第2章 化学反应的方向、限度和速率（知识清单） 化学沪科版2020选择性必修1

第2章 化学反应的方向、限度和速度 知识点1 化学反应的方向 ◆一、自发过程与自发反应 1．自发过程：在一定条件下，不需借助外力就能__ _的过程。 （1）特点：①高能状态→低能状态（对外做功或 热量）； ②有序→无序（无序体系更加 ）。 （2）实例：高山流水，自由落体，冰雪融化。 2．自发反应：在给定的条件下，能“自己”进行的化学反应。如： 。 （1）特点： ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 （2）说明：自发反应不是在任何条件下都自发，而是“在给定的条件下”的自发，如：碳酸钙的分解反应在高温下是自发的，H2和O2的反应在点燃条件下自发的。 【特别提醒】 1.自然界的一些变化是自发进行的，而且是有方向性的。 2.自发反应：在给定条件下，能“自己”进行的化学反应。 ◆二、焓判据 1．放热过程中体系能量 ， 的反应有自发的倾向。 2．不少吸热反应也能在一定条件下也能自发进行。 3．ΔH<0只是有利于反应自发进行的一个因素，而不是唯一的因素。 ◆三、熵判据 1．熵、熵变的概念 （1）熵：衡量体系 的物理量，符号为 ,单位为： 。 （2）熵变：生成物与反应物熵值 ，符号为 。 2．熵值大小 （1）同一条件下，不同的物质熵值 。 （2）体系的熵值：体系的 越大，体系的熵值就 。 （3）同一物质的熵值：S（g） S（l） S（s），同一物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大；同一条件下，不同物质的熵值不同。 （4）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越 ，熵值越 。 （5）对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。 3．熵变与反应的方向 ①反应熵变的计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物） 变化过程 熵变 反应类型 增体反应 △S＞0 熵 反应 减体反应 △S＜0 熵 反应 盐的溶解 △S＞0 熵 反应 电离过程 △S＞0 熵 反应 ②熵判据：体系有自发地向混乱度 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可 用 来判断反应进行的方向。 ③有些熵减的反应也能自发进行，如 反应，故只用熵变来判断反应方向也不全面，只有 体系或 体系，才能用熵增来判断反应方向。 4．熵变正、负的判断 （1）物质由 态到 态、由 态到 态或由 态到 态的过程，熵变为 ，是 过程。 （2）气体体积 的反应，熵变通常都是 ，是 反应。 （3）气体体积 的反应，熵变通常都是 ，是 反应。 ◆四、复合判据 1．化学反应方向的判据 在温度、压强一定的条件下，对于除了体积功以外不做其他功的化学反应，把焓变、熵变以能量的形式组合在一起，以ΔH－TΔS为判据。 ΔH－TΔS<0　反应正向能自发进行； ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0　反应正向不能自发进行。 2．对“ΔH－TΔS”的讨论： （1）ΔH 0，ΔS　 0的反应，任何温度下都能自发进行； （2）ΔH　 　0，ΔS　 　0的反应任何温度下都不能自发进行； （3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。 ①当ΔH<0，ΔS<0时，　 下反应能自发进行； ②当ΔH>0，ΔS>0时，　 下反应能自发进行。  （4）当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 ①常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 【特别提醒】 1.非自发过程在一定条件下可能变成自发过程,如铜和稀硫酸在电解条件下可发生。 2.需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解 【重难点解析】 一、自发过程与自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， 不用借助外力 ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 自发 进行到显著程度的化学反应。 特征 具有 方向性 ，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 。 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 原电池 。 非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 H2和O2 。 【特别提醒】 ①自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。 ②某些自发反应需要在一定条件下才能自发进行，非自发反应具备一定条件下也能自发进行。 ③一般地，如果一个过程是自发的，其逆过程在相同条件下就是非自发的。 二、焓判据、熵判据与自由能判据 1.判据： 2.温度对反应方向的影响 知识点2 化学反应的限度 ◆一、化学平衡常数 1．概念 （1）条件：一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时 （2）叙述： 浓度的系数次幂之积与 浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数 （3）符号：Kc 2．表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。 由于化学方程式的书写不同，平衡常数的表达式不同，如N2＋3H22NH3，K＝a 则有：2NH3N2＋3H2，K′＝；N2＋H2NH3，K″＝。 3．影响因素 K只受 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。 （1）放热反应：K值 ；k正值 ，k逆值 ，k逆变化更大 （2）吸热反应：K值 ；k正值 ，k逆值 ，k正变化更大 4．平衡常数意义及应用 （1）判断可逆反应进行的程度 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 （2）判断反应是否达到平衡或进行的方向 对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。 Q＜K，反应向 反应方向进行； Q＝K，反应处于 状态； Q＞K，反应向 反应方向进行。 （3）判断可逆反应的热效应 （4）计算平衡体系中的相关量 根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的 、 、 等。 注意：计算时注意问题 ①平衡量必须为平衡时的浓度 ②等体反应：可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度 ③恒压条件下：先计算平衡体积，再算平衡常数 5．化学平衡常数的有关计算 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 （1）分析三个量：起始量、变化量、平衡量。 （2）明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 （3）计算模式 对以下反应：mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 则有①平衡常数： K＝。 ②A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③A的转化率：α(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。 ④A的体积分数：φ(A)＝×100%。 ⑤平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。 ⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。 ⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率＝×100%。 6．压强平衡常数（Kp） （1）Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的 替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 （3）计算技巧： 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度； 第二步，计算各气体组分的 或 ； 第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝ (或物质的量分数)； 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。 7．速率常数和平衡常数的关系 A.基元反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g） B.速率方程 ①抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率 v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D） ②具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率 vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D） C.速率常数和平衡常数的关系 ①抽象化：平衡条件 ，＝＝Kc ①具体化：平衡条件＝， ＝×＝×Kc （4）升温对k正、k逆的影响 ①放热反应：K值 ；k正值 ，k逆值 ，k逆变化更大 ②吸热反应：K值 ；k正值 ，k逆值 ，k正变化更大 ◆二、化学平衡的移动 1．概念 在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。 2．化学平衡移动的过程 ( 正 = 逆 正 > 逆 正 逆 ´ 正 = ´ 逆 反应开始 尚未平衡 化学平 衡状态 正向或 逆向移动 新的化学平衡状态 建立新平衡 化学平衡移动 ) 3．化学平衡移动与化学反应速率的关系 （1）v正>v逆：平衡向 移动。 （2）v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡 移动。 （3）v正＜v逆：平衡向 移动。 （4）图像分析 ①增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，可瞬间 v(正)或 v(逆)，使得v(正)>v(逆)，化学平衡向 方向移动： ②减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，可瞬间 v(正)或 v(逆)，使得v(正)<v(逆)，化学平衡向 方向移动： （3）结论：①增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向 方向移动。 ②增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向 方向移动。 4．影响化学平衡的外界因素 （1）若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下： 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向 方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向 方向移动 压强(对于有气体参加的可逆反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数 的方向移动 减小压强 向气体分子总数 的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡 移动 温度 升高温度 向 反应方向移动 降低温度 向 反应方向移动 催化剂 同等程度地改变v正、v逆，平衡不移动 （2）图像分析 化学平衡 xX＋yYmM＋nN ΔH＞0 xX＋yYmM＋nN ΔH＜0 体系温度的变化 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度 反应速率变化 v正、v逆同时增大，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时减小，且v′正＜v′逆 v正、v逆同时减小，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时增大，且v′正＜v′逆 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 v­t图像 规律总结 在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动 5.化学平衡中的特殊情况 （1）当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。 （2）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 （3）充入惰性气体与平衡移动的关系 ①恒温、恒容条件 原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动 ②恒温、恒压条件 原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压) ◆三、勒夏特列原理及应用 1.内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件 (如 、 、 )，平衡将向着能够 这种改变的方向移动。 注意：①“ ”不等于“ ”更不是“ ”。 ②若同时改变影响平衡移动的几个条件，则 简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向。 2.适用范围：仅适用于 的反应体系， 过程或 的可逆过程均不能使用该原理。 3.必须有平衡移动，且实际移动方向符合理论移动方向 【特别提醒】①催化剂不能使平衡移动，无法用勒夏特列原理解释。 ②等体反应改变压强，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ③改变平衡体系中固体或纯液体的量，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ④恒温恒容条件下充入惰性气体，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ⑤非平衡状态，不能用勒夏特列原理解释。 4.“加的多，剩的多”原理 ①增大X的浓度，新平衡时c（X）一定比原平衡时的大 ②增大压强，新平衡时P一定比原平衡时的大 ③升高温度，新平衡时T一定比原平衡时的大 5.“单一气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A（s）xB（s）+yC（g） ②改变压强、浓度，平衡移动，新平衡时P、c不变 6.“单侧气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A（s）xB（g）+yC（g） ②改变压强、同倍数改变浓度，平衡移动，新平衡时P、c ③改变一种气体浓度，平衡移动，新平衡时c 7.勒夏特列原理应用：可以更加科学有效地 化学反应，尽可能让化学反应按照人们的 。 【技巧点拨】平衡移动过程中的量变分析 向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡，当其他条件不变时，改变下列条件后，请填写下列内容： ①若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡前，氮气浓度的变化趋势是减小，但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。 ②若升高温度，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡前，体系温度的变化趋势是降低，但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。 ③若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡前，压强的变化趋势是减小，但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。 （2）原理归纳：如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、压强或温度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 （3）注意事项 ①适用范围：适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。 ②平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。 平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。 知识点3 化学反应的速率 ◆一、化学反应速率的概念及测定 1．化学反应速率的概念及表示 （1）概念：用来衡量化学反应进行 的物理量 （2）表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的 或生成物浓度 的 来表示。 （3）数学表达式及单位：v＝，单位为 或 。 （4）同一反应中各物质化学反应速率的关系 mA（g）+nB（g）pY（g）+qZ（g） ①同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能 ，但表示的意义 ，且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的 之比。 ②在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d 【注意】应用化学反应速率需注意以下问题： （1）化学反应速率是标量，只有 而没有 ； （2）一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的 速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的； （3）对于纯液体或固体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度” 是 变的，因此一般 用固体、纯液体表示化学反应速率； （4）对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率在数值上可能 同，但其意义相同，化学反应速率之比等于 之比。 2．化学反应速率的测定 （1）定性描述：（根据实验现象） ①观察产生气泡的 ； ②观察试管中剩余锌粒的质量的 ； ③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高、低 （2）定量描述：（根据实验测量，单位时间内） ①测定气体的 ; ②测定物质的 的变化； ③测定物质或离子的 变化； ④测定体系的 或测定反应的 变化。 （3）测量化学反应速率的常见方法 ①量气法；②比色法；③电导法；④激光技术法 （4）化学反应速率的测量——实验 ①反应原理：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ ②实验装置 ③测量数据 单位时间内收集氢气的 ； 收集相同体积氢气所需要的时间 用pH计测相同时间内 变化，即△c(H＋)。 用传感器测△c(Zn2＋)变化。 测相同时间内△m(Zn)。 相同时间内恒容 变化； 相同时间内绝热容器中 变化。 ◆二、化学反应速率的计算和比较 1．化学反应速率的计算 （1）公式法： v＝＝ ①常用单位： 或 或 ②适用范围：表示 物质或溶液中 性物质的速率，不表示 或 物质的速率 【特别提醒】 ①如果题目中给出的是物质的量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变化量。 ②浓度的变化量Δc＝c(某时刻)－c(初始) 所以一般Δc(反应物)为负值，Δc(生成物)为正值，而v是标量，只有正值，所以在计算反应速率时， v(反应物)＝；v(生成物)＝ （2）运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD，v(A)＝－，v(B)＝－，v(C)＝， v(D)＝，且有：＝＝＝。 （3）“三段式”法 ①求解化学反应速率计算题的一般步骤： a．