化学反应的方向和限度复习 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望考纲定位考纲定位1.掌握掌握“熵变熵变”、“焓变焓变”对化学反应方向的共对化学反应方向的共同影响，会利用所给数据判断化学反应进行的方同影响，会利用所给数据判断化学反应进行的方向。向。2.理解化学反应速率的概念及表示方法。理解外理解化学反应速率的概念及表示方法。理解外界条件对化学反应速率的影响。界条件对化学反应速率的影响。3.了解化学反应的可逆性；了解化学平衡建立的了解化学反应的可逆性；了解化学平衡建立的过程。过程。4.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。常数进行简单的计算。5.理解外界条件（浓度、温度、压强等）对化学理解外界条件（浓度、温度、压强等）对化学平衡的影响，认识其一般规律。平衡的影响，认识其一般规律。研研究究化化学学反反应应化学反应进行的化学反应进行的快慢快慢问题问题化学反应进行的化学反应进行的程度程度问题问题化学反应速率化学反应速率化学平衡化学平衡化学反应的方向化学反应的方向焓变与熵变焓变与熵变水总是由高处往低处流水总是由高处往低处流如何判断一个化学反应能否自发进行？如何判断一个化学反应能否自发进行？一、化学反应的方向一、化学反应的方向判据（在温度、压强一定的情况下）判据（在温度、压强一定的情况下）若若H-TS0，反应不能自发进行，反应不能自发进行若若H-TS=0，反应达到平衡状态，反应达到平衡状态若若H-TS0 练习练习3：反应：反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种在四种不同条件下的反应速率为：不同条件下的反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/Ls (2)v(B)=0.6mol/Ls (3)v(C)=0.4mol/Ls (4)v(D)=0.45mol/Ls则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为。(1)(4)(2)=(3) 所以比较反应速率大小时，不仅要看反所以比较反应速率大小时，不仅要看反应速率数值本身的大小，还要结合化学方程应速率数值本身的大小，还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小来说明。式中物质的化学计量数的大小来说明。练习练习4、某温度时，在、某温度时，在2L容器中，容器中，X、Y、Z三种物质的变化三种物质的变化曲线如图所示曲线如图所示由图中数据分析该反应由图中数据分析该反应的化学方程式：的化学方程式：反应开始至反应开始至2min，Z的的平均反应速率：平均反应速率：ZXY0.20.70.9时间（min)物质的量（物质的量（mol） 3X+Y 2Z1.010.800.40.60.223Vz= 0.22 =0.05mol/(L.min)22、 影响化学反应速率的因素影响化学反应速率的因素不同化学反应不同化学反应反应物性质反应物性质决定于决定于同一化学反应同一化学反应反应条件反应条件决定于决定于内因内因：外因：外因：反应物本身的性质反应物本身的性质浓度、温度、压强、催化剂等浓度、温度、压强、催化剂等能能量量反应过程反应过程E1E2反应物反应物生成物生成物活化分子活化分子活化能活化能活化分子活化分子变成生成变成生成物分子放物分子放出的能量出的能量反应热反应热没加催没加催化剂化剂加了催化剂加了催化剂催化剂对反应速率的影响催化剂对反应速率的影响如：如： 2SO2+O2 2SO3A.恒压恒压时充入时充入He：由于由于SO2、O2、SO3的物质的量不变，体积的物质的量不变，体积V变大，变大，各成分浓度同等程度降低，相当于各成分浓度同等程度降低，相当于“减压减压”，正正逆反应逆反应速率均降低速率均降低；B.恒容恒容时充入时充入He：由于反应物、生成物浓度不变，正逆反应速率均由于反应物、生成物浓度不变，正逆反应速率均不变。不变。小结：惰性气体的加入对速率的影响小结：惰性气体的加入对速率的影响练习练习5： 设设2NO+2CO 2CO2+N2(正反正反应吸热应吸热)反应速率为反应速率为v1；N2+3H2 2NH3(正反应放热正反应放热)反应速率为反应速率为v2。对于前述反应，。对于前述反应，当温度升高时，当温度升高时，v1和和v2变化情况为（变化情况为（ ） A、同时增大、同时增大 B、 同时减小同时减小 C、 v1减少，减少，v2增大增大 D、 v1增大，增大，v2减小减小A练习练习6：在密闭容器里，通入在密闭容器里，通入x mol H2和和y mol2()，改变下列条件，改变下列条件，反应速率将如何改变反应速率将如何改变? (1)升高温度升高温度 ；(2)加入催化剂加入催化剂 ；(3)充入更多的充入更多的H2 ；(4)扩大容器的体积扩大容器的体积 ；(5)容器容积不变，通入氖气容器容积不变，通入氖气 。 练习7、反应速度V和反应物浓度的关系是用实验方法测定的。化学反应H2+Cl22HCl的反应速度V可表示为V=kcm(H2)cn(Cl2)，式中k为常数，m、n值可用下表中数据确定之。 由此可推得，m、n值正确的是 A m=1、n=1 B m= 、n= C m=、n=1 D m=1、n= (mol/L)(mol/L)V(mol/Ls)1.01.01.0K2.01.02.0K2.04.04.0K练习练习8：下列条件的变化，是因为降低反应下列条件的变化，是因为降低反应活活化能化能致使反应速率加快的是（致使反应速率加快的是（ ） A、增大浓度、增大浓度 B、增大压强、增大压强 C、升高温度、升高温度 D、使用催化剂、使用催化剂D三、化学平衡的标志和特征三、化学平衡的标志和特征化学平衡研究的对象是什么化学平衡研究的对象是什么？可逆反应可逆反应如何证明如何证明SO2和和O2反应生成反应生成SO3是是可逆反应？可逆反应？(可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物应物与生成物的混合物) 同位素示踪原子法同位素示踪原子法18O2 反反应应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 达达平平衡衡后后，再再向向容容器器中中通通入入含含氧氧的的同同位位素素18O的的氧氧气气，经经过过一一段段时时间间后后，18O原子位于原子位于_中。