专题02 化学反应速率与平衡（期中知识清单）高二化学上学期人教版

专题02 化学反应速率与平衡 考点01化学反应速率的概念及表示 考点02影响反应速率的外界因素 考点03有效碰撞理论 1．基元反应发生经历的过程 2．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 考点04化学平衡状态“五大特征” 1．逆：指化学平衡状态只适用于_________反应，同一可逆反应，在同一条件下，无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，或同时从正、逆反应方向开始，以一定的配比投入反应物或生成物，则可以达到相同的_________状态。 2．动：指动态平衡，即化学反应处于平衡状态时，正、逆反应并未停止，仍在进行，只是正、逆反应速率_________。 3．等：指“v正＝v逆≠0”。即某一物质在单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量浓度_________，也可以用不同物质的化学反应速率表示该反应的正、逆反应速率_________。 4．定：指参加反应的各组分的含量保持不变，即各组分的浓度、质量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等均保持_________。 5．变：指平衡移动。可逆反应的平衡状态是相对的、暂时的，当外界某一条件改变时，原平衡被破坏，化学平衡向着_________这种改变的方向移动，在新的条件下达到新的平衡状态。 考点05影响化学平衡的外界因素 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 考点06化学反应的方向 1．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，___________就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以_________进行到显著程度的化学反应 特征 具有_________，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___________ 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池 (2)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 2．熵和熵变的含义 熵 定义 度量体系___________的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小) 符号 S 熵变 定义 物质发生变化时，体系的熵的变化 符号 ΔS 意义 混乱度增加的过程或反应为_________，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应___________ 3．自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为_________，单位为_________。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝_________。ΔG不仅与焓变、熵变有关，还与_________有关。 (3)反应方向与自由能的关系 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 ＜0 ＞0 永远是负值 _______________________ ＞0 ＜0 永远是正值 ______________________ ＞0 ＞0 低温为正 _____________ 高温为负 _____________ ＜0 ＜0 低温为负 _____________ 高温为正 _____________ 考点07化学反应的调控 1．工业生产中选择适宜生产条件的原则 外界 条件 有利于增大速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 _________反应物的浓度 _________反应物的浓度，_________生成物的浓度 不断地补充反应物，及时地分离出_________ 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的_________ 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的___________ ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的_________ 压强 高压(有气 体参加) 气体体积减小 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取_________ 气体体积增大 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的_________ 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．合成氨的适宜条件 序号 影响因素 选择条件 1 温度 反应温度控制在___________ 2 物质的量 N2、H2投料之比为_________ 3 压强 _________MPa 4 催化剂 选择以铁为主体的多成分_________ (铁触媒) 易错点01化学反应速率概念及测定 1．化学反应速率是标量，只_________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。 5．化学反应速率的测定 (1)测定原理 利用与化学反应中任何一种化学物质的_________相关的可观测量进行测定。 (2)测定方法 ①直接观察测定：如释放出气体的_________和体系的_________等。 ②科学仪器测定：如反应体系_________的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 【判断对错】 (1)化学反应速率适用于可逆反应，不适用于非可逆反应( ) (2)在化学反应中，一般不用固体来表示反应速率( ) (3)化学反应速率表示某一时刻的瞬时速率( ) (4)化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度( ) (5)对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显( ) (6)达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零( ) (7)在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值( ) (8)在反应N2+3H2=2NH3中，3v(H2)=2v(NH3)( ) (9)化学反应速率的单位可以是g·L-1·s-1，也可以是kg·L-1·s-1，或t·L-1·s-1等( ) (10)合成氨反应中，5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时，v(NH3)=1 mol·L-1·s-1( ) 易错点02化学反应速率影响因素 1．浓度对反应速率的影响 在一般情况下，当其他条件相同，增大反应物浓度，化学反应速率_________；降低反应物浓度，化学反应速率_________。 (1)对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。 (2)固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率。 (3)对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。 2．温度对化学反应速率的影响 若其他条件相同，升高温度，化学反应速率_________；降低温度，化学反应速率_________。 注意：温度对反应速率的影响规律，对吸热反应、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。不论放热反应还是吸热反应，升温时，化学反应速率均_________；降温时，化学反应速率均_________。 3．催化剂对化学反应速率的影响 催化剂可以_________化学反应速率。 注意：①催化剂有正、负之分，一般情况下的催化剂是指正催化剂。 ②催化剂有选择性，不同化学反应的催化剂不相同，催化剂具有一定的活化_________。 ③催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响_________。 4．压强对化学反应速率的影响 对于有气体参加的化学反应，改变压强同样可以改变化学反应速率。 【判断对错】 (1)增加反应物的质量，反应速率一定加快( ) (2)20mL4mol·L-1的硫酸与铁片反应时，加入氯化钾溶液，反应速率不变( ) (3)0.1mol·L-1盐酸和0.1 mol·L-1HNO3分别与大小相同的大理石反应的速率相同( ) (4)催化剂都不参加化学反应( ) (5)SO2的催化氧化是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率减慢( ) (6)对于反应2H2O2=2H2O+O2，加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率( ) (7)催化剂可以加快化学反应的速率，也可以提高反应物的转化率( ) (8)对于锌粒与稀硫酸的反应，可记录溶液中氢离子的浓度随时间的变化(用pH计测定溶液的pH)来测量反应速率( ) (9)对于锌粒与稀硫酸的反应，可选用颗粒大小基本相同的锌粒与不同浓度的硫酸反应，比较二者收集10 mL氢气所用的时间，从而计算反应速率并说明浓度对反应速率的影响( ) (10)对于锌粒与稀硫酸的反应，可选用等质量的Zn片和Zn粒与相同浓度的硫酸反应，记录Zn完全消失的时间，从而计算反应速率并说明固体表面积对反应速率的影响( ) 易错点03活化能 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。 反应物分子间必须相互碰撞，才有可能发生化学反应，但不是每次碰撞都能发生化学反应。发生有效碰撞的条件是：一是反应物分子必须是活化分子，二是在一定方向上发生碰撞。 如图所示： (1)催化剂能够增大化学反应速率的原因是它可使反应途径发生改变，降低反应活化能，使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，从而可以成千上万倍地增大化学反应速率。 (2)对于一个化学反应，不同的催化剂，催化效果_________。实验时应选用合适的催化剂。 【判断对错】 (1)反应物分子(或离子)间的每次碰撞是反应的先决条件( ) (2)反应物的分子的每次碰撞都能发生化学反应( ) (3)活化分子具有比普通分子更高的能量( ) (4)活化能大的反应一定是吸热反应( ) (5)增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多( ) (6)有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大( ) (7)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化( ) (8)活化能越高，反应越难发生，反应速率越慢( ) (9)升高反应体系温度，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大( ) (10)一般使用催化剂可降低反应的活化能，活化分子百分数不变，化学反应速率增大( ) 易错点04可逆反应与化学平衡状态 1．可逆反应 (1)定义：在同一条件下既可以向_________方向进行，同时又可以向_________方向进行的化学反应。 (2)特点：二同：①相同_________下；②正、逆反应_________进行。一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于_________。 (3)表示：在方程式中反应符号用“”表示。 2．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率_________时，反应物和生成物的浓度均____________，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 6．化学平衡的特征 化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变。 (1)逆：研究的对象是_________反应。 (2)等：化学平衡的条件是v正和v逆_________。 (3)动：化学平衡是一种_________平衡，此时反应并未停止。 (4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一_________。 (5)变：若外界条件改变，平衡可能发生_________，并在新条件下建立新的平衡。 【判断对错】 (1)可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应( ) (2)Cl2与水的反应是不可逆反应( ) (3)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应( ) (4)电解水是氢气在氧气中燃烧的逆反应( ) (5)所有的化学反应都存在化学平衡状态( ) (6)化学平衡状态是一种动态平衡( ) (7)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1，一定达平衡状态( ) (8)2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变，一定达平衡状态( ) (9)CaCO3(s)O2(g)＋CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变，一定达平衡状态( ) (10)H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，一定达平衡状态( ) 易错点05影响化学平衡的因素 1．平衡移动原理(勒夏特列原理) 在封闭体系中，如果仅改变影响平衡体系的一个条件(如_________、_________、_________)，平衡就向着能够减弱这个改变的方向移动。 2．“惰性”气体对化学平衡的影响 (1)对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0 ①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)，充入“惰性”气体，由于体系内压强恒定，体积增大，使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小，平衡向______移动(相当于减压)。 ②在恒温、恒容下，充入“惰性”气体时，平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体，虽然平衡体系内的总压强增大，但因容器的体积不变，c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变，所以平衡_____发生移动。 (2)对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH<0 充入“惰性”气体，虽然压强或浓度发生变化，但平衡_____移动。 