化学反应的方向和限度课件

第一讲化学反应的方向和限度成武二中 李亚楠第一讲化学反应的方向和限度成武二中 李亚楠1一、化学反应的方向一、化学反应的方向1 1、放热反应过程使体系的能量降低，放热反应过程使体系的能量降低，具有自发进行的倾向具有自发进行的倾向吸热反应一定不能自发进行吸热反应一定不能自发进行在常温下不能自发进行吸热反应，在高温在常温下不能自发进行吸热反应，在高温下也一定不能自发进行下也一定不能自发进行NHNH4 4HCOHCO3 3(固固)+CH)+CH3 3COOHCOOHCaCOCaCO3 3的分解的分解焓变不是决定反应能否自发进行的焓变不是决定反应能否自发进行的唯一因素唯一因素一、化学反应的方向1、放热反应过程使体系的能量降低，具有自22 2、体系有自发地向混乱度增加（熵增）、体系有自发地向混乱度增加（熵增）的方向进行的倾向的方向进行的倾向反应的熵变反应的熵变S=S=生成物的总熵生成物的总熵-反应物的总熵反应物的总熵同一物质的熵：同一物质的熵：S(g)S(l)S(s)S(g)S(l)S(s)在常温、常压下，熵增的反应一定能自发进行在常温、常压下，熵增的反应一定能自发进行CaCOCaCO3 3的分解的分解少数熵减的反应在一定条件下也可以自发进行少数熵减的反应在一定条件下也可以自发进行NHNH3 3+HCl+HCl熵变熵变也不是决定反应能否自发进行的也不是决定反应能否自发进行的唯一因素唯一因素2、体系有自发地向混乱度增加（熵增）的方向进行的倾向反应的熵3H HH H 0 0 S S 0 0反应自发进行反应自发进行 H H 0 0 S S 0 0低温下反应自低温下反应自发进行发进行H H 0 0 S S 0 0高温下反应自高温下反应自发进行发进行H H 0 0 S S 0 0反应不能自发反应不能自发进行进行S S碳酸钙碳酸钙分解分解CO分解分解氢氧化亚氢氧化亚铁氧化铁氧化钠与水钠与水反应反应HH 0 H 0 H 0 H 0 43 3、化学反应方向的判据、化学反应方向的判据在一定条件下，一个化学反应能否自发进在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与行，既与焓变焓变有关又与有关又与熵变熵变有关。在恒温、有关。在恒温、恒压条件下，由恒压条件下，由HH-TSTS的大小来确定。的大小来确定。H H T TSS0 0H H T TSS0 0H H T TSS0 0反应能自发进行反应能自发进行反应不能自发进行反应不能自发进行反应达到平衡状态反应达到平衡状态3、化学反应方向的判据在一定条件下，一个化学反应能否自发进行5二、化学反应的限度1 1、可逆反应、可逆反应（1)1)概念概念 在相同条件下同时向正逆两个方向进行的反应 （2）特征在一定条件下反应物不能全部转化成产物，只能进行到一定程度 2.2.化学平衡状态化学平衡状态 （1 1）概念）概念 一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率反应速率 ，反应物和生成物的浓度不在随，反应物和生成物的浓度不在随时间的延长而发生时间的延长而发生 的状态。的状态。相等相等变化变化二、化学反应的限度1、可逆反应（1)概念 在相同条件下同时向6（2）、化学平衡状态的特征）、化学平衡状态的特征动：动态平衡（正逆反应仍在进行）动：动态平衡（正逆反应仍在进行）等：正反应速率等：正反应速率=逆反应速率逆反应速率0定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含量一定。各组分的百分含量一定。变：条件变化，化学平衡状态将被破坏变：条件变化，化学平衡状态将被破坏,直直到到在新的条件下建立新的平衡。在新的条件下建立新的平衡。逆：研究对象可逆反应。逆：研究对象可逆反应。（2）、化学平衡状态的特征动：动态平衡（正逆反应仍在进行）7例举反应例举反应 m mA(g)+A(g)+n nB B（g)g)p pC(g)+C(g)+q qD(g)D(g)是否平是否平衡状态衡状态 混合物体混合物体系中各成系中各成分的量分的量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定定 是是 各物质的质量或各物质的质量分数一定各物质的质量或各物质的质量分数一定 是是 各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定 是是 总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定总体积、总压强、总物质的量、总浓度一定 不一定不一定 正反应速正反应速率与逆反率与逆反应速率的应速率的关系关系 在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了m m mol A mol A，同时生成，同时生成m