中。 SO2、O2和和SO31、化学平衡的建立、化学平衡的建立 化学平衡状态化学平衡状态指在指在一定条件一定条件下的下的可逆可逆反应反应里，正反应速率和逆反应速率里，正反应速率和逆反应速率相等相等，反应混合物中各组分的反应混合物中各组分的浓度浓度保持保持不变不变的的状态。状态。(是可逆反应过程中的一种特殊状态是可逆反应过程中的一种特殊状态)(1)“等等”：即：即v正正(X)v逆逆(X)(2)“动动”：化学平衡是一种动态平衡，：化学平衡是一种动态平衡， 平衡时反应仍在进行。平衡时反应仍在进行。 v正正(X)v逆逆(X) 02、化学平衡的特征、化学平衡的特征 (同种物质同种物质) 本质本质(3)“定定”：外界条件：外界条件(如：浓度、温度和压如：浓度、温度和压强强)不改变时，化学平衡状态不变不改变时，化学平衡状态不变反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定。的含量一定。(4) “变变”：当外界条件发生改变时，化学平：当外界条件发生改变时，化学平衡衡可能可能被破坏，被破坏，一定时间后，在新条件下可一定时间后，在新条件下可重重新建立新的平衡新建立新的平衡 4、化学平衡的标志的讨论、化学平衡的标志的讨论 1、“等等”速标志：速标志：v正正(X)v逆逆(X) 0(同种物质同种物质) 1)、比较同一种物质的消耗和生成速率。、比较同一种物质的消耗和生成速率。 反应过程中始终满足：物质的量之比系数对应比反应过程中始终满足：物质的量之比系数对应比不一定处于化学平衡状态不一定处于化学平衡状态*注意：若注意：若v(N2) v(H2) v(NH3)1 3 2呢？呢？2)、比较化学键的断裂与生成的量的关系、比较化学键的断裂与生成的量的关系 练练习习1：可可逆逆反反应应N23H2 2NH3的的正正、逆逆反反应应速速率率可可用用各各反反应应物物或或生生成成物物浓浓度度的的变变化化来来表表示示。下下列列各各关关系系中中能能说明反应已达到平衡状态的是说明反应已达到平衡状态的是A. 3v正正（N2）v正正（H2） B. v正正（N2）v逆逆（NH3）C. 2v正正（H2）3v逆逆（NH3） D. v正正（N2）3v逆逆（H2）C练练习习2：下下列列说说法法可可以以证证明明反反应应N2+3H2 2NH3 已已达达平平衡衡状态的是状态的是 ( )A1个个NN键键断裂断裂的同时的同时,有有3个个HH键键形成形成B1个个NN键键断裂断裂的同时的同时,有有3个个HH键键断裂断裂C1个个NN键键断裂断裂的同时的同时,有有6个个NH键键断裂断裂D1个个NN键键断裂断裂的同时的同时,有有6个个NH键键形成形成 AC2、百分含量一、百分含量一“定定”标志：标志：物质的量物质的量(n)物质的量浓度物质的量浓度(C)质量质量(m)体积体积(V)百分含量百分含量(w或或V%)反应物转化率反应物转化率()体系中体系中各组分各组分的的一定一定 (注：此时转化率注：此时转化率()最大。最大。) 练练习习3.在在体体积积不不变变的的恒恒温温密密闭闭容容器器中中放放入入反反应应物物A发发生生反反应应：A(g) 2B(g)；H0直直到到达达平平衡衡，下下图图横横坐坐标标t表表示示时时间间，对对于于这这一一反反应应，纵纵坐坐标标不不能能表示的意义是表示的意义是 ( ) A、容器内的压强、容器内的压强 B、A物质表示的正反应速率物质表示的正反应速率C、容器内气体的密度、容器内气体的密度 D、A物质的物质的量浓度物质的物质的量浓度AC返回返回例例4.在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应：量不再变化时，表明反应：A(固固)2B(气气) C(气气)D(气气)已达平衡的是已达平衡的是 A、混合气体的压强、混合气体的压强 ( )B、混合气体的密度、混合气体的密度C、B的物质的量浓度的物质的量浓度 D、混合气体的平均、混合气体的平均相对相对分子质量分子质量BCE返回返回若若A为气体？为气体？ACD小结：小结：可逆反应达到化学平衡状态的可逆反应达到化学平衡状态的标志标志：正、逆反应速率相等正、逆反应速率相等 各组分浓度保持不变。各组分浓度保持不变。相关物理量恒定不变相关物理量恒定不变(压强、密度、体系颜色、混合气体的平压强、密度、体系颜色、混合气体的平均相对分子质量等均相对分子质量等) ？!注意注意（1）对于反应前后的气体物质的对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应（如分子总数不相等的可逆反应（如2SO2+O2 2SO3）来说，可利用混）来说，可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。否达到平衡。（2）对于反应前后气体物质的分子数）对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应：相等的可逆反应：（如（如H2+I2(g) 2HI），不能用此标），不能用此标志志判断平衡是否到达，因为在此反应过判断平衡是否到达，因为在此反应过程中，气体的总压、总体积、总物质程中，气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。的量都不随时间的改变而改变。温度和体温度和体积积一定一定时时，某一生成物，某一生成物浓浓度不再度不再变变化化温度和体积一定时，容器内压强不再变化，温度和体积一定时，容器内压强不再变化，条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。(2)在上述在上述的说法中能说明的说法中能说明2NO2 N2O4达到平衡状态的是达到平衡状态的是_。【例【例4】(1)下列方法中可以证明下列方法中可以证明2HI H2I2(g)已达平衡状态的是已达平衡状态的是_。 四、衡量可逆反应进行程度的物理量四、衡量可逆反应进行程度的物理量1、转化率、转化率2、平衡常数、平衡常数 = 已转化的已转化的n(B)总的总的n(B)100%写出一定温度下反应写出一定温度下反应N2 + 3H2 = 2NH3 的平的平衡常数表达式衡常数表达式练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3 (g) C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)催化剂催化剂注意：注意：反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！