写出有关反应的化学方程式； b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比； c．根据已知条件列方程计算。 反应： mA(g)＋nB(g)pC(g) 起始浓度/mol·L－1 a b c 转化浓度/mol·L－1 x 某时刻(t s)浓度/mol·L－1 a－x b－ c＋ 再利用化学反应速率的定义式求算 v(A)＝ mol·L－1·s－1； v(B)＝ mol·L－1·s－1； v(C)＝ mol·L－1·s－1。 ②计算中注意以下量的关系。 对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)； 对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)； 转化率＝×100%。 （4）从图像中获取计算的数据及依据图像求反应速率的步骤 ①从图像中获取计算的数据 纵坐标可以是物质的量，也可以是物质的量浓度，横坐标是时间。 例如：某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图像可进行如下计算： A.求某物质的平均速率、转化率，如：v（X）＝ mol/（L·s），Y的转化率＝×100%。 B. 确定化学方程式中的化学计量数之比，如：X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为（n1－n3）∶（n2－n3）∶n2。 ②依据图像求反应速率的步骤 第一步：找出横、纵坐标对应的 ； 第二步：将图中的变化量转化成相应的 ； 第三步：根据公式v＝ 进行计算。 2．化学反应速率的比较方法 （1）定性比较 通过明显的实验现象(如 产生快慢、 生成快慢等)来定性比较化学反应速率的大小。 （2）定量比较 同一化学反应中，不同物质来表示化学反应速率时，数值可能不同，需要进行转化。常用以下两种方法： ①归一法 “一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为 。 “二化”：将不同物质的化学反应速率转化成 的化学反应速率。 “三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越 ，反应速率越 。 ②比值法:通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。 如对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，若＞，则A表示的化学反应速率较大。 3．由图像比较反应速率大小的方法：根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越 ，对应的反应的温度、浓度或压强就越大，则对应的反应速率越 。 ◆三、碰撞理论与过渡态理论 1．有效碰撞理论 （1）基元反应：大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中 都称为基元反应。如2HI===H2＋I2的2个基元反应为2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2。 （2）反应机理：先后进行的 反映了化学反应的反应历程，反应历程又称 。 （3）基元反应发生的先决条件 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生 ，但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。 （4）有效碰撞 概念：能够发生 的碰撞。 条件： ； 。 与反应速率的关系：有效碰撞的频率越高，则反应速率 。 （5）活化能和活化分子 ①活化分子：能够发生 的分子。 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是 的。 ②活化能：活化分子具有的 与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。 （6）反应物、生成物的能量与活化能的关系图 2．基元反应发生经历的过程 3．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 解释说明：①影响化学反应速率的内因——反应物的组成、结构和性质，决定了反应 的 的大小； ②使用催化剂可 反应的活化能，增大了活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率； ③升高反应体系的温度，吸收能量，可 活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率； ④增大反应物的浓度，单位体积内分子总数增大， 不变，单位体积内 增大，从而增大反应速率； ⑤增大气体压强，减小反应体系的体积，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内 增大，从而增大反应速率； ⑥增大固体的表面积，增大单体时间和单体体积内的 ，从而增大反应速率。 4．催化剂对反应的影响 ①催化剂参与反应， 反应的活化能，加快反应速率 ②催化剂不能改变反应热，可以 反应所需的温度， 反应的能耗 ③总反应的活化能 催化反应过程中各分反应的活化能 ④催化剂具有 性：相同反应物用不同催化剂生成物不同 ◆四、影响化学反应速率的因素 1．内因 在相同条件下，不同的化学反应的反应速率首先是由反应物的 、 和 等因素决定的。 2．外因 知识点4 工业合成氨 ◆一、工业合成氨 1．合成氨反应的特点 合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS＜0，能 进行 可逆性 反应为 反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积 的反应 2．浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应 、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 降低温度 增大压强 无影响 3．数据分析 在不同温度和 下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中 的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是 、 ；提高平衡混合物中氨的含量的条件是 、 。二者在温度这一措施上是不一致的。 4．工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强 越大............................... ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能................................... 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为 MPa 温度 原理分析 ① 有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故................. ③催化剂的 在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为 ℃(此温度下催化剂的 ) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然 。 使用 在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以 为主体的多成分催化剂，又称......................... (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过 ) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中 的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速 的方法，使气态氨变成 后及时从平衡混合物中分离出去 将 分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的 (既提高了原料的 ，又提高了 c，有利于合成氨反应) 5．合成氨的工艺流程 （1）造气 原料气中氮气来自空气，从空气中获得氮气通常有两种方法:一是将空气液化、蒸发，分离出氮气;二是将空气中的氧气跟碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳，即得到氮气。而氢气则用水、煤、天然气、石油等为原料制得。如以天然气为原料制取氢气，反应可简单表示为: H2O + CH4CO +3H2 H2O+COCO2 +H2 （2）净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。 （3）合成 净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，加压后的H2、N2，需加热到催化剂的活性温度后才能进入氨合成塔中的催化区，在催化剂表面反应生成氨。从合成塔出来的混合气体中氨含量为10%~ 20%，需要将产品氨与未反应的H2、N2分离，将未反应的 H2、N2作为循环气再返回合成塔。合成氨反应为放热反应，可通过热交换器有效利用此反应热来预热反应前的H2、N2，降低合成氨的成本。 未来：研制在更低温度和压强下具有更高活性的催化剂。 6．工业生产中适宜生产条件的选择思路 （1）分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。 （2）原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。 （3）根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。 （4）根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 影响 因素 有利于加快反应速率的控制 有利于平衡移动条件的控制 综合分析结果 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度、减小生成物浓度 不断补充反应物、及时分离出生成物 压强 高压(有气体参加) ΔV<0 高压 设备条件允许的前提下，尽量采取高压 ΔV>0 低压 兼顾速率和平衡、选取适宜的压强 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡、考虑催化剂的适宜温度 ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并选取合适催化剂 催化剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂， 考虑催化剂活性与温度关系 【归纳总结】 （1）化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制 （2）控制反应条件的基本措施 控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率 提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率 （3）催化剂的活性与“中毒” 催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因吸附或沉积少量的杂质(毒物)而使活性明显下降甚至丧失的现象，称为催化剂“中毒”。为了防止催化剂“中毒”，合成氨的原料气、硫酸工业中从沸腾炉排出来的炉气都必须经过净化。 易错点01：不是所有的放热反应都是自发进行的 多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，如氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是自发进行的吸热反应，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素 易错点02：复合判据来判断自发与非自发 自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行，有气体生成的反应气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，但凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。 易错点03：自发与非自发可能相互转化 自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如2NOg＋O2g===2NO2g是常温下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。 易错点04：正确应用勒夏特列原理 勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。 易错点05：警惕外界因素对化学反应速率影响的5大误区 （1）误认为随着化学反应的进行，化学反应速率一定逐渐减小。其实不一定，因为反应速率不仅受浓度影响，而且受温度影响，一般会先增大后减小。 （2）误用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算化学反应速率。速率大小比较时易忽视各物质的反应速率的单位是否一致，单位书写是否正确。 （3）误认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。 （4）误认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，容器体积增大，各组分浓度减小，反应速率减小。 （5）误认为温度、压强等条件的改变对正、逆反应速率影响不一致。如认为升温既然使化学平衡向吸热方向移动，则对于放热反应，升温时，逆反应速率增大，而正反应速率减小。其实不然，温度升高，正、逆反应速率都增大，只是吸热反应方向速率增大程度大；同理，降温会使吸热反应方向速率减小程度大，而导致化学平衡向放热方向移动。 方法01．自发与非自发和反应条件、反应速率无关 【解题通法】不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。反应能否自发进行与反应速率无关。 【典型例题】下列说法正确的是 A．，在无催化下不加热也能自发进行，原因是反应有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 B．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 C．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 方法02．正确判断自发与非自发 【解题通法】自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行。有气体生成的反应气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，但凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。非自发过程在一定条件下可能变成自发过程,如铜和稀硫酸在电解条件下可发生。需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解 【典型例题】下列有关说法正确的是 A．反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0 B．反应4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应不能自发进行 D．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 方法03．用平衡常数来判断反应进行的程度 【解题通法】化学平衡常数K与化学反应本身及温度有关，加入催化剂、改变反应物浓度等均不能改变平衡常数K；平衡常数K越大，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大。 【典型例题】下列关于化学平衡常数的说法中，正确的是 A．在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值 B．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变 C．化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关 D．由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度 方法04．化学平衡常数和平衡转化率的解题模式： 【解题通法】准确写出有关反应的化学方程式。在方程式下面列出起始、转化、平衡三种情况（可根据题意用物质的量、物质的量浓度、气体体积、气体压强等）。用题目中给出的条件把相关量联系起来。 【典型例题】将和置于固定容积为2L的密闭容器中，恒温下发生如下反应：，反应进行到20s末，达到平衡，测得CO的物质的量浓度是。下列说法错误的是 A．平衡时，容器内混合气体的平均相对分子质量为30 B．20s内的平均反应速率为 C．的平衡转化率为5% D．容器内压强不再变化，说明可逆反应达到了平衡 方法05．平衡移动的影响因素 【解题通法】升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。一般“加压”“减压”作为前提的时候，默认表示以缩小体积来加压，以扩大体积来减压。压强的改变会引起反应物和生成物的浓度均发生改变，且浓度增大或者减小的倍数相等。另外压强改变的一瞬间需要关注物质的量浓度瞬间变化。催化剂只是改变反应速率，对于平衡的移动没有影响，也不会改变物质的平衡转化率。 【典型例题】CH3COOH的电离方程式为CH3COOHH++CH3COO-，25℃时，0.1mol·L-1CH3COOH溶液的Ka=1.8×10-5。下列说法正确的是 A．向该溶液中滴加几滴浓盐酸，平衡逆向移动，c(H+)减小 B．向该溶液中加少量CH3COONa固体，平衡正向移动 C．该温度下0.01mol·L-1CH3COOH溶液的Ka<1.8×10-5 D．升高温度，c(H+)增大，Ka变大 方法06．正确认识化学反应速率 【解题通法】化学反应速率无正负之分；化学反应速率不是瞬时速率而是平均速率； 用不同物质来表示某一化学反应速率时，其数值一般不一定相等，所以必须标明物质；用不同物质来表达化学反应速率时，其数值不一定相等，但它们的速率比等于方程式中的系数比。即：对于反应aA+bB cC+dD来说，υ(A)：υ(B)：υ(C)：υ(D)=a：b：c：d这里的速率均是指同一方向的，要么是正反应方向，要么是逆反应方向。 【典型例题】将4molA气体和2molB气体置于1L的密闭容器中，混合后发生如下反应：若经2s后测得C的浓度为下列说法不正确的是 A．用物质A表示2s时的反应速率为 B．当物质B的含量不变时，说明该反应达到化学平衡状态 C．一定温度下，增大反应压强，化学反应速率增大 D．反应后物质A与物质B的转化率相等 方法07．工业生产中适宜生产条件的选择思路 【解题通法】分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 【典型例题】工业上通常将水蒸气喷入灼热的炭层以生产水煤气，反应为：C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) △H＞0。下列有关说法正确的是 A．该反应平衡常数k=c(CO)·c(H2) B．高压条件有利于工业生产水煤气 C．在较高温度时该反应可以自发进行 D．因正向熵增加，故任何温度下都能自发发生 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 化学反应的方向、限度和速度 知识点1 化学反应的方向 ◆一、自发过程与自发反应 1．自发过程：在一定条件下，不需借助外力就能__自发进行_的过程。 （1）特点：①高能状态→低能状态（对外做功或释放热量）； ②有序→无序（无序体系更加稳定）。 （2）实例：高山流水，自由落体，冰雪融化。 2．自发反应：在给定的条件下，能“自己”进行的化学反应。如：钢铁生锈，氢气燃烧。 （1）特点： ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 （2）说明：自发反应不是在任何条件下都自发，而是“在给定的条件下”的自发，如：碳酸钙的分解反应在高温下是自发的，H2和O2的反应在点燃条件下自发的。 【特别提醒】 1.自然界的一些变化是自发进行的，而且是有方向性的。 2.自发反应：在给定条件下，能“自己”进行的化学反应。 ◆二、焓判据 1．放热过程中体系能量降低，ΔH<0的反应有自发的倾向。 