第二章 化学反应速率与化学平衡（培优复习课件）化学人教版选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 人教版选择性必修1 高效培优系列 培 优 复 习 01 化学平衡 化学反应速率 化学反应方向 复习导航 02 03 04 化学反应调控 知识体系 知识体系 知识体系 知识体系 化学反应速率 01 要点精析 化学反应速率 一、化学反应速率 如果反应体系的体积恒定，通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大(取正值) 2、表达式： v = ∆c ∆t v = ∆n V·∆t 注意：①一般不用固体或纯液体（其浓度是常数，∆c = 0 )表示化学反应速率，可用其质量等物理量表示； ②一段时间内的平均速率，而不是指瞬时速率 ∆c = ∆n V 衡量化学反应过程进行的快慢程度 1、定义： 要点精析 化学反应速率 一、化学反应速率 4、规律： 3、常用单位： mol/(L·s) 或 mol·L-1·s-1 或 mol/(L·min) 或 mol·L-1·min-1 注意：速率的单位表示为mol/(L·s)或mol/(L·min)这种形式时，必须要加括号，错误的写法：mol/L·s； 对于一个化学反应：mA + nB = pC + qD， v (A):v (B):v (C):v (D)＝∆c(A):∆c(B):∆c(C):∆c(D) ＝∆n(A):∆n(B):∆n(C):∆n(D) ＝m:n:p:q 同一反应在相同时间内，用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但都表示该反应的反应速率，意义相同。因此，表示化学反应速率时，必须指明具体物质υ(A)。 要点精析 化学反应速率 一、化学反应速率 5、化学反应速率的计算方法 （1）公式法： 利用公式 计算化学反应速率。 （2）比例关系法：化学反应速率之比等于化学计量数之比 v (A):v (B):v (C):v (D)＝∆c(A):∆c(B):∆c(C):∆c(D) ＝∆n(A):∆n(B):∆n(C):∆n(D) ＝m:n:p:q （3）三段式法，计算过程如下： ①写出有关反应的化学方程式； ②标出各物质的起始量、变化量、某时刻量(平衡量)（可用n，也可用c，但要求统一）； ③根据已知条件列方程式计算。 计算中注意以下量的关系 a.对反应物：c(起始)-c(转化)=c(某时刻)；b.对生成物：c(起始)+c(转化)=c(某时刻) c.反应物转化率= 要点精析 化学反应速率 一、化学反应速率 “三段式”计算模板 mA(g)＋nB(g) = pC(g)＋qD(g) 起始浓度/(mol·L－1)    a      b          0       0 转化浓度/(mol·L－1)    mx      nx         px      qx 终态浓度/(mol·L－1)    a－mx  b－nx    px      qx 要点精析 化学反应速率 一、化学反应速率 ②比值法：比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g)＝cC(g)＋dD(g)， 则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率 v(A) a v(B) b > （4）化学反应速率比较大小 ①归一法：若单位不统一，则要换算成相同的单位；若为不同物质表示的反应速率，则要换算成同一物质来表示反应速率；再比较数值的大小。 注意：归一法和比值法应用之前，先去掉反应中的固体和纯液体，若单位不统一，则要换算成相同的单位。 要点精析 化学反应速率 化学反应速率注意事项 (1)化学反应速率一般指反应的平均反应速率而不是瞬时反应速率，且无论用反应物表示还是用生成物表示均取正值 (2)同一化学反应，相同条件下用不同物质表示的反应速率，其数值可能不同，但表示的意义相同 (3)不能用固体或纯液体物质来表示化学反应速率，因为固体和纯液体物质的浓度可视为常数 (4)计算反应速率时，若给出的是物质的量的变化值，不要忘记转化为物质的量浓度的变化值 要点精析 化学反应速率 二、化学反应速率定量测定方法 实验原理：Zn＋H2SO4 =ZnSO4＋H2↑ 实验装置与操作：按如图所示安装两套装置A、B，在锥形瓶内各盛大小相同的2 g锌粒，通过分液漏斗分别加入(过量的）40 mL 1 mol·L－1和40 mL 4 mol·L－1的硫酸溶液。 思考：如何检查装置的气密性？ 检查装置气密性方法：固定注射器活塞位置，向分液漏斗中加入适量蒸馏水，打开分液漏斗活塞，液体不能顺利流下，说明气密性良好。 要点精析 化学反应速率 三、影响化学反应速率的因素 1. 内因：反应物本身的性质是主要因素。如相同条件下Mg、Al与稀盐酸反应的速率大小关系为Mg>Al。 2. 外因： 浓度：反应物浓度与速率呈正比（固体、纯液体浓度视为常数，不影响速率） 温度：温度与速率呈正比（升高温度，正逆速率均增大） 催化剂：加入催化剂能提高反应速率（降低活化能，正逆速率等比例增大） 其他因素：增大反应物间接触面积、光辐射、形成原电池等，能增大反应速率 压强：增大能否增大反应速率，却决于增大压强的方法 增大压强的 方法 压缩体积/充入气态反应物 体积不变，充入无关气体 压强增大，反应物浓度增大，速率加快 压强增大，但反应物浓度不发生变化，速率不变 要点精析 化学反应速率 四、用碰撞理论解释外因对化学反应速率的影响 1.