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第一节化学反应的方向和限度-教学


(aq)
CaCO3(s)(蛋壳)
澳大利亚科学研究者发现,夏季给鸡适当喂食下列某种饮料会使蛋壳变厚,
这种饮料是( )
A.淡盐水
B.黄酒
C.蔗糖
D.澄清石灰水
解析:平衡向生成碳酸钙的方向移动,蛋壳就会变厚。适当喂石灰水,一方 面可以增加钙离子的浓度,另一方面可以调节pH,使平衡向着生成碳酸钙 的方向移动。 答案:D
A.①②③④⑤⑥⑦⑧
B.①③④⑤
C.①②③④⑤⑦
D.①③④⑤⑧
解析:②由于是定容容器,反应前后气体的质量不变,故反应中气体的密度 保持不变,故不能作为判断是否达到平衡状态的依据,同理⑧不正确;⑥反 应速率之比等于反应方程式中的计量数之比,故不论是否达到平衡,它们的 速率比值总是计量数之比,故不正确;⑦由于反应物生成物全部是气体,根 据质量守恒,不论是否达到平衡,气体总质量保持不变,故不正确;综上所 述,选项B符合题意。 答案:B
1.自发过程是指在 温度和压强 一定的条件下,不借助光、电等外部力量 就能自动进行的过程。 例如:水由高处流向低处,热由高温物体传向低温物体都是自发过程。
2.反应焓变是反应能否自发进行的主要因素之一,大部分 放热 反应能自发 进行,也有一部分 吸热 反应能自发进行。
3.熵是描述体系 混乱度 的物理量,熵值越 大 ,体系混乱度越大, 而同一物质的熵与其聚集状态有关,如对同一物质来说,S(g)>S(l)>S(s) 。 常见的熵增大过程有: 固体的溶解 、水的汽化 、 墨水的扩散 以及气体扩 散的过程都是熵增加过程,而在化学反应中气体物质的量增加的反应也是熵 增加的过程。实验证明,熵增加过程有利于自发进行。
热点透视 1. 化学反应速率的简单计算。 2. 影响反应速率和化学平衡的因素及图表、图像表示。 3. 化学平衡常数的简单计算。 4.化学反应的限度。 5.用化学反应速率和化学平衡理论解释实际生活、生产和科研中的问题。
高考预测 化学反应速率和化学平衡是每年高考的必考内容,出现的题目类型有选择题和 填空题。在选择题部分中,以考查化学平衡的基本概念和影响平衡移动的条件 为主,化学平衡和化学反应速率计算的考查也时有出现。而在Ⅱ卷中,常出现 思维强度较高的题目,以考查考生的综合思维能力。 今后高考命题的变化趋势可能是:化学反应速率将依据其外在影响因素选择反应 条件,或探究并建立化学反应速率的数学模型,或者给定某一反应速率与时间的 变化曲线图像,提出合理的解释。此部分内容的高考试题将以中学化学知识为落 脚点,紧贴社会生产、日常生活、环境、能源、材料、健康等实际命题,既全面 考查学生的知识、技能,又充分利用高考这一特殊手段展开素质教育。预计化工 生产中选择适宜温度、压强、酸碱性环境等,将是高考重点开发的内容。
解析:ΔH-TΔS<0时反应能自发进行,所以焓变和熵变是一定温度下化学 反应能否自发进行的复合判据,选项A正确,选项C不正确;放热反应的焓 变小于零,熵增加反应熵变大于零,都对ΔH-TΔS<0做出贡献。显然,放 热的熵增加的反应一定能自发进行,所以选项B正确;固体的溶解过程,体 系的混乱度增大,它是熵增加的过程,所以选项D不正确。 答案:AB
2.夏天,鸡因没有汗腺只能依赖“喘息”调节体温。鸡过度地呼出CO2,使下 列平衡向左移动,导致蛋壳变薄,使农场主和超市经营者遭受经济损失。
CO2(g)
CO2(aq), CO2(aq)+H2O(l)
H2CO3(aq)
(aq)+
(aq)
(aq) H+(aq)+
(aq)
H2CO3(aq)
Ca2+(aq)+
第一节 化学反应的方向的限度
1. 了解化学反应的方向与化学反应的焓变和熵变之间的关系。 2.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据。 3.能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。 4.了解可逆反应的定义。 5.理解化学平衡的定义。 6.理解影响化学平衡的因素。 7.理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。
比值是一个常数,用符号 K 表示。
对于反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),表达式为:K=
平衡常数的应用和注意事项有: ①K值越大,反应物的转化率 越大 ,正反应进行的程度 越高 。 ②利用浓度商与K判断平衡移动方向。 ③平衡常数只与 温度 有关,与其他因素无关。 ④ 固体 和 纯液体 的浓度通常看作常数“1”,不计入平衡常数表达式中。 ⑤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,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,尽管是同一反应,平衡常数 也会改变。
3.平衡状态直接决定了在一定条件下可逆反应进行的程度大小,也是可逆反应 进行到最大限度的结果。
4.从化学平衡的特征判断可逆反应是否达到化学平衡时,要特别注意外界条件 的限制及反应本身的特点,如“恒温、恒容”、“体积可变”、“体积不 变”、“全是气体参加”等。
5. 可逆反应达到平衡状态的标志
举例 反应
【例2】 在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反 应A(g)+2B(g) C(g)+D(g)已达到平衡状态的是( )
①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③B的物质的量浓度 ④混合气体总 物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥v(C)与v(D)的比值 ⑦混合气 体总质量 ⑧混合气体总体积