2．不少吸热反应也能在一定条件下也能自发进行。 3．ΔH<0只是有利于反应自发进行的一个因素，而不是唯一的因素。 ◆三、熵判据 1．熵、熵变的概念 （1）熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S,单位为：J·mol－1·K－1。 （2）熵变：生成物与反应物熵值之差，符号为△S。 2．熵值大小 （1）同一条件下，不同的物质熵值不同。 （2）体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 （3）同一物质的熵值：S（g）＞S（l）＞S（s），同一物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大；同一条件下，不同物质的熵值不同。 （4）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越大，熵值越大。 （5）对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。 3．熵变与反应的方向 ①反应熵变的计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物） 变化过程 熵变 反应类型 增体反应 △S＞0 熵增反应 减体反应 △S＜0 熵减反应 盐的溶解 △S＞0 熵增反应 电离过程 △S＞0 熵增反应 ②熵判据：体系有自发地向混乱度 增加 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用 熵变 来判断反应进行的方向。 ③有些熵减的反应也能自发进行，如铝热反应，故只用熵变来判断反应方向也不全面，只有孤立体系或绝热体系，才能用熵增来判断反应方向。 4．熵变正、负的判断 （1）物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增过程。 （2）气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增反应。 （3）气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减反应。 ◆四、复合判据 1．化学反应方向的判据 在温度、压强一定的条件下，对于除了体积功以外不做其他功的化学反应，把焓变、熵变以能量的形式组合在一起，以ΔH－TΔS为判据。 ΔH－TΔS<0　反应正向能自发进行； ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0　反应正向不能自发进行。 2．对“ΔH－TΔS”的讨论： （1）ΔH < 0，ΔS　>　0的反应，任何温度下都能自发进行； （2）ΔH　>　0，ΔS　<　0的反应任何温度下都不能自发进行； （3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。 ①当ΔH<0，ΔS<0时，　低温　下反应能自发进行； ②当ΔH>0，ΔS>0时，　高温　下反应能自发进行。  （4）当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 ①常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 【特别提醒】 1.非自发过程在一定条件下可能变成自发过程,如铜和稀硫酸在电解条件下可发生。 2.需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解 【重难点解析】 一、自发过程与自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， 不用借助外力 ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 自发 进行到显著程度的化学反应。 特征 具有 方向性 ，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 。 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 原电池 。 非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 H2和O2 。 【特别提醒】 ①自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。 ②某些自发反应需要在一定条件下才能自发进行，非自发反应具备一定条件下也能自发进行。 ③一般地，如果一个过程是自发的，其逆过程在相同条件下就是非自发的。 二、焓判据、熵判据与自由能判据 1.判据： 2.温度对反应方向的影响 知识点2 化学反应的限度 ◆一、化学平衡常数 1．概念 （1）条件：一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时 （2）叙述：生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数 （3）符号：Kc 2．表达式 对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。 由于化学方程式的书写不同，平衡常数的表达式不同，如N2＋3H22NH3，K＝a 则有：2NH3N2＋3H2，K′＝；N2＋H2NH3，K″＝。 3．影响因素 K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化、是否使用催化剂无关。 （1）放热反应：K值减小；k正值增大，k逆值增大，k逆变化更大 （2）吸热反应：K值增大；k正值增大，k逆值增大，k正变化更大 4．平衡常数意义及应用 （1）判断可逆反应进行的程度 K <10－5 10－5～105 >105 反应程度 很难进行 反应可逆 反应接近完全 （2）判断反应是否达到平衡或进行的方向 对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。 Q＜K，反应向正反应方向进行； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向进行。 （3）判断可逆反应的热效应 （4）计算平衡体系中的相关量 根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率、反应速率等。 注意：计算时注意问题 ①平衡量必须为平衡时的浓度 ②等体反应：可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度 ③恒压条件下：先计算平衡体积，再算平衡常数 5．化学平衡常数的有关计算 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 （1）分析三个量：起始量、变化量、平衡量。 （2）明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 ③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 （3）计算模式 对以下反应：mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 则有①平衡常数： K＝。 ②A的平衡浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③A的转化率：α(A)＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。 ④A的体积分数：φ(A)＝×100%。 ⑤平衡压强与起始压强之比：＝。 ⑥混合气体的平均密度(混)＝ g·L－1。 ⑦混合气体的平均摩尔质量＝ g·mol－1。 ⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率＝×100%。 6．压强平衡常数（Kp） （1）Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。 （3）计算技巧： 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度； 第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数； 第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)； 第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝。 7．速率常数和平衡常数的关系 A.基元反应：a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g） B.速率方程 ①抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率 v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D） ②具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率 vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D） C.速率常数和平衡常数的关系 ①抽象化：平衡条件v正＝v逆，＝＝Kc ①具体化：平衡条件＝， ＝×＝×Kc （4）升温对k正、k逆的影响 ①放热反应：K值减小；k正值增大，k逆值增大，k逆变化更大 ②吸热反应：K值增大；k正值增大，k逆值增大，k正变化更大 ◆二、化学平衡的移动 1．概念 在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如温度、压强、浓度等)发生了变化，平衡混合物中各组分的浓度也会随之改变，从而在一段时间后达到新的平衡状态。这种由原平衡状态向新平衡状态的变化过程，叫做化学平衡的移动。 2．化学平衡移动的过程 ( 正 = 逆 正 > 逆 正 逆 ´ 正 = ´ 逆 反应开始 尚未平衡 化学平 衡状态 正向或 逆向移动 新的化学平衡状态 建立新平衡 化学平衡移动 ) 3．化学平衡移动与化学反应速率的关系 （1）v正>v逆：平衡向正反应方向移动。 （2）v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不发生移动。 （3）v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。 （4）图像分析 ①增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，可瞬间增大v(正)或减小v(逆)，使得v(正)>v(逆)，化学平衡向正反应方向移动： ②减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，可瞬间减小v(正)或增大v(逆)，使得v(正)<v(逆)，化学平衡向逆反应方向移动： （3）结论：①增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。 ②增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。 4．影响化学平衡的外界因素 （1）若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响如下： 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对于有气体参加的可逆反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度地改变v正、v逆，平衡不移动 （2）图像分析 化学平衡 xX＋yYmM＋nN ΔH＞0 xX＋yYmM＋nN ΔH＜0 体系温度的变化 升高温度 降低温度 降低温度 升高温度 反应速率变化 v正、v逆同时增大，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时减小，且v′正＜v′逆 v正、v逆同时减小，且v′正＞v′逆 v正、v逆同时增大，且v′正＜v′逆 平衡移动方向 正反应方向 逆反应方向 正反应方向 逆反应方向 v­t图像 规律总结 在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动 5.化学平衡中的特殊情况 （1）当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。 （2）同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。 （3）充入惰性气体与平衡移动的关系 ①恒温、恒容条件 原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动 ②恒温、恒压条件 原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压) ◆三、勒夏特列原理及应用 1.内容：对于一个已经达到平衡的体系，如果改变影响化学平衡的一个条件 (如浓度、温度、压强)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 注意：①“减弱”不等于“消除”更不是“扭转”。 ②若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向。 2.适用范围：仅适用于已达到平衡的反应体系，不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。 3.必须有平衡移动，且实际移动方向符合理论移动方向 【特别提醒】①催化剂不能使平衡移动，无法用勒夏特列原理解释。 ②等体反应改变压强，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ③改变平衡体系中固体或纯液体的量，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ④恒温恒容条件下充入惰性气体，平衡不移动，无法用勒夏特列原理解释。 ⑤非平衡状态，不能用勒夏特列原理解释。 4.“加的多，剩的多”原理 ①增大X的浓度，新平衡时c（X）一定比原平衡时的大 ②增大压强，新平衡时P一定比原平衡时的大 ③升高温度，新平衡时T一定比原平衡时的大 5.“单一气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A（s）xB（s）+yC（g） ②改变压强、浓度，平衡移动，新平衡时P、c不变 6.“单侧气体型”反应的特殊性 ①反应形式：A（s）xB（g）+yC（g） ②改变压强、同倍数改变浓度，平衡移动，新平衡时P、c不变 ③改变一种气体浓度，平衡移动，新平衡时c变大 7.勒夏特列原理应用：可以更加科学有效地调控和利用化学反应，尽可能让化学反应按照人们的需要进行。 【技巧点拨】平衡移动过程中的量变分析 向一密闭容器中通入1 mol N2、3 mol H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后达到平衡，当其他条件不变时，改变下列条件后，请填写下列内容： ①若增大N2的浓度，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡前，氮气浓度的变化趋势是减小，但新平衡时的浓度大于原平衡时的浓度。 ②若升高温度，平衡移动的方向是向左移动；达新平衡前，体系温度的变化趋势是降低，但新平衡时的温度高于原平衡时的温度。 ③若增大压强，平衡移动的方向是向右移动；达新平衡前，压强的变化趋势是减小，但新平衡时的压强大于原平衡时的压强。 （2）原理归纳：如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、压强或温度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 （3）注意事项 ①适用范围：适用于任何动态平衡体系(如在第三章将学到的溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。 ②平衡移动的结果只能是“减弱”外界条件的改变，但不能完全“消除”这种改变。可概括为“外变大于内变”。 平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。 知识点3 化学反应的速率 ◆一、化学反应速率的概念及测定 1．化学反应速率的概念及表示 （1）概念：用来衡量化学反应进行快慢的物理量 （2）表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。 （3）数学表达式及单位：v＝，单位为mol·L－1·min－1或mol·L－1·s－1。 （4）同一反应中各物质化学反应速率的关系 mA（g）+nB（g）pY（g）+qZ（g） ①同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但表示的意义相同，且反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。 ②在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d 【注意】应用化学反应速率需注意以下问题： （1）化学反应速率是标量，只有 数值 而没有 方向 ； （2）一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的 平均 速率，不同时刻的化学反应速率是不相同的； （3）对于纯液体或固体物质，反应在其表面进行，它们的“浓度” 是 不 变的，因此一般 不能 用固体、纯液体表示化学反应速率； （4）对于同一化学反应，用不同的物质表示其化学反应速率在数值上可能 不 同，但其意义相同，化学反应速率之比等于 化学计量系数 之比。 2．化学反应速率的测定 （1）定性描述：（根据实验现象） ①观察产生气泡的快、慢； ②观察试管中剩余锌粒的质量的多、少； ③用手触摸试管，感受试管外壁温度的高、低 （2）定量描述：（根据实验测量，单位时间内） ①测定气体的体积; ②测定物质的物质的量的变化； ③测定物质或离子的浓度变化； ④测定体系的温度或测定反应的热量变化。 （3）测量化学反应速率的常见方法 ①量气法；②比色法；③电导法；④激光技术法 （4）化学反应速率的测量——实验 ①反应原理：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ ②实验装置 ③测量数据 单位时间内收集氢气的体积； 收集相同体积氢气所需要的时间 用pH计测相同时间内pH变化，即△c(H＋)。 用传感器测△c(Zn2＋)变化。 测相同时间内△m(Zn)。 相同时间内恒容压强变化； 相同时间内绝热容器中温度变化。 ◆二、化学反应速率的计算和比较 1．化学反应速率的计算 （1）公式法： v＝＝ ①常用单位：mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1或mol·L－1·h－1 ②适用范围：表示气体物质或溶液中可溶性物质的速率，不表示固体或纯液体物质的速率 【特别提醒】 ①如果题目中给出的是物质的量，在计算速率时应先除以体积，转化为浓度的变化量。 ②浓度的变化量Δc＝c(某时刻)－c(初始) 所以一般Δc(反应物)为负值，Δc(生成物)为正值，而v是标量，只有正值，所以在计算反应速率时， v(反应物)＝；v(生成物)＝ （2）运用同一反应中“速率之比等于化学计量数之比”的规律进行计算。 对于一个化学反应：mA＋nB===pC＋qD，v(A)＝－，v(B)＝－，v(C)＝， v(D)＝，且有：＝＝＝。 （3）“三段式”法 ①求解化学反应速率计算题的一般步骤： a．写出有关反应的化学方程式； b．找出各物质的起始量、转化量、某时刻量；转化量之比等于化学计量数之比； c．根据已知条件列方程计算。 反应： mA(g)＋nB(g)pC(g) 起始浓度/mol·L－1 a b c 转化浓度/mol·L－1 x 某时刻(t s)浓度/mol·L－1 a－x b－ c＋ 再利用化学反应速率的定义式求算 v(A)＝ mol·L－1·s－1； v(B)＝ mol·L－1·s－1； v(C)＝ mol·L－1·s－1。 ②计算中注意以下量的关系。 对反应物：c(起始)－c(转化)＝c(某时刻)； 对生成物：c(起始)＋c(转化)＝c(某时刻)； 转化率＝×100%。 （4）从图像中获取计算的数据及依据图像求反应速率的步骤 ①从图像中获取计算的数据 纵坐标可以是物质的量，也可以是物质的量浓度，横坐标是时间。 例如：某温度时，在定容（VL）容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图像可进行如下计算： A.求某物质的平均速率、转化率，如：v（X）＝ mol/（L·s），Y的转化率＝×100%。 B. 确定化学方程式中的化学计量数之比，如：X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为（n1－n3）∶（n2－n3）∶n2。 ②依据图像求反应速率的步骤 第一步：找出横、纵坐标对应的物质的量； 第二步：将图中的变化量转化成相应的浓度变化量； 第三步：根据公式v＝进行计算。 2．化学反应速率的比较方法 （1）定性比较 通过明显的实验现象(如气泡产生快慢、沉淀生成快慢等)来定性比较化学反应速率的大小。 （2）定量比较 同一化学反应中，不同物质来表示化学反应速率时，数值可能不同，需要进行转化。常用以下两种方法： ①归一法 “一看”：看化学反应速率的单位是否一致，若不一致，需转化为同一单位。 “二化”：将不同物质的化学反应速率转化成同一物质的化学反应速率。 “三比较”：标准统一后比较数值大小，数值越大，反应速率越大。 ②比值法:通过化学反应速率与其对应的化学计量数的比值进行比较，比值大的化学反应速率大。 如对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，若＞，则A表示的化学反应速率较大。 3．由图像比较反应速率大小的方法：根据图像看反应达到平衡所需的时间，时间越短，对应的反应的温度、浓度或压强就越大，则对应的反应速率越大。 ◆三、碰撞理论与过渡态理论 1．有效碰撞理论 （1）基元反应：大多数的化学反应往往经过多个反应步骤才能实现。其中每一步反应都称为基元反应。如2HI===H2＋I2的2个基元反应为2HI―→H2＋2I·、2I·―→I2。 （2）反应机理：先后进行的基元反应反映了化学反应的反应历程，反应历程又称反应机理。 （3）基元反应发生的先决条件 基元反应发生的先决条件是反应物的分子必须发生碰撞，但是并不是每一次分子碰撞都能发生化学反应。 （4）有效碰撞 概念：能够发生化学反应的碰撞。 条件：具有足够的能量；具有合适的取向。 与反应速率的关系：有效碰撞的频率越高，则反应速率越快。 （5）活化能和活化分子 ①活化分子：能够发生有效碰撞的分子。 对于某一化学反应来说，在一定条件下，反应物分子中活化分子的百分数是一定的。 ②活化能：活化分子具有的平均能量与反应物分子具有的平均能量之差，叫做反应的活化能。 （6）反应物、生成物的能量与活化能的关系图 2．基元反应发生经历的过程 3．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 解释说明：①影响化学反应速率的内因——反应物的组成、结构和性质，决定了反应的活化能的大小； ②使用催化剂可降低反应的活化能，增大了活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率； ③升高反应体系的温度，吸收能量，可增大活化分子百分数，进而单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率； ④增大反应物的浓度，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率； ⑤增大气体压强，减小反应体系的体积，单位体积内分子总数增大，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，从而增大反应速率； ⑥增大固体的表面积，增大单体时间和单体体积内的有效碰撞次数，从而增大反应速率。 4．催化剂对反应的影响 ①催化剂参与反应，降低反应的活化能，加快反应速率 ②催化剂不能改变反应热，可以降低反应所需的温度，减小反应的能耗 ③总反应的活化能大于催化反应过程中各分反应的活化能 ④催化剂具有选择性：相同反应物用不同催化剂生成物不同 ◆四、影响化学反应速率的因素 1．内因 在相同条件下，不同的化学反应的反应速率首先是由反应物的组成、结构和性质等因素决定的。 2．外因 知识点4 工业合成氨 ◆一、工业合成氨 1．合成氨反应的特点 合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS＜0，能自发进行 可逆性 反应为可逆反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积缩小的反应 2．浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 降低温度 增大压强 无影响 3．数据分析 在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。 4．工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大越好 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能降低综合经济效益 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa 温度 原理分析 ①降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故温度不宜过低 ③催化剂的活性在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500℃(此温度下催化剂的活性最大) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 使用催化剂在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去 将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度(既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应) 5．合成氨的工艺流程 （1）造气 原料气中氮气来自空气，从空气中获得氮气通常有两种方法:一是将空气液化、蒸发，分离出氮气;二是将空气中的氧气跟碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳，即得到氮气。而氢气则用水、煤、天然气、石油等为原料制得。如以天然气为原料制取氢气，反应可简单表示为: H2O + CH4CO +3H2 H2O+COCO2 +H2 （2）净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。 （3）合成 净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，加压后的H2、N2，需加热到催化剂的活性温度后才能进入氨合成塔中的催化区，在催化剂表面反应生成氨。从合成塔出来的混合气体中氨含量为10%~ 20%，需要将产品氨与未反应的H2、N2分离，将未反应的 H2、N2作为循环气再返回合成塔。合成氨反应为放热反应，可通过热交换器有效利用此反应热来预热反应前的H2、N2，降低合成氨的成本。 未来：研制在更低温度和压强下具有更高活性的催化剂。 6．工业生产中适宜生产条件的选择思路 （1）分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。 （2）原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。 （3）根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。 （4）根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 影响 因素 有利于加快反应速率的控制 有利于平衡移动条件的控制 综合分析结果 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度、减小生成物浓度 不断补充反应物、及时分离出生成物 压强 高压(有气体参加) ΔV<0 高压 设备条件允许的前提下，尽量采取高压 ΔV>0 低压 兼顾速率和平衡、选取适宜的压强 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡、考虑催化剂的适宜温度 ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并选取合适催化剂 催化剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂， 考虑催化剂活性与温度关系 【归纳总结】 （1）化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制 （2）控制反应条件的基本措施 控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率 提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率 （3）催化剂的活性与“中毒” 催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因吸附或沉积少量的杂质(毒物)而使活性明显下降甚至丧失的现象，称为催化剂“中毒”。为了防止催化剂“中毒”，合成氨的原料气、硫酸工业中从沸腾炉排出来的炉气都必须经过净化。 易错点01：不是所有的放热反应都是自发进行的 多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，如氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是自发进行的吸热反应，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素 易错点02：复合判据来判断自发与非自发 自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行，有气体生成的反应气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，但凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。 易错点03：自发与非自发可能相互转化 自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如2NOg＋O2g===2NO2g是常温下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。 易错点04：正确应用勒夏特列原理 勒夏特列原理可判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，则不能简单地根据勒夏特列原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据勒夏特列原理进行判断。 