《高三化学复习课件》化学反应的方向和限度.ppt

化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度能源与环境问题正日益收到人们的关注，有人设想能源与环境问题正日益收到人们的关注，有人设想“研制研制一种新型催化剂，在常温常压下使水分解产生氢气，得到一种新型催化剂，在常温常压下使水分解产生氢气，得到廉价的氢能源廉价的氢能源”。从化学反应的方法你认为可行吗？从化学反应的方法你认为可行吗？制备氢能源制备氢能源化学反应的方向化学反应的方向化学反应的方向化学反应的方向自发反应与非自发反应自发反应与非自发反应l研究一个化学反应需要思考该反应研究一个化学反应需要思考该反应有无发生的可能性有无发生的可能性。l有些反应是在一定条件下（温度、压强），是有可能发生有些反应是在一定条件下（温度、压强），是有可能发生的、这样的反应称为的、这样的反应称为自发反应自发反应。l自发反应在该条件下反应速率可能极慢，无明显变化，自发反应在该条件下反应速率可能极慢，无明显变化，即即实际反应未发生实际反应未发生。我们就可以通过改变条件提高反应的速率。我们就可以通过改变条件提高反应的速率而使该反应明显发生或迅速发生。而使该反应明显发生或迅速发生。l有些反应在一定条件下有些反应在一定条件下（温度、压强）（温度、压强）没有外力的帮助没有外力的帮助（比如通电、光照等），是不可能发生的，这样的反应称为（比如通电、光照等），是不可能发生的，这样的反应称为非自发反应非自发反应，如果仅仅是希望通过改变其反应速率使它发生，如果仅仅是希望通过改变其反应速率使它发生，这样的研究就是徒劳，研究方向错误。这样的研究就是徒劳，研究方向错误。问题解决一问题解决一问题解决一问题解决一从从反应条件反应条件角度分析角度分析常温常压常温常压下列下列反应是否属于反应是否属于自发反应自发反应？6CO2(g)+12H2O(l)=6O2(g)+6H2O(l)+C6H12O6(s)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H2(g)+F2(g)=2HF(g)2NaCl(aq)+2H2O(l)=H2(g)+Cl2(g)+2NaOH(aq)2NH4Cl(s)+Ba(OH)28H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)光照光照点燃点燃通电通电化学反应的方向的判断化学反应的方向的判断化学反应的方向的判断化学反应的方向的判断恒温恒压恒温恒压条件下条件下焓变：化学反应过程中吸收或释放的热量，符号：焓变：化学反应过程中吸收或释放的热量，符号：H熵变：反应前后体系混乱度的变化，符号：熵变：反应前后体系混乱度的变化，符号：S判断下列过程的熵变判断下列过程的熵变H2O(s)H2O(l)H2O(g)NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)高温高温常见的常见的熵增熵增变化：变化：同一物质从固体同一物质从固体液体液体气体；气体；固体溶解；气体扩散；生成气体；固体溶解；气体扩散；生成气体；微粒的种类增多；微粒的数目增多（气体的物微粒的种类增多；微粒的数目增多（气体的物质的量增加）等等质的量增加）等等反应自发性的判据：反应自发性的判据：焓变判据：焓变判据：绝大多数放热反应（绝大多数放热反应（H0）的）的倾向。倾向。综合判据：综合判据：吉布斯自由能变，吉布斯自由能变，G0 S0 S0H0 S0H0H0 S0一定非自发一定非自发高温自发高温自发高温自发高温自发一定自发一定自发低温自发低温自发G=H-T SG0一定自发一定自发通电通电光照光照合成氨合成氨合成氨合成氨N2+3H2 2NH3 H0 为了提高农作物的产量，为了提高农作物的产量，多年来科学家一直设法将游多年来科学家一直设法将游离态的氮转化为化合态，后离态的氮转化为化合态，后经德国化学家哈伯等不懈努经德国化学家哈伯等不懈努力，成功地开发了合成氨的力，成功地开发了合成氨的生产工艺。但是哈伯也遇到生产工艺。但是哈伯也遇到一个难题，一段时间生产出一个难题，一段时间生产出的氨气总是远远小于他的预的氨气总是远远小于他的预期。你知道这是什么原因吗期。你知道这是什么原因吗？哈伯在解释合成氨工艺哈伯在解释合成氨工艺平衡状态的判断平衡状态的判断平衡状态的判断平衡状态的判断N2+3H2 2NH3 H0在在恒温恒容恒温恒容的条件下进行合成氨反应，下列情况一定的条件下进行合成氨反应，下列情况一定能说明反应已达到平衡的是能说明反应已达到平衡的是_（选填序号）（选填序号）单位时间内生成单位时间内生成n molN2同时生成同时生成2n molNH3单位时间内每消耗单位时间内每消耗2molNH3，同时有，同时有1molN2生成生成v(N2)正正=v(H2)逆逆N2、H2、NH3的分子数之比的分子数之比1：3：2混合气体中各组成成分的混合气体中各组成成分的含量含量不再改变不再改变混合气体总混合气体总压强压强维持恒定维持恒定混合气体混合气体密度密度保持恒定保持恒定化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数N2（g）+3H2（g）2NH3（g）H0T/K373473573673773K3.351081.001072.451061.881043.00103【问题问题】1、合成氨反应中，化学平衡常数、合成氨反应中，化学平衡常数K的表达式？的表达式？K随温随温度的升高下降的原因。度的升高下降的原因。2、从、从反应限度反应限度的角度分析合成氨反应温度如何选择？的角度分析合成氨反应温度如何选择？