化学反应方向和限度市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第一讲化学反应方向和程度成武二中 李亚楠第1页一、化学反应方向一、化学反应方向1 1、放热反应过程使体系能量降低，含有放热反应过程使体系能量降低，含有自发进行倾向自发进行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分解分解焓变不是决定反应能否自发进行唯焓变不是决定反应能否自发进行唯一原因一原因第2页2 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）方向进行倾向方向进行倾向反应熵变反应熵变S=S=生成物总熵生成物总熵-反应物总熵反应物总熵同一物质熵：同一物质熵：S(g)S(l)S(s)S(g)S(l)S(s)在常温、常压下，熵增反应一定能自发进行在常温、常压下，熵增反应一定能自发进行CaCOCaCO3 3分解分解少数熵减反应在一定条件下也能够自发进行少数熵减反应在一定条件下也能够自发进行NHNH3 3+HCl+HCl熵变熵变也不是决定反应能否自发进行唯也不是决定反应能否自发进行唯一原因一原因第3页H 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第4页3 3、化学反应方向判据、化学反应方向判据在一定条件下，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，既与焓变焓变相关又与相关又与熵变熵变相关。在恒温、相关。在恒温、恒压条件下，由恒压条件下，由HH-TSTS大小来确定。大小来确定。H H T TSS 0 0H H T TSS 0 0H H T TSS 0 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到达平衡状态反应到达平衡状态第5页二、化学反应程度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 一定条件下可逆反应中，正反应速率与逆反一定条件下可逆反应中，正反应速率与逆反应速率应速率 ，反应物和生成物浓度不在随时间，反应物和生成物浓度不在随时间延长而发生延长而发生 状态。状态。相等相等改变改变第6页（2）、化学平衡状态特征）、化学平衡状态特征动：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浓度保持不变，各定：反应混合物中各组分浓度保持不变，各组分百分含量一定。组分百分含量一定。变：条件改变，化学平衡状态将被破坏变：条件改变，化学平衡状态将被破坏,直直到到在新条件下建立新平衡。在新条件下建立新平衡。逆：研究对象可逆反应。逆：研究对象可逆反应。第7页例举反应例举反应 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 v混合物体v系中各成v分量 v各物质物质量或各物质物质量分数一定 是是 v各物质质量或各物质质量分数一定 是是 v各气体体积或体积分数一定 是是 v总体积、总压强、总物质量、总浓度一定 不一定不一定 v正反应速v率与逆反v应速率v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 化学平衡状态判断特征化学平衡状态判断特征第8页压强压强 v若m+np+q，总压强一定（其它条件不变）是是v若m+n=p+q，总压强一定（其它条件不变）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 v任何化学反应都伴伴随能量改变，当体系温度一定（其它条件不变）是是v体系v密度（)密度一定密度一定不一定不一定 第9页化学平衡中常见图像浓度时间图速率时间图某物质转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图某物质转化率(或百分含量)-温度-压强图(3)、化学学平衡中图像题第10页五看图像五看图像一看面：即明确横纵坐标意义（有几个变量）；一看面：即明确横纵坐标意义（有几个变量）；二看线：了解线走向和改变趋势；二看线：了解线走向和改变趋势；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；五看量改变：如浓度、温度、压强改变等。五看量改变：如浓度、温度、压强改变等。分析判断分析判断依据抵达平衡时间长短，结合化学反应速率理论判断温度高依据抵达平衡时间长短，结合化学反应速率理论判断温度高低或压强大小；低或压强大小；依据图像中量改变判断平衡移动方向，结合平衡移动原理，依据图像中量改变判断平衡移动方向，结合平衡移动原理，分析分析可逆反应可逆反应特点（是气体分子数增大还是减小反应；或是吸特点（是气体分子数增大还是减小反应；或是吸热还是放热反应热还是放热反应);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关系；思维要全方面，要注意变换定量与变论另外两个量之间关系；思维要全方面，要注意变换定量与变量，最终下综合结论。量，最终下综合结论。图像题是化学平衡中常见题型，这类题目是考查自变量（如图像题是化学平衡中常见题型，这类题目是考查自变量（如时时间、温度、压强间、温度、压强等）与因变量（如等）与因变量（如物质量、浓度、百分含量物质量、浓度、百分含量、转化转化率率）之间定量或定性关系。）之间定量或定性关系。第11页1、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)求反应物转化率：求反应物转化率：A+2B 3CA转化率转化率=33.3%B转化率转化率=66.7%例：例：练：练：5A 3B+2CA转化率转化率=62.5%tcCAB0ABCtc0.40.30.20.10第12页浓度浓度-时间图关键：时间图关键：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转化率计算反应物转化率计算某物质化学反应速率计算某物质化学反应速率第13页A(g)+2B(g)2C(g)引发平衡移动原因是引发平衡移动原因是 ，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)表示反应速率改变和化学平衡移动。表示反应速率改变和化学平衡移动。2)(2)(已知反应已知反应)判断引发平衡移动原因。判断引发平衡移动原因。增大反应物浓度增大反应物浓度正正引发平衡移动原因是引发平衡移动原因是 ，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 t20第14页已知对某一平衡改变温度时有以下列图改变，已知对某一平衡改变温度时有以下列图改变，则温度改变是则温度改变是 (升高或降低升高或降低)，平衡，平衡向向 反应方向移动，正反应是反应方向移动，正反应是 热反应。热反应。