歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 水往低處流 生活中到自發(fā)過程 這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展 方向性 我們非常清楚 因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性 一 化學(xué)反應(yīng)的方向 注 一定條件指 一定的溫度T和壓強(qiáng)P 外界幫助指 通電 光照等 一定條件 如加熱 高壓 下目的 引發(fā)反應(yīng) 自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn) 特征 有方向性 且不能自動(dòng)恢復(fù)原狀 若要恢復(fù)必須借助外力 1 自發(fā)反應(yīng)定義 k 39 在一定條件下 無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)如鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹 燃燒 1 自發(fā)反應(yīng) 2 實(shí)例N2 O22NO2H20 通電 2H2 O2 1 非自發(fā)反應(yīng)定義 在一定條件下 無外界幫助不能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng) 2 非自發(fā)反應(yīng) 3 自發(fā)過程 定義 在一定條件下 無需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的過程 K P39交流與討論 2 實(shí)例 水由高處向低處流 冰融化 固體溶解 3 特點(diǎn) 物理變化 體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài) 二 判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù) P40你知道嗎 1 絕大多數(shù)的放熱反應(yīng) H 0 能自發(fā)進(jìn)行 3 吸熱過程也能自發(fā)進(jìn)行 如 硝酸銨溶于水 K 41 2 放出的熱量越多 體系能量降低越多 反應(yīng)越完全 K 40第1 2段 1 焓變 H與反應(yīng)方向 放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)自發(fā)原因 有序 混亂 K 41頁圖2 15 2 熵變 S 與反應(yīng)方向 研究表明 焓變 H 是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一 但不是唯一因素 除熱效應(yīng)外 決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一因素 體系的混亂度 熵S 1 熵 K 41 衡量一個(gè)體系混亂度的物理量叫做熵 符號S注意 A 熵增原理 體系混亂度 微粒間無規(guī)則排列程度 越大 則熵S越大k41頁圖2 16B 對于同一物質(zhì) S g S l S s 2 熵變 A 熵變定義 K 41 反應(yīng)前后體系熵的變化符號 SB 表達(dá)式 S S 生成物總熵 S 反應(yīng)物總熵 C 熵判據(jù) 變化后混亂度增加 即體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序狀態(tài) 則體系熵變 S 0 S越大 越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 K42頁問題解決 放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)自發(fā)原因 3 化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) 必須綜合考慮反應(yīng)的 焓變 H和 熵變 S 正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行 恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行 H 0 S 0 H 0 S 0 H 0 S 0 H 0 S 0 一定自發(fā) 一定不能自發(fā) 在低溫是自發(fā)反應(yīng) 在高溫是非自發(fā) 低溫非自發(fā)反應(yīng) 在高溫是自發(fā)反應(yīng) k42交流與討論x 37 5 6 三 化學(xué)平衡狀態(tài) 化學(xué)平衡狀態(tài)研究對象 1 可逆反應(yīng) 定義 在同一條件下 正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng) 特征 可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底 存在限度 平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)物和生成物同時(shí)存在 你有我有大家有 即 任一方向都不可能進(jìn)行完全 任一組分轉(zhuǎn)化率 100 符號 條件 兩同 思考 2體積SO21體積O2500 101KPa V2O5 SO2 6 O2 3 SO3 91 如前 如前 反應(yīng)停止了嗎 這時(shí) SO2 O2的消耗量等于SO3轉(zhuǎn)化生成SO2 O2的量 化學(xué)平衡狀態(tài) 動(dòng)態(tài)平衡 不平衡狀態(tài) 2 化學(xué)平衡狀態(tài) x38 定義 在一定條件下的可逆反應(yīng)里 正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等 反應(yīng)物和生成物各組分濃度保持不變的狀態(tài) 注意三點(diǎn) 前提 研究對象 可逆反應(yīng) 內(nèi)在本質(zhì) v 正 v 逆 0 外在標(biāo)志 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變 2 化學(xué)平衡的特征 