2022年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡教案

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1、2022年高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡教案復(fù)習(xí)目標(biāo)：1、掌握化學(xué)反應(yīng)速率的基本概念、大小比較及簡單計算。2、了解影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，能夠從理論上進(jìn)行解釋。3、掌握化學(xué)平衡的概念、影響化學(xué)平衡移動的因素。4、掌握平衡圖像，能夠運(yùn)用圖像解決相關(guān)問題。5、了解等效平衡思想，能夠運(yùn)用于解題?；A(chǔ)知識：【化學(xué)反應(yīng)速率及影響因素】一、化學(xué)反應(yīng)速率1、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法：通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或者生成物濃度的增加來表示化學(xué)反應(yīng)速率。2、表達(dá)式： 3、單位：mol/(Ls) ；molL-1S-1；mol/(Lmin) ；mol/(Lh)等。4、意義 衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢

2、程度。5、特點(diǎn)（1）同一化學(xué)反應(yīng)用不同物質(zhì)濃度的改變量表示 速率，數(shù)值可能不同，但表示意義相同。因此，在表示化學(xué)反應(yīng)速率時，必須注明是以哪種物質(zhì)作標(biāo)準(zhǔn)的。（2）對于任一化學(xué)反應(yīng)：aA +bB=cC +dD可用(A)、(B)、(C)、(D)表示其速率，則有(A):(B):(C):(D)= a:b:c:d，即化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)之比（還可等于其學(xué)其濃度變化之比或物質(zhì)的量變化之比）?！咀⒁狻恳话銇碚f，化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)的進(jìn)行而逐漸減慢。因此，某一段時間內(nèi)的反應(yīng)速率，實際是一段時間內(nèi)的平均速率，而不是指瞬時速率。固體或純液體（不是溶液），其濃度可視為常數(shù)，因此不用固體或純液體表

3、示化學(xué)反應(yīng)速率?！纠?】6、化學(xué)反應(yīng)速率大小的比較（1）同一化學(xué)反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示時數(shù)值可能不同，但比較反應(yīng)速率的快慢不能只看數(shù)值的大小，而要通過轉(zhuǎn)化換算成同一物質(zhì)表示，再比較數(shù)值的大小。（2）比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的比值，即比較與， 若 則A表示的反應(yīng)速率比B大。（3）注意反應(yīng)速率單位的一致性。（4）注意外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律?！纠?】二、影響反應(yīng)速率的因素1、有效碰撞理論（1）有效碰撞 反應(yīng)物分子間能發(fā)生反應(yīng)的碰撞。 發(fā)生條件：發(fā)生碰撞的分子具有較高的能量； 分子在一定的方向上發(fā)生碰撞。（2）活化分子 化學(xué)反應(yīng)中，能量較高、有可能發(fā)生 有效碰撞的分子。（3）活化能 活化

4、分子的平均能量與所有分子的 平均能量之差（用Ea表示，其單位為kJ/mol）。活化能越大，反應(yīng)越難進(jìn)行。2、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素內(nèi)因：反應(yīng)物的性質(zhì)是反應(yīng)速率大小的決定因素。外因：主要因素有濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等。（1）濃度：其它條件不變時，增大反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)速率加快。（2）溫度：其它條件不變時，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率加快。一般來說，溫度每升高10，反應(yīng)速率增大為原來的24倍。（3）壓強(qiáng)：其它條件不變時，增大壓強(qiáng)，對于有氣體物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)速率加快。（4）催化劑：使用正催化劑，能加快反應(yīng)速率。未特別指明時，均指正催化劑。解釋：解釋化學(xué)反應(yīng)速率快慢的鏈條思維：活化能活化分子有效

5、碰撞化學(xué)反應(yīng)速率。影響外因單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)化學(xué)反應(yīng)速率分子總數(shù)活化分子數(shù)活化分子百分?jǐn)?shù)增大反應(yīng)物濃度增加增加不變增加加快增大壓強(qiáng)增加增加不變增加加快升高溫度不變增加增大增加加快使用催化劑不變增加增大增加加快【例3】【化學(xué)反應(yīng)的限度】一、化學(xué)平衡1、可逆反應(yīng)：在相同條件下同時向正、反兩個方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。在可逆反應(yīng)中使用“”。2、化學(xué)平衡狀態(tài)（1）概念：在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。（2）特征：逆：化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)。等：V（正）=V（逆）0動：化學(xué)平衡是動態(tài)平

