选修四第二章第四节化学反应进行方向

第三节化学平衡其中c为各组分的平衡浓度，温度一定，K为定值。即化学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度无关。2．表达式对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)表达式为：K＝平衡常数的单位∵浓度的单位为mol·L-1∴K的单位为(mol·L-1)n；一、化学平衡常数1.定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。通常用符号K表示。4．平衡常数表达式(1)书写平衡常数表达式时，固体、纯液体的浓度可视为1，不写。例：Cr2O72-＋H2O

2CrO42-＋2H+平衡常数K＝Fe3O4(s)＋4H2(g)

3Fe(s)＋4H2O(g)平衡常数K＝化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。(2)方程式与平衡常数的表达式关系①N2+3H22NH3②2NH3N2+3H2③1/2N2+3/2H2NH3(3)多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)例如:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K12NO2(g)

N2O4(g)K22NO(g)+O2(g)

N2O4(g)K35.利用K值可判断某状态是否处于平衡状态如某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：Qc＝K，V正＝V逆，反应处于平衡状态Qc＜K，V正＞V逆，反应向正方向进行Qc＞K，V正＜V逆，反应向逆方向进行【例1】现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2+O22SO3知c(SO2)始=0.4mol/L，c(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K≈19，试判断，(1)当SO2转化率为50％时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？(2)达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？6．平衡常数与温度的关系(1)化学平衡常数只是温度的函数，只随着温度的改变而改变。当温度一定时，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，又无论反应物起始浓度的大小，K都是一个常数。(2)平衡常数随温度变化的规律和应用①规律：对于吸热反应：T增大，K增大；对于放热反应：T减小，K增大。②应用：利用温度改变时K的变化来判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(1)将2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于___。(2)平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_______K(B)【例2】硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。类型ⅠⅡⅢ条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压起始投料换算为方程式同一边物质，其“量”相同换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例换算为方程式同一边物质，其“量”符合同一比例对反应的要求任何可逆反应反应前、后气体体积相等任何可逆反应二、等效平衡1．等效平衡原理一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)，对同一可逆反应，只要起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，各物质的百分含量(体积分数或物质的量分数)均相同，这样的平衡互称为等效平衡。平衡特点质量分数(w%)相同相同相同浓度(c)相同成比例相同(气体)物质的量(n)相同成比例成比例质量(m)相同成比例成比例分子数(N)相同成比例成比例等效情况完全等效不完全等效不完全等效【小结】“等效平衡”的规律比较繁琐,准确掌握的关键是:(1)看可逆反应建立平衡的条件,如:恒温恒容、恒温恒压等;(2)看该条件下的可逆反应特点，如：反应前后气体分子数有无变化、正反应是吸热反应还是放热反应等；(3)看等效平衡的要求，如：平衡浓度相等，还是平衡混合物中某物质的体积、物质的量的百分含量不变等；(4)看投料方式与化学计量数是否一致，是投料相同，还是投料比相同。【例3】Ⅰ.恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：A(g)＋B(g)

C(g)。(1)若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成amolC。这时A的物质的量为________mol。(2)若开始时放入3molA和3molB，达到平衡后，生成C的物质的量为________mol。(3)若开始时放入xmolA、2molB和1molC，达到平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x＝________mol，y＝________mol。平衡时，B的物质的量________(填一个编号)。

(甲)大于2mol(乙)等于2mol(丙)小于2mol(丁)可能大于、等于或小于2molⅡ.若维持温度不变，在一个与(1)反应前起始体积相同且容积固定的容器中发生上述反应。(5)开始时放入1molA和1molB，达到平衡后生成bmolC，将b与(1)小题的a进行比较则___(填一个编号)(甲)a＜b

