D.能夠自發(fā)進行的反應(yīng)就一定能夠發(fā)生并完成解析:化學(xué)反應(yīng)一定伴隨能量變化,A項正確;吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行,B項正確,C項錯誤;能夠自發(fā)進行的反應(yīng)不一定能夠發(fā)生,D項錯誤.答案:ABΔHΔSΔH-TΔS反應(yīng)情況-+永遠是負(fù)值在任何溫度下過程均自發(fā)進行+-永遠是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進行++低溫為正高溫為負(fù)低溫時非自發(fā)高溫時自發(fā)--低溫為負(fù)高溫為正低溫時自發(fā)高溫時非自發(fā)3.焓變、熵變和溫度對化學(xué)反應(yīng)方向的影響C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH=-444.3kJ·mol-1
ΔS=-280.1J·mo
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