6、衡。雖然V（正）=V（逆），但正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行。定：反應(yīng)物和生成物的濃度保持一定。變：外界條件改變，平衡也隨之改變。3、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷（標(biāo)志）1）本質(zhì)標(biāo)志v(正)v(逆)0。對于某一可逆反應(yīng)來說，正反應(yīng)消耗掉某反應(yīng)物的速率等于逆反應(yīng)生成該反應(yīng)物的速率。2）等價標(biāo)志(1)全是氣體參加的體積可變反應(yīng)，體系的壓強(qiáng)不隨時間而變化。例如：N23H22NH3。(2)體系中各組分的物質(zhì)的量濃度或體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變。(3)全是氣體參加的體積可變反應(yīng)，體系的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化。例如：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)。(4)對同一物質(zhì)而言，斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)

7、的量相等。(5)對于有顏色物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng)，體系的顏色不再隨時間而變化，如2NO2(g) N2O4(g)。(6)體系中某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率達(dá)到最大值且不再隨時間而變化。【例4】二、化學(xué)平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率（1）概念：對于一定條件下的可逆反應(yīng)（aA+bBcC+dD），達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物濃度的乘冪的乘積與反應(yīng)物濃度的乘冪的乘積之比為一常數(shù)，記作Kc，稱為化學(xué)平衡常數(shù)(濃度平衡常數(shù))。（2）數(shù)學(xué)表達(dá)式：Kc=如果反應(yīng)物和生成物均為氣體，當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡時，將由各物質(zhì)平衡分壓算得的平衡常數(shù)稱為壓強(qiáng)平衡常數(shù)。即KP=濃度平衡常數(shù)和壓強(qiáng)平衡常數(shù)均稱為化學(xué)平衡常數(shù)。（3）意義：平衡常數(shù)的大

8、小化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度（即反應(yīng)限度）；平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說明反應(yīng)進(jìn)行得越完全。（4）影響因素：只與溫度有關(guān)，而與濃度無關(guān)。（5）平衡轉(zhuǎn)化率：對于可逆反應(yīng)aA+bB cC+dD，反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率可以表示為：(A)= 100%【例5】三、化學(xué)平衡移動1概念 達(dá)到平衡狀態(tài)的反應(yīng)在條件改變后，平衡狀態(tài) 被破壞的過程。2過程3平衡移動方向與反應(yīng)速率的關(guān)系 （1）v正 v逆,平衡向正反應(yīng)方向移動。 （2）v正= v逆，平衡不移動。 （3）v正v逆正向移動正反應(yīng)方向為氣體體積增大的放熱反應(yīng)增大壓強(qiáng)或升高溫度v正、v逆均增大，且v逆v正逆向移動減小反應(yīng)物的濃度v正、v逆均減小，且v逆v正逆向移動減小壓

9、強(qiáng)或降低溫度v正、v逆均減小，且v正v逆正向移動增大生成物的濃度v正、v逆均增大，且v逆v正逆向移動任意平衡或反應(yīng)前后氣體化學(xué)計量數(shù)和相等的平衡正催化劑或增大壓強(qiáng)v正、v逆同等倍數(shù)增大平衡不移動減小生成物的濃度v正、v逆均減小，且v正v逆正向移動負(fù)催化劑或減小壓強(qiáng)v正、v逆同等倍數(shù)減?。?）從化學(xué)平衡常數(shù)判斷Q=若QK，化學(xué)平衡正向（向右）移動。若QK，化學(xué)平衡逆向（向左）移動。（3）勒夏特列原理 1）內(nèi)容 如果改變影響平衡的條件之一（如 溫度、濃度或壓強(qiáng)）,平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。 2）適用 該原理適用于化學(xué)平衡、溶解平衡、電離平衡、水解平衡等動態(tài)平衡。 這種減弱并不能消除外界

10、條件的變化?！局更c(diǎn)迷津】應(yīng)用勒夏特列原理時要注意不能走入誤區(qū)：(1)是否真的改變了影響化學(xué)平衡的條件。例如：A改變化學(xué)平衡體系中固體或純液體的物質(zhì)的量時，并未改變影響化學(xué)平衡的條件；B即使有氣體存在的化學(xué)平衡體系，恒溫、恒容下充入惰性氣體，也未改變影響化學(xué)平衡的條件。(2)可逆反應(yīng)是否存在能夠減弱某項條件改變的反應(yīng)方向，例如對mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g), m+n=p+q型的可逆反應(yīng)，它無氣體體積擴(kuò)大或縮小的反應(yīng)方向，即使是改變壓強(qiáng)，化學(xué)平衡也不移動。（4）平衡移動的應(yīng)用判狀態(tài)：由壓強(qiáng)的改變，根據(jù)平衡移動的方向，可以判斷反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)。判系數(shù)：由壓強(qiáng)的改變，根據(jù)平衡移動的

