高三一輪復(fù)習(xí)第7講化學(xué)平衡移動(dòng)化學(xué)反應(yīng)方向（第二課時(shí)）課件

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第7講

化學(xué)平衡移動(dòng)

化學(xué)反應(yīng)方向復(fù)習(xí)目標(biāo)本模塊的知識(shí)復(fù)習(xí)，要把握三個(gè)目標(biāo)理解外界條件(濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等)對(duì)化學(xué)平衡的影響，能用相關(guān)理論解釋其一般規(guī)律。了解化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。目標(biāo)二目標(biāo)一了解化學(xué)反應(yīng)的方向判斷。目標(biāo)三

1898年德國(guó)化學(xué)家弗蘭克等人研究出氮?dú)?、碳化鈣、水蒸氣制氨氣，并設(shè)立工廠，但生產(chǎn)成本較高1898年英國(guó)科學(xué)家克魯克斯發(fā)出“向空氣要氮肥”的號(hào)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(wèn)題成本控制、核心反應(yīng)的反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率2.合成氨的廉價(jià)原料獲取N2

：液化空氣分離反應(yīng)條件的選擇（理論）H2：煤（或天然氣）與水蒸氣反應(yīng)工業(yè)合成氨的技術(shù)難題思考:你選擇哪套方案實(shí)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(guó)化學(xué)家哈伯研究氮?dú)馀c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(chǔ)研究工作，博施實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化，兩人先后獲得諾貝爾獎(jiǎng)用空氣生成面包的德國(guó)化學(xué)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(yīng)條件的調(diào)控考點(diǎn)四1、工業(yè)合成氨的條件控制(1)反應(yīng)原理：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)

ΔH＝－92.4kJ·mol-1。(2)根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)可選擇的條件①增大合成氨反應(yīng)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(qiáng)增大反應(yīng)物的濃度使用催化劑降低溫度增大壓強(qiáng)增大反應(yīng)物濃度工業(yè)合成氨與反應(yīng)條件的調(diào)控考點(diǎn)四1、工業(yè)合成氨的條件控制(3)反應(yīng)條件的控制①壓強(qiáng)：10MPa～30MPa。壓強(qiáng)越大，轉(zhuǎn)化率越大，但對(duì)__________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(yīng)有較快的速率，又要使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不能太低，并且該反應(yīng)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(yīng)的速率。④濃度：迅速冷卻使______液化，降低c(NH3)，平衡向________________移動(dòng)。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(shè)備動(dòng)力活性NH3生成NH3的方向工業(yè)合成氨與反應(yīng)條件的調(diào)控考點(diǎn)四2、化學(xué)反應(yīng)調(diào)控的一般原則條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過(guò)快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動(dòng)分析既要注意外界條件對(duì)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(jià)原料濃度，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本②循環(huán)操作從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)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(duì)溫度的要求1．合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)。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(shuō)法中不正確的是(

)A．混合氣體進(jìn)行循環(huán)利用遵循綠色化學(xué)思想B．合成氨反應(yīng)須在低溫下進(jìn)行C．對(duì)原料氣進(jìn)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(yīng)的速率，但是不能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)√2．已知2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)

ΔH<0的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：溫度不同壓強(qiáng)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(yīng)選擇的溫度是________，理由是_____________________________________________________________________________。(2)應(yīng)采用的壓強(qiáng)是__________。(3)生產(chǎn)中通入過(guò)量空氣的目的是__________________________________。450℃該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低；在450℃時(shí)，反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的方向考點(diǎn)五1.自發(fā)過(guò)程(1)含義：在一定條件下，不用借助外力就可以自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程。(2)特點(diǎn)：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(duì)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(wú)序的傾向(熵增，無(wú)序體系更加穩(wěn)定)。(3)非自發(fā)過(guò)程：在一定條件下，需持續(xù)借助外力才能進(jìn)行的過(guò)程。哪些化學(xué)反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行？什么是自發(fā)反應(yīng)？金屬生銹、食物腐敗化學(xué)反應(yīng)的方向考點(diǎn)五2.自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在給定的條件下，可以自發(fā)進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)。

例如鋼鐵生銹。(2)非自發(fā)反應(yīng)：不能自發(fā)進(jìn)行，必須借助某種外力才能進(jìn)行的反應(yīng)。應(yīng)用：(1)自發(fā)反應(yīng)可被用來(lái)做“有用功”。