A 逆 研究對象 前提 可逆反應(yīng) E 變 當(dāng)濃度 壓強(qiáng) 溫度等外界條件改變時(shí) 原化學(xué)平衡可能被破壞 正 逆 平衡移動(dòng)重新建立新的平衡 v正 v逆 若 正 逆平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 若 正 逆平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) B 等 同一種物質(zhì) 正 B 逆 B 0 C 動(dòng) 動(dòng)態(tài)平衡即V不等于零 D 定 平衡狀態(tài)時(shí) 反應(yīng)混合物中各組分的濃度或其百分含量保持一定 不變 直接標(biāo)志 任何情況均適用 1 等 同一種物質(zhì) 正 B 逆 B 2 反應(yīng)混合物中反應(yīng)物和生成物各組分的濃度或其百分含量保持不變注意陷阱 1 同一反應(yīng)中不同的物質(zhì)的速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比 2 若反應(yīng)前后總質(zhì)量一直不變 則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 3 密閉容器中的氣體反應(yīng)如 若密度不變 則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 3 化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 難點(diǎn) 非標(biāo)志 錯(cuò) 錯(cuò) N2 3H22NH3 錯(cuò) 間接標(biāo)志 任何情況均適用 1 同一種物質(zhì) 該物質(zhì)的生成速率等于它的分解速率 生成 B 分解 B 2 同一種物質(zhì) 該物質(zhì)的斷鍵速率等于它的成鍵速率 斷鍵 B 成鍵 B 3 各組成的物質(zhì)的量n 或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 不隨時(shí)間的改變而改變 4 各組成的質(zhì)量m 或質(zhì)量分?jǐn)?shù) 不變 5 各氣體的體積V 或體積分?jǐn)?shù) 不變 6 各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或各產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變 4 化學(xué)平衡常數(shù) K44頁 問題解決 1 定義 在一定溫度下 當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí) 生成物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應(yīng)物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積的比值是一個(gè)常數(shù) 這個(gè)常數(shù)是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù) 符號K 2 表達(dá)式 aA bBcC dD平衡常數(shù) 平衡常數(shù)的書寫規(guī)則 固 純液體濃度 為常數(shù) 不必寫出 例 a CaCO3 s CaO s CO2 g K CO2 b CO2 g C s 2CO g K CO 2 CO2 c Cr2O72 H2O2CrO42 2H K CrO42 2 H 2 Cr2O72 上兩濃度平衡常數(shù)的單位分別是 第1個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)KC的單位是 L mol 第2個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)KC的單位是 mol L KC的單位與反應(yīng)的化學(xué)方程式有關(guān) 由化學(xué)方程式?jīng)Q定 無固定的單位 常數(shù)K為比值 數(shù)值 無單位 3 意義 k 45 K值的大小說明反應(yīng)進(jìn)行的限度 程度 A K值越大反應(yīng)進(jìn)行的越完全 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大 反應(yīng)的平衡常數(shù)K 105 認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完全 B K值越小反應(yīng)進(jìn)行越不完全 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小 K 10 5則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行注意 平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度 不表示反應(yīng)的快慢 即速率大 K值不一定大 4 平衡常數(shù)K影響因素 A 與濃度C 壓強(qiáng)P和催化劑均無關(guān)K44頁 交流與探討 B 只與溫度T有關(guān) a 吸熱反應(yīng) 溫度T與K正比 升高溫度 平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng) b 放熱反應(yīng) 溫度T與K反比 降低溫度 平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng) 5 平衡常數(shù)K計(jì)算規(guī)律 N2 3H22NH3 2NH3N2 3H2 規(guī)律 正反應(yīng)和逆反應(yīng)平衡常數(shù)K互為倒數(shù) K1 1 K2 N2 3H22NH3 1 2N2 3 2H2NH3 K1 K22 規(guī)律 平衡常數(shù)K與化學(xué)計(jì)量數(shù)的次冪成正比 K2 K11 3 K48 5 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全