高中化學(xué) 2.2《化學(xué)反應(yīng)的方向和限度》課件2 蘇教版選修4.ppt

專題2化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 水往低處流 生活中的自發(fā)過程 這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展 方向性 我們非常清楚 因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性 一 化學(xué)反應(yīng)的方向 注 一定條件指 一定的溫度t和壓強(qiáng)p 外界幫助指 通電 光照等 一定條件 如加熱 高壓 下目的 引發(fā)反應(yīng) 自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn) 特征 有方向性 且不能自動(dòng)恢復(fù)原狀 若要恢復(fù)必須借助外力 1 自發(fā)反應(yīng)定義 在一定條件下 無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)如鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹 燃燒 1 自發(fā)反應(yīng) 2 實(shí)例n2 o22no2h20 2h2 o2 1 非自發(fā)反應(yīng)定義 在一定條件下 無外界幫助不能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng) 2 非自發(fā)反應(yīng) 通電 3 自發(fā)過程 定義 在一定條件下 無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的過程 2 實(shí)例 水由高處向低處流 冰融化 固體溶解 3 特點(diǎn) 物理變化 體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài) 二 判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù) 1 絕大多數(shù)的放熱反應(yīng) h 0 能自發(fā)進(jìn)行 3 吸熱過程也能自發(fā)進(jìn)行 如 硝酸銨溶于水 2 放出的熱量越多 體系能量降低越多 反應(yīng)越完全 1 焓變 h與反應(yīng)方向 放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)自發(fā)原因 有序 混亂 2 熵變 s 與反應(yīng)方向 研究表明 焓變 h 是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一 但不是唯一因素 除熱效應(yīng)外 決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一因素 體系的混亂度 熵s 1 熵 衡量一個(gè)體系混亂度的物理量叫做熵 符號(hào)s注意 a 熵增原理 體系混亂度 微粒間無規(guī)則排列程度 越大 則熵s越大b 對(duì)于同一物質(zhì) s g s l s s 2 熵變 a 熵變定義 k 41 反應(yīng)前后體系熵的變化符號(hào) sb 表達(dá)式 s s 生成物總熵 s 反應(yīng)物總熵 c 熵判據(jù) 變化后混亂度增加 即體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài) 則體系熵變 s 0 s越大 越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)自發(fā)原因 3 化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) 必須綜合考慮反應(yīng)的 焓變 h和 熵變 s 正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行 恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行 h 0 s 0 h 0 s 0 h 0 s 0 h 0 s 0 一定自發(fā) 一定不能自發(fā) 在低溫是自發(fā)反應(yīng) 在高溫是非自發(fā) 低溫非自發(fā)反應(yīng) 在高溫是自發(fā)反應(yīng) 三 化學(xué)平衡狀態(tài) 化學(xué)平衡狀態(tài)研究對(duì)象 1 可逆反應(yīng) 定義 在同一條件下 正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng) 特征 可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底 存在限度 平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)物和生成物同時(shí)存在 你有我有大家有 即 任一方向都不可能進(jìn)行完全 任一組分轉(zhuǎn)化率 100 符號(hào) 條件 兩同 交流 研討 下列說法是否正確 1 氫氣在氧氣中燃燒生成水 水在電解時(shí)生成氫氣和氧氣 h2 o2 h2o是可逆反應(yīng) 2 硫酸銅晶體加熱變成白色粉末 冷卻又變成藍(lán)色 所以無水硫酸銅結(jié)合結(jié)晶水的反應(yīng)是可逆反應(yīng) 3 氯化銨加熱變成氨氣和氯化氫氣體 兩種氣體又自發(fā)變成氯化銨 氯化銨的分解是可逆反應(yīng) 思考 2體積so21體積o2500 101kpa v2o5 so2 6 o2 3 so3 91 如前 如前 反應(yīng)停止了嗎 思考 開始瞬間各種物質(zhì)的濃度 正 逆反應(yīng)速率各有什么特征 隨著反應(yīng)進(jìn)行又有什么特征 一段時(shí)間后有什么特征 c so2 c o2 最大 c so3 0 c so2 c o2 c so3 v 正 v 逆 c so2 c o2 c so3 均不再變化 2 化學(xué)平衡狀態(tài)的建立 v 正 v 逆 且v 正 v 逆 v 正 最大 v 逆 0 這時(shí) so2 o2的消耗量等于so3轉(zhuǎn)化生成so2 o2的量 化學(xué)平衡狀態(tài) 動(dòng)態(tài)平衡 2so2 o22so3 2so2 o22so3 不平衡狀態(tài) 2 化學(xué)平衡狀態(tài) 定義 在一定條件下的可逆反應(yīng)里 正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等 反應(yīng)物和生成物各組分濃度保持不變的狀態(tài) 注意三點(diǎn) 前提 研究對(duì)象 可逆反應(yīng) 內(nèi)在本質(zhì) v 正 v 逆 0 外在標(biāo)志 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變 2 化學(xué)平衡的特征 a 逆 研究對(duì)象 前提 可逆反應(yīng) e 變 當(dāng)濃度 壓強(qiáng) 溫度等外界條件改變時(shí) 原化學(xué)平衡可能被破壞 正 逆 平衡移動(dòng)重新建立新的平衡 v正 v逆 若 正 逆平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 若 正 逆平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) b 等 同一種物質(zhì) 正 b 逆 b 0 c 動(dòng) 動(dòng)態(tài)平衡即v不等于零 d 定 平衡狀態(tài)時(shí) 反應(yīng)混合物中各組分的濃度或其百分含量保持一定 不變 補(bǔ)充 平衡的建立與途徑無關(guān) 只要在相同的條件下 按一定的比例投料 就可以達(dá)到相同的平衡 直接標(biāo)志 任何情況均適用 1 等 