高三化学总复习 专题7 第2讲 化学反应的方向和限度课件 苏教版-苏教版高三全册化学课件

1、第2讲化学反应的方向和限度-2-考纲要求:1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征。3.了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。4.能正确计算化学反应的转化率()。-3-必备知识自主预诊关键能力考向突破导学诱思下列自发过程:CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)H0硝酸铵溶于水 冰在常温下融化两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中,最终会混合均匀其中通过焓判据来判断过程可以自发进行的是,通过熵判据来判断的是。 化学反应进行的化学反应进行的方向方向 -4-必备知识自主预诊关键能力考向突破落实基础1.自发过程(1)含义:在一定条件

2、下,不需要借助、等外力作用就能自动进行的过程。 (2)特点:体系趋向于从能量状态转变为能量状态(体系对外部或能量);在密闭条件下,体系有从序转变为序的倾向性(无序体系更加稳定)。 光 电 高 低 做功 放出 有 无 -5-必备知识自主预诊关键能力考向突破2.熵、熵变(1)熵是量度体系程度的物理量,符号为。 (2)影响熵大小的因素相同条件下,物质不同熵不同。同一物质的熵:气态(g)液态(l)固态(s)。 (3)熵变(S)=的总熵-的总熵 混乱 S 反应产物 反应物 -6-必备知识自主预诊关键能力考向突破3.化学反应方向的判据 降低 不能自发进行 达到平衡状态 能自发进行 -7-必备知识自主预诊关

3、键能力考向突破易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的()(2)自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小()(3)反应2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的H0()(4)复合判据H-TS0的反应一定能够实际发生()-8-必备知识自主预诊关键能力考向突破考查角度判断化学反应方向的依据例下列说法正确的是()A.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的B.在恒温、恒压条件下,焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据D.在其

4、他条件不变的情况下,使用催化剂,一定可以改变化学反应进行的方向 答案解析解析关闭A项,由H-TS0时,该反应肯定能自发知当H0时该反应一定自发,错误;C项,焓变和熵变均不是判断反应自发的唯一条件,应综合考虑,错误;D项,使用催化剂可以降低该反应的活化能,加快化学反应速率,但不改变化学反应进行的方向,错误。 答案解析关闭B-9-必备知识自主预诊关键能力考向突破方法指导 结合反应方向的判据H-TS0时反应能自发进行可知:H0的反应任何温度下都是自发反应;H0,S0的反应任何温度下都是非自发反应;H0,S0,S0的反应高温下是自发反应。-10-必备知识自主预诊关键能力考向突破跟踪训练1.判断正误,正

5、确的画“”,错误的画“”。(1)某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应 () 答案解析解析关闭(1)当H-TS0,吸热反应能自发,说明S0,(1)正确。(2)中,该反应为气体分子数减小的反应,反应的S0,若反应能自发进行,根据H-TS0,反应的H0且S0,由此可知该反应高温下能自发进行。(4)此反应为高温下MgCl2的分解反应,H0,S0,正确。(5)该反应S0,常温下不能自发进行,则有H-TS0,故H0。 答案解析关闭 (1)(2)(3)(4)(5)-11-必备知识自主预诊关键能力考向突破2.CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)H1=+218.4 kJmo

6、l-1,该反应能自发进行的条件是。 答案解析解析关闭由H-TS0,反应是个熵增的反应,故S0,则T要大,故应选择高温。 答案解析关闭高温-12-必备知识自主预诊关键能力考向突破 答案解析解析关闭A项,反应是熵减的吸热反应,H0,S0,在任何温度下都不能自发进行,错误;B项,反应是熵增的放热反应,H0,在任何温度下均能自发进行,正确;C项,反应是熵增的吸热反应,H0,S0,在低温下不能自发进行,错误;D项,反应是熵减的放热反应,H0,S”“ = -14-必备知识自主预诊关键能力考向突破落实基础1.可逆反应(1)定义在条件下既可以向反应方向进行,同时又可以向反应方向进行的化学反应。 (2)特点“三