11、方向，可以判斷方程式中某氣體物質(zhì)的計量數(shù)或反應(yīng)物和生成物之間的計量數(shù)的大小關(guān)系。 判H：由溫度的改變，根據(jù)化學(xué)平衡移動的方向，可以判斷正反應(yīng)或逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)。判轉(zhuǎn)化率：根據(jù)條件改變對化學(xué)平衡的影響,可以判斷達(dá)到新平衡時某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的提高或降低以及平衡體系中某組分百分含量的變化。調(diào)控反應(yīng)：根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率和平衡的條件以及化學(xué)平衡移動原理，可調(diào)控工業(yè)反應(yīng)使之效益最大化。【例6、7、8、9】例題精講：【例1】（xx福建卷，12）化合物Bilirubin在一定波長的光照射下發(fā)生分解反應(yīng)，反應(yīng)物嘗試隨反應(yīng)時間變化如右圖所示，計算反應(yīng)48 min間的平均反應(yīng)速率和推測反應(yīng)16 min 反

12、應(yīng)物的濃度，結(jié)果應(yīng)是A2.5molL-1和2.0molL-1B2.5molL-1和2.5molL-1 C3.0molL-1和3.0molL-1D2.0molL-1和3.0molL-1解析本題考察化學(xué)反應(yīng)速率的計算。第8秒與第4秒時反應(yīng)物濃度差C為10umolL-1min-1，t為4秒，所以在48min間的平均反應(yīng)速率為2.5 umolL-1min-1，可以排除CD兩個答案；圖中從0min開始到8min反應(yīng)物濃度減低了4倍，根據(jù)這一幅度，可以推測從第8min到第16分也降低4倍，即由10umolL-1min-1降低到2.5 umolL-1min-1，因此推測第16min反應(yīng)物的濃度為2.5 um

13、olL-1，所以可以排除A而選B答案B【例2】反應(yīng)A3B=2C2D，在四種不同情況下的反應(yīng)速率分別為：v(A)0.15 molL1s1 v(B)0.6 molL1s1v(C)1.2 molL1min1 v(D)0.45 molL1s1其中，反應(yīng)進(jìn)行得最快的是()AB C D解析據(jù)v(A)0.15 mol/(Ls)，中v(A)v(B)0.2 mol/(Ls)，中v(A)v(C)0.2 mol/(Ls)，中v(A)v(D)0.225 mol/(Ls)故反應(yīng)最快的為。答案D【例3】（xx全國卷1，27）（15分）在溶液中，反應(yīng)A+2BC分別在三種不同實驗條件下進(jìn)行，它們的起始濃度均為c(A)=0.1

14、00mol/L、c(b)=0.200mol/l及c(c)=0mol/L。反應(yīng)物A的濃度隨時間的變化如下圖所示。請回答下列問題：（1）與比較，和分別僅改變一種反應(yīng)條件。所改變的條件和判斷的理由是：_ _；_ _；（2）實驗平衡時B的轉(zhuǎn)化率為_；實驗平衡時C的濃度為_；（3）該反應(yīng)的_0，判斷其理由是_；（4）該反應(yīng)進(jìn)行到4.0min時的平均反應(yīng)速度率：實驗：=_； 實驗：=_。解析（1）使用了（正）催化劑；理由：因為從圖像可看出，兩者最終的平衡濃度相同，即最終的平衡狀態(tài)相同，而比所需要的時間短，顯然反應(yīng)速率加快了，故由影響反應(yīng)速率和影響平衡的因素可知是加入（正）催化劑；升高溫度；理由：因為該反應(yīng)

15、是在溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，所以不可能是改變壓強(qiáng)引起速率的改變，又由于各物質(zhì)起始濃度相同，故不可能是改變濃度影響反應(yīng)速率，再由于和相比達(dá)平衡所需時間短，平衡時濃度更小，故不可能是改用催化劑，而只能是升高溫度來影響反應(yīng)速率的（2）不妨令溶液為1L，則中達(dá)平衡時A轉(zhuǎn)化了0.04mol，由反應(yīng)計量數(shù)可知B轉(zhuǎn)化了0.08mol，所以B轉(zhuǎn)化率為；同樣在中A轉(zhuǎn)化了0.06mol，則生成C為0.06mol,體積不變，即平衡時C(c)=0.06mol/L(3) 0；理由：由和進(jìn)行對比可知升高溫度后A的平衡濃度減小，即A的轉(zhuǎn)化率升高，平衡向正方向移動，而升溫是向吸熱的方向移動，所以正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，0（4）從圖上讀數(shù)