基元反应与反应历程 2HI→H2+2I· (慢反应) 例如：2HI = H2+I2 实际上是经过下列两步反应完成的： 2I·→I2 (快反应) 自由基：带有单电子的原子或原子团 基元反应：每一步反应都称为基元反应 反应历程：这两个先后进行的基元反应反应了2HI = H2+I2的反应历程，反应历程又称反应机理 对于由多个基元反应组成的化学反应，其总反应的反应速率由反应速率最慢的一步基元反应决定 要点精析 化学反应速率 四、用碰撞理论解释外因对化学反应速率的影响 2.有效碰撞 (1)定义：能发生化学反应的碰撞称为有效碰撞。 (2)有效碰撞必须满足的条件：①分子具有足够的能量（即活化分子）②合适的取向 (3)有效碰撞与反应速率的关系：单位时间内有效碰撞的次数越多，则反应速率越快。 3.活化分子：具有足够的能量能发生有效碰撞的分子。 (1)发生有效碰撞的分子一定是活化分子； (2)活化分子的碰撞不一定是有效碰撞(由于取向问题）。 注意： 4.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。 图中E1为________，使用催化剂时的活化能为____，反应热为______ 活化能 E3 E1－E2 要点精析 化学反应速率 四、用碰撞理论解释外因对化学反应速率的影响 增大反应物的浓度 单位体积内分子总数增加，活化分子百分数不变，活化分子数增加。 增大气体压强 增大反应速率 单位时间内、单位体积内有效碰撞次数增多。 增大反应体系的温度 单位体积内分子总数不变，活化分子百分数增加，活化分子数增加。 使用催化剂 5.活化分子、有效碰撞与反应速率的关系 要点精析 化学反应速率 四、用碰撞理论解释外因对化学反应速率的影响 6.多步反应的活化能及与速率的关系 (1)多步反应的活化能：一个化学反应由几个基元反应完成，每一个基元反应都经历一个过渡态，及达到该过渡态所需要的活化能(如图E1、E2)， (2)活化能和速率的关系：基元反应的活化能越大，反应物到达过渡态就越不容易，该基元反应的速率就越慢。一个化学反应的速率就取决于速率最慢的基元反应。 题型探究 关系式法：化学反应速率v之比=△c之比=△n之比=化学计量数之比 思维建模 题型一 化学反应速率的概念及计算 【例1】在密闭容器中合成氨的反应 N2 + 3H2⇌2NH3，开始时 ，N2 的浓度为 4 mol/L，H2 的浓度为 12 mol/L，5 min 后 N2的浓度为 3 mol/L。分别用 N2、H2 、NH3浓度变化表示该化学反应速率。 υ(N2)＝ ＝ 0.2 mol/(L·min) Δc(N2) Δt Δc(N2) ＝4 mol/L－3mol/L ＝1 mol/L 1 mol/L 5 min ＝ 3 1 ＝ υ(H2) υ(N2) 2 1 ＝ υ(NH3) υ(N2) υ(H2) ＝ 0.6 mol/(L·min) υ(NH3) ＝ 0.4 mol/(L·min) υ(H2) ＝ 3×υ(N2) υ(NH3) ＝ 2×υ(N2) 题型探究 识图技巧 ①看趋势：确定反应物、生成物； ②看变化量：根据变化量之比=化学计量数之比确定方程式中的化学计量数 ③看点：确定反应是否是可逆反应 易错点睛 题型二 化学反应速率图像计算 【例2】一定温度下，向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示(6 s时反应达到平衡状态,生成物均为气体)，下列对该反应的推断正确的是 (　    ) A. 0~1 s内，v(A)=v(C) B. 化学方程式为3B(g)+4C(g) ⇌6A(g)+2D(g) C. 0~6 s内，B的平均反应速率为0.025 mol/(L·s) D. 进行到6 s时，B和D的物质的量浓度均为0.4 mol/L B 题型探究 【例3】对于反应A(g)+2B(g)=3C(s)+2D(g)来说，下列反应速率最快的是（ ） A．v(A)=0.32 mol·L-1·min-1 B．v(B)=0.55 mol·L-1·min-1 C．v(C)=0.02 mol·L-1·s-1 D．v(D)=0.01 mol·L-1·s-1 速率大小比较做题模板： 第一步：观察反应方程式，找出纯液体和固体排除掉，固体和纯液体不能计算反应速率。 第二步：观察速率单位，单位不统一的换成统一单位。 第三步：利用归一法或者比值法比较大小。 思维建模 题型三 反应速率大小的比较 A 题型探究 【例4】在 的反应中，采取下列措施能够使反应速率增大的是 ①缩小容器体积　　　 ②增大CO2浓度　　 ③增加碳的量　　 ④恒压下充入稀有气体 ⑤恒容下充入稀有气体 　　 ⑥升高温度　　　　　 ⑦将碳粉碎 影响化学反应速率的因素有：浓度、温度、压强（压强要看是否改变浓度）和催化剂，固体还可以研磨成粉末。 注意：增加固体和纯液体的用量，因为固体和纯液体的浓度保持不变，所以不改变反应速率。 易错点睛 题型四 反应速率的影响因素 ①②⑥⑦ 题型探究 题型五 活化能与碰撞理论 【例5】恒温下，反应物A与Q按图示计量关系v1>v2>v3，同时发生三个基元反应，分别生成产物B、C、D，反应速率。