7、同一小”。三同:a.相同条件下;b.正逆反应进行;c.反应物与生成物同时存在。 一小:任一组分的转化率都(填“大于”或“小于”)100%。 (3)表示方法:在化学方程式中用“”表示。 相同 正 逆 同时 小于 -15-必备知识自主预诊关键能力考向突破2.化学平衡状态(1)定义在一定条件下的反应中,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,和相等的状态。 (2)建立过程在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。化学平衡的建立过程可用如下v-t图像表示:可逆 正反应速率 逆反应速率 -16-必备知识自主预诊关键能力考向突破图像分析 0 减小 减小 增大 增大 = 保持不变

8、 -17-必备知识自主预诊关键能力考向突破(3)特征 可逆 = 浓度(或物质的量、质量、质量分数、物质的量分数) -18-必备知识自主预诊关键能力考向突破易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)任意化学反应在适宜条件下,只要反应时间足够长,反应物一定能完全转化为生成物()(2)化学反应的平衡状态只能从正反应方向建立()(3)化学反应达到化学平衡状态时各物质的速率之比等于化学计量数之比()(4)化学反应达到化学平衡状态时,各物质的物质的量浓度之比等于化学计量数之比()-19-必备知识自主预诊关键能力考向突破考查角度一可逆反应的特征例1在固定容积的密闭容器中进行如下反应:2A(g)+B

9、(g) 2C(g),已知反应过程某一时刻A、B、C浓度分别为0.2 molL-1、0.1 molL-1、0.2 molL-1,达到平衡时浓度可能正确的是()A.A、B分别为0.4 molL-1、0.2 molL-1B.A为0.25 molL-1C.A、C均为0.15 molL-1D.A为0.24 molL-1,C为0.14 molL-1 答案解析解析关闭平衡逆向移动时C不可能完全转化为A、B,A项错误,B项正确;平衡移动过程中反应物和生成物的浓度不可能都减小或都增大,C项错误;当c(A)= 0.24 molL-1时c(C)应为0.16 molL-1,D项错误。 答案解析关闭B-20-必备知识自

10、主预诊关键能力考向突破方法指导 (1)牢记可逆反应的特征“三同一小”。(2)化学平衡正向建立的过程中反应物的浓度减小,生成物的浓度增大;平衡逆向建立的过程中反应物的浓度增大,生成物的浓度减小。平衡移动过程中,反应物和生成物的浓度不可能同时增大或减小。-21-必备知识自主预诊关键能力考向突破考查角度二化学平衡状态的判断例2在一个不传热的固定容积的密闭容器中,发生可逆反应mA(g)+nB(g)p C(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,反应达到平衡的标志是()体系的压强不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分质量分数不再改变反应速率v(A) v(B) v(C) v(D)=m

11、npq单位时间内m mol A断键反应,同时p mol C也断键反应体系的密度不再变化A.B.C. D. 答案解析解析关闭因为m+n与p+q的关系不确定,故容器内的压强随时间的变化不一定是变量,故不一定是平衡状态;因容器是“不传热的固定容积的密闭容器”,反应过程中,体系中的温度应随时间发生变化,当温度不变时是平衡状态;各组分的浓度不再改变和各组分质量分数不再改变,反应都一定是平衡状态;速率之比等于方程式中化学计量数之比是恒定的,不论反应是否达到平衡状态都存在这一关系,故不一定是平衡状态;单位时间内m mol A断键反应,则说明有p mol C生成(同时p mol C也断键反应),故能说明反应已

12、达平衡状态;体系的总质量和总体积始终不变,体系的密度始终不变化,故不能说明反应已达平衡状态。 答案解析关闭 B-22-必备知识自主预诊关键能力考向突破互动探究若m+n=p+q,同时v正(A) v正(B) v正(C) v正(D)= mnpq,v逆(A) v逆(B) v逆(C) v逆(D)=mnpq能说明上述反应已达平衡状态吗?答案: 不论是否达到平衡状态,题述等式一定成立,故不一定是平衡状态。-23-必备知识自主预诊关键能力考向突破方法指导 (1)单向反应速率之比不管是否达到平衡状态,都等于化学计量数之比,不能作为平衡状态的判断依据。(2)平衡时各物质的浓度与起始加入的反应物的比例关系及反应的转

