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第七章 化学反应的方向、限度与速率
第40讲 化学反应的方向和限度
[复习目标] 1.了解熵、熵变的含义,会用复合判据判断反应进行的方向。
2.了解化学反应可逆性特点。
3.掌握化学平衡状态的建立及特征。
4.了解平衡常数的概念及意义。
考点一 化学反应的方向
1.自发反应
在一定条件下,无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
2.熵和熵变的含义
(1) 熵的含义
描述体系的无序程度的物理量,符号为S。熵值越大,体系混乱度越大。同一条件下,不同物质有不同的熵值;同一种物质在不同状态下熵值也不同,一般规律是S(g)S(l)S(s)。
(2) 熵变的含义
ΔS=S(生成物)-S(反应物)。化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。
3.判断化学反应方向的判据
ΔG=ΔH-TΔS
ΔG0时,反应正向能自发进行; ΔG=0时,反应达到平衡状态;
ΔG0时,反应正向不能自发进行。
1.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( )
2.因为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判断反应能否自发进行的判据( )
3.过程自发性不仅能用于判断过程的方向,还能确定过程发生的速率( )
答案 1.× 2.× 3.×
专项突破 关键能力
1.下列说法正确的是( )
A.非自发反应一定不能实现
B.同种物质气态时熵值最小,固态时熵值最大
C.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH0
D.恒温恒压下,ΔH0且ΔS0的反应一定不能自发进行
答案 C
解析 反应是否自发进行,由熵变、焓变、温度共同决定,非自发反应在改变条件时可以发生,选项A错误;
熵是指体系的混乱度,同种物质熵值:气态液态固态,选项B错误;
反应能自发进行说明:ΔH-TΔS<0,由化学方程式NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)可知该反应的ΔS<0,要使ΔH-TΔS<0,必须满足ΔH<0,选项C正确;
ΔH<0且ΔS>0的反应的ΔH-TΔS<0,反应一定可以自发进行,选项D错误。
2.(1) 汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)===2C(s)+O2(g)。已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:___________________
______________________________________________________________。
(2) 超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。反应能够自发进行,则反应的ΔH________0(填“>”“<”或“=”)。理由是________________
____________________________________________________________________________。
(3) 已知CaSO4(s)+CO(g) CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH=+218 kJ·mol-1,该反应能够自发进行的反应条件是________。
答案 (1) 不能实现,因为该反应的ΔH>0,ΔS<0,反应不可能自发进行
(2) < 该反应的ΔS<0,因该反应能自发进行,根据ΔG=ΔH-TΔS<0可知ΔH<0
(3) 高温
考点二 可逆反应、化学平衡状态
1.可逆反应
(1) 概念
在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。
(2) 特点
双向性
可逆反应分为方向相反的两个反应:正反应和逆反应
双同性
正、逆反应是在相同条件下,同时进行
共存性
反应物的转化率小于100%,反应物与生成物共存
2.化学平衡状态
(1) 概念
在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,正反应速率和逆反应速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
(2) 化学平衡的建立
绘制“反应速率-时间”图像,表示从正反应开始建立化学平衡状态的过程。
(3) 平衡特征
(4) 化学平衡状态的判断方法
① v正=v逆eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(同种物质,消耗速率等于生成速率,不同种物质,速率之比等于化学计量, 数之比,但必须同时有正、逆反应))
② 宏观组成标志
各组分的浓度保持不变,或各组分的质量、物质的量、百分含量、质量分数等保持不变的状态是平衡状态。
③ 间接标志
a.有气体参加的不等体反应,气体的总压强、总体积、总物质的量不变时,达到平衡状态。
b.如果平衡体系中的物质有颜色,则平衡体系的颜色不变时,达到平衡状态。
c.气体的密度、气体的平均相对分子质
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