下列说法正确的是(　　) A. 反应的活化能①>②>③ B. 提高温度仅提高反应②中活化分子百分数 C. 加入催化剂，使反应③的活化能变小，D的产量降低 D. 总反应速率v总=v1>v2>v3 D 02 化学平衡 要点精析 化学平衡 一、化学平衡状态 1.可逆反应 (1)定义：在____条件下既可以向___反应方向进行，同时又可以向 反应方向进行的化学反应。 (2)表示方法：在化学方程式中用“____”表示。 相同 正 逆 ⇌ 2.建立过程 一定条件下，某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。v－t图像如下： 反应开始时：c(反应物)最大， c(生成物)=0 v正最大，v逆＝_______ 0 c(反应物)逐渐减小， v正_____________ c(生成物)逐渐增大， v逆________________________ t1时刻达到平衡：各组分浓度____________， v正___ v逆 逐渐减小 从0开始，逐渐增大 保持不变 = 0~t1： 要点精析 化学平衡 一、化学平衡状态 3.化学平衡态特征 逆 等 动 定 变 化学平衡研究的对象是可逆反应 v正＝v逆，都大于零 化学平衡是一种动态平衡，平衡状态时，反应并没有停止，v≠0 反应物和生成物的浓度(或百分含量)保持不变 条件改变，平衡状态可能改变，新条件下建立新的平衡状态 要点精析 化学平衡 一、化学平衡状态 4.化学平衡态的判断 【看速率】 一正一逆成比例 v正＝v逆≠0 【看变量】 “变量不变” 即平衡 同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率 不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系 各物质的质量、物质的量或浓度不变 各物质的百分含量不变(物质的量分数、质量分数、体积分数) 反应体系温度不变 压强不变(化学反应方程式两边气体体积不相等) 有色反应体系的颜色不变 反应体系密度和平均相对分子质量不变 要点精析 化学平衡 二、化学平衡常数 1.概念：在一定温度下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度化学计量数次幂之积与反应物浓度化学计量数次幂之积的比值是一个常数，称为化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。 2.表达式 对于一般的可逆反应 mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) 在一定温度下达到平衡常数时 cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 平衡常数 K= 3.意义：化学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） 4.影响因素：通常情况下，化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关 c为任一时刻浓度 浓度商： 要点精析 化学平衡 二、化学平衡常数 (1)比较反应进行程度 化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越高。反之，则相反。 (2)判断平衡移动的方向 Q＜K ，反应向正方向进行 Q＝K ，反应处于平衡状态 Q＞K ，反应向逆方向进行 (3)判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应 5.化学平衡常数的应用 要点精析 化学平衡 二、化学平衡常数 对于一般可逆反应：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，反应达到平衡后， ①K＝ 。(固体和纯液体通常不计入平衡常数表达式中)。 ②Kx＝ 。(其中x为物质的量分数/体积分数)。 ③Kp＝ 。(其中p为各气体的分压，分压等于物质的量分数乘总压)。 xp(C) • xq(D) xm(A) • xn(B) cp(C) • cq(D) cm(A) • cn(B) pp(C) • pq(D) pm(A) • pn(B) (4)化学平衡常数的计算 要点精析 化学平衡 二、化学平衡常数 (4)化学平衡常数的计算 一定温度，对于反应：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，平衡常数为K: ④K正＝ 。(固体和纯液体通常不计入平衡常数表达式中)。 ⑤方程式乘以某个系数x，K`＝ 。 ⑥两方程式相加，则总方程式的平衡常数：K总＝K1·K2。 ⑦两方程式相减，则总方程式的平衡常数：K总＝K1/K2。 1 K逆 Kx 要点精析 化学平衡 二、化学平衡常数 (4)化学平衡常数的计算 ⑧α平(A)＝ 。(同一条件下，平衡转化率是最大转化率)。 ⑨产率＝ 。 ⑩平衡时某物质的百分含量= 。 c0(A) - c平(A) c0(A) ×100％ 实际产量 理论产量 ×100％ 某组分的平衡量 平衡时各物质的总量 ×100％ 使用催化剂，不能改变平衡转化率！ 