【判断对错】 (1)温度可以影响任意可逆反应的化学平衡状态( ) (2)升高温度，反应速率加快，化学平衡向正反应方向移动( ) (3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低( ) (4)对处于化学平衡的体系，化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化( ) (5)已达平衡的反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动( ) (6)有气体参加的反应达到平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积增大的方向移动( ) (7)有气体参加的反应达平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动( ) (8)H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，在平衡后，对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变( ) (9)FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3(红色)＋3KCl，在平衡后，加少量KCl，因为平衡向逆反应方向移动，故体系颜色变浅( ) (10)对于N2＋3H22NH3，平衡后，压强不变，充入O2，平衡左移( ) 易错点06化学平衡常数 1．化学平衡常数的概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个_________，该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号_______表示。 2．表达式 对于可逆反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g)，化学平衡常数K＝__________________。 3．浓度商与化学平衡常数的表达式 (1)浓度商：对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为_________，常用Q表示，即Q＝。 (2)Q与K关系：当反应中有关物质的浓度商_________平衡常数时，表明反应达到化学平衡状态。 4．化学平衡常数的意义 平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。 K值越大，表示反应进行得越_________，反应物的转化率_________，当K＞_________时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越_________，反应物的转化率_________；当K＜_________时，该反应很难发生。 5．化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受_________影响。 【判断对错】 (1)化学平衡常数的大小取决于化学反应的内因，与其他外界条件无关( ) (2)从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度( ) (3)在任何条件下，化学平衡常数都是一个恒定值( ) (4)两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变( ) (5)温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数( ) (6)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)和N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常数表达式相同( ) (7)对于反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，其化学平衡常数的表达式为K= ( ) (8)平衡移动，平衡常数不一定改变，但平衡常数改变，平衡一定发生移动( ) (9)温度升高时，反应3A(g)+2B(g) 4C(s)+2D(g)的平衡常数一定增大( ) (10)2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0，升高温度，该反应平衡常数增大( ) 易错点07反应焓变、熵变与反应方向 1．焓判据 (1)放热过程中体系能量降低，ΔH＜0，具有自发的倾向。 (2)实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的。 例如：Zn(s) +CuSO4(aq) =ZnSO4 (aq) +Cu(s) ΔH =-216.8kJ/mol (3)有些吸热反应也可以自发进行，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热的，但是这个反应却是可以自发进行的，故不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向，焓变只是影响反应方向的一种因素。 2．熵判据 (1)熵的定义 描述体系混乱程度的物理量，一般用S表示。熵值越大，体系的混乱度越大。 (2)熵的大小 同种物质的熵值与其存在状态有关， S(g)＞S(l)＞S(s)。 (3)熵判据 体系的混乱度(即熵值)增加， ΔS＞0，反应有自发的倾向。 有些熵减的过程也能自发进行，如乙烯聚合为聚乙烯的反应，故熵变只是影响反应方向的一种因素。 3．复合判据 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功)，自由能的变化(符号为ΔG，单位为kJ/mol) 综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：ΔG = _________。这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。即： 当ΔG <0时，反应能_________进行； 当ΔG =0时，反应处于_________状态； 当ΔG >0时，反应不能_________进行。 情况 焓变 熵变 自由能变化 反应能否自发进行 ① ΔH＜0 ΔS＞0 _________ _________ ② ΔH＞0 ΔS＜0 _________ _________ ③ ΔH＜0 ΔS＜0 _________ _________ ④ ΔH＞0 ΔS＞0 _________ _________ 【判断对错】 (1)若△H>0，△S＜0，任何温度下都不能自发进行( ) (2)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程( ) (3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H>0( ) (4)由焓判据和熵判据组合成的复合判据更适合判断所有过程的自发性( ) (5)反应2C(s) +O2(g)=2CO(g)     ΔH＜0，高温下才能自发进行( ) (6)常温下，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0( ) (7)反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0( ) (8)放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程( ) (9)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3kJ·mol-1ΔS=-280.1J·mol-1·K-1在常温常压下能自发进行( ) (10)某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH＞0、ΔS＞0( ) 易错点08合成氨反应特点 1．