13、化率有关,平衡时反应混合物中各物质的浓度之比一般不等于计量数之比。当反应物的物质的量按计量数之比加入时,不管是否达到平衡,反应物的浓度之比一定等于计量数比。-24-必备知识自主预诊关键能力考向突破(3)判断平衡状态的方法“逆向相等,变量不变”。“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,当二者之比等于其计量数之比时,经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。即v(正)=v(逆)达到平衡状态。“变量不变”:如果一个物理量,如某一物质的质量、物质的量、物质的量浓度、体积分数或反应体系的压强、气体的密度、平均相对分子质量 、气体的颜色等,若随反应进行而改变,当不变时为平衡状

14、态,一个随反应进行保持不变的物理量,不能作为平衡状态的判断依据。-25-必备知识自主预诊关键能力考向突破跟踪训练跟踪训练1.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g),不能说明该分解反应已经达到化学平衡的是 ()A.v(NH3)正=2v(CO2)逆B.密闭容器中总压强不变C.密闭容器中氨气的体积分数不变D.密闭容器中混合气体的密度不变 答案解析解析关闭A项,根据反应可得出v(NH3)正=2v(CO2)正,故当v(NH3)正=2v(CO2)逆时反应达到平衡状态;B

15、项,随着反应的进行,体系压强逐渐增大,容器内压强保持不变说明反应已达平衡状态;C项,氨气与二氧化碳的物质的量之比为2 1,该比值不会随反应方向变化而变化,与平衡无关,故C项不能说明该分解反应已经达到化学平衡;D项,当体系达到平衡状态时,混合气体的总质量不变,而容器的容积不变,故密闭容器中混合气体的密度不变,D项可以说明反应已达到平衡状态。故选C。 答案解析关闭C-26-必备知识自主预诊关键能力考向突破2.(2019广西贺州摸底)在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中,发生反应:2A(g)+B(s) C(g)+D(g),下列描述中不能表明反应已达到平衡状态的是()A.混合气体的密度不变B.单

16、位时间内生成n mol D,同时生成n mol CC.混合气体的平均相对分子质量不变D.C(g)的物质的量浓度不变 答案解析解析关闭该反应前后气体的质量发生变化,当混合气体的密度不变时,说明气体的质量不变,反应达平衡状态,故A项正确;生成n mol D是正反应,同时生成n mol C也是正反应,不能说明正、逆反应速率的关系,故B项错误;该反应前后气体的质量发生变化,混合气体的平均相对分子质量不变,说明气体的质量不变,反应达平衡状态,故C项正确;C(g)的物质的量浓度不变,说明C的物质的量不变,反应达平衡状态,故D项正确。 答案解析关闭B-27-必备知识自主预诊关键能力考向突破3.砷(As)是第

17、四周期A族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题:(1)画出砷的原子结构示意图。 (2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方式 。 该反应需要在加压下进行,原因是 。 (3)已知:-28-必备知识自主预诊关键能力考向突破-29-必备知识自主预诊关键能力考向突破下列可判断反应达到平衡的是(填标号)。 a.溶液的pH不再变化d.c(I-)=y molL-1tm时,v正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 tm时v逆tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),

18、理由是 。若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为。-30-必备知识自主预诊关键能力考向突破-31-必备知识自主预诊关键能力考向突破-32-必备知识自主预诊关键能力考向突破-33-必备知识自主预诊关键能力考向突破化学平衡常数及其应用导学诱思一定温度下,1 L的密闭容器中发生反应:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g),平衡时测得FeO、CO、Fe、CO2的物质的量均为0.1 mol。(1)该反应的平衡常数表达式K1=,其值为,若另一容器内相同温度下发生反应则其平衡常数K2=(用K1表示)。 (2)其他条件不变向两容器中分别再充入0.1 mol CO气体,则K1(填“增大”“

