《高三化學復習》化學反應(yīng)的方向和限度

化學反應(yīng)的方向和限度.能源與環(huán)境問題正日益收到人們的關(guān)注，有人設(shè)想“研制一種新型催化劑，在常溫常壓下使水分解產(chǎn)生氫氣，得到廉價的氫能源”。從化學反應(yīng)的方法你認為可行嗎？制備氫能源.化學反應(yīng)的方向——自發(fā)反應(yīng)與非自發(fā)反應(yīng)研究一個化學反應(yīng)需要思考該反應(yīng)有無發(fā)生的可能性。有些反應(yīng)是在一定條件下（溫度、壓強），是有可能發(fā)生的、這樣的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。自發(fā)反應(yīng)在該條件下反應(yīng)速率可能極慢，無明顯變化，即實際反應(yīng)未發(fā)生。我們就可以通過改變條件提高反應(yīng)的速率而使該反應(yīng)明顯發(fā)生或迅速發(fā)生。有些反應(yīng)在一定條件下（溫度、壓強）沒有外力的幫助（比如通電、光照等），是不可能發(fā)生的，這樣的反應(yīng)稱為非自發(fā)反應(yīng)，如果僅僅是希望通過改變其反應(yīng)速率使它發(fā)生，這樣的研究就是徒勞，研究方向錯誤。.問題解決一從反應(yīng)條件角度分析常溫常壓下列反應(yīng)是否屬于自發(fā)反應(yīng)？①6CO2(g)+12H2O(l)=6O2(g)+6H2O(l)+C6H12O6(s)②CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)③H2(g)+F2(g)=2HF(g)④2NaCl(aq)+2H2O(l)=H2(g)+Cl2(g)+2NaOH(aq)⑤2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=2NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)光照點燃通電.化學反應(yīng)的方向的判斷恒溫恒壓條件下焓變：化學反應(yīng)過程中吸收或釋放的熱量，符號：△H熵變：反應(yīng)前后體系混亂度的變化，符號：△S判斷下列過程的熵變①H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)②NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)③H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)④CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)⑤N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)高溫常見的熵增變化：同一物質(zhì)從固體→液體→氣體；固體溶解；氣體擴散；生成氣體；微粒的種類增多；微粒的數(shù)目增多（氣體的物質(zhì)的量增加）等等反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)：焓變判據(jù)：絕大多數(shù)放熱反應(yīng)（△H<0）都能自發(fā)進行。且放熱越多，體系能量越低越穩(wěn)定，反應(yīng)越完全。反應(yīng)自發(fā)的判據(jù)之一。熵變判據(jù)：大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大（△S>0）的傾向。綜合判據(jù)：吉布斯自由能變，△G<0，反應(yīng)自發(fā)進行。.問題解決二判斷下列變化過程的焓變與熵變及是否有利于反應(yīng)自發(fā)進行：①6CO2(g)+12H2O(l)→6O2(g)+6H2O(l)+C6H12O6(s)②2NaCl(aq)+2H2O(l)=H2(g)+Cl2(g)+2NaOH(aq)③2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)④2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)⑤N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H>0△S<0△H>0△S>0△H>0△S>0△H<0△S>0△H<0△S<0一定非自發(fā)高溫自發(fā)高溫自發(fā)一定自發(fā)低溫自發(fā)△G=△H-T△S△G<0一定自發(fā)通電光照.合成氨N2+3H2

2NH3△H<0為了提高農(nóng)作物的產(chǎn)量，多年來科學家一直設(shè)法將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)，后經(jīng)德國化學家哈伯等不懈努力，成功地開發(fā)了合成氨的生產(chǎn)工藝。但是哈伯也遇到一個難題，一段時間生產(chǎn)出的氨氣總是遠遠小于他的預期。你知道這是什么原因嗎？哈伯在解釋合成氨工藝.平衡狀態(tài)的判斷N2+3H2

2NH3△H<0在恒溫恒容的條件下進行合成氨反應(yīng)，下列情況一定能說明反應(yīng)已達到平衡的是_________（選填序號）①單位時間內(nèi)生成nmolN2同時生成2nmolNH3②單位時間內(nèi)每消耗2molNH3，同時有1molN2生成③v(N2)正=v(H2)逆④N2、H2、NH3的分子數(shù)之比1：3：2⑤混合氣體中各組成成分的含量不再改變⑥混合氣體總壓強維持恒定⑦混合氣體密度保持恒定.化學平衡常數(shù)N2（g）+3H2

（g）2NH3

（g）△H<0T/K373473573673773K3.35×1081.00×1072.45×1061.88×1043.00×103【問題】1、合成氨反應(yīng)中，化學平衡常數(shù)K的表達式？K隨溫度的升高下降的原因。2、從反應(yīng)限度的角度分析合成氨反應(yīng)溫度如何選擇？.化學平衡常數(shù)寫出下列反應(yīng)的化學平衡常數(shù)表達式（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)固體或純液體不出現(xiàn)在K的表達式中，因為它們都可看做常數(shù)。高溫.思考：寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式，從中你發(fā)現(xiàn)有什么規(guī)律？①N2+3H2

