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鲁科化学·选择性必修 1
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知识串讲3 化学反应的方向、限度与速率
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要点一 化学反应的方向
1.化学反应方向的判据
在温度、压强一定的条件下,化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果,反应方向的判据是ΔH-TΔS。
ΔH-TΔS
在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔH-TΔS<0的方向进行,直至达到平衡状态。
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2.对化学反应方向判断的分析
(1)放热、熵增加的反应一定能自发进行。
(2)吸热、熵减小的反应一定不能自发进行。
(3)当焓变和熵变的作用相反时,如果二者大小相差悬殊,可能某一因素占主导地位。
①常温下的放热反应,焓变对反应的方向起决定性作用,常温、常压下反应能自发进行。
②常温下的吸热反应,熵变对反应的方向起决定性作用。
(4)如果焓变和熵变的作用相反且相差不大时,温度有可能对反应的方向起决定性作用。
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[例1] 已知:(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)
ΔH=+74.9 kJ·mol-1。下列说法中正确的是( )
A.该反应中熵变、焓变皆大于0
B.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行
C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行
D.能自发进行的反应一定是放热反应,不能自发进行的反应一定是吸热反应
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[解析] 该反应的ΔH>0、ΔS>0,高温下能自发进行;ΔS>0的反应不一定能自发进行;反应放热有利于反应自发进行,但能自发进行的反应不一定是放热反应,不能自发进行的反应也不一定是吸热反应。
[答案] A
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[提醒] ①ΔH-TΔS只能用于一定温度、压强条件下的化学反应的判断,不能用于其他条件下(如温度、体积一定)的反应。
②反应的自发性是指在温度、压强一定的条件下反应自动发生的趋势,即反应发生的可能性,它并不能说明在此条件下可能自发进行的反应能否实际发生。
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要点二 化学反应的限度
1.化学平衡状态的判断
(1)根据平衡特征直接判断
示例
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
体系中
各组分
的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
③各气体的体积或体积分数一定
平衡
④总压强、总体积、总物质的量一定
不一定平衡
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示例
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
正、逆
反应
速率的
关系
①在单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A,即v(正)=v(逆)
平衡
②在单位时间内消耗了n mol B同时生成p mol C,则v(正)不一定等于v(逆)
不一定平衡
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v(正)不一定等于v(逆)
不一定平衡
④在单位时间内生成n mol B,同时消耗q mol D,因均指v(逆),所以v(正)不一定等于v(逆)
不一定平衡
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(2)根据外界条件和性质间接判断
示例
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
压强
①m+n≠p+q时,总压强一定(其他条件一定)
平衡
②m+n=p+q时,总压强一定(其他条件一定)
不一定
平衡
混合气体
的平均相
对分子质
量(r)
①m+n≠p+q时,r一定
平衡
②m+n=p+q时,r一定
不一定
平衡
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示例
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
气体密度
密度一定
不一定平衡
温度
体系温度一定(其他不变)
平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色一定
平衡
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2.化学平衡常数的三大应用
(1)判断、比较可逆反应进行的程度。
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:K值越大,反应进行的程度越大;一般来说,K≥105时认为反应进行比较安全。
(2)判断可逆反应的反应热。
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(3)“三段式”法计算化学平衡常数
“三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时,要注意清楚有条理地列出起始量、转化量、平衡量,按题目要求进行计算