要点精析 化学平衡 三、化学平衡移动 1.化学平衡移动模型构建 改变 反应条件 不平衡 v(正)≠v(逆) 各组分浓度不断变化 化学平衡1 v(正)=v(逆) 各组分浓度保持不变 一段 时间 化学平衡2 v`(正)=v`(逆) 各组分浓度又保持不变 化学平衡移动 2.化学平衡移动与化学反应速率的关系 (1)v正_______v逆，平衡正向移动 (2)v正_______ v逆，平衡不移动 (3)v正_______ v逆，平衡逆向移动 > = < 【特别提醒】速率改变，平衡不一定发生移动 平衡移动，速率一定改变(v正≠v逆) 平衡移动的根本原因：外界条件的改变造成了v正≠v逆 要点精析 化学平衡 三、化学平衡移动 3.化学平衡移动的影响因素 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 正反应 逆反应 压强 (对有气体参加的反应) 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 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 减小 增大 不 吸热 放热 要点精析 化学平衡 三、化学平衡移动 4.勒·夏特列原理 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(如参加反应的物质的浓度、温度、压强)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动 5.化学平衡图像的类型 (1)速率—时间图像 ①看改变条件的瞬间(t1)，若v′正在v′逆上方，则平衡正向移动 ②若a、b重合为一点，则t1时刻改变的是某一物质的浓度 ③若a、b不重合，则t1时刻可能是改变了温度或压强 ④若v′正＝v′逆，平衡不移动，则t1时刻可能使用催化剂或对反应前后气体分子数不变的反应改变压强 要点精析 化学平衡 三、化学平衡移动 (2)物质的量(或浓度)—时间图像 分清反应物和生成物：浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物， 分清消耗浓度和增加浓度：浓度变化量之比，等于各物质化学计量数之比 要点精析 化学平衡 三、化学平衡移动 (3)百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a可能使用了催化剂)。 (先拐先平数值大) t 生成物的百分含量 T1 T2 t Ⅱ 反应物的转化率 p1 p2 t Ⅲ 生成物的百分含量 a b Ⅰ (T2>T1) (p2>p1) 正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动 正反应是气体总体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动 平衡不发生移动，可能是a使用了催化剂；也可能是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强 要点精析 化学平衡 三、化学平衡移动 (3)等温(压)平衡曲线 ①纵坐标Y：可表示n、c、转化率、物质的量分数等含义 ②分析技巧：对横坐标轴作垂线，若横坐标表示温度(或压强)，则此辅助线为等温线(或等压线) ③如图丙，曲线上的每个点都达到平衡状态(如B点) 若纵坐标表示反应物转化率，则有：A点是非平衡状态，若要达到平衡，需降低转化率，即平衡要向逆反应方向移动，此点v正＜v逆；C点是非平衡状态，若要达到平衡，需增大转化率，即平衡要向正反应方向移动，此点v正＞v逆；处于平衡状态或非平衡状态的各点的反应速率，其大小主要由温度决定，故有vC＞vB＞vA (定一议二) 要点精析 化学平衡 三、化学平衡移动 （4）特殊图像 对于反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。 题型探究 【例1】可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态的标志是 A．反应停止了 B．正反应速率与逆反应速率均为零 C．反应物和生成物浓度相等 D．正反应速率与逆反应速率相等 化学平衡态是动态平衡，反应一直在进行，只是表面各物质浓度不再改变，正逆反应速率相等但是不等于零。 易错提醒 题型一 化学平衡状态的本质与特征 D 【例2】在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥某种气体的百分含量 (1)能说明2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)达到平衡状态的是_________。 (2)能说明I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)达到平衡状态的是_____。 (3)能说明2NO2(g)⇌N2O4(g)达到平衡状态的是___________。 (4)能说明C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)达到平衡状态的是___________。 (5)能说明5CO(g)＋I2O5(s)⇌5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________。 题型探究 化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等 易错提醒 题型二 化学平衡态的判断 ①③④⑥ ⑤⑥ ①③④⑤⑥ ①②③④⑥ ②④⑥ 【例3】已知在25 ℃时，下列反应的平衡常数如下： ①N2(g)＋O2(g) ⇌2NO(g)　K1＝1×10－30 ②2H2(g)＋O2(g) ⇌2H2O(g)　K2＝2×1081 ③2CO2(g) ⇌2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10－92 下列说法正确的是(　　) A．NO分解反应NO(g)⇌1/2N2(g)＋1/2O2(g)的平衡常数为1×10－30 B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO>H2O>CO2 D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 题型探究 方程式乘以某个系数x，K’＝ Kx ；两方程式相加，则总方程式的平衡常数：K总＝K1·K2；两方程式相减，则总方程式的平衡常数：K总＝K1/K2。 易错提醒 题型三 化学平衡常数的表达 C 【例4】温度为T℃时，向2.0L恒容密闭容器中充入1.0molPCl5，反应PCl5（g）⇌PCl3（g）+Cl2（g）经一段时间后达到平衡．反应过程中测定的部分数据见下表：下列说法正确的是 A．反应在前50s的平均速率为v（PCl3）=0.0032mol•L﹣1•s﹣1 B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时，c（PCl3）=0.11mol•L﹣1，则反应的△H＜0 C．相同温度下，起始时向容器中充入1.0molPCl5、0.20molPCl3和0.20molCl2，达到平衡前v（正）＞v（逆） D．相同温度下，起始时向容器中充入2.0molPCl3、2.0molCl2，达到平衡时，PCl5的转化率大于20% 题型探究 若按原比例同倍数的增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关：同倍增大c(A)和c(B)，a＋b＝c＋d，A、B的转化率不变；a＋b＞c＋d，A、B的转化率增大；a＋b＜c＋d，A、B的转化率减小。 易错提醒 题型四 化学平衡常数的应用 C t/s 0 50 150 250 350 n（PCl3）/mol 0 0.16 0.19 0.20 0.20 【例5】下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是 ①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　②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 ③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　④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 A．①④ B．①②③ C．②③④ D．①②③④ 题型探究 浓度对化学平衡的影响规律只适用于气态或溶液中的平衡混合物。对固体、纯液体来说，其浓度是常数，改变它们的量平衡不移动 易错提醒 题型五 化学平衡常数的应用 D 【例6】下列事实中，能用勒夏特列原理解释的是( ) A．实验室可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气 B．对2SO2+O2 ⇌ 2SO3  △H<0的反应，使用催化剂可加快反应的速率 C．对CO（g）+NO2（g）⇌ CO2（g） + NO（g）平衡体系增大压强可使顔色变深 D．N2（g）+3H2（g）⇌ 2NH3（g）  △H<0，500℃左右比室温更有利于合成NH3 题型探究 题型六 勒夏特勒原理 A 【例7】硝酸厂常用催化还原法处理尾气，CH4在催化剂作用下可以将NO2还原为N2，反应原理为CH4(g)+2NO2(g) ⇌ CO2(g)+N2(g)+2H2O(l)    ΔH<0，NO2(g)的平衡转化率[α(NO2)]随温度、压强变化如图所示(X、Y代表温度或压强)。下列说法错误的是 (　    ) A.X代表压强 B.Y1<Y2 C.平衡常数：Ka>Kc D.适当降低温度，NO2的平衡转化率增大 题型探究 题型七 化学平衡常数图像题 A 03 化学反应的方向 要点精析 化学反应的方向 一、自发过程和自发反应 1.自发过程 （1）含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。如水由高处流向低处。一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。 （2）特征： 高能状态 低能状态 对外做功或放热 有序状态 无序状态 2.自发反应 在一定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应，就称为自发反应。 