16、，進(jìn)行到4.0min時，實驗的A的濃度為：0.072mol/L,則C(A)=0.10-0.072=0.028mol/L，,=2=0.014mol(Lmin)-1；進(jìn)行到4.0mi實驗的A的濃度為：0.064mol/L：C(A,) =0.10-0.064=0.036mol/L，,=0.0089mol(Lmin)-1答案（1）加催化劑；達(dá)到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度未變溫度升高；達(dá)到平衡的時間縮短，平衡時A的濃度減?。?）40%（或0.4）；0.06mol/L；（3）；升高溫度向正方向移動，故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)（4）0.014mol(Lmin)-1；0.008mol(Lmin)-1【命題意圖】考

17、查基本理論中的化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡部分，一些具體考點(diǎn)是：易通過圖像分析比較得出影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的具體因素（如：濃度，壓強(qiáng)，溫度，催化劑等）、反應(yīng)速率的計算、平衡轉(zhuǎn)化率的計算，平衡濃度的計算，的判斷；以及計算能力，分析能力，觀察能力和文字表述能力等的全方位考查?！纠?】H2(g)I2(g) 2HI(g)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是_。c(H2)c(I2)c(HI)時 c(H2)c(I2)c(HI)112時c(H2)、c(I2)、c(HI)不再隨時間而改變單位時間內(nèi)生成n mol H2的同時生成2n mol HI單位時間內(nèi)生成n mol H2的同時生成n mol I2反應(yīng)速率v(H2)v(I

18、2)v(HI)一個HH鍵斷裂的同時有兩個HI鍵斷裂 溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化溫度和壓強(qiáng)一定時，混合氣體的密度不再變化條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化【導(dǎo)航】此題從多個角度分析平衡態(tài)或不平衡態(tài)各種相關(guān)物理量的變化情況，有助于加深對平衡特點(diǎn)的理解。能否作為判斷平衡的標(biāo)志就看能否直接或間接的體現(xiàn)v正v逆或各物質(zhì)的濃度及百分含量不變。答案【例6】（xx天津卷，10）（14分）二甲醚是一種重要的清潔燃料，也可替代氟利昂作制冷劑等，對臭氧層無破壞作用。工業(yè)上可利用煤的氣化產(chǎn)物（水煤氣）合成二甲醚。請回答下列問題： 煤的氣化的主要化學(xué)反應(yīng)方程式

19、為：_。 煤的氣化過程中產(chǎn)生的有害氣體H2S用Na2CO3溶液吸收，生成兩種酸式鹽，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。 利用水煤氣合成二甲醚的三步反應(yīng)如下： 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)；H 90.8 kJmol1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；H 23.5 kJmol1 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)；H 41.3 kJmol1 總反應(yīng)：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的H _；一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高CO的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是_（填字母代號）。a高溫高壓

20、b加入催化劑 c減少CO2的濃度d增加CO的濃度 e分離出二甲醚 已知反應(yīng)2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某溫度下的平衡常數(shù)為400 。此溫度下，在密閉容器中加入CH3OH ，反應(yīng)到某時刻測得各組分的濃度如下：物質(zhì)CH3OHCH3OCH3H2O濃度/（molL1）0.440.60.6 比較此時正、逆反應(yīng)速率的大?。簐正 _ v逆 （填“”、“0，請回答下列問題：（1）在某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c（M）=1 mol/L，c（N）=2.4 mol/L；達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時N的轉(zhuǎn)化率為 ；該反應(yīng)的平衡常數(shù)K= （2）若反應(yīng)溫度升高，M的轉(zhuǎn)化率 （填

21、“增大”、“減小”或“不變”）； 平衡常數(shù)K 。（3）若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c（M）=4 mol/L，c（N）=a mol/L；達(dá)到平衡后，c（P）=2 mol/L，a= ；（4）若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為：c（M）=c（N）=b mol/L，達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為 。解析 (1)M(g) + N(g) P(g) + Q(g)始態(tài) 1 mol/L 2.4 mol/L 0 0變化量1 mol/L60% 0.6因此N的轉(zhuǎn)化率為25%（2）由于該反應(yīng)的H0，即該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此升高溫度，平衡右移，M的轉(zhuǎn)化率增大。（3）根據(jù)（1）可求出各平衡濃度：c（M）=0.4 mo

22、l/L c（N）=1.8 mol/L c（P）=0.6 mol/L c（Q）=0.6 mol/L因此化學(xué)平衡常數(shù)K=0.5由于溫度不變，因此K不變，達(dá)到平衡后c（P）=2 mol/L c（Q）=2 mol/L c（M）=2 mol/L c（N）=（a-2）mol/L解得a=6（4）設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x，則達(dá)到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為：c（M）=b（1-x）mol/L c（N）=b（1-x）mol/L c（P）=bx mol/L c（Q）=bx mol/L解得x=41%答案 (1)25% (2)增大 （3）6 （4）41%【化學(xué)反應(yīng)的方向及判據(jù)】一、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)