合成氨反应的原理分析 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 根据合成氨反应的特点，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？填入下表。 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 _________ _________ _________ _________ 提高平衡混合物中氨的含量 _________ _________ _________ _________ 2．合成氨反应的数据分析 下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)。 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.1 13.8 23.1 31.4 (1)温度升高，氨的含量_________；这与速率是_________的； (2)压强增大，氨的含量_________；这与速率是_________的。 3．合成氨反应的条件调控 工业合成氨的适宜条件 压强 ______________ 温度 _______________ 催化剂 _______________ 浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去 【判断对错】 (1)工业合成氨的反应是ΔH<0、ΔS<0的反应，在任何温度下都可自发进行( ) (2)在反应N2+3H2=2NH3中，3v(H2)=2v(NH3)( ) (3)合成氨反应中，5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时，v(NH3)=1 mol·L-1·s-1 ( ) (4)已达平衡的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定升高( ) (5)铁作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动( ) (6)将氨从混合气中分离，可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动( ) (7)升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动( ) (8)催化剂在合成氨中质量没有改变，因此催化剂没有参与反应( ) (9)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，可以提高氨的产率( ) (10)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的( ) 易错点09化学反应的调控 1．影响化学反应进行的因素 参加反应的物质的_________、_________、_________、_________、_________、_________、_________等外界条件。 2．化学反应的调控 (1)含义：通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行； (2)考虑因素：考虑设备条件、安全操作、经济成本等；分析影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找合适的生产条件；根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。 分析角度 原则要求 本身因素 参加反应的物质_________、_________和_________ 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_________对催化剂的活性的限制 从主、副反应选择性分析 促进主反应、抑制副反应，提高主反应的选择性 社会效益 注意环境保护，把握绿色化学原则，原料、工艺绿色、低耗 【判断对错】 (1)硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入过量的空气( ) (2)工业上增加炼铁高炉的高度可以有效降低尾气中CO的含量( ) (3)合成氨工业中，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强( ) (4)合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作( ) (5)工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强( ) (6)工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400~500℃的反应温度( ) (7)炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用( ) (8)使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率( ) (9)在合成氨生产中，达到高转化率与高反应速率所需要的条件有时是相互矛盾的( ) (10)采用循环操作可以提高原料的利用率，氯碱工业、硫酸工业、硝酸工业、合成氨工业均采用循环操作( ) 方法01 化学反应速率大小的比较方法 对于同一化学反应，用不同物质表示的反应速率数值可能不同，但比较反应速率的大小不能只看数值的大小，还要进行一定的转化。具体比较方法如下： (1)“一看”：看化学反应速率的单位是否统一。 (2)“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或分别除以相应物质的化学计量数。 (3)“三比较”：比较同一物质的化学反应速率或不同物质的化学反应速率除以相应化学计量数之后的数值。数值越大，反应速率越快。 如反应：aA(g)+bB(g)=cC(g)，比较与，若>，则用A表示的反应速率比用B表示的大。 方法02“控制变量法”解题思维模板 方法03 判断化学平衡移动方向的思维流程 方法04化学平衡的计算模式及解题思路 1．计算模式(x为物质A的转化率) aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) c(初)(mol·L－1) n1 n2 0 0 Δc(mol·L－1) n1x n1x n1x n1x c(平)(mol·L－1) n1(1－x) n2－n1x n1x n1x 2．解题思路 (1)巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。 (2)确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。 (3)解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。 方法05化学反应方向的判断 复合判据：ΔG=ΔH-TΔS (1)当ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行。 (2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行。 (3)当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时以焓变影响为主，高温时以熵变影响为主。 即当ΔH>0，ΔS>0时，高温下自发进行，低温时不自发；当ΔH<0，ΔS<0，低温时自发进行，高温时不自发。 