第二單元化學反應的方向和限度

1、第二單元 化學反應的方向和限度【考試說明】1.了解化學反應的可逆性。能用焓變和熵變說明常見化學反應的方向。2.理解化學平衡和化學平衡常數(shù)的含義,能用化學平衡常數(shù)計算反應物的轉(zhuǎn)化率。【高考點擊】例.(2008上海高考·26在2L 密閉容器中,800時反應2NO(g+O 2(g2NO 2(g體系中,n(NO (1寫出該反應的平衡常數(shù)表達式:K = 。已知:K(300>K(350,該反應是 熱反應。(2右圖中表示NO 2的變化的曲線是 。用O 2表示從02s 內(nèi)該反應的平均速率v(O 2= 。(3能說明該反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是 。a 、v(NO 2=2v(O 2b 、容器內(nèi)壓強保持

2、不變c 、v 逆(NO=2v 正(O 2d 、容器內(nèi)的密度保持不變(4為使該反應的反應速率增大,且平衡向正反應方向移動的是 。a 、及時分離出NO 2氣體b 、適當升高溫度c 、增大O 2的濃度d 、選擇高效的催化劑【知識梳理】1.可逆反應:在 條件下,既能向 方向進行又能向 方向進行的反應。 如H 2O 電解生成H 2和O 2,與H 2和O 2反應生成H 2O 屬于可逆反應。2.判斷化學反應的方向:(1熵變S 的大小:混亂度增加,S 0 ,混亂度減小,S 0 。同一種物質(zhì),三種狀態(tài)下,熵值的大小順序: > > 。(2焓變H 的大小:放熱,H 0 ,吸熱,H 0 。(3用H ( 變

3、和S ( 變組合說明H<0,S>0, 自發(fā)進行;H>0,S<0, 自發(fā)進行 H>0,S>0, 自發(fā)進行;H<0,S<0, 自發(fā)進行例1.對于化學反應方向的確定不僅與焓變(H 有關,也與溫度(T 、熵變(S 有關,實驗證明,化學反應的方向應由H -T S 確定,若H -T S<0,則自發(fā)進行,否則不能自發(fā)進 行。下列說法中,正確的是 ( A .在溫度、壓力一定的條件下,焓因素和熵因素共同決定一個化學反應的方向.B .溫度、壓力一定時,放熱的熵增加反應一定能自發(fā)進行.C .反應焓變是決定反應能否自發(fā)進行的惟一因素D .固體的溶解過程與焓變有關3

4、.化學平衡狀態(tài)(1化學平衡狀態(tài)的建立:在一定條件下,將0.02 mol CO 和0.02 mol H 2O(g通入2 L 密閉容器中,進行反應:CO+H2O CO 2+H 2 反應剛開始時,反應物濃度 ,正反應速率 , 生成物濃度為 ,逆反應速率為 。 反應進行中,反應物濃度逐漸 ,正反應速率逐漸 ,生成物濃度逐漸 ,逆反應速率逐漸 。 達到平衡時,正反應速率與逆反應速率 ,此時反應物濃度 ,生成物濃度也 。 若達平衡時,水蒸氣的體積分數(shù)與H 2的體積分數(shù)相等,則平衡時一氧化碳的轉(zhuǎn)化率為 。例2.合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義,對于密閉容器中的反應:N2(g+3H 2(g 2NH

5、 3(g ,673 K 、30 MPa 下,n(NH 3和n(H 2隨時間變化的關系如右圖所示。下列敘述正確的 是 ( A .點a 的正反應速率比點b 的大.B .點c 處反應達到平衡C .點d (t 1時刻和點e (t 2時刻處n(N 2不一樣D .其他條件不變,773 K 下反應至t 1時刻,n(H 2比上圖中d 點的值大.(2化學平衡狀態(tài)的判斷: 與 相等, 保持不變。 例3.下列方法中可以證明2HI H2 + I 2(g 已達平衡狀態(tài)的是 。 單位時間內(nèi)生成n mol H 2的同時生成n mol HI ; 一個H H 鍵斷裂的同時有兩個H I 鍵斷裂;HI 的體積分數(shù)與I 2的體積分數(shù)