化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数写出下列反应的化学平衡常数表达式写出下列反应的化学平衡常数表达式（1）Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)（2）Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+（3）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)（4）NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)固体固体或或纯液体纯液体不出现在不出现在K的表达式中，因为它们都可看做常数。的表达式中，因为它们都可看做常数。高温高温思考：写出下列反应的平衡常数表达式，从中你思考：写出下列反应的平衡常数表达式，从中你发现有什么规律？发现有什么规律？N2+3H2 2NH3 2NH3 N2+3H2 1/2N2+3/2H2 NH3 K1=1/K2 =K32 H1=-H2=2 H3指数关系指数关系倍数关系倍数关系化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数N2（g）+3H2（g）2NH3（g）H0T/K373473573673773K3.351081.001072.451061.881043.00103【计算计算】1、在、在773K，下列状态是否处于平衡状态：，下列状态是否处于平衡状态：各容器在某时刻各物质的浓度各容器在某时刻各物质的浓度/molL-1N2H2NH30.040.030.050.030.020.072、在、在773，c(N2)始始=2 molL-1，c(H2)始始=6molL-1，求平衡时求平衡时N2、H2转化率？转化率？综合应用综合应用综合应用综合应用1、工业制硫酸存在反应：、工业制硫酸存在反应：2SO2+O2 2SO3，判断该反应的焓变，判断该反应的焓变与熵变是否有利于反应自发进行。与熵变是否有利于反应自发进行。2、已知、已知550其中平衡常数其中平衡常数K19.现在密闭容器中，现在密闭容器中，c(SO2)始始=0.4molL-1，c(O2)始始=1molL-1在催化剂作用下发生反应，下列在催化剂作用下发生反应，下列情况一定能说明反应已达到限度的是情况一定能说明反应已达到限度的是A.某时刻某时刻SO2和和SO3的浓度相等的浓度相等B.某时刻某时刻SO2百分含量保持不变百分含量保持不变C.某时刻容器中气体的压强不变某时刻容器中气体的压强不变D.某时刻某时刻SO3的生成速率与的生成速率与SO2的消耗速率相等的消耗速率相等E.某时刻某时刻SO2的转化率为的转化率为50%汽车尾气处理汽车尾气处理为了减轻汽车尾气造成的大气污染，有人提出通过为了减轻汽车尾气造成的大气污染，有人提出通过2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)H=-113.0kJmol-1，S=-145.3Jmol-1K-1，来处理尾气。这个方案可行吗？，来处理尾气。这个方案可行吗？练习练习1、可逆反应可逆反应N2+3H22NH3的正、逆反应速率可的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应易达到平衡状态的是（系中能说明反应易达到平衡状态的是（）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判断反应达到平衡的标志判断反应达到平衡的标志1、速率：、速率：两个方向两个方向同一物质正逆反应速率相等，不同物质速率之比等于方程同一物质正逆反应速率相等，不同物质速率之比等于方程式系数比。式系数比。2、浓度和百分含量：、浓度和百分含量：各物质的浓度、物质的量、物质的量分数，转化率保持不变。各物质的浓度、物质的量、物质的量分数，转化率保持不变。（但总物质的量不变不一定平衡）（但总物质的量不变不一定平衡）3、压强：、压强：气体前后系数不等的反应，压强一定气体前后系数不等的反应，压强一定4、气体平均式量：、气体平均式量：气体前后系数不等的反应，式量一定气体前后系数不等的反应，式量一定5、温度：、温度：其它条件不变，体系温度一定即平衡其它条件不变，体系温度一定即平衡6、其它：、其它：密度、颜色、化学键数目等密度、颜色、化学键数目等练习练习2、298K时，合成氨反应的热化学方程式为时，合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2 2NH3(g)；-1，在该温度下，取，在该温度下，取1molN2和和3molH2放在一密闭容器中，达到平衡时放出热量数值放在一密闭容器中，达到平衡时放出热量数值为为Q1，向另一相同的容器中加入，向另一相同的容器中加入0.5molN2、1.5molH2和和1molNH3，得到平衡时放热数值为，得到平衡时放热数值为Q2，则下列关系正确，则下列关系正确的是（的是（）A.2Q2=Q1=92.4kJB.Q2Q192.4kJC.Q1Q292.3kJD.Q1=Q2、或或=）可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是_A.2v(NH3)=v(CO2)B.密闭容器总压强不变密闭容器总压强不变 C.密闭容器中混合气体的密度不变密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变密闭容器中氨气的体积分数不变