高三一輪復習第7講化學平衡移動化學反應方向（第二課時）課件

化學反應速率與化學平衡第7講

化學平衡移動

化學反應方向復習目標本模塊的知識復習，要把握三個目標理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學平衡的影響，能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。了解化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用。目標二目標一了解化學反應的方向判斷。目標三

1898年德國化學家弗蘭克等人研究出氮氣、碳化鈣、水蒸氣制氨氣，并設立工廠，但生產(chǎn)成本較高1898年英國科學家克魯克斯發(fā)出“向空氣要氮肥”的號召克魯克斯N2(g)+3H2(g)2NH3(g)方案一：方案二：N2(g)+O2(g)2NO

(g)重走固氮路1.工業(yè)合成核心問題成本控制、核心反應的反應速率、轉(zhuǎn)化率2.合成氨的廉價原料獲取N2

：液化空氣分離反應條件的選擇（理論）H2：煤（或天然氣）與水蒸氣反應工業(yè)合成氨的技術(shù)難題思考:你選擇哪套方案實現(xiàn)固氮?理由是什么?N2(g)+3H2(g)2NH3(g)方案一：方案二：N2(g)+O2(g)2NO

(g)重走固氮路

1902年德國化學家哈伯研究氮氣與氫氣合成氨

1909年“哈伯-博施法”合成氨哈伯完成了合成氨的基礎研究工作，博施實現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化，兩人先后獲得諾貝爾獎用空氣生成面包的德國化學家哈伯和博施世界人口變化圖重走固氮路工業(yè)合成氨與反應條件的調(diào)控考點四1、工業(yè)合成氨的條件控制(1)反應原理：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ·mol-1。(2)根據(jù)反應特點可選擇的條件①增大合成氨反應速率的措施有：________、________、________________和__________。②提高平衡混合氣中NH3含量的措施有：________、________和_____________。升高溫度增大壓強增大反應物的濃度使用催化劑降低溫度增大壓強增大反應物濃度工業(yè)合成氨與反應條件的調(diào)控考點四1、工業(yè)合成氨的條件控制(3)反應條件的控制①壓強：10MPa～30MPa。壓強越大，轉(zhuǎn)化率越大，但對__________的要求就越高，需要的____也越大。②溫度：400～500℃。溫度要適宜，既要保證反應有較快的速率，又要使反應物的轉(zhuǎn)化率不能太低，并且該反應的催化劑在該溫度下____最大。③催化劑：使用催化劑可提高反應的速率。④濃度：迅速冷卻使______液化，降低c(NH3)，平衡向________________移動。⑤循環(huán)操作：將分離出NH3的原料氣循環(huán)使用，提高原料的利用率。材料、設備動力活性NH3生成NH3的方向工業(yè)合成氨與反應條件的調(diào)控考點四2、化學反應調(diào)控的一般原則條件原則從化學反應速率分析既不能過快，又不能太慢從化學平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析①增大易得廉價原料濃度，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本②循環(huán)操作從實際生產(chǎn)能力分析如設備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的要求1．合成氨反應的正反應是氣體體積減小的放熱反應。合成氨工業(yè)的生產(chǎn)流程如圖：關(guān)于合成氨工業(yè)的說法中不正確的是(

)A．混合氣體進行循環(huán)利用遵循綠色化學思想B．合成氨反應須在低溫下進行C．對原料氣進行壓縮是為了增大原料氣的轉(zhuǎn)化率D．使用催化劑可以提高反應的速率，但是不能使平衡向正反應方向移動√2．已知2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)

ΔH<0的實驗數(shù)據(jù)如下表：溫度不同壓強下SO2的轉(zhuǎn)化率(%)1×105Pa5×105Pa1×106Pa5×106Pa1×107Pa450℃97.598.999.299.699.7550℃85.692.994.997.798.3(1)應選擇的溫度是________，理由是_____________________________________________________________________________。(2)應采用的壓強是__________。(3)生產(chǎn)中通入過量空氣的目的是__________________________________。450℃該反應是放熱反應，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低；在450℃時，反應物的轉(zhuǎn)化率較高1×105Pa增大O2濃度，提高SO2的轉(zhuǎn)化率化學反應的方向考點五1.自發(fā)過程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自發(fā)進行的過程。(2)特點：①體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量)。②在密閉條件下，體系有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向(熵增，無序體系更加穩(wěn)定)。(3)非自發(fā)過程：在一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進行的過程。哪些化學反應可自發(fā)進行？什么是自發(fā)反應？金屬生銹、食物腐敗化學反應的方向考點五2.自發(fā)反應(1)含義：在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學反應。

例如鋼鐵生銹。(2)非自發(fā)反應：不能自發(fā)進行，必須借助某種外力才能進行的反應。應用：(1)自發(fā)反應可被用來做“有用功”。

例如H2的燃燒可設計成燃料電池。(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。

例如通電將水分解為H2和O2。

自發(fā)反應(過程)指的是在一定條件下有自發(fā)進行的傾向而不一定發(fā)生，如燃燒反應是自發(fā)反應，但在常溫下不一定燃燒?；瘜W反應的方向考點五3.焓變與化學反應的方向(1)放熱反應過程中體系能量降低，具有自發(fā)進行的傾向，用焓變(能量變化)來判斷反應進行的方向——焓判據(jù)(能量判據(jù))。(2)焓變與化學反應進行方向的關(guān)系①多數(shù)放熱反應是自發(fā)進行的。例如燃燒反應、中和反應等。②有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋109.8kJ·mol－1。(3)結(jié)論：反應的焓變是制約化學反應能否自發(fā)進行的因素之一，但不是唯一因素。放熱反應反應物總能量高生成物總能量低化學反應的方向考點五4.熵變與化學反應的方向(1)概念熵——用來度量體系混亂程度的物理量。符號：S