23、。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）=444.3kJmol1（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）= +37.30kJmol1。（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)。二、

24、熵判據(jù)（1）熵：描述大量粒子混亂度的物理量，符號為S，單位Jmol1K1，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)。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。個別熵減少的反應(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 Jmol1K1，在點(diǎn)燃的條件下即可自發(fā)進(jìn)行?；瘜W(xué)反應(yīng)的S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。但不是唯一判據(jù)。三、綜合判據(jù)吉布

25、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=HTS0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行G=HTS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)G=HTS0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，第象限的符號為“、”，第象限的符號為“、”，第象限的符號為“、”，第象限的符號為“、”。借肋于數(shù)學(xué)坐標(biāo)系四個象限的符號，聯(lián)系焓變與熵變對反應(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。S0H0所有溫度下反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行S0H0所有溫度下均可自發(fā)進(jìn)行S0H0高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行S0H0低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行yx

26、、四、應(yīng)用第象限符號為“、”（S0、H0）時化學(xué)反應(yīng)的方向高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行【例】石灰石的分解反應(yīng)為：CaCO3(s)=CaO(s) +CO2(g)其H（298K）=178.2kJmol，S（298K）=169.6Jmol1K1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？解析HS178.2kJmol298103169.6kJmol1K1 =128kJmol10298K時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。即常溫下該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。由于該反應(yīng)是吸熱的熵增加反應(yīng)，升高溫度可使HS0，假設(shè)反應(yīng)焓變和熵變不隨溫度變化而變化，據(jù)HS0可知，H/S =178.2kJmol/103169.6kJmol

27、1K1=1051K，即溫度高于778時反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。.第象限符號為“、”（S0、H0）時化學(xué)反應(yīng)的方向所有溫度下反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行【例】已知雙氧水、水在298、100kPa時的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的數(shù)據(jù)如下：物 質(zhì)fH/kJmolH2O(l)-258.8H2O2(l)-191.2O2（g）0（）試由以上數(shù)據(jù)計算雙氧水發(fā)生分解反應(yīng)的熱效應(yīng)。（）若雙氧水發(fā)生分解反應(yīng)生成液態(tài)水和氧氣時，其S=57.16Jmol1K1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xx時，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）+02（-191.2kJmol）=-135.2

28、kJmol。（2）在298時，HS135.2kJmol(298K10357.16kJmol1K1) =-152.23 kJmol0該反應(yīng)在常溫下可自發(fā)進(jìn)行。溫度達(dá)到xx，且假定焓變和熵變不隨溫度變化而變化，HS-135.2kJmol(xxK10357.16kJmol1K1)= -2495.2kJmol0故S0、H0時，僅從符號上進(jìn)行分析，無論溫度如何變化，恒有HS0，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。第象限符號為“、”（S0、H0）時化學(xué)反應(yīng)的方向低溫下反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行【例】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：Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe

29、(OH)3(s)，已知該反應(yīng)在時的H=-444.3 kJmol，S=-280.1 Jmol1K1試問該反應(yīng)在常溫下是否自發(fā)進(jìn)行？解析根據(jù)H-S-444.3 kJmol-1-298103（-280.1 kJmol-1K-1）= -360.83 kJmol0，故298時反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。由于焓變和熵變的作用相反，且二者相差懸殊，焓變對反應(yīng)的方向起決定性作用，故反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行。假定溫度達(dá)到xx，則H-TS-444.3 kJmol-1-xx103（-280.1 kJmol1K1）115.9kJmol0，反應(yīng)不能自發(fā)行。即高溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。第象限符號為“、”（S0、H0）時化學(xué)反應(yīng)的方向所有溫度下反

30、應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行【例】CO(g)C(s，石墨)O2(g)，其H110.5 kJmolS=-89.36Jmol1K1，試判斷該反應(yīng)在298和xx時反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行？解析298時，HS110.5 kJmol298103（89.36kJmol1K1) =137.13 kJmol0，故時反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。xx時，H-S110.5 kJmol-1xx103（89.36kJmol1K1) =289.22kJmol0，故xx時，反應(yīng)也不能自發(fā)進(jìn)行。事實上，S0、H0時，僅從符號上進(jìn)行分析，無論溫度如何變化，恒有HS，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。從以上四個象限的情況來看，交叉象限的情況相反相