6、相等; 反應速率。v(H 2=v(I 2=21(HI;c(HI :c(H 2 :c(I 2=2 :1 :l ; 溫度和體積一定時,某一生成物濃度不再變化; 溫度和體積一定時容器內(nèi)壓強不再變化; 條件一定,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化; 溫度和體積一定時,混合氣體的顏色不再變化; 溫度和壓強一定時,混合氣體的密度不再變化。討論:在上述的說法中能說明2NO2 N 2O 4達到平衡狀態(tài)的是 。 4.化學平衡常數(shù) 在一定溫度下,對于反應mA(g+nB(g pC(g+qD(g,達到平衡時: (1平衡常數(shù)K 的表達式:K =(2K 值的意義: K 值越大,反應物的轉(zhuǎn)化率 ,正反應進行的程度 。 可以

7、利用濃度商判斷平衡移動方向。在一定溫度的任意時刻,反應物與生成物的濃度有如下關系:Q c 叫該反應的濃度商: Q c < K ,反應向 反應方向進行;Q c = K ,反應處于平衡狀態(tài);Q c > K ,反應向 反應方向進行。 (3影響平衡常數(shù)的因素 平衡常數(shù)只與 有關,與其他無關。 和 的濃度通?？醋鞒?shù)“1”,不計入平衡常數(shù)表達式中。 化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。若反應方向改變,則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小,平衡常數(shù)也會改變。例4.在一定體積的密閉容器中,進行如下化學反應:CO2(g+H 2(g CO(g+H 2O(g (1該反應的化學平衡常

8、數(shù)表達式為K = 。(2該反應為 反應(選填“吸熱”、“放熱”。(3能判斷該反應是否已達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。a .容器中壓強不變b .混合氣體中c(CO不變c .v 正(H 2=v 逆(H 2Od .c(CO 2=c(CO(4某溫度下,平衡濃度符合:c(CO 2·c(H 2=c(CO·c(H 2O,試判斷此時的溫度為 。第二單元 化學反應的方向和限度練習1.下列關于判斷過程的方向性說法中正確的是( A .所有自發(fā)進行的化學反應都是放熱反應B .高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學反應C .由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復合判據(jù),將更適合于所有的過程.D .同一物

9、質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同2.在一定溫度下,容器內(nèi)某一反應中M 、N 的物質(zhì)的量隨反應時間變化的曲線如右圖所示,下列表述正確的是( A .反應的化學方程式為:2M N B .t 2時,正、逆反應速率相等,達到平衡C .t 3時,正反應速率大于逆反應速率D .t 1時,N 的濃度是M 濃度的2倍.3.在一定溫度下,反應:2A(s+2B(g C(g+D(g 在恒容容器中進行,不能說明該反應已經(jīng)達到平衡的是 ( A .容器內(nèi)的壓強不隨時間而變化.B .混合氣的密度不再隨時間而變化C .A 的質(zhì)量不再改變D .平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變 4.在一定溫度下,反應:A(s+3B(g xC

10、(g+2D(g 在一恒壓容器中進行,下列說法中正確的是 ( A .單位時間內(nèi)生成n molB ,同時生成n mol D ,則反應逆向進行B .當氣體體積不再變化時,說明反應已達平衡C .若反應時氣體體積增加,則x 必大于l 且反應一定正向進行.D .若x 等于1,不論反應是否平衡,混合氣的體積和質(zhì)量均不會改變5.在一個密閉容器中進行如下反應:2SO 2(g+O 2(g2SO 3(g,反應過程中某一時刻測得SO 2、O 2、SO 3的物質(zhì)的量濃度分別為0.2 mol ·L -1、0.2 mol ·L -1、0.2 mol ·L -1 ,當反應達到平衡時,各物質(zhì)的濃度