方法06 合成氨的适宜条件 序号 影响因素 选择条件 1 温度 反应温度控制在400~500 ℃ 2 物质的量 N2、H2投料之比为1∶3 3 压强 10~30 MPa 4 催化剂 选择以铁为主体的多成分催化剂(铁触媒) 方法07化学反应的调控 外界条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 无 加合适的催化剂 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，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 学科网（北京）股份有限公司17 / 17 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 化学反应速率与平衡 考点01化学反应速率的概念及表示 考点02影响反应速率的外界因素 考点03有效碰撞理论 1．基元反应发生经历的过程 2．活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 考点04化学平衡状态“五大特征” 1．逆：指化学平衡状态只适用于可逆反应，同一可逆反应，在同一条件下，无论反应从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，或同时从正、逆反应方向开始，以一定的配比投入反应物或生成物，则可以达到相同的平衡状态。 2．动：指动态平衡，即化学反应处于平衡状态时，正、逆反应并未停止，仍在进行，只是正、逆反应速率相等。 3．等：指“v正＝v逆≠0”。即某一物质在单位时间内消耗的物质的量浓度和生成的物质的量浓度相等，也可以用不同物质的化学反应速率表示该反应的正、逆反应速率相等。 4．定：指参加反应的各组分的含量保持不变，即各组分的浓度、质量分数、体积分数(有气体参加的可逆反应)、反应物的转化率等均保持不变。 5．变：指平衡移动。可逆反应的平衡状态是相对的、暂时的，当外界某一条件改变时，原平衡被破坏，化学平衡向着减弱这种改变的方向移动，在新的条件下达到新的平衡状态。 考点05影响化学平衡的外界因素 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 考点06化学反应的方向 1．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，不需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 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池 (2)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 2．熵和熵变的含义 熵 定义 度量体系混乱程度的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小) 符号 S 熵变 定义 物质发生变化时，体系的熵的变化 符号 ΔS 意义 混乱度增加的过程或反应为熵增，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行 3．自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变、熵变有关，还与温度有关。 (3)反应方向与自由能的关系 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 ＜0 ＞0 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ＞0 ＜0 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＞0 ＞0 低温为正 低温时非自发 高温为负 高温时自发 ＜0 ＜0 低温为负 低温时自发 高温为正 高温时非自发 考点07化学反应的调控 1．工业生产中选择适宜生产条件的原则 外界 条件 有利于增大速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度，减小生成物的浓度 不断地补充反应物，及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 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，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气 体参加) 气体体积减小 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 气体体积增大 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 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．合成氨的适宜条件 序号 影响因素 选择条件 1 温度 反应温度控制在400~500 ℃ 2 物质的量 N2、H2投料之比为1∶3 3 压强 10~30 MPa 4 催化剂 选择以铁为主体的多成分催化剂(铁触媒) 易错点01化学反应速率概念及测定 1．化学反应速率是标量，只数值而没有方向； 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。 5．化学反应速率的测定 (1)测定原理 利用与化学反应中任何一种化学物质的浓度相关的可观测量进行测定。 (2)测定方法 ①直接观察测定：如释放出气体的体积和体系的压强等。 ②科学仪器测定：如反应体系颜色的变化。在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用颜色变化和显色物质与浓度变化间的比例关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。 【判断对错】 (1)化学反应速率适用于可逆反应，不适用于非可逆反应( ) (2)在化学反应中，一般不用固体来表示反应速率( ) (3)化学反应速率表示某一时刻的瞬时速率( ) (4)化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度( ) (5)对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显( ) (6)达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零( ) (7)在可逆反应中，正反应的化学反应速率是正值，逆反应的化学反应速率是负值( ) (8)在反应N2+3H2=2NH3中，3v(H2)=2v(NH3)( ) (9)化学反应速率的单位可以是g·L-1·s-1，也可以是kg·L-1·s-1，或t·L-1·s-1等( ) (10)合成氨反应中，5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时，v(NH3)=1 mol·L-1·s-1( ) 【答案】(1)× (2) √ (3)× (4) √ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)× 易错点02化学反应速率影响因素 1．浓度对反应速率的影响 在一般情况下，当其他条件相同，增大反应物浓度，化学反应速率增大；降低反应物浓度，化学反应速率减小。 (1)对于固体或纯液体，其浓度可视为常数，因而其物质的量改变时不影响化学反应速率。 (2)固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率。 (3)对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变。 