31、成，第象限（高溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行）和第象限（低溫下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行）相反相成，第象限（所有溫度下均可自發(fā)進(jìn)行）和第象限（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HTS0，而這個判據(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)能否實際發(fā)生，因為反應(yīng)能否實際發(fā)生還涉及動力學(xué)問題?！净瘜W(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像問題】一、對于化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)圖像問題，可按以下的方法進(jìn)行分析(1)認(rèn)清坐標(biāo)系，搞清縱、橫坐標(biāo)所代表的意義，并與有關(guān)的原理掛鉤。(2)看清起點(diǎn)，分清反應(yīng)物、生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物；一般生成物多數(shù)以原點(diǎn)為起點(diǎn)。(3)抓住變化趨勢，分

32、清正、逆反應(yīng)，吸、放熱反應(yīng)。升高溫度時，v(吸)v(放)，在速率一時間圖上，要注意看清曲線是連續(xù)的還是跳躍的，分清漸變和突變，大變和小變。例如，升高溫度時，v(吸)大增，v(放)小增；增大反應(yīng)物濃度時，v(正)突變，v(逆)漸變。(4)注意終點(diǎn)。例如在濃度一時間圖上，一定要看清終點(diǎn)時反應(yīng)物的消耗量、生成物的增加量，并結(jié)合有關(guān)原理進(jìn)行推理判斷。1、濃度時間圖此類圖象能說明各平衡體系組分（或某一成分）在反應(yīng)過程中的變化情況解題時要注意各物質(zhì)曲線的折點(diǎn)（達(dá)平衡時刻），各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)關(guān)系等情況【例1】圖2表示800時A、B、C三種氣體物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況

33、，t1是到達(dá)平衡狀態(tài)的時間試回答：（1）該反應(yīng)的反應(yīng)物是_；（2）反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是_；（3）該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_解析起始時A的濃度為2.0molL，B、C的濃度為0，隨著時間的推移，A的濃度降低為1.2molL，C的濃度升高為1.2molL，B的濃度升高為0.4mol/Lt1時刻后各物質(zhì)濃度不再變化，說明反應(yīng)已達(dá)平衡，得出A為反應(yīng)物，B、C為產(chǎn)物，它們濃度變化的差值之比為化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比故正確答案為（1）A；（2）40；（3）2ABC。2、速率時間的曲線，求濃度【例2】 在容積固定為2L的密閉容器中，充入X、Y氣體各2mol，發(fā)生可逆反應(yīng)：X(g)+2Y(g) 2Z(g)，

34、并達(dá)平衡，以Y的濃度改變表示的反應(yīng)速度V正、V逆與時間t的關(guān)系如圖所示，則Y的平衡濃度表達(dá)式正確的是（式中S是對應(yīng)區(qū)域的面積）（ ） 解析 根據(jù)v-t曲線計算反應(yīng)物的平衡濃度，初看題目似乎無從下手，若靜心思考，從定義出發(fā)，Y減少的濃度cY=Vt，隨著反應(yīng)進(jìn)行，逆反應(yīng)同時生成部分Y，因此Y的平衡濃度為初始濃度與消耗濃度之差。瞬時速率與時間的乘積即為微小矩形的面積，累積計算則Y減少的濃度表示為Saobd，Y增加的濃度表示為Sobd，則Y的平衡濃度表示為：1-（Saobd-Sobd）=1- Saob，故選B。二、對于化學(xué)平衡的有關(guān)圖像問題，可按以下的方法進(jìn)行分析：(1)認(rèn)清坐標(biāo)系，搞清縱、橫坐標(biāo)所代

35、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)化率一時間圖上，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡，此時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)圖象中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關(guān)系。1. 以v-t圖像描述化學(xué)平衡移動的本質(zhì)【例3】 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

36、，下列圖像中能正確描述正、逆反應(yīng)速率(v)變化的是（ ）解析 此題易誤選D，以為逆反應(yīng)速率升高了正反應(yīng)速率必然降低，其實升高溫度放熱、吸熱方向的反應(yīng)速率都增大，但吸熱反應(yīng)增大的幅度大，因此平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，合成氨的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，應(yīng)選C。圖A和圖B分別是加壓、增加反應(yīng)物濃度后速率的變化情況。 2. 以物質(zhì)的量（濃度）時間（n(c)-t）圖像描述可逆反應(yīng)達(dá)平衡的過程【例4】 在一定溫度下，容器內(nèi)某一反應(yīng)中M、N的物質(zhì)的量n隨反應(yīng)時間t變化的曲線如圖所示，下列表述中正確的是（ ） A反應(yīng)的化學(xué)方程式為2MNBt2時，正=逆，達(dá)到平衡Ct3時，正逆，Dt1時，濃度cN=2cM解析 解題關(guān)鍵是