m mol A mol A，即，即v v正正=v v逆逆 是是 在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n n mol B mol B，同时消耗了，同时消耗了p p mol C mol C，则，则v v正正=v v逆逆 是是 v vA Av vB Bv vC Cv vD D=m mn np pq q,v v正正不一定等于不一定等于v v逆逆 不一定不一定 在单位时间内生成在单位时间内生成n n mol B mol B，同时消耗，同时消耗q q mol D mol D，均指，均指v v逆逆，v v正正不一定等于不一定等于v v逆逆 不一定不一定 化学平衡状态的判断特征化学平衡状态的判断特征例举反应 mA(g)+nB（g)pC(8压强压强 若若m m+n np p+q q，总压强一定（其他条件不变），总压强一定（其他条件不变）是是若若m m+n n=p p+q q，总压强一定（其他条件不变），总压强一定（其他条件不变）不一定不一定混合气体混合气体相对平均相对平均分子质量分子质量（M M）M M一定，一定，m m+n np p+q q 是是M M一定，一定，m m+n n=p p+q q 不一定不一定温度温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定（其他条件不变）一定（其他条件不变）是是体系的体系的密度（密度（)密度一定密度一定不一定不一定 压强 若m+np+q，总压强一定（其他条件不变）是若9化学平衡中的常见图像浓度时间图速率时间图某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图某物质的转化率(或百分含量)-温度-压强图(3)、化学学平衡中的图像题化学平衡中的常见图像(3)、化学学平衡中的图像题10五看图像五看图像一看面：即明确横纵坐标的意义（有几个变量）；一看面：即明确横纵坐标的意义（有几个变量）；二看线：了解线的走向和变化趋势；二看线：了解线的走向和变化趋势；三看点：即起点、交点、终点、拐点与极值点三看点：即起点、交点、终点、拐点与极值点等；等；四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等；四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化：如浓度、温度、压强的变化等。五看量的变化：如浓度、温度、压强的变化等。分析判断分析判断根据到达平衡的时间长短，结合化学反应速率理论判断温度根据到达平衡的时间长短，结合化学反应速率理论判断温度的高低或压强的大小；的高低或压强的大小；根据图像中量的变化判断平衡移动的方向，结合平衡移动原根据图像中量的变化判断平衡移动的方向，结合平衡移动原理，分析理，分析可逆反应可逆反应的特点（是气体分子数增大还是减小的反应；的特点（是气体分子数增大还是减小的反应；或是吸热还是放热反应或是吸热还是放热反应);定一议二定一议二：若图像中有三个量，要先固定一个自变量，再讨：若图像中有三个量，要先固定一个自变量，再讨论另外两个量之间的关系；思维要全面，要注意变换定量与变论另外两个量之间的关系；思维要全面，要注意变换定量与变量，最后下综合结论。量，最后下综合结论。图像题是化学平衡中的常见题型，这类题目是考查自变量（如图像题是化学平衡中的常见题型，这类题目是考查自变量（如时间、温度、压强时间、温度、压强等）与因变量（如等）与因变量（如物质的量、浓度、百分含量物质的量、浓度、百分含量、转化率转化率）之间的定量或定性关系。）之间的定量或定性关系。五看图像分析判断 图像题是化学平衡中的常见111、浓度浓度-时间图时间图：可用于：可用于：1)写出化学反应方程式：写出化学反应方程式：2)求反应物的转化率：求反应物的转化率：A+2B 3CA的转化率的转化率=33.3%B的转化率的转化率=66.7%例：例：练：练：5A 3B+2CA的转化率的转化率=62.5%tcCAB0ABCtc0.40.30.20.101、浓度-时间图：可用于：A+2B 12浓度浓度-时间图的关键：时间图的关键：写出反应方程式写出反应方程式A、何为反应物、生成物、何为反应物、生成物B、反应物、生成物计量数关系、反应物、生成物计量数关系C、是否为可逆反应、是否为可逆反应计算反应物的转化率计算反应物的转化率计算某物质的化学反应速率计算某物质的化学反应速率浓度-时间图的关键：13A(g)+2B(g)2C(g)引起平衡移动的因素是引起平衡移动的因素是 ，平衡，平衡 将向将向 方向移动。方向移动。2、速度、速度-时间图：时间图：可用于：可用于：1)1)表示反应速率的变化和化学平衡的移动。表示反应速率的变化和化学平衡的移动。2)(2)(已知反应已知反应)判断引起平衡移动的因素。判断引起平衡移动的因素。