非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应称为非自发反应。 要点精析 化学反应的方向 一、自发过程和自发反应 2.熵、熵变 (1)熵：描述体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大 (2)影响熵大小的因素 ①物质种类：相同条件下，物质不同熵不同 ②物质状态：同一物质的物质的量相同时：气态(g)＞液态(l)＞固态(s) ③物质的量：同种气态物质，物质的量越多，原子数或分子数越多，熵值越大。 ④ 易溶于水的固体，溶解前后熵值不同：如氯化钠晶体溶于水，S溶解前＜S溶解后 (3)熵变：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物) 要点精析 化学反应的方向 一、自发过程和自发反应 3.判断化学反应能否自发进行的依据 复合判据：ΔG＝ΔH-T·ΔS ΔG＜0反应能自发进行 ΔH ΔS ∆H<0 ∆S>0 所有温度下反应自发进行 ∆H>0 ∆S>0 高温下反应自发进行 ∆H>0 ∆S<0 ∆H<0 ∆S<0 低温下反应自发进行 所有温度下反应不能自发进行 题型探究 题型一 化学反的应方向 【例1】下列叙述不正确的是(　　) A．混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行 B．在温度、压强一定条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行 C．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行 D．水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行 D 有些吸热反应在室温下能自发进行，还有一些吸热反应在较高温度下能自发进行。 某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 思维建模 04 化学反应的调控 要点精析 化学反应的调控 一、化学反应调控的一般原则 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，又要注意二者影响的矛盾性，尽可能使化学平衡向生成所需产物的方向移动 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，循环利用从而降低生产成本 从实际生产能力分析 既要注意理论上的需要，又要考虑实际生产(如设备条件、安全操作、经济成本等)的可能性 从催化剂的使用分析 ①防止催化剂中毒，增加乳化装置； ②温度对催化剂活性的影响； ③应用催化剂的选择性，控制副反应，提高产率，降低成本 要点精析 化学反应的调控 二、工业合成氨的最适条件 ⇌ 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 适宜条件 压强 温度 催化剂 浓度 增大_____ 浓度 ____反应物浓度，____反应产物浓度 高压 高压 高压 使用 无影响 使用 高温 低温 兼顾速率和平衡， 且考虑催化剂活性 反应物 增大 降低 增大反应物的浓度 不断减小产物浓度 1×107～1×108 Pa (教材：10 ~30 MPa) 700 K左右 (教材：400~500 ℃) 铁触媒 N2、H2投料比为1∶2.8氨及时分离出去， 剩余气体循环使用 题型探究 【例1】接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)⇌SO3(g)　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1 为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。 a．温度越高，反应速率越大 b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率 c．α越大，反应速率最大值对应温度越低 d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度 题型一 化学反应的调控 cd 实际化学反应的应用中，选择最适温度要考虑催化剂最适温度和反应速率的变化。 易错提醒 1．恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g) N2(g)+3H2(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积不同的条件下氨浓度随时间的变化如下表所示,下列说法不正确的是(　　) 综合应用 C 编号 表面 积/cm2 不同时间时的c(NH3)/(10-3 mol·L-1) 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 x   ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A.