37、抓住起點(diǎn)和t1、t2、t3等特殊點(diǎn)，在0到t2時間內(nèi)（或選取0到t3之間的任一點(diǎn)）nN從8mol到4mol減少了4mol，nM從2mol到4mol增大了2mol，因此N為反應(yīng)物，方程式為2NM（從反應(yīng)趨勢看，N沒有完全轉(zhuǎn)化為M，故為可逆反應(yīng)）。t2時nN=nM，瞬時濃度也相等，但濃度變化c并不相等，實際是正逆，t3時nN、nM不再改變，達(dá)到了平衡狀態(tài)，正=逆，t1時nN=2nM，體積相同，c與n成正比，因此只有選項D正確。 3. 以c-t圖像描述等效平衡過程【例5】 在425時，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

38、）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？解析 （1）將圖像信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息是處理信息的基本能力，填表如下所示。（2）達(dá)平衡時反應(yīng)物和生成物濃度完全相同，故為同一平衡狀態(tài)。在一定條件下達(dá)到平衡后，正、逆反應(yīng)速率，平衡混合物中各物質(zhì)的濃度保持不變。 （3）等溫、等容時，將生成物（或反應(yīng)物）折算為同一側(cè)的量完全相同時，即為等效平衡。 4. 以物質(zhì)的量（轉(zhuǎn)化率）時間（n(R)-t）圖像描述溫度或壓強(qiáng)對平衡移動的影響 【例6】 反應(yīng)2X(g

39、)+Y(g) 2Z(g)+Q，在不同溫度（T1和T2）及壓強(qiáng)（P1和P2）下，產(chǎn)物Z的物質(zhì)的量nZ與反應(yīng)時間t的關(guān)系如圖所示，下述判斷正確的是（ ） AT1T2，P1P2 BT1P2 CT1T2，P1P2 DT1T2，P1P2；若從縱坐標(biāo)nZ來分析，P1P2，nZ增大，平衡向正向移動，對照反應(yīng)特征（氣體體積減小）可知P1P2。同理，壓強(qiáng)相同時（下面2條曲線），溫度越高反應(yīng)速率越快，達(dá)到化學(xué)平衡的時間越短，故T1T2，或從nZ來分析，T1T2，nZ減小，平衡向逆向移動（正向放熱則逆向吸熱），說明T1T2，選C。 5. 以轉(zhuǎn)化率（體積分?jǐn)?shù)）壓強(qiáng)、溫度（R（）p、T）圖像判斷平衡狀態(tài) 【例7】 如圖

40、，條件一定時，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個點(diǎn)，其中表示未達(dá)到平衡狀態(tài)，且正逆的點(diǎn)是（ ） Aa Bb Cc Dd解析 化學(xué)平衡時有Rmax，a、b在曲線上為平衡點(diǎn)，c、d點(diǎn)未達(dá)平衡。d點(diǎn)在曲線右上方，從d點(diǎn)向橫坐標(biāo)引輔助線，可知該溫度平衡時R（NO）比d點(diǎn)的小，說明該點(diǎn)未達(dá)平衡，且正逆平衡向逆向移動，或從d點(diǎn)向縱坐標(biāo)引垂線，d點(diǎn)T比平衡點(diǎn)的高，該反應(yīng)正向放熱，升高溫度平衡向吸熱的逆向移動，同樣得出結(jié)論正x+y B正反應(yīng)吸熱，m+nx+y D正反應(yīng)放熱，m+n0）隨T（）變化氣體平均相對分子質(zhì)量的變化

41、如圖所示，則下列敘述中正確的是（ ） AA和B可能都是固體 BA和B一定都是氣體 CA和B可能都是氣體 D若B為固體，則A一定為氣體 解析 正反應(yīng)放熱則逆反應(yīng)吸熱，觀察曲線可知，T升高化學(xué)平衡向逆向移動，氣體的減小。由平均摩爾質(zhì)量定義M=可判斷：T升高，A和B都是固體時，只有1種氣體C，不變；A和B是氣體時，氣體m總不變，n總變大， 減小，符合題意，但不是絕對惟一的；當(dāng)B為固體A為氣體時，氣體的n總不變，但m總變小，同樣導(dǎo)致減小，故正確答案為C、D。 9. 由體積分?jǐn)?shù)溫度（-T）圖像判斷平衡進(jìn)程【例11】 在容積相同的不同密閉容器內(nèi)，分別充入同量的N2和3H2，在不同溫度，任其發(fā)生反應(yīng)N2+3