增大反应物浓度增大反应物浓度正正引起平衡移动的因素是引起平衡移动的因素是 ，平衡，平衡 将向将向 方向移动。方向移动。减小生成物浓度减小生成物浓度正正tvv正正v逆逆t1 t20tvv正正v逆逆t1 t20A(g)+2B(g)2C(g)2、速度-时间14已知对某一平衡改变温度时有如下图变化，已知对某一平衡改变温度时有如下图变化，则温度的变化是则温度的变化是 (升高或降低升高或降低)，平，平衡向衡向 反应方向移动，正反应是反应方向移动，正反应是 热反热反应。应。升高升高正正吸吸t1 t2tvv正正v逆逆0已知对某一平衡改变温度时有如下图变化，则温度的变化是 15对于对于mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，改变压，改变压强时有如下图变化，则压强变化是强时有如下图变化，则压强变化是 (增大或减小增大或减小)，平衡向，平衡向 反应方向移动，反应方向移动，m+n (、=)p+q。增大增大逆逆T2;tA的的转转化化率率T1T20P1P2;tB的的转转化化率率P1P20正反应吸热正反应吸热m+nP2C%C%tP1P20m+n=p+q对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+q21对于反应对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)P1T2;tB%T2P2T1P2T1P10m+np+qm+np+q4、某物质的转化率(或百分含量)-温度压强图：对于反应m243 3、化学平衡常数、化学平衡常数对于一般的可逆反应：对于一般的可逆反应：aAaA（g g）+bB(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)cC(g)+dD(g)在在一定温度下建立平衡体系：一定温度下建立平衡体系：K=K=CCC CDDd dAAa aBBb b化学平衡常数表示可逆化学平衡常数表示可逆反应进行反应进行程度程度的大小的大小K K是温度函数，与反应物、生成物的浓度无关，是温度函数，与反应物、生成物的浓度无关，只受温度影响只受温度影响,固体和纯液体的浓度为常数，通常不计入平衡常数表达式中。固体和纯液体的浓度为常数，通常不计入平衡常数表达式中。3、化学平衡常数对于一般的可逆反应：K=CCDd254.4.意义意义（1 1）K K值越大，反应物的转化率值越大，反应物的转化率 ，正反应进行的程度，正反应进行的程度 。（2 2）K K只受只受 影响影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。与反应物或生成物的浓度变化无关。（3 3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变数。若反应方向改变,则平衡常数改变。若方程则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。一反应，平衡常数也会改变。越大越大越大越大温度温度4.意义越大越大温度265 5、化学平衡常数的应用、化学平衡常数的应用可逆反应：可逆反应：aAaA（g g）+bB(g)+bB(g)cC(g)+cC(g)+dD(g)dD(g)在在一定温度下的任意时刻：一定温度下的任意时刻：c c(C)c d(D)QC=ca(A)c b(B)（浓度熵）（浓度熵）Q Qc c K v v逆逆V V正正=v v逆逆V V正正 K K时，时，反应逆向进行反应逆向进行5、化学平衡常数的应用可逆反应：c c(C)c d(D)276 6、平衡转化率：、平衡转化率：可逆反应：可逆反应：aAaA（g g）+bB(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)cC(g)+dD(g)在一定温度达到化学平衡：在一定温度达到化学平衡：（A A）=A A的起始浓度的起始浓度 -A A的平衡浓度的平衡浓度A A的起始浓度的起始浓度100100=C(A)C(A)C(A)C(A)AA1001006、平衡转化率：可逆反应：（A）=A的起始浓度-A的平28三、影响化学平衡的因素1.影响因素（1）温度（2）浓度（3）压强升高，化学平衡向吸热方向移动降低，化学平衡向放热方向移动C（反应物）增大或C(生成物）减小，QK，平衡逆向移动若Vg0增大压强，Qk，平衡逆向移动减小压强，Qk，平衡正向移动若Vg0增大压强，Qk，平衡逆向移动若Vg=0压强的改变对平衡无影响三、影响化学平衡的因素1.影响因素（1）温度（2）浓度（3）292 2、勒、夏特列原理：、勒、夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个因素，平如果改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向能够衡将向能够减弱减弱这种改变的方向移动。这种改变的方向移动。2、勒、夏特列原理：如果改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向30当堂训练当堂训练 1.1.下列过程属于非自发过程的是下列过程属于非自发过程的是 ()()A.N A.N2 2和和O O2 2混合混合 B.H B.H2 2和和O O2 2化合生成化合生成H H2 2O O C.C.常温、常压下石墨转化为金刚石常温、常压下石墨转化为金刚石 D.C+O D.C+O2 2 COCO2 2C当堂训练 C312.2.下列说法错误的是下列说法错误的是 ()()A.NH A.NH4 4NONO3 3溶于水是自发过程溶于水是自发过程 B.B.同一种物质气态时熵值最大，液态时次同一种物质气态时熵值最大，液态时次 之，而固态时最小之，而固态时最小 C.C.借助于外力能自发进行的过程，其体系的借助于外力能自发进行的过程，其体系的 能量趋向于从高能状态转变为低能状态能量趋向于从高能状态转变为低能状态 D.D.由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组 合而成的复合判据，更适合于所有的过程合而成的复合判据，更适合于所有的过程C2.下列说法错误的是 323.3.有有A A、B B、C C、D 4D 4个反应：个反应：则在任何温度都能自发进行的反应是则在任何温度都能自发进行的反应是 ；任何；任何温度都不能自发进行的反应是温度都不能自发进行的反应是 ；另两个反应中，；另两个反应中，在温度高于在温度高于 时可自发进行的反应是时可自发进行的反应是 ，在温，在温度低于度低于 时可自发进行的反应是时可自发进行的反应是 。反应反应A AB BC CD DH H/kJ/mol/kJ/mol10.510.51.801.80-126-126-11.7-11.7S S/J/(molK)/J/(molK)30.030.0-113-11384.084.0-105.0-105.0CB7777A-161.6-161.6D3.有A、B、C、D 4个反应：反应ABCDH/kJ/mo334.4.一定条件下，在密闭容器中，能表示反应一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)+2Y(g)2Z(g)X(g)+2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的一定达到化学平衡状态的是是 ()()X X、Y Y、Z Z的物质的量之比为的物质的量之比为122 X122 X、Y Y、Z Z的浓度不再发生变化的浓度不再发生变化 容器中的压强不容器中的压强不再发生变化再发生变化 单位时间内生成单位时间内生成n n mol Z mol Z，同时，同时生成生成2 2n n mol Y mol Y A.A.B.C.B.C.D.D.CC345.5.下列关于平衡常数的说法中，正确的是下列关于平衡常数的说法中，正确的是()()A.A.在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓 度表示，生成物浓度用平衡浓度表示度表示，生成物浓度用平衡浓度表示 B.B.化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物 的转化率一定大的转化率一定大 C.C.可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的 限度限度 D.D.平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化 剂有关剂有关C5.下列关于平衡常数的说法中，正确的是()C356.6.关于化学平衡常数的叙述不正确的是关于化学平衡常数的叙述不正确的是 ()()A.A.温度一定，一个化学反应的平衡常数是一个温度一定，一个化学反应的平衡常数是一个 常数常数 B.B.两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变平衡常数不变 C.C.温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆 反应的平衡常数互为倒数反应的平衡常数互为倒数 D.D.浓度商浓度商Q Qc c v v逆逆B6.关于化学平衡常数的叙述不正确的是 ()B36v7.在密闭容器中发生下列反应：aA(g)cC(g)+Dd(g),反应达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的1.8倍，下列叙述正确的是（）vA.A的转化率变小 B.平衡象正反应方向移动vC.D的体积分数变大 D.ac+dA7.在密闭容器中发生下列反应：aA(g)c37