19、减小”或“不变”,下同),K2。1 不变 不变 -34-必备知识自主预诊关键能力考向突破落实基础1.定义在下,一个可逆反应达到时,生成物与反应物的比值是一个常数,用符号表示。 2.表达式对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时,K= 。 一定温度 化学平衡状态 浓度幂之积 浓度幂之积 K -35-必备知识自主预诊关键能力考向突破3.意义及应用(1)K值越大,正反应进行的程度,反应物的转化率。当K时,可以认为反应进行得较完全。 (2)K值越小,正反应进行的程度,反应物的转化率。当K时,认为反应很难进行。 4.影响因素(1)内因:的性质。 (2)外因

20、:只受影响,与、压强、等外界因素无关。 越大 越大 105 越小 越小 10-5 反应物本身 温度 浓度 催化剂 -36-必备知识自主预诊关键能力考向突破易错辨析判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(2)根据化学平衡常数表达式一定能写出该反应的化学方程式 ()(3)化学平衡常数只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关;温度越高,化学平衡常数越大()(4)化学平衡常数大的可逆反应中反应物的平衡转化率一定比化学平衡常数小的可逆反应中反应物的平衡转化率高()-37-必备知识自主预诊关键能力考向突破 答案解析解析关闭 答案解析关闭-38-必备知识自主预诊关键能力考向突破方法指导 (1)纯液体、固

21、体的浓度认为是一个常数,不列入平衡常数表达式,但水蒸气的浓度随外界条件的改变而改变,需要列入。(2)平衡常数表达式的书写形式与化学方程式的书写有关。-39-必备知识自主预诊关键能力考向突破考查角度二化学平衡的计算例2在一个容积为2 L的密闭容器中,加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体,一定条件下发生如下反应:A2(g)+B2(g) 2AB(g)Hv(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高-51-必备知识自主预诊关键能力考向突破答案答案 (1)O2(2)53.130.06.010-2大于温度提高,体积不变,总压

22、强提高;NO2二聚为放热反应,温度升高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高13.4(3)AC解析解析 (1)干燥的氯气与干燥的AgNO3之间发生氧化还原反应时,氯气作氧化剂,而AgNO3中Ag、N元素都处于最高价,所以被氧化的只能为氧元素,则得到的气体为氧气。-52-必备知识自主预诊关键能力考向突破-53-必备知识自主预诊关键能力考向突破(3)根据第一步能“快速平衡”及第二步“慢反应”可判断A项正确;反应的中间产物有NO3及NO,B项错误;根据第二步反应: NO2+NO3NO+NO2+O2可知,部分NO2没有参加反应,C项正确;第三步为“快反应”,则该步反应的活化能较低,D项错误。-54-

23、中的中的“常客常客”化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数是新增加内容,每年高考的必考考点。平衡常数表达式的书写及计算,利用平衡常数计算平衡转化率是常见的考查形式,解题的关键是要有清晰的解题思路,能熟练运用“三段式”进行运算。一、化学平衡常数的意义、表达式及影响因素1.与化学方程式书写形式的关系对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即 。若方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会发生改变。-55-2.与反应热的关系一般情况下:3.与物质状态的关系由于固体或纯液体浓度视为一常数,所以在平衡常数表达式中不再写出。书写平衡常数表达式时,要注意物质的状态。

24、-56-二、化学平衡常数的应用1.判断、比较可逆反应进行的程度一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:-57-2.判断化学反应进行的方向-58-3.判断反应的热效应4.计算反应物的起始浓度、平衡浓度及平衡转化率-59-4.计算反应物的起始浓度、平衡浓度及平衡转化率例在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=。 (2)该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。 (3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:3c(CO2)c(H2)=5c(CO)c(H2O),试判断

25、此时的温度为。 -60-(4)若830 时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。 (5)830 时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积,平衡(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。 (6)若1 200 时,在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 molL-1、2 molL-1、4 molL-1、4 molL-1,则此时上述反应的平衡移动方向为(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。-61-62- 答案解析解析关闭化学平衡常数内因由反应物本身的性质决定,外因只受温度影响,A项错;同