一定,m+n≠p+q 一定,m+n=p+q
是 不一定
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)
第八章 化学反应的方向、限度和速度
考纲要求 1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。 2.了解催化剂在生产生活和科学研究领域中的重要作用。 3.了解化学反应的可逆性。 4.了解化学平衡建立的过程,理解化学平衡常数的含义,能利用化学平衡常数进 行
简单计算。 5. 理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂)对化学反应速率和化学平衡的影响,认 识其一般规律。 6. 了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域的重要作用。
【例1】 对于化学反应方向的确定不仅与焓变(ΔH)有关,也与温度(T)、熵变(ΔS)有关, 实验证明,化学反应的方向应由ΔH-TΔS确定,若ΔH-TΔS<0则自发进行, 否则不能自发进行。下列说法中,正确的是( ) A.在温度、压力一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 B.温度、压力一定时,放热的熵增加的反应一定能自发进行 C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D.固体的溶解过程只与焓变有关
1.自发过程是不借助外力就能自动进行的过程,但并不是没有任何条件的, 而是必须在一定温度和压强的前提下不借助外力。例如,H2在O2中燃烧 是自发过程,但需要点燃这个条件才能引发反应。
2.并非所有自发进行的化学反应都是放热的。 (1)有不少吸热反应在室温下也能自发进行。 例如:2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(g)|2NH3↑+CaCl2+2H2O; (2)也有一些吸热反应在室温下不能自发进行,但在高温下,能自发进行, 如CaCO3CaO+CO2↑。 (3)ΔH-TΔS只能应用于温度、压强一定的条件下的化学反应的判据。 (4)过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生 和过程发生时的反应速率。
1.下列关于判断变化过程的方向的说法正确的是( ) A.所有自发进行的化学反应都是放热反应 B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应 C.ΔH-TΔS<0,反应可能会自发进行 D.同一物质的固、液、气三种状态的熵相同 解析:有些吸热反应也可以自发进行。如2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是吸热 反应,又是熵增加的反应,所以A不正确;高温高压使石墨转化为金刚石, 要向体系中输入能量,是非自发的反应,所以B不正确;同一物质:气态时 的熵最大,固态时熵最小,所以D不正确。 答案:C
vA∶vB∶vC∶vD=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆
在单位时间内生成n mol B,同时消耗q mol D,v正不一定等于v逆
是 是 不一定
不一定
压强(恒容时)
若m+n≠p+q,总压强一定(其他条件不变) 若m+n=p+q,总压强一定(其他条件不变)
是 不一定
混合气体相 对平均 分子质量
()
1.可逆反应是指在 相同 条件下,既能向 正反应方向 进行同时又能 向 逆反应方向 进行的反应,其特点是能 达到 平衡,平衡时各物质的浓 度不为 零 ,反应物 不可能 完全转化为产物。
2.化学平衡是指在一定条件下的可逆反应,正反应速率与 逆反应速率 相 等,反应混合物中各组分的 浓度 保持不变的状态。
【想一想】 在一定条件下的可逆反应,为什么说达到平衡时反应物的利用率最高, 而不可能达到100%呢? 答:由于可逆反应是在相同条件下既能正向进行,同时又能逆向进行的反应, 所以反应物的转化率不可能达到100%,只要达到平衡,平衡混合物中各组分 浓度就保持不变,所以达到化学平衡状态时,反应物的利用率就最高。
3.化学平衡的特征是动、等、定 、变 。化学平衡是 动态 平衡,达到 平衡时 v正=v逆 ,各组分的浓度(或百分含量)保持 不变 , 条件改变引起 v正≠v逆 ,平衡移动。
4.化学平衡常数是指:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时, 生成物 浓度计量数次方的乘积 与反应物 浓度计量数次方的乘积 的
3. 下列关于自发反应的叙述中,正确的是( ) A.自发反应是无需外界帮助就能自发进行的反应 B.在自然界中不需要任何条件就能进行的自发反应是不存在的 C.在通常状况下,冰能自行融化,所以它是自发反应 D.所有能发生的化学反应都是自发反应 解析:自发是有条件的,通常所说的自发反应是指在一定条件下能自发进行 的反应;如物质的燃烧是自发反应,但需要点燃等条件,所以A是错误的,B 是正确的;自发反应讨论的是化学反应,像冰融化等能自发进行,但不是本 单元讨论的自发反应;能发生化学反应,说明在反应发生的条件下,该反应 是自发的,但在其他条件下却不一定是自发的,如在高温下,石灰石能自发 分解,生成二氧化碳和生石灰,但在常温下该反应就不是自发反应。 答案:B
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