(乙)a＞b(丙)a＝b

(丁)不能比较a和b的大小作出此判断的理由是________。作出此判断的理由是____________________。(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次达到平衡后，C的物质的量分数是________。答案(1)(1－a)(2)3a(3)2(3－3a)(丁)若3a＞1，B的物质的量小于2mol；若3a＝1，B的物质的量等于2mol；若3a＜1，B的物质的量大于2mol(4)2－a(a)(5)(乙)因为(5)小题中容积不变，而(1)小题中容器的容积缩小，所以(5)小题的容器中的压强小于(1)小题容器中的压强，有利于逆向反应，故反应达到平衡后a＞b【例4】有A、B两只密闭容器，A容器有1个可以移动的活塞，能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向A容器中充入2molSO2、1molO2，向B容器充入4molSO2、2molO2，并使A、B容积都为1L，保持在400℃的条件下，发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，平衡时，A容器的体积为0.8L。(1)A容器中SO2的转化率为________；(2)A、B两容器中SO2转化率是A___B(3)当A、B两容器连接后，打开开关使互通一段时间后又重新达到平衡时，A容器的体积为_____L(4)若开始时B中充入2molSO2、1molO2，则连通A、B后，A容器的容积为________L。(1)模式mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始浓度mol/L

a

b

0

0变化浓度mol/L

mx

nx

px

qx平衡浓度mol/La－mx

b－nx

px

qx(2)常用计算关系①反应物：c(平)＝c(始)－c(变)；生成物：c(平)＝c(始)＋c(变)．可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，假定反应物A、B的起始加入量分别为amol、bmol，达到平衡时，设A物质转化的物质的量为mxmol.【专题三】化学平衡的计算②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比．③转化率＝×100%.④平衡混合物中A的体积分数＝×100%.⑤在恒温恒容下，反应前后的压强之比等于物质的量之比，即＝.(1)移动方向判断法:适用于温度变化和压强变化时.若向正反应方向移动,转化率增大;若向逆反应方向移动,转化率减小.小结:转化率与浓度变化的关系(2)等效平衡法：①当有两种反应物时,增加其中一种反应物的量,该反应物的转化率减小,另一种反应物的转化率增大.②当有两种反应物时,如果按比例同倍数增加反应物的量,平衡正移,转化率如下:方程式系数恒T恒VI2(g)+H2(g)=2HI(g)△V=0转化率不变4NH3(g)+5O2(g)=4NO

(g)+6H2O(g)V>0转化率减小2SO2(g)+O2(g)=

2SO3(g)△V<0转化率增大小结:大就大,小就小,相等就不变(指反应物分子数)(3)当反应物只有一种时,加入反应物的转化率变化加入反应物恒T恒VPCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)转化率减小2HI(g)I2(g)+H2(g)转化率不变2NO2(g)N2O4(g)转化率增大【例5】已知CO(g)+H2O(g)CO2

(g)+H2

(g)800℃K=1.0；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4开始，达到平衡时CO和H2O(g)的转化率。结论：增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小第四节化学反应进行的方向一、自发过程和自发反应自发过程自发反应含义在一定条件下，不用借助于外力就能自发进行的过程在给定的一组条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应特征具有方向性

,即反应的某个方向在一定条件下是自发的,而其逆方向在该条件下是肯定不自发

的举例高山流水,自由落体运动钢铁生锈应用(1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2二、化学反应进行方向的判据1.焓判据2．熵判据(1)熵①体系倾向(密闭容器)：②含义：科学家用熵(符号为S)来量度这种混乱(或无序)的程度。③特点:同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)(2)熵增原理在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零。(3)熵判据体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。3．复合判据综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，将更适合于所有的过程，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。特点放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向自发反应与焓变的关系多数放热反应能自发进行(ΔH<0)NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g)很多吸热反应也能自发进行(ΔH>0)NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)一些吸热反应常温下不能自发进行,但较高温度下则能自发进行(ΔH>0)CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)

结论多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有很多吸热反应能自发进行，因此，反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素(1)与焓变的关系特点化学反应有趋向于最大混乱度的倾向自发反应与熵变的关系许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的量增加的反应，熵变通常都是正值，为熵增反应2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)C(s,石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)少数熵减的