2．温度对化学反应速率的影响 若其他条件相同，升高温度，化学反应速率增大；降低温度，化学反应速率减小。 注意：温度对反应速率的影响规律，对吸热反应、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。不论放热反应还是吸热反应，升温时，化学反应速率均增大；降温时，化学反应速率均减小。 3．催化剂对化学反应速率的影响 催化剂可以改变化学反应速率。 注意：①催化剂有正、负之分，一般情况下的催化剂是指正催化剂。 ②催化剂有选择性，不同化学反应的催化剂不相同，催化剂具有一定的活化温度。 ③催化剂对可逆反应的正、逆反应的速率影响相同。 4．压强对化学反应速率的影响 对于有气体参加的化学反应，改变压强同样可以改变化学反应速率。 【判断对错】 (1)增加反应物的质量，反应速率一定加快( ) (2)20mL4mol·L-1的硫酸与铁片反应时，加入氯化钾溶液，反应速率不变( ) (3)0.1mol·L-1盐酸和0.1 mol·L-1HNO3分别与大小相同的大理石反应的速率相同( ) (4)催化剂都不参加化学反应( ) (5)SO2的催化氧化是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率减慢( ) (6)对于反应2H2O2=2H2O+O2，加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率( ) (7)催化剂可以加快化学反应的速率，也可以提高反应物的转化率( ) (8)对于锌粒与稀硫酸的反应，可记录溶液中氢离子的浓度随时间的变化(用pH计测定溶液的pH)来测量反应速率( ) (9)对于锌粒与稀硫酸的反应，可选用颗粒大小基本相同的锌粒与不同浓度的硫酸反应，比较二者收集10 mL氢气所用的时间，从而计算反应速率并说明浓度对反应速率的影响( ) (10)对于锌粒与稀硫酸的反应，可选用等质量的Zn片和Zn粒与相同浓度的硫酸反应，记录Zn完全消失的时间，从而计算反应速率并说明固体表面积对反应速率的影响( ) 【答案】(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6) √ (7) × (8) √ (9)√ (10) √ 易错点03活化能 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。 反应物分子间必须相互碰撞，才有可能发生化学反应，但不是每次碰撞都能发生化学反应。发生有效碰撞的条件是：一是反应物分子必须是活化分子，二是在一定方向上发生碰撞。 如图所示： (1)催化剂能够增大化学反应速率的原因是它可使反应途径发生改变，降低反应活化能，使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加单位体积内反应物分子中活化分子所占的百分数，从而可以成千上万倍地增大化学反应速率。 (2)对于一个化学反应，不同的催化剂，催化效果不同。实验时应选用合适的催化剂。 【判断对错】 (1)反应物分子(或离子)间的每次碰撞是反应的先决条件( ) (2)反应物的分子的每次碰撞都能发生化学反应( ) (3)活化分子具有比普通分子更高的能量( ) (4)活化能大的反应一定是吸热反应( ) (5)增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子的百分数，从而使有效碰撞次数增多( ) (6)有气体参加的化学反应，若增大压强(即缩小反应容器的体积)，可增大活化分子的百分数，从而使反应速率增大( ) (7)催化剂能降低反应所需的活化能，ΔH也会发生变化( ) (8)活化能越高，反应越难发生，反应速率越慢( ) (9)升高反应体系温度，活化分子百分数增大，化学反应速率一定增大( ) (10)一般使用催化剂可降低反应的活化能，活化分子百分数不变，化学反应速率增大( ) 【答案】(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)×　(6)× (7)× (8)√ (9)√ (10)× 易错点04可逆反应与化学平衡状态 1．可逆反应 (1)定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。 (2)特点：二同：①相同条件下；②正、逆反应同时进行。一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都小于100%。 (3)表示：在方程式中反应符号用“”表示。 2．化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 6．化学平衡的特征 化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变。 (1)逆：研究的对象是可逆反应。 (2)等：化学平衡的条件是v正和v逆相等。 (3)动：化学平衡是一种动态平衡，此时反应并未停止。 (4)定：当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一定值。 (5)变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡。 【判断对错】 (1)可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应( ) (2)Cl2与水的反应是不可逆反应( ) (3)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应( ) (4)电解水是氢气在氧气中燃烧的逆反应( ) (5)所有的化学反应都存在化学平衡状态( ) (6)化学平衡状态是一种动态平衡( ) (7)3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1，一定达平衡状态( ) (8)2NO2(g)N2O4(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变，一定达平衡状态( ) (9)CaCO3(s)O2(g)＋CaO(s)恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变，一定达平衡状态( ) (10)H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，一定达平衡状态( ) 【答案】(1) √ (2) × (3)× (4)× (5)× (6) √ (7)× (8) √ (9) √ (8) √ 易错点05影响化学平衡的因素 1．平衡移动原理(勒夏特列原理) 在封闭体系中，如果仅改变影响平衡体系的一个条件(如浓度、温度、压强)，平衡就向着能够减弱这个改变的方向移动。 2．“惰性”气体对化学平衡的影响 (1)对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0 ①若体系内的压强保持恒定(容器体积是可变的)，充入“惰性”气体，由于体系内压强恒定，体积增大，使c(N2)、c(H2)、c(NH3)减小，平衡向左移动(相当于减压)。 ②在恒温、恒容下，充入“惰性”气体时，平衡不发生移动。这种条件下充入“惰性”气体，虽然平衡体系内的总压强增大，但因容器的体积不变，c(N2)、c(H2)、c(NH3)不变，所以平衡不发生移动。 (2)对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)　ΔH<0 充入“惰性”气体，虽然压强或浓度发生变化，但平衡不移动。 