升高升高正正吸吸t1 t2tvv正正v逆逆0第15页对于对于mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，改变压，改变压强时有以下列图改变，则压强改变是强时有以下列图改变，则压强改变是 (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转转化化率率T1T20P1P2;tB转转化化率率P1P20正反应吸热正反应吸热m+nP2C%C%tP1P20m+n=p+q第21页对于反应对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)P1T2;tB%T2P2T1P2T1P10m+np+qm+np+q第24页3 3、化学平衡常数、化学平衡常数对于普通可逆反应：对于普通可逆反应：aAaA（g g）+bB(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)cC(g)+dD(g)在在一一定温度下建立平衡体系：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大小大小K K是温度函数，与反应物、生成物浓度无关，是温度函数，与反应物、生成物浓度无关，只受温度影响只受温度影响,固固体和纯液体浓度为常数，通常不计入平衡常数表示式中。体和纯液体浓度为常数，通常不计入平衡常数表示式中。第25页4.4.意义意义（1 1）K K值越大，反应物转化率值越大，反应物转化率 ，正反应进行程度，正反应进行程度 。（2 2）K K只受只受 影响影响,与反应物或生成物浓度改变无关。与反应物或生成物浓度改变无关。（3 3）化学平衡常数是指某一详细反应平衡常）化学平衡常数是指某一详细反应平衡常数。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。若方程式中各物质系数等倍扩大或缩小，尽管是同式中各物质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第26页5 5、化学平衡常数应用、化学平衡常数应用可逆反应：可逆反应：aAaA（g g）+bB(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)cC(g)+dD(g)在在一定温度下任意时刻：一定温度下任意时刻：c c(C)c d(D)QC=ca(A)c b(B)（浓度熵）（浓度熵）QQc 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第27页6 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)在一在一定温度到达化学平衡：定温度到达化学平衡：（A A）=A A起始浓度起始浓度 -A A平衡浓度平衡浓度A A起始浓度起始浓度100100=C(A)C(A)C(A)C(A)AA100100第28页三、影响化学平衡原因1.影响原因（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压强改变对平衡无影响第29页2 2、勒、夏特列原理：、勒、夏特列原理：假如改变影响化学平衡一个原因，平衡假如改变影响化学平衡一个原因，平衡将向能够将向能够减弱减弱这种改变方向移动。这种改变方向移动。第30页当堂训练当堂训练 1.1.以下过程属于非自发过程是以下过程属于非自发过程是 ()()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第31页2.2.以下说法错误是以下说法错误是 ()()A.NH A.NH4 4NONO3 3溶于水是自发过程溶于水是自发过程 B.B.同一个物质气态时熵值最大，液态时次同一个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过程，其体系借助于外力能自发进行过程，其体系 能能量趋向于从高能状态转变为低能状态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 合而成复合判据，更适合于全部过程合而成复合判据，更适合于全部过程C第32页3.3.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反应是则在任何温度都能自发进行反应是 ；任何温；任何温度都不能自发进行反应是度都不能自发进行反应是 ；另两个反应中，在；另两个反应中，在温度高于温度高于 时可自发进行反应是时可自发进行反应是 ，在温度低，在温度低于于 时可自发进行反应是时可自发进行反应是 。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-161.6-161.6D第33页4.4.一定条件下，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)一定到达化学平衡状态是一定到达化学平衡状态是 ()()X X、Y Y、Z Z物质量之比为物质量之比为122 X122 X、Y Y、Z Z浓度不再发生改变浓度不再发生改变 容器中压强不再发容器中压强不再发生改变生改变 单位时间内生成单位时间内生成n n mol Z mol Z，同时生成，同时生成2 2n n mol Y mol Y A.A.B.C.B.C.D.D.C第34页5.5.以下关于平衡常数说法中，正确是以下关于平衡常数说法中，正确是()()A.A.在平衡常数表示式中，反应物浓度用起始浓在平衡常数表示式中，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.化学平衡常数较大可逆反应，全部反应物化学平衡常数较大可逆反应，全部反应物 转化率一定大转化率一定大 C.C.能够用化学平衡常数来定量描述化学反应能够用化学平衡常数来定量描述化学反应 程度程度 D.D.平衡常数大小与温度、浓度、压强、催化平衡常数大小与温度、浓度、压强、催化 剂相关剂相关C第35页6.6.关于化学平衡常数叙述不正确是关于化学平衡常数叙述不正确是 ()()A.A.温度一定，一个化学反应平衡常数是一个温度一定，一个化学反应平衡常数是一个 常数常数 B.B.两种物质反应，不论怎样书写化学方程式，两种物质反应，不论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，对于给定化学反应，正、逆温度一定时，对于给定化学反应，正、逆 反应平衡常数互为倒数反应平衡常数互为倒数 D.D.浓度商浓度商Q Qc c v v逆逆B第36页v7.在密闭容器中发生以下反应：aA(g)cC(g)+Dd(g),反应到达平衡后，将气体体积压缩到原来二分之一，当再次到达平衡时，D浓度为原平衡1.8倍，以下叙述正确是（）vA.A转化率变小 B.平衡象正反应方向移动vC.D体积分数变大 D.ac+dA第37页