例如H2的燃燒可設(shè)計(jì)成燃料電池。(2)非自發(fā)過(guò)程要想發(fā)生，必須對(duì)它做功。

例如通電將水分解為H2和O2。

自發(fā)反應(yīng)(過(guò)程)指的是在一定條件下有自發(fā)進(jìn)行的傾向而不一定發(fā)生，如燃燒反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，但在常溫下不一定燃燒?；瘜W(xué)反應(yīng)的方向考點(diǎn)五3.焓變與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)放熱反應(yīng)過(guò)程中體系能量降低，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，用焓變(能量變化)來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向——焓判據(jù)(能量判據(jù))。(2)焓變與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的關(guān)系①多數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的。例如燃燒反應(yīng)、中和反應(yīng)等。②有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，如：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)

ΔH＝＋109.8kJ·mol－1。(3)結(jié)論：反應(yīng)的焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一因素。放熱反應(yīng)反應(yīng)物總能量高生成物總能量低化學(xué)反應(yīng)的方向考點(diǎn)五4.熵變與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)概念熵——用來(lái)度量體系混亂程度的物理量。符號(hào)：S

熵變——生成物與反應(yīng)物的熵值之差。符號(hào)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)熵值大小①體系的熵值：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。化學(xué)反應(yīng)的方向考點(diǎn)五4.熵變與化學(xué)反應(yīng)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(jiàn)的熵增過(guò)程和熵增反應(yīng)常見(jiàn)的熵增過(guò)程：固體的溶解，氣體的擴(kuò)散，水的汽化等。常見(jiàn)的熵增反應(yīng)：產(chǎn)生氣體的反應(yīng)，氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)。方法規(guī)律化學(xué)反應(yīng)的方向考點(diǎn)五5.化學(xué)反應(yīng)方向的判定——自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向(1)自由能ΔG＝ΔH－TΔS(ΔG單位：kJ·mol－1；T：開(kāi)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(yīng)方向與自由能的關(guān)系

化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到體系達(dá)到平衡。①當(dāng)ΔG＜0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；②當(dāng)ΔG＝0時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；③當(dāng)ΔG＞0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。化學(xué)反應(yīng)的方向考點(diǎn)五5.化學(xué)反應(yīng)方向的判定——自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向(2)反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系△H△S?H>0?S>0高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H>0?S<0所有溫度下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行?H<0?S>0所有溫度下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行?H<0?S<0低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行△G=△H-T△S自由能判據(jù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判據(jù)１、能量判據(jù)(焓判據(jù)）：是判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的另一判據(jù)。３、復(fù)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(guò)程的自發(fā)性只能用于判斷過(guò)程的方向，不能確定過(guò)程一定會(huì)發(fā)生和過(guò)程發(fā)生的速率判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)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(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。 (

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

)(3)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

ΔH>0，此反應(yīng)可以自發(fā)的條件是高溫。

(

)(4)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)是熵增的反應(yīng)。 (

)××√√1．回答下列問(wèn)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(yīng)：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，該反應(yīng)的ΔH________(填“>”“<”或“＝”，下同)0，ΔS________0，在低溫下，該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。(2)超聲速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層?？茖W(xué)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(xué)方程式為2NO＋2CO??2CO2＋N2。若反應(yīng)在常溫下能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。>>不能<(3)已知在100kPa、298K時(shí)石灰石分解反應(yīng)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0。①常溫下，該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。②據(jù)本題反應(yīng)數(shù)據(jù)分析，溫度________(填“能”或“不能”)成為反應(yīng)進(jìn)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(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是________。(5)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)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(huì)發(fā)生如下兩個(gè)副反應(yīng)：①C6H5C2H5(g)??C6H6(g)＋CH2==CH2(g)②C6H5C2H5(g)＋H2(g)??C6H5CH3(g)＋CH4(g)

甲苯主反應(yīng)生成的氫氣能使副反應(yīng)②的平衡正向移動(dòng)，甲苯的選擇性大于苯的選擇性(2)關(guān)于本反應(yīng)體系中催化劑Fe2O3的描述錯(cuò)誤的是________。A．X射線衍射技術(shù)可測(cè)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(yīng)的活化能D．改變Fe2O3顆粒大小不影響反應(yīng)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(yīng)如下：NO2＋SO2＋H2O===NO＋H2SO42NO＋O2===2NO2(ⅰ)上述過(guò)程中NO2的作用為_(kāi)______________。(ⅱ)為了適應(yīng)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(diǎn)即可)。做催化劑反應(yīng)過(guò)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(yīng)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(yīng)速率最大值對(duì)應(yīng)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(guó)科學(xué)家對(duì)其進(jìn)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(biāo)號(hào))。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(yīng)。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(biāo)號(hào))。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(guó)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(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4