【判断对错】 (1)温度可以影响任意可逆反应的化学平衡状态( ) (2)升高温度，反应速率加快，化学平衡向正反应方向移动( ) (3)升高温度，反应速率加快，但反应物的转化率可能降低( ) (4)对处于化学平衡的体系，化学平衡发生移动时，化学反应速率一定变化( ) (5)已达平衡的反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动( ) (6)有气体参加的反应达到平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积增大的方向移动( ) (7)有气体参加的反应达平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动( ) (8)H2(g)＋I2(g)2HI(g)　ΔH<0，在平衡后，对平衡体系采取增大容积、减小压强的措施，因为平衡不移动，故体系颜色不变( ) (9)FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3(红色)＋3KCl，在平衡后，加少量KCl，因为平衡向逆反应方向移动，故体系颜色变浅( ) (10)对于N2＋3H22NH3，平衡后，压强不变，充入O2，平衡左移( ) 【答案】(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)√ 易错点06化学平衡常数 1．化学平衡常数的概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。 2．表达式 对于可逆反应mA(g) + nB(g)pC(g) + qD(g)，化学平衡常数K＝。 3．浓度商与化学平衡常数的表达式 (1)浓度商：对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q＝。 (2)Q与K关系：当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到化学平衡状态。 4．化学平衡常数的意义 平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。 K值越大，表示反应进行得越完全，反应物的转化率越大_，当K＞105 时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越小；当K＜10－5时，该反应很难发生。 5．化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。 【判断对错】 (1)化学平衡常数的大小取决于化学反应的内因，与其他外界条件无关( ) (2)从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度( ) (3)在任何条件下，化学平衡常数都是一个恒定值( ) (4)两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变( ) (5)温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数( ) (6)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)和N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常数表达式相同( ) (7)对于反应3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，其化学平衡常数的表达式为K= ( ) (8)平衡移动，平衡常数不一定改变，但平衡常数改变，平衡一定发生移动( ) (9)温度升高时，反应3A(g)+2B(g) 4C(s)+2D(g)的平衡常数一定增大( ) (10)2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0，升高温度，该反应平衡常数增大( ) 【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)× (5) √ (6)× (7)× (8) √ (9)× (10)× 易错点07反应焓变、熵变与反应方向 1．焓判据 (1)放热过程中体系能量降低，ΔH＜0，具有自发的倾向。 (2)实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的。 例如：Zn(s) +CuSO4(aq) =ZnSO4 (aq) +Cu(s) ΔH =-216.8kJ/mol (3)有些吸热反应也可以自发进行，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热的，但是这个反应却是可以自发进行的，故不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向，焓变只是影响反应方向的一种因素。 2．熵判据 (1)熵的定义 描述体系混乱程度的物理量，一般用S表示。熵值越大，体系的混乱度越大。 (2)熵的大小 同种物质的熵值与其存在状态有关， S(g)＞S(l)＞S(s)。 (3)熵判据 体系的混乱度(即熵值)增加， ΔS＞0，反应有自发的倾向。 有些熵减的过程也能自发进行，如乙烯聚合为聚乙烯的反应，故熵变只是影响反应方向的一种因素。 3．复合判据 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功)，自由能的变化(符号为ΔG，单位为kJ/mol) 综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：ΔG =ΔH-TΔS。这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。即： 当ΔG <0时，反应能自发进行； 当ΔG =0时，反应处于平衡状态； 当ΔG >0时，反应不能自发进行。 情况 焓变 熵变 自由能变化 反应能否自发进行 ① ΔH＜0 ΔS＞0 ΔG <0 能 ② ΔH＞0 ΔS＜0 ΔG >0 不能 ③ ΔH＜0 ΔS＜0 无法判断 无法判断 ④ ΔH＞0 ΔS＞0 无法判断 无法判断 【判断对错】 (1)若△H>0，△S＜0，任何温度下都不能自发进行( ) (2)由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程( ) (3)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H>0( ) (4)由焓判据和熵判据组合成的复合判据更适合判断所有过程的自发性( ) (5)反应2C(s) +O2(g)=2CO(g)     ΔH＜0，高温下才能自发进行( ) (6)常温下，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0( ) (7)反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0( ) (8)放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程( ) (9)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3kJ·mol-1ΔS=-280.1J·mol-1·K-1在常温常压下能自发进行( ) (10)某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH＞0、ΔS＞0( ) 【答案】(1) √ (2) √ (3)× (4) √ × (6)√ × (8) √ (9) √ (10) √ 易错点08合成氨反应特点 1．合成氨反应的原理分析 工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol-1 根据合成氨反应的特点，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？填入下表。 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 增大 升高 增大 使用 提高平衡混合物中氨的含量 提高 降低 提高 不变 2．