同一種物質(zhì) 正 b 逆 b 2 反應(yīng)混合物中反應(yīng)物和生成物各組分的濃度或其百分含量保持不變注意陷阱 1 同一反應(yīng)中不同的物質(zhì)的速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比 2 若反應(yīng)前后總質(zhì)量一直不變 則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 3 密閉容器中的氣體反應(yīng)如 若密度不變 則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 3 化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 難點(diǎn) 非標(biāo)志 錯(cuò) 錯(cuò) n2 3h22nh3 錯(cuò) 間接標(biāo)志 任何情況均適用 1 同一種物質(zhì) 該物質(zhì)的生成速率等于它的分解速率 生成 b 分解 b 2 同一種物質(zhì) 該物質(zhì)的斷鍵速率等于它的成鍵速率 斷鍵 b 成鍵 b 3 各組成的物質(zhì)的量n 或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 不隨時(shí)間的改變而改變 4 各組成的質(zhì)量m 或質(zhì)量分?jǐn)?shù) 不變 5 各氣體的體積v 或體積分?jǐn)?shù) 不變 6 各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或各產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變 重要題型 判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 能夠說明n2 3h22nh3反應(yīng)在密閉容器中已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 容器內(nèi)n2 h2 nh3三者共存 容器內(nèi)n2 h2 nh3三者濃度相等 容器內(nèi)n2 h2 nh3的濃度比恰為1 3 2 tmin內(nèi)生成1molnh3同時(shí)消耗0 5moln2 tmin內(nèi)生成1moln2同時(shí)消耗3molh2 容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化 容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化 容器內(nèi)的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化 判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法 某時(shí)間內(nèi)斷裂3molh h鍵的同時(shí) 斷裂6moln h鍵 容器內(nèi)質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化 能夠說明n2 3h22nh3反應(yīng)在密閉容器中已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 平衡 平衡 平衡 不一定 平衡 平衡 不一定 不一定 不一定 不一定 平衡 平衡 平衡 不一定 不一定 6 化學(xué)平衡的相關(guān)計(jì)算 基本模式 三行式解法 轉(zhuǎn)化濃度 mxnxpxqx 平衡濃度 a mxb nxpxqx 基本關(guān)系 生成物 平衡濃度 起始濃度 轉(zhuǎn)化濃度 反應(yīng)物 平衡濃度 起始濃度 轉(zhuǎn)化濃度 例 ma nbpc qd起始濃度 ab00 mol l mol l mol l 轉(zhuǎn)化率 氣體的平均分子量 幾點(diǎn)定律 恒溫恒壓下 氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比 即氣體的密度比等于摩爾質(zhì)量之比 即恒溫恒容下 氣體的壓強(qiáng)比等于物質(zhì)的量之比 即 1體積so2和3體積空氣混合后在450 以上通過v2o5催化劑發(fā)生反應(yīng) 若同溫同壓下測(cè)得反應(yīng)前和反應(yīng)后混合氣體的密度比為0 9 則so2的轉(zhuǎn)化率為 例1 a 90 b 80 c 45 d 10 差量法 例2 在一定條件下 可逆反應(yīng)a2 g b2 g 2c g 達(dá)平衡時(shí) 各物質(zhì)的平衡濃度分別為c a2 0 5mol l c b2 0 1mol l c c 1 6mol l若用a b c分別表示a2 b2 c的起始濃度 則 a b的取值范圍 0 4mol l a 1 3mol l0mol l b 0 9mol l 極端假設(shè)法 4 化學(xué)平衡常數(shù) 1 定義 在一定溫度下 當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí) 生成物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應(yīng)物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積的比值是一個(gè)常數(shù) 這個(gè)常數(shù)是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù) 符號(hào)k 2 表達(dá)式 aa bbcc dd平衡常數(shù) 平衡常數(shù)的書寫規(guī)則 固 純液體濃度 為常數(shù) 不必寫出 例 a caco3 s cao s co2 g k co2 b co2 g c s 2co g k co 2 co2 c cr2o72 h2o2cro42 2h k cro42 2 h 2 cr2o72 上兩濃度平衡常數(shù)的單位分別是 第1個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)kc的單位是 l mol 第2個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)kc的單位是 mol l kc的單位與反應(yīng)的化學(xué)方程式有關(guān) 由化學(xué)方程式?jīng)Q定 無固定的單位 常數(shù)k為比值 數(shù)值 無單位 3 意義 k值的大小說明反應(yīng)進(jìn)行的限度 程度 a k值越大反應(yīng)進(jìn)行的越完全 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大 反應(yīng)的平衡常數(shù)k 105 認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完全 b k值越小反應(yīng)進(jìn)行越不完全 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小 k 10 5則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行注意 平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度 不表示反應(yīng)的快慢 即速率大 k值不一定大 4 平衡常數(shù)k影響因素 a 與濃度c 壓強(qiáng)p和催化劑均無關(guān) 交流與探討 b 只與溫度t有關(guān) a 吸熱反應(yīng) 溫度t與k正比 升高溫度 平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng) b 放熱反應(yīng) 溫度t與k反比 降低溫度 平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)