熵變——生成物與反應物的熵值之差。符號ΔSS(水)：69.9J·mol-1·K-1S(冰)

：47.9J·mol-1·K-1S(水蒸氣)：188.7J·mol-1·K-1(2)熵值大?、袤w系的熵值：體系的混亂程度越大，體系的熵值就越大。②同一物質(zhì)的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一條件下，不同物質(zhì)的熵值不同?；瘜W反應的方向考點五4.熵變與化學反應的方向(3)熵判據(jù)體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)的方向轉(zhuǎn)變的傾向，

即ΔS>0。常見的熵增過程和熵增反應常見的熵增過程：固體的溶解，氣體的擴散，水的汽化等。常見的熵增反應：產(chǎn)生氣體的反應，氣體物質(zhì)的量增大的反應。方法規(guī)律化學反應的方向考點五5.化學反應方向的判定——自由能與化學反應的方向(1)自由能ΔG＝ΔH－TΔS(ΔG單位：kJ·mol－1；T：開爾文溫度，單位K)ΔG不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)。(2)反應方向與自由能的關(guān)系

化學反應總是向著自由能減小的方向進行，直到體系達到平衡。①當ΔG＜0時，反應能自發(fā)進行；②當ΔG＝0時，反應處于平衡狀態(tài)；③當ΔG＞0時，反應不能自發(fā)進行。化學反應的方向考點五5.化學反應方向的判定——自由能與化學反應的方向(2)反應方向與自由能的關(guān)系△H△S?H>0?S>0高溫下反應自發(fā)進行?H>0?S<0所有溫度下反應不能自發(fā)進行?H<0?S>0所有溫度下反應自發(fā)進行?H<0?S<0低溫下反應自發(fā)進行△G=△H-T△S自由能判據(jù)化學反應進行方向的判據(jù)１、能量判據(jù)(焓判據(jù)）：是判斷化學反應進行方向的判據(jù)之一。２、熵判據(jù)：能量最低原理。熵增原理。是判斷化學反應進行方向的另一判據(jù)。３、復合判據(jù)：能量判據(jù)結(jié)合熵判據(jù)△G△H－T△S〓[小結(jié)]4、過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向。 (

)(2)H2O分解為H2和O2是吸熱反應，故該反應任何條件下都不能自發(fā)進行。 (

)(3)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH>0，此反應可以自發(fā)的條件是高溫。

(

)(4)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)是熵增的反應。 (

)××√√1．回答下列問題：(1)用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，該反應的ΔH________(填“>”“<”或“＝”，下同)0，ΔS________0，在低溫下，該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。(2)超聲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)變成CO2和N2，化學方程式為2NO＋2CO??2CO2＋N2。若反應在常溫下能夠自發(fā)進行，則反應的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。>>不能<(3)已知在100kPa、298K時石灰石分解反應CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0。①常溫下，該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。②據(jù)本題反應數(shù)據(jù)分析，溫度________(填“能”或“不能”)成為反應進行方向的決定因素。(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)??CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)

ΔH＝＋218kJ·mol-1，該反應能夠自發(fā)進行的反應條件是________。(5)某吸熱反應能自發(fā)進行，則該反應的ΔS________(填“>”或“<”)0。不能能高溫>1．(2023·湖南卷，T16節(jié)選)(1)在913K、100kPa下，以水蒸氣做稀釋氣、Fe2O3做催化劑，乙苯除脫氫生成苯乙烯外，還會發(fā)生如下兩個副反應：①C6H5C2H5(g)??C6H6(g)＋CH2==CH2(g)②C6H5C2H5(g)＋H2(g)??C6H5CH3(g)＋CH4(g)

甲苯主反應生成的氫氣能使副反應②的平衡正向移動，甲苯的選擇性大于苯的選擇性(2)關(guān)于本反應體系中催化劑Fe2O3的描述錯誤的是________。A．X射線衍射技術(shù)可測定Fe2O3晶體結(jié)構(gòu)B．Fe2O3可改變乙苯平衡轉(zhuǎn)化率C．Fe2O3降低了乙苯脫氫反應的活化能D．改變Fe2O3顆粒大小不影響反應速率BD2．(2023·遼寧卷，T18節(jié)選)(1)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應如下：NO2＋SO2＋H2O===NO＋H2SO42NO＋O2===2NO2(ⅰ)上述過程中NO2的作用為_______________。(ⅱ)為了適應化工生產(chǎn)的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是__________________________________________________________________________________________________________(答出兩點即可)。做催化劑反應過程有NO、NO2參與，容易污染環(huán)境；制備的硫酸純度不高，含有副產(chǎn)物亞硝基硫酸等(答案合理即可)

a．溫度越高，反應速率越大b．α＝0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c．α越大，反應速率最大值對應溫度越低d．可根據(jù)不同α下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度cd(ⅱ)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所示，催化性能最佳的是________(填標號)。d3．(2022·河北卷，T16節(jié)選)工業(yè)上常用甲烷水蒸氣重整制備氫氣，體系中發(fā)生如下反應。Ⅰ.CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)下列操作中，能提高CH4(g)平衡轉(zhuǎn)化率的是________(填標號)。A．增加CH4(g)用量

B．恒溫恒壓下通入惰性氣體C．移除CO(g) D．加入催化劑BC4．(2022·全國甲卷，T28節(jié)選)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數(shù)如下：(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4