(2)平衡常数平衡常数K K值的大小，可推断反应进行的程度。值的大小，可推断反应进行的程度。 K值越大，值越大，表示反应表示反应进行的程度越大，进行的程度越大，反应物的反应物的转转化率越大；化率越大；K值越小，值越小，表示反应表示反应进行的程度越小，进行的程度越小，反反应物的应物的转化率越小。转化率越小。(1)平衡常数平衡常数K K与温度有关，与浓度无关与温度有关，与浓度无关，由由K随温度随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反应若正反应是吸热反应是吸热反应,升高温度升高温度,K 增大增大;若正反应是放热反应若正反应是放热反应,升高温度升高温度,K 减小减小;(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，一般来说，反应的平衡常数反应的平衡常数KC105，认为，认为正反应进行得较完全；正反应进行得较完全；KC 10-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应很难进行正反应很难进行(逆反应较逆反应较完全）。完全）。(4) K的表达式和数值与方程式的具体写法有关。的表达式和数值与方程式的具体写法有关。例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),的的平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下：的关系如下：温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66 .954.445.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上述可逆反应的正方向是上述可逆反应的正方向是放热反应放热反应. 对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意：在计算中注意：（2）生成物：平衡浓度）生成物：平衡浓度=初始浓度初始浓度+转化浓度转化浓度 生成物生成物D: D = c0(D) +c(D)（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。相应的化学计量数之比。c(A):c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度）反应物：平衡浓度=初始浓度初始浓度-转化浓度；转化浓度； 反应物反应物A: A=c0(A) - c(A)3、与平衡常数有关的计算、与平衡常数有关的计算 练习：对于反应练习：对于反应2SO3(g) 2SO2(g)+ O2(g),若在一定温度下，将若在一定温度下，将2mol的的SO3(g)放入一体积为放入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得O2(g)的物的物质的量为质的量为0.6mol,试求此反应的平衡常数。试求此反应的平衡常数。0.6754、平衡转化率、平衡转化率 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率平衡转化率来表示反应限度。来表示反应限度。对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)反应物反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率衡转化率 例例1：对于反应：对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) ,若若在一定温度下，将在一定温度下，将0.1mol的的SO2(g)和和0.06mol O2(g)注入一体积为注入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有测得容器中有0.088mol的的SO3(g)试求在该温度下的试求在该温度下的平衡常数？求平衡常数？求SO2(g)和和O2(g)的平衡转化率。的平衡转化率。注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，一定，但不同的反应物的平衡转化率可能不同但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。脱离具体的反应物谈平衡转化率。思考：当将题中的思考：当将题中的SO2(g) 和和O2(g) 的物质的量分别的物质的量分别为为0.12mol和和0.06mol时时SO2(g)和和O2(g)的平衡转化的平衡转化率率练习练习3:在在2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO和和 1mol H2O(g),发生反应：发生反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 800时反应达平衡时反应达平衡,若若k=1.求：求：（1）CO的平衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 2mol H2O(g)， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是的平衡浓度和转化率是多少。多少。（3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 4mol H2O(g)， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是的平衡浓度和转化率是多少。多少。（4）若温度不变，要使）若温度不变，要使CO的转化率达到的转化率达到90%，在题，在题干的条件下还要充入干的条件下还要充入 H2O(g) 物质的量为多少物质的量为多少。