易错点05：警惕外界因素对化学反应速率影响的5大误区 （1）误认为随着化学反应的进行，化学反应速率一定逐渐减小。其实不一定，因为反应速率不仅受浓度影响，而且受温度影响，一般会先增大后减小。 （2）误用某物质的物质的量代替物质的量浓度计算化学反应速率。速率大小比较时易忽视各物质的反应速率的单位是否一致，单位书写是否正确。 （3）误认为纯固体和纯液体不会改变化学反应速率。实际上不能用纯固体和纯液体物质的变化表示化学反应速率，但若将固体的颗粒变小(增大固体的接触面积)则化学反应速率会加快。 （4）误认为只要增大压强，化学反应速率一定增大。实际上反应在密闭固定容积的容器中进行，若充入氦气(或不参与反应的气体)，压强增大，但参与反应的各物质的浓度不变，反应速率不变；若反应在密闭容积可变的容器中进行，充入氦气(或不参与反应的气体)而保持压强不变，容器体积增大，各组分浓度减小，反应速率减小。 （5）误认为温度、压强等条件的改变对正、逆反应速率影响不一致。如认为升温既然使化学平衡向吸热方向移动，则对于放热反应，升温时，逆反应速率增大，而正反应速率减小。其实不然，温度升高，正、逆反应速率都增大，只是吸热反应方向速率增大程度大；同理，降温会使吸热反应方向速率减小程度大，而导致化学平衡向放热方向移动。 方法01．自发与非自发和反应条件、反应速率无关 【解题通法】不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。反应能否自发进行与反应速率无关。 【典型例题】下列说法正确的是 A．，在无催化下不加热也能自发进行，原因是反应有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 B．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 C．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 【答案】A 【详解】A． ，这个反应是分解反应，由一种固体分解生成多种气体，体系混乱度增加，所以，又由于，时反应才可自发进行，由于体系有自发向混乱度增加的方向转变的倾向，导致反应可以自发进行，在无催化下不加热也能自发进行，故A正确； B．吸热反应常温下也可能自发进行，比如，故B错误 C ．催化剂只能改变反应速率，不能改变反应的限度和方向，故C错误； D．反应能自发进行的判断依据是，焓变和熵变不可单独作为判断依据，故D错误； 故选A。 方法02．正确判断自发与非自发 【解题通法】自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行。有气体生成的反应气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，但凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。非自发过程在一定条件下可能变成自发过程,如铜和稀硫酸在电解条件下可发生。需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解 【典型例题】下列有关说法正确的是 A．反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0 B．反应4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应不能自发进行 D．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 【答案】D 【详解】A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是放热反应，即ΔH<0，该反应的正反应气体分子数减少，则ΔS<0，A项错误； B．该反应的气体被消耗，熵减少，ΔS<0，反应4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下能自发进行，根据ΔG=ΔH-TΔS<0的反应能自发进行，则该反应为放热反应，B项错误； C．Na与H2O的反应ΔH<0，ΔS>0，则在任何温度下ΔG<0，所以该反应能自发进行，C项错误； D．若一个反应的ΔH>0且能够自发进行，据ΔG=ΔH-TΔS<0可知有ΔS>0，D项正确； 答案选D。 方法03．用平衡常数来判断反应进行的程度 【解题通法】化学平衡常数K与化学反应本身及温度有关，加入催化剂、改变反应物浓度等均不能改变平衡常数K；平衡常数K越大，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大。 【典型例题】下列关于化学平衡常数的说法中，正确的是 A．在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值 B．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变 C．化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关 D．由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度 【答案】D 【详解】A．化学平衡常数仅在温度不变时为定值，温度变化时K会改变，因此“任何条件”下都是定值的说法错误；A项错误； B．改变反应物浓度不会影响平衡常数K，K仅与温度有关，B项错误； C．化学平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强无关，C项错误； D．平衡常数K的大小直接反映反应进行的程度，K越大，正反应趋势越强，D项正确； 答案选D。 方法04．化学平衡常数和平衡转化率的解题模式： 【解题通法】准确写出有关反应的化学方程式。在方程式下面列出起始、转化、平衡三种情况（可根据题意用物质的量、物质的量浓度、气体体积、气体压强等）。用题目中给出的条件把相关量联系起来。 【典型例题】将和置于固定容积为2L的密闭容器中，恒温下发生如下反应：，反应进行到20s末，达到平衡，测得CO的物质的量浓度是。下列说法错误的是 A．平衡时，容器内混合气体的平均相对分子质量为30 B．20s内的平均反应速率为 C．的平衡转化率为5% D．容器内压强不再变化，说明可逆反应达到了平衡 【答案】A 【详解】A．总质量守恒为，达到平衡，测得CO的物质的量浓度是，则生成的CO的物质的量为，列三段式：，得到平衡时总物质的量为，平均摩尔质量，对应平均相对分子质量为，A错误； B．的浓度变化为，反应速率，B正确； C．的转化量，初始量，转化率，C正确； D．该反应为前后气体物质的量增大的反应，随反应进行压强逐渐增大，当压强不变时，可以说明反应已达到平衡状态，D正确； 故答案为：A。 方法05．平衡移动的影响因素 【解题通法】升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。一般“加压”“减压”作为前提的时候，默认表示以缩小体积来加压，以扩大体积来减压。压强的改变会引起反应物和生成物的浓度均发生改变，且浓度增大或者减小的倍数相等。另外压强改变的一瞬间需要关注物质的量浓度瞬间变化。催化剂只是改变反应速率，对于平衡的移动没有影响，也不会改变物质的平衡转化率。 【典型例题】CH3COOH的电离方程式为CH3COOHH++CH3COO-，25℃时，0.1mol·L-1CH3COOH溶液的Ka=1.8×10-5。下列说法正确的是 A．向该溶液中滴加几滴浓盐酸，平衡逆向移动，c(H+)减小 B．向该溶液中加少量CH3COONa固体，平衡正向移动 C．该温度下0.01mol·L-1CH3COOH溶液的Ka<1.8×10-5 D．升高温度，c(H+)增大，Ka变大 【答案】D 【详解】A．向该溶液中滴加浓盐酸，虽然平衡逆向移动，但浓盐酸引入大量H⁺，导致c(H⁺)增大，A错误； B．加入CH3COONa固体会增加CH3COO-浓度，平衡逆向移动，B错误； C．电离常数Ka仅与温度有关，浓度变化不影响Ka，故0.01mol/L溶液的Ka仍为1.8×10-5，C错误； D．升高温度促进电离（吸热反应），c(H+)增大，Ka随温度升高而增大，D正确； 故选D。 方法06．正确认识化学反应速率 【解题通法】化学反应速率无正负之分；化学反应速率不是瞬时速率而是平均速率； 用不同物质来表示某一化学反应速率时，其数值一般不一定相等，所以必须标明物质；用不同物质来表达化学反应速率时，其数值不一定相等，但它们的速率比等于方程式中的系数比。即：对于反应aA+bB cC+dD来说，υ(A)：υ(B)：υ(C)：υ(D)=a：b：c：d这里的速率均是指同一方向的，要么是正反应方向，要么是逆反应方向。 【典型例题】将4molA气体和2molB气体置于1L的密闭容器中，混合后发生如下反应：若经2s后测得C的浓度为下列说法不正确的是 A．用物质A表示2s时的反应速率为 B．当物质B的含量不变时，说明该反应达到化学平衡状态 C．一定温度下，增大反应压强，化学反应速率增大 D．反应后物质A与物质B的转化率相等 【答案】A 【详解】A．化学反应速率为平均速率而非瞬时速率，A错误； B．化学平衡的标志是各物质的浓度（或含量）不再变化，B的含量不变说明反应达平衡，B正确； C．增大压强（如缩小容器体积）会提高反应物、生成物的浓度，正逆反应速率均增大，C正确； D．根据题意，A的转化率为=30%，B的转化率为=30%，转化率相等，D正确； 故选A。 方法07．工业生产中适宜生产条件的选择思路 【解题通法】分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 【典型例题】工业上通常将水蒸气喷入灼热的炭层以生产水煤气，反应为：C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) △H＞0。下列有关说法正确的是 A．该反应平衡常数k=c(CO)·c(H2) B．高压条件有利于工业生产水煤气 C．在较高温度时该反应可以自发进行 D．因正向熵增加，故任何温度下都能自发发生 【答案】C 【详解】A.由题给化学方程式可知反应平衡常数k=，故A错误； B.该反应是一个气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，不利于工业生产水煤气，故B错误； C.由方程式可知，反应的焓变△H＞0，该反应是一个气体体积增大的反应，反应的熵变△S＞0，在较高温度时H—T△S＜0，反应可以自发进行，故C正确； D.因该反应焓变大于0，正向熵增加，则在较高温度时△H—T△S＜0，才能自发发生，故D错误； 故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$