实验①,0~20 min,v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1 B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40 C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大 D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大 综合应用 2．某温度下,反应CH2==CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g) 在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是(　　) A.增大压强,v(正)>v(逆),平衡常数增大 B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大 C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动 D.恒容下,充入一定量的CH2==CH2(g),CH2==CH2(g)的平衡转化率增大 C 综合应用 3．二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为: ①CO2(g)+4H2(g) ===CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1 ②CO2(g)+H2(g) ===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时 间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为 ×100%。下列说法正确的是(　　) A.反应2CO(g)+2H2(g) ===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃ D.450 ℃时,提高 的值或增大压强,均能使CO2的平衡转化率达到X点的值 D 综合应用 4.已知：A(g)＋2B(g)⇌3C(g)　ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A.容器内压强不变，表明反应达到平衡 B.t2时改变的条件：向容器中加入C C.平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)<φ(Ⅰ) D.平衡常数K：K(Ⅱ)<K(Ⅰ) B 综合应用 5.用尿素水解生成的NH3催化还原NO，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为 下列说法正确的是 (　　) A. 上述反应ΔS ＜0 B. 上述反应平衡常数 C. 上述反应中消耗1molNH3，转移电子的数目为2×6.02×1023 D. 使用合适的催化剂可以提高活化分子百分率，增大反应速率 D 综合应用 6.下图为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是(　　) A. 步骤①的目的是防止混入杂质使催化剂中毒 B. 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C. 步骤③选择500℃的重要原因是催化剂活性最高 D. 步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D 综合应用 7. CH3OH是重要的化工原料，工业上用CO与H2在催化剂作用下合成CH3OH，其反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。按n(CO)∶n(H2)=1∶2向密闭容器中充入反应物，测得平衡时混合物中CH3OH的体积分数在不同压强下随温度的变化如图所示。下列说法中，正确的是 D A．p1<p2 B．该反应的ΔH>0 C．平衡常数：K(X)=K(Y) D．在Z点时，CO转化率为75% 综合应用 8.已知二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过CH3OH分子间脱水制得：2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=+23.5kJ•mol-1。在T1℃，恒容密闭容器中建立上述平衡，体系中各组分浓度随时间变化如图所示。请回答下列问题： （1）该条件下反应平衡常数表达式K=___。在t1℃时，反应的平衡常数为___。用CH3OH表示的化学反应速率___。 （2）相同条件下，若改变起始浓度，某时刻各组分浓度依次为c（CH3OH）=0.4mol•L-1、c（H2O）=0.6mol•L-1、c（CH3OCH3）=1.2mol•L-1，此时正、逆反应速率的大小：v（正）_____v（逆）（填“＞”、“＜”或“=”）。 （1） , 5, mol/（L•min） (2) ＞ 感谢观看 人教版选择性必修1 高效培优系列 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。 $