42、H22NH3，在第7秒時分別測定其中NH3的體積分?jǐn)?shù)(NH3)，并繪成下圖曲線。 （1）A、B、C、D、E中，尚未達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是_。 （2）此反應(yīng)的正反應(yīng)是_熱反應(yīng)。 （3）AC段曲線是增函數(shù)曲線，CE段曲線是減函數(shù)曲線，試從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡角度說明理由為_。 （4）T1到T2變化時，正 逆；T3到T4變化時，正 逆。 【解析】該曲線表明在相同時刻不同溫度時(NH3)的情況，C點(diǎn)是最大點(diǎn)也是轉(zhuǎn)折點(diǎn)，說明C點(diǎn)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)，C點(diǎn)之前的A、B點(diǎn)尚未達(dá)到平衡；C點(diǎn)之后，T升高，(NH3)下降，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；AC段化學(xué)反應(yīng)尚未平衡，受速率控制，T升高，反應(yīng)速率加快，(NH3)

43、增大為增函數(shù)；CE段達(dá)到平衡后受平衡因素控制，T升高，平衡向吸熱的逆向移動，故(NH3)下降為減函數(shù)。T1T2變化時，正逆。T3時正=逆；T3T4時，正nBmnCm=nD無法比較分析在恒溫恒容條件下，對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，只要按化學(xué)計量數(shù)換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則二平衡也為等效平衡。答案 C。題型3：可逆反應(yīng)在恒溫、恒壓條件下建立等效平衡 【例3】在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中，保持一定溫度和壓強(qiáng)，進(jìn)行以下反應(yīng)：N23H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2時，達(dá)到平衡后生成a mol NH3（見下表已知項）。在相同溫度、壓強(qiáng)

44、下，保持平衡時各組分的體積分?jǐn)?shù)不變。對下列編號的狀態(tài)，填寫表中空白。 已知 編號 起始狀態(tài)物質(zhì)的量 n/mol 平衡時NH3的物質(zhì)的量 n/molN2H2NH3140a1.56010.5amg(g4m)分析對于一般的可逆反應(yīng)，在恒溫恒壓條件下，只要按化學(xué)計量數(shù)換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)平衡后，與原平衡等效。因為從題干可知n(N2)n(H2)n(NH3)平衡14a，所以狀態(tài)下n(N2)n(H2)n(NH3)平衡1.561.5a。起始狀態(tài)時，有1mol NH3，則相當(dāng)于起始時有N2和H2分別為0.5mol和1.5mol，按n(N2)n(H2)n(NH3)平衡14

45、a，可得狀態(tài)時n(N2)n(H2)n(NH3)平衡0.520.5a，所以原有N2和H2分別為0和0.5mol。設(shè)起始時n(NH3)為x mol，則相當(dāng)于N2和H2總量分別為(m)mol和（g）mol，則（m）（g）14，即可得x2(g4m)設(shè)為n(NH3)平衡y mol，可得： 4a（g）y，即：y（g3m）a。題型4：通過建立等效平衡的中間狀態(tài)，比較反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的大小以及平衡時某物質(zhì)體積分?jǐn)?shù)、濃度的大小【例4】體積相同的甲、乙兩個容器中，分別充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2O22SO3并達(dá)到平衡。在這過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強(qiáng)不變，若甲容器中SO2

46、的轉(zhuǎn)化率為p%，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為（ ）A等于p%B大于p%C小于p%D無法判斷分析根據(jù)題意，甲、乙兩容器可設(shè)為如圖所示裝置。 2SO2O22SO3是一氣體總物質(zhì)的量減少的反應(yīng)。甲容器保持體積不變，壓強(qiáng)變?。灰胰萜鞅３謮簭?qiáng)不變，體積減小，達(dá)到平衡狀態(tài)時轉(zhuǎn)化為狀態(tài)丙。假設(shè)乙中的活塞不移動，由于甲、乙兩個容器的體積、溫度相同，達(dá)到平衡時甲、乙兩容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的轉(zhuǎn)化率也相等。對于乙和丙兩個狀態(tài)，乙中壓強(qiáng)小于丙中壓強(qiáng)，因此丙中SO2轉(zhuǎn)化率大于乙中SO2轉(zhuǎn)化率。由此可以判斷出丙中SO2的轉(zhuǎn)化率也大于甲中SO2的轉(zhuǎn)化率。所以正確答案為B?！疽?guī)律總結(jié)】對于氣體參加的可逆反應(yīng)，在溫度恒定的條件下，涉及體積與壓強(qiáng)以及平衡移動有關(guān)判斷的問題時，可設(shè)計一些等效平衡的中間狀態(tài)來進(jìn)行求解。這樣能降低思維難度，