合成氨反应的数据分析 下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)。 温度/℃ 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.1 13.8 23.1 31.4 (1)温度升高，氨的含量降低；这与速率是相矛盾的； (2)压强增大，氨的含量增大；这与速率是相一致的。 3．合成氨反应的条件调控 工业合成氨的适宜条件 压强 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 铁触媒 浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去 【判断对错】 (1)工业合成氨的反应是ΔH<0、ΔS<0的反应，在任何温度下都可自发进行( ) (2)在反应N2+3H2=2NH3中，3v(H2)=2v(NH3)( ) (3)合成氨反应中，5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时，v(NH3)=1 mol·L-1·s-1 ( ) (4)已达平衡的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定升高( ) (5)铁作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动( ) (6)将氨从混合气中分离，可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动( ) (7)升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动( ) (8)催化剂在合成氨中质量没有改变，因此催化剂没有参与反应( ) (9)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，可以提高氨的产率( ) (10)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的( ) 【答案】(1)× (2)× (3) × (4)× (5)× (6)× (7)× (8)× (9)√ (10)× 易错点09化学反应的调控 1．影响化学反应进行的因素 参加反应的物质的组成、结构、性质、温度、压强、浓度、催化剂等外界条件。 2．化学反应的调控 (1)含义：通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行； (2)考虑因素：考虑设备条件、安全操作、经济成本等；分析影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找合适的生产条件；根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。 分析角度 原则要求 本身因素 参加反应的物质组成、结构和性质 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 注意温度对催化剂的活性的限制 从主、副反应选择性分析 促进主反应、抑制副反应，提高主反应的选择性 社会效益 注意环境保护，把握绿色化学原则，原料、工艺绿色、低耗 【判断对错】 (1)硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入过量的空气( ) (2)工业上增加炼铁高炉的高度可以有效降低尾气中CO的含量( ) (3)合成氨工业中，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强( ) (4)合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作( ) (5)工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强( ) (6)工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400~500℃的反应温度( ) (7)炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用( ) (8)使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率( ) (9)在合成氨生产中，达到高转化率与高反应速率所需要的条件有时是相互矛盾的( ) (10)采用循环操作可以提高原料的利用率，氯碱工业、硫酸工业、硝酸工业、合成氨工业均采用循环操作( ) 方法01 化学反应速率大小的比较方法 对于同一化学反应，用不同物质表示的反应速率数值可能不同，但比较反应速率的大小不能只看数值的大小，还要进行一定的转化。具体比较方法如下： (1)“一看”：看化学反应速率的单位是否统一。 (2)“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或分别除以相应物质的化学计量数。 (3)“三比较”：比较同一物质的化学反应速率或不同物质的化学反应速率除以相应化学计量数之后的数值。数值越大，反应速率越快。 如反应：aA(g)+bB(g)=cC(g)，比较与，若>，则用A表示的反应速率比用B表示的大。 方法02“控制变量法”解题思维模板 方法03 判断化学平衡移动方向的思维流程 方法04化学平衡的计算模式及解题思路 1．计算模式(x为物质A的转化率) aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) c(初)(mol·L－1) n1 n2 0 0 Δc(mol·L－1) n1x n1x n1x n1x c(平)(mol·L－1) n1(1－x) n2－n1x n1x n1x 2．解题思路 (1)巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。 (2)确定三个量：根据反应物、生成物及变化量三者之间的关系，代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。 (3)解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，求出题目答案。 方法05化学反应方向的判断 复合判据：ΔG=ΔH-TΔS (1)当ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行。 (2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行。 (3)当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时以焓变影响为主，高温时以熵变影响为主。 即当ΔH>0，ΔS>0时，高温下自发进行，低温时不自发；当ΔH<0，ΔS<0，低温时自发进行，高温时不自发。 方法06 合成氨的适宜条件 序号 影响因素 选择条件 1 温度 反应温度控制在400~500 ℃ 2 物质的量 N2、H2投料之比为1∶3 3 压强 10~30 MPa 4 催化剂 选择以铁为主体的多成分催化剂(铁触媒) 方法07化学反应的调控 外界条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 无 加合适的催化剂 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，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 学科网（北京）股份有限公司14 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $