2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題8.3 化學(xué)平衡移動(dòng)講案(含解析).doc
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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題8.3 化學(xué)平衡移動(dòng)講案(含解析) 復(fù)習(xí)目標(biāo): 1、 理解化學(xué)平衡常數(shù)的定義并能進(jìn)行簡單計(jì)算。 2、 了解化學(xué)反應(yīng)的方向與化學(xué)反應(yīng)的焓變與熵變的關(guān)系。 3、 掌握化學(xué)反應(yīng)在一定條件下能否自發(fā)進(jìn)行的判斷依據(jù),能夠利用化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。 基礎(chǔ)知識(shí)回顧: 一、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 1、焓判據(jù) (1)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。如氫氧化亞鐵的水溶液在空氣中被氧化為氫氧化鐵的反應(yīng)是自發(fā)的,其△H(298K)=-444.3kJmol—1 (2)部分吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。 如NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l),其△H(298K)= +37.30kJmol—1。 (3)有一些吸熱反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行,在較高溫度下則能自發(fā)進(jìn)行。如碳酸鈣的分解。 研究表明,對(duì)于化學(xué)反應(yīng)而言,絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行,且反應(yīng)放出的熱量越多,體系能量降低得也越多,反應(yīng)越進(jìn)行得越完全??梢姡?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。但是,反應(yīng)焓變不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一依據(jù)。 2、熵判據(jù) (1)熵:描述大量粒子混亂度的物理量,符號(hào)為S,單位Jmol—1K—1,熵值越大,體系的混亂度越大。S(g)>S(l)>S(s)。 (2)化學(xué)反應(yīng)的熵變(△S):反應(yīng)產(chǎn)物的總熵與反應(yīng)物總熵之差。 (3)反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向的關(guān)系 ①多數(shù)熵增加的反應(yīng)在常溫常壓下均可自發(fā)進(jìn)行。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)、氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng),熵變都是正值,為熵增加反應(yīng)。 ②有些熵增加的反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行,但在較高溫度下則可自發(fā)進(jìn)行。如碳酸鈣的分解。 ③個(gè)別熵減少的反應(yīng),在一定條件下也可自發(fā)進(jìn)行。如鋁熱反應(yīng)的△S== —133.8 Jmol—1K—1,在點(diǎn)燃的條件下即可自發(fā)進(jìn)行。 化學(xué)反應(yīng)的ΔS越大,越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。但不是唯一判據(jù)。 3、綜合判據(jù)——吉布斯自由能判據(jù) 在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,化學(xué)反應(yīng)的方向的判據(jù)為: △G=△H—T△S<0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 △G=△H—T△S==0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) △G=△H—T△S>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 “四象限法”判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。 在二維平面內(nèi)建立坐標(biāo)系,第Ⅰ象限的符號(hào)為“+、+”,第Ⅱ象限的符號(hào)為“+、—”,第Ⅲ象限的符號(hào)為“—、—”,第Ⅳ象限的符號(hào)為“—、+”。借肋于數(shù)學(xué)坐標(biāo)系四個(gè)象限的符號(hào),聯(lián)系焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響,可以從熱力學(xué)的角度快速判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。反應(yīng)放熱和熵增加都有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。該判據(jù)指出的是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢。 △S<0 △H>0 所有溫度下反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行 △S>0 △H<0 所有溫度下均可自發(fā)進(jìn)行 △S>0 △H>0 高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 △S<0 △H<0 低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 y x —、+ —、— +、+ +、— Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 4、應(yīng)用 (1)第Ⅰ象限符號(hào)為“+、+”(△S>0、△H>0)時(shí)化學(xué)反應(yīng)的方向——高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 【典型例題1】石灰石的分解反應(yīng)為:CaCO3(s)==CaO(s) +CO2(g) 其△H(298K)==178.2kJmol—1,△S(298K)==169.6Jmol—1K—1 試根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)在常溫下是否自發(fā)進(jìn)行?其分解溫度是多少? (2)第Ⅱ象限符號(hào)為“+、—”(△S>0、△H<0)時(shí)化學(xué)反應(yīng)的方向——所有溫度下反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行 【典型例題2】已知雙氧水、水在298K、100kPa時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的數(shù)據(jù)如下: 物 質(zhì) △fH/kJmol—1 H2O(l) -258.8 H2O2(l) -191.2 O2(g) 0 (1)試由以上數(shù)據(jù)計(jì)算雙氧水發(fā)生分解反應(yīng)的熱效應(yīng)。 (2)若雙氧水發(fā)生分解反應(yīng)生成液態(tài)水和氧氣時(shí),其△S=57.16Jmol—1K—1 試判斷該反應(yīng)在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行。若溫度達(dá)到xxK時(shí),反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。 【解析】 (1)根據(jù)△H =H(產(chǎn))-H(反)得,△H =2(-258.8kJmol-1)+0—2(-191.2kJmol-1)=-135.2kJmol-1。 (2)在298K時(shí),△H—T△S=-135.2kJmol—1-(298K10—357.16kJmol—1K-1) =-152.23 kJmol-1 <0 ∴該反應(yīng)在常溫下可自發(fā)進(jìn)行。 溫度達(dá)到xxK,且假定焓變和熵變不隨溫度變化而變化,△H—T△S=-135.2kJmol—1-(xxK10—357.16kJmol—1K—1)= -2495.2kJmol—1<0 故△S>0、△H<0時(shí),僅從符號(hào)上進(jìn)行分析,無論溫度如何變化,恒有△H—T△S<0,故化學(xué)反應(yīng)的方向——所有溫度下反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行。 (3)第Ⅲ象限符號(hào)為“—、—”(△S<0、△H<0)時(shí)化學(xué)反應(yīng)的方向——低溫下反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行 【典型例題3】常溫下氫氧化亞鐵與空氣中的氧氣及水有可能發(fā)生反應(yīng),即: 4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s),已知該反應(yīng)在298K時(shí)的△H=-444.3 kJmol—1,△S=-280.1 Jmol—1K—1 試問該反應(yīng)在常溫下是否自發(fā)進(jìn)行? (4)第Ⅳ象限符號(hào)為“—、+”(△S<0、△H>0)時(shí)化學(xué)反應(yīng)的方向——所有溫度下反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行 【典型例題4】CO(g)=C(s,石墨)+O2(g),其△H=110.5 kJmol—1△S=-89.36Jmol—1K—1,試判斷該反應(yīng)在298K和xxK時(shí)反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行? 事實(shí)上,△S<0、△H>0時(shí),僅從符號(hào)上進(jìn)行分析,無論溫度如何變化,恒有△H—T△S>0,故化 學(xué)反應(yīng)的方向——所有溫度下反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行。 從以上四個(gè)象限的情況來看,交叉象限的情況相反相成,第Ⅰ象限(高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行)和第Ⅲ象限(低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行)相反相成,第Ⅱ象限(所有溫度下均可自發(fā)進(jìn)行)和第Ⅳ象限(所有溫度下反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行)相反相成。分析化學(xué)反應(yīng)的方向的熱力學(xué)判據(jù)是△H—T△S<0,而這個(gè)判據(jù)是溫度、壓強(qiáng)一定的條件下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢,并不能說明反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生,因?yàn)榉磻?yīng)能否實(shí)際發(fā)生還涉及動(dòng)力學(xué)問題。 二、化學(xué)平衡常數(shù) 1、概念 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),生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù),用符號(hào)K表示。 2、表達(dá)式 對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g), K=(固體和純液體的濃度視為常數(shù),通常不計(jì)入平衡常數(shù)表達(dá)式中)。 3、意義 (1)K值越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。 (2)K只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。 (3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。 4、化學(xué)平衡常數(shù)與平衡移動(dòng)方向 對(duì)于可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),在一定溫度下的任意時(shí)刻,反應(yīng)物與生成物濃度有如下關(guān)系: =Qc,稱為濃度商。 Qc 【典型例題5】溫度為t ℃時(shí),在體積為10 L的真空容器中通入1.00 mol氫氣和1.00 mol碘蒸氣,20 min后,反應(yīng)達(dá)到平衡,此時(shí)測得碘蒸氣的濃度為0.020 molL-1。涉及的反應(yīng)可以用下面的兩個(gè)化學(xué)方程式表示: ①H2(g)+I(xiàn)2(g) 2HI(g) ②2H2(g)+2I2(g) 4HI(g) 下列說法正確的是 ( ) A.反應(yīng)速率用HI表示時(shí),v(HI)=0.008 molL-1min-1 B.兩個(gè)化學(xué)方程式的意義相同,但其平衡常數(shù)表達(dá)式不同,不過計(jì)算所得數(shù)值相同 C.氫氣在兩個(gè)反應(yīng)方程式中的轉(zhuǎn)化率不同 D.第二個(gè)反應(yīng)中,增大壓強(qiáng)平衡向生成HI的方向移動(dòng) 【遷移訓(xùn)練5】【貴州省遵義市省級(jí)示范高中xx屆高三第二次聯(lián)考】高溫下,某反應(yīng)達(dá)平衡,平衡常數(shù) 恒容時(shí),溫度升高,H2濃度減小。下列說法正確的是 A.該反應(yīng)的焓變?yōu)檎? B.恒溫恒容下,增大壓強(qiáng),H2濃度一定減小 C.升高溫度,逆反應(yīng)速率減小 D.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+ H2O CO2+H2 考點(diǎn)詳析: 考點(diǎn)一:化學(xué)平衡相關(guān)的計(jì)算 1、分析三個(gè)量:即起始量、變化量、平衡量。 2、明確三個(gè)關(guān)系: (1)對(duì)于同一反應(yīng)物,起始量-變化量=平衡量。 (2)對(duì)于同一生成物,起始量+變化量=平衡量。 (3)各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。 3、計(jì)算方法:三段式法 化學(xué)平衡計(jì)算模式:對(duì)以下反應(yīng):mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b,達(dá)到平衡后,A的消耗量為mx,容器容積為V L。 mA(g)?。B(g)pC(g)+qD(g) 起始(mol) a b 0 0 變化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) a-mx b-nx px qx 則有:(1)K= (2)c平(A)= (molL-1)。 (3)α(A)平=100%,α(A)∶α(B)=∶=。 (4)φ(A)=100%。 (5)=。 (6)(混)=(gL-1)。 (7)=(gmol-1)。 【典型例題6】某溫度下,H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(g)的平衡常數(shù)K=9/4,該溫度下在甲、乙、丙三 個(gè)恒容密閉容器中,投入H2(g)和CO2(g),其起始濃度如表所示: 起始濃度 甲 乙 丙 c(H2)/molL-1 0.010 0.020 0.020 c(CO2)/molL-1 0.010 0.010 0.020 下列判斷不正確的是 ( ) A.平衡時(shí),乙中CO2的轉(zhuǎn)化率大于60% B.平衡時(shí),甲中和丙中H2的轉(zhuǎn)化率均是60% C.平衡時(shí),丙中c(CO2)是甲中的2倍,是0.012 molL-1 D.反應(yīng)開始時(shí),丙中的反應(yīng)速率最快,甲中的反應(yīng)速率最慢 【遷移訓(xùn)練6】【寧夏省銀川一中xx屆高三第五次月考】一定條件下,將3molA和1molB兩種氣體混合 于固定容積為2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g) xC(g)+2D(s)。2min末該反應(yīng)達(dá)到平衡, 生成0.8molD,并測得C的濃度為0.2mol/L。下列判斷正確的是 A.該條件下此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)約為0.91 B.A的平均反應(yīng)速率為0.3mol/(Ls) C.B的轉(zhuǎn)化率為60% D.若混合氣體的密度不再改變時(shí),該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài) 【答案】A 【解析】 考點(diǎn)二:化學(xué)平衡圖像問題 一、基本分析方法 (1)認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義,并與勒夏特列原理掛鉤。 (2)緊扣可逆反應(yīng)的特征,看清正反應(yīng)方向是吸熱還是放熱、體積增大還是減小、不變、有無固體、純液體物質(zhì)參加或生成等。 (3)看清速率的變化及變化量的大小,在條件與變化之間搭橋。 (4)看清起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn),看清曲線的變化趨勢。 (5)先拐先平。例如,在轉(zhuǎn)化率一時(shí)間圖上,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡,此時(shí)逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強(qiáng)高。 (6)定一議二。當(dāng)圖象中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。 二、常見圖像分析 1、以v-t圖像描述化學(xué)平衡移動(dòng)的本質(zhì) 【典型例題7】已知合成氨的反應(yīng)為:N2+3H22NH3+92.4KJ在一定條件下達(dá)到化學(xué)平衡,現(xiàn)升高溫度 使平衡發(fā)生移動(dòng),下列圖像中能正確描述正、逆反應(yīng)速率(v)變化的是( ) 2、以物質(zhì)的量(濃度)-時(shí)間(n(c)-t)圖像描述可逆反應(yīng)達(dá)平衡的過程 【典型例題8】【甘肅省河西五市普通高中xx屆高三第一次聯(lián)考】一定溫度下,在2L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如下圖所示,下列描述正確的是( ) A.反應(yīng)的化學(xué)方程式為:X(g)+Y(g) Z(g) B.反應(yīng)開始到10s時(shí),Y的轉(zhuǎn)化率為79.0% C.反應(yīng)開始到10s,X的物質(zhì)的量濃度減少了 0.79mol/L D.反應(yīng)開始到10s,用Z表示的反應(yīng)速率為0.158mol/(Ls) 3、以c-t圖像描述等效平衡過程 【典型例題9】 在425℃時(shí),1L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):H2(g)+I2(g) 2HI(g),以不同的方式加入反應(yīng) 物或生成物均達(dá)到平衡(如下圖) (1)將圖示3種情況的反應(yīng)物、生成物的初始濃度和平衡濃度填入表格。 (2)以上3種情況達(dá)到化學(xué)平衡是否為同一平衡狀態(tài)?由圖中的事實(shí)可以說明化學(xué)平衡具有哪些特征? (3)等溫、等容情況下,等效平衡的條件是什么? 4、以物質(zhì)的量(轉(zhuǎn)化率)-時(shí)間(n(R)-t)圖像描述溫度或壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響 【典型例題10】【福建省漳州市七校xx屆高三第二次聯(lián)考化學(xué)試題】可逆反應(yīng)aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g),反應(yīng)過程中,當(dāng)其它條件不變時(shí),C的百分含量(C%)與溫度(T)和壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如圖下列敘述正確的是 A.達(dá)平衡后,若升溫,平衡左移 B.達(dá)平衡后,加入催化劑則C%增大 C.化學(xué)方程式中a+b>c+d D.達(dá)平衡后,減少A的量有利于平衡向右移動(dòng) 【答案】A 5、 以轉(zhuǎn)化率(體積分?jǐn)?shù))-壓強(qiáng)、溫度(R(φ)-p、T)圖像判斷平衡狀態(tài) 【典型例題11】 如圖,條件一定時(shí),反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)+Q(正反應(yīng)為放熱)中NO的Rmax與T變化關(guān)系曲線圖,圖中有a、b、c、d4個(gè)點(diǎn),其中表示未達(dá)到平衡狀態(tài),且ν正<ν逆的點(diǎn)是( ) A.a(chǎn) B.b C.c D.d 6、根據(jù)R(質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω、體積分?jǐn)?shù)φ)-p、T圖像判斷反應(yīng)特征 【典型例題12】已知反應(yīng)mA(g)+nB(g) xC(g)+yD(g),A的轉(zhuǎn)化率RA與p、T的關(guān)系如圖,根據(jù)圖示可以得出的正確結(jié)論是( ) A.正反應(yīng)吸熱,m+n>x+y B.正反應(yīng)吸熱,m+n- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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