11、有可能是 ( A .c(SO 3=0.4 mol ·L -1B .c(SO 2=0.25 mol ·L -1.C .c(SO 2= c(SO 3=0.15 mol ·L -1D .c(SO 2+c(SO 3=0.4 mol ·L -1.6.反應H2(g+I 2(g 2HI 的平衡常數(shù)為K 1 ;反應HI 21H 2(g+ 2 1I 2(g 的平衡常數(shù)為K 2 ;則K 1、K 2的關系為(平衡常數(shù)為同溫同壓下的測定值 ( A .K 1=2 K 2B .K 1=K 22C .K 1=1/K 22D .21K 1=K 2 7.在一密閉容器中,將1.0 mol

12、CO 與1.0 mol H 2O(g混合加熱到800,發(fā)生下列反應:CO(g+H2O(g CO 2(g+H 2(g ,一段時間后該反應達到平衡,測得CO 的物質(zhì)的量為0.5 mol 。通過計算回答下列問題其中(2、(3兩小題要求寫出計算過程: (1平衡時CO 的轉(zhuǎn)化率為 ,該反應的化學平衡常數(shù)為 。(2如果繼續(xù)向上述平衡體系中通入1.0 mol 的H 2O(g,相同條件下反應一段時間后,達到新的平衡狀態(tài),此時CO 的轉(zhuǎn)化率為 。(3若改變起始反應物的用量,將2.0 mol CO 與4.0 mol H 2O(g混合加熱到800,一段時間后該反應達到平衡,此時CO 的物質(zhì)的量為 。8.(2008理

13、綜寧夏卷·12將固體NH 4I 置于密閉容器中,在一定溫度下發(fā)生下列反應:NH4I(s NH 3(g+HI(g;2HI H 2(g+I 2(g達到平衡時,c (H 2=0.5mo l ·L -1,c (HI=4mo l ·L -1,則此溫度下反應的平衡常數(shù)為( A .9 B .16 C .20. D .259.(2008理綜山東卷·14高溫下,某反應達到平衡,平衡常數(shù)K =(222H c CO c O H c CO c 。恒容時,溫度升高,H 2濃度減小。下列說法正確的是( A .該反應是焓變?yōu)檎?B .恒溫恒容下,增大壓強,H 2濃度一定減小C .升

14、高溫度,逆反應速率減小D .該反應化學方程式為CO +H 2O CO 2+H 2 10.(2007山東·28·11分二氧化硫和氮的氧化物是常用的工業(yè)原料,但也是大氣的主要污染物。綜合治理其污染是環(huán)境化學當前的重要研究內(nèi)容之一。(1硫酸生產(chǎn)中,SO 2催化氧化成SO 3:2SO 2(g+O 2(g 2SO 3(g 某溫度下,SO 2的平衡轉(zhuǎn)化率(與體系總壓強(P 的關系如右圖所示。根據(jù)圖示回答下列問題: 將2.0 mol SO 2和1.0 mol O 2置于10L密閉容器中,反應達平衡后,體系總壓強為0.10 MPa 。該反應的平衡常數(shù)等于 。 平衡狀態(tài)由A變到B時,平衡常數(shù)

15、K(A K(B(填“>”、“<”或“=”。(2用CH 4催化還原NO x 可以消除氮氧化物的污染。例如:CH 4(g+4NO 2(g=4NO(g+CO 2(g+2H 2O(g H =-574 kJ ·mol -1CH 4(g+4NO(g=2N 2(g+CO 2(g+2H 2O(g H =-1160 kJ ·mol -1若用標準狀況下4.48L CH 4還原NO 2至N 2,整個過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為 (阿伏伽德羅常數(shù)用N A 表示,放出的熱量為 kJ 。11.(2008江蘇高考·20·10分將一定量的SO 2和含0.7mol 氧氣的空氣(忽略CO 2放入一定體 積的密閉容器中,550時,在催化劑作用下發(fā)生反應:2SO 2+O 2 2SO 3(正反應放熱。反應達到平衡后,將容器中的混合氣體通過過量NaOH 溶液,氣體體積減少了21.28L ;再將剩余氣體通過焦性沒食子酸的堿性溶液吸收O 2,氣體的體積又減少了5.6L (以上氣體體積均為標準狀況下的體積。(計算結果保留一位小數(shù)請回答下列