2NH3②2NH3

N2+3H2③1/2N2+3/2H2

NH3

K1=1/K2=K32△H1=-△H2=2△H3指數(shù)關(guān)系倍數(shù)關(guān)系.化學平衡常數(shù)N2（g）+3H2

（g）2NH3

（g）△H<0T/K373473573673773K3.35×1081.00×1072.45×1061.88×1043.00×103【計算】1、在773K，下列狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)：各容器在某時刻各物質(zhì)的濃度/mol·L-1N2H2NH30.040.030.050.030.020.072、在773，c(N2)始=2mol·L-1，c(H2)始=6mol·L-1，求平衡時N2、H2轉(zhuǎn)化率？.綜合應(yīng)用1、工業(yè)制硫酸存在反應(yīng)：2SO2+O2

2SO3，判斷該反應(yīng)的焓變與熵變是否有利于反應(yīng)自發(fā)進行。2、已知550℃其中平衡常數(shù)K≈19.現(xiàn)在密閉容器中，c(SO2)始=0.4mol·L-1，c(O2)始=1mol·L-1在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)，下列情況一定能說明反應(yīng)已達到限度的是A.某時刻SO2和SO3的濃度相等B.某時刻SO2百分含量保持不變C.某時刻容器中氣體的壓強不變D.某時刻SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等E.某時刻SO2的轉(zhuǎn)化率為50%.汽車尾氣處理為了減輕汽車尾氣造成的大氣污染，有人提出通過2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)△H=-113.0kJ·mol-1，△S=-145.3J·mol-1·K-1，來處理尾氣。這個方案可行嗎？.練習1、可逆反應(yīng)N2+3H22NH3的正、逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物或生成物濃度的變化來表示。下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)易達到平衡狀態(tài)的是（）A.3v正（N2）=v正（H2）B.v正（N2）=v逆（NH3）C.2v正（H2）=3v逆（NH3）D.v正（N2）=3v逆（H2）C.判斷反應(yīng)達到平衡的標志1、速率：①兩個方向②同一物質(zhì)正逆反應(yīng)速率相等，不同物質(zhì)速率之比等于方程式系數(shù)比。2、濃度和百分含量：各物質(zhì)的濃度、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量分數(shù)，轉(zhuǎn)化率保持不變。（但總物質(zhì)的量不變不一定平衡）3、壓強：氣體前后系數(shù)不等的反應(yīng)，壓強一定4、氣體平均式量：氣體前后系數(shù)不等的反應(yīng)，式量一定5、溫度：其它條件不變，體系溫度一定即平衡6、其它：密度、顏色、化學鍵數(shù)目等.練習2、298K時，合成氨反應(yīng)的熱化學方程式為N2(g)+3H2

2NH3(g)；△H=-92.5kJ.mol-1，在該溫度下，取1molN2和3molH2放在一密閉容器中，達到平衡時放出熱量數(shù)值為Q1，向另一相同的容器中加入0.5molN2、1.5molH2和1molNH3，得到平衡時放熱數(shù)值為Q2，則下列關(guān)系正確的是（）A.2Q2=Q1=92.4kJB.Q2<Q1<92.4kJC.Q1<Q2<92.3kJD.Q1=Q2<92.4kJB.練習3、在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)其平衡常數(shù)K與溫度t的關(guān)系如下表：t70080083010001200K0.60.91.01.72.61、該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為：2、該反應(yīng)的正反應(yīng)為____熱反應(yīng)3、某溫度下，平衡常數(shù)符合下式：C(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，試判斷該溫度為（）。在此溫度下，若該容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，這狀態(tài)是否平衡狀態(tài)？若不是，反應(yīng)向哪個方向進行？.練習4、在一定溫度下，10L密閉容器中加入5molSO2、4.5molO2，經(jīng)10min后反應(yīng)達平衡時有3molSO2發(fā)生了反應(yīng)，試計算：（1）O2的轉(zhuǎn)化率為多少？（2）用SO2表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率為多少？（3）平衡時容器內(nèi)氣體壓強與反應(yīng)前的壓強之比為多少？（最簡整數(shù)比）（4）平衡時體系中SO3的百分含量（體積分數(shù)）為多少？（5）平衡常數(shù)K為多少？.練習5、反應(yīng)SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定溫度下，將物質(zhì)的量濃度均為2mol/L的SO2(g)和NO(g)注入一密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率為60%,試求：在該溫度下，（1）此反應(yīng)的平衡常數(shù)（2）若SO2(g)的初始濃度增大到3mol/L，則它的轉(zhuǎn)化率變?yōu)槎嗌伲烤毩?、超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和N2的化學方程式如下：2NO+2CO2CO2+N2該反應(yīng)能夠自發(fā)進行，則反應(yīng)的△H____0.練習7、某研究小組在實驗室探究氨基甲酸銨(NH2COONH4)分解反應(yīng)的平衡常數(shù)的測定，將一定量純凈的氨基甲酸銨置于特制的密閉容器真空中（假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計），在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g).實驗測得不同溫度下的平衡常數(shù)數(shù)據(jù)列于下表：溫度(℃)