化學(xué)反應(yīng)的限度知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
化學(xué)反應(yīng)的限度知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
化學(xué)反應(yīng)限度就是研究可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的最大程度，也即化學(xué)反應(yīng)動(dòng)態(tài)平衡。 二、化學(xué)反應(yīng)的限度
說(shuō)明
(1)絕大多數(shù)反應(yīng)都有一定的可逆性。一個(gè)反應(yīng)是可逆反應(yīng)的必需條件：在同一反應(yīng)條件下進(jìn)行。
(2)可逆反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物與生成物的濃度不再發(fā)生變化，單位時(shí)間內(nèi)生成的該物質(zhì)的量與消耗的該物質(zhì)的量相等，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
(3)化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。在化學(xué)平衡狀態(tài)下化學(xué)反應(yīng)仍進(jìn)行，但是反應(yīng)混合物的組成保持一致，當(dāng)反應(yīng)條件改變時(shí)，原化學(xué)平衡狀態(tài)被破壞，一段時(shí)間后會(huì)達(dá)到新的平衡。
1、化學(xué)平衡常數(shù)
(1)對(duì)達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)，生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù)，該常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。
(2)平衡常數(shù)K的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度(即反應(yīng)限度)，平衡常數(shù)越大，說(shuō)明反應(yīng)可以進(jìn)行得越完全。
(3)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方式有關(guān)。對(duì)于給定的可逆反應(yīng)，正逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。
(4)借助平衡常數(shù)，可以判斷反應(yīng)是否到平衡狀態(tài)：當(dāng)反應(yīng)的濃度商Qc與平衡常數(shù)Kc相等時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。
2、反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率
(1)平衡轉(zhuǎn)化率是用轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的濃度與該反應(yīng)物初始濃度的比值來(lái)表示。如反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率的表達(dá)式為：
(2)平衡正向移動(dòng)不一定使反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高。提高一種反應(yīng)物的濃度，可使另一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高。
(3)平衡常數(shù)與反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率之間可以相互計(jì)算。
3、反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響
(1)溫度的影響
升高溫度使化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng);降低溫度使化學(xué)平衡向放熱方向移動(dòng)。溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是通過(guò)改變平衡常數(shù)實(shí)現(xiàn)的。
(2)濃度的影響
增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng);增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。
溫度一定時(shí)，改變濃度能引起平衡移動(dòng)，但平衡常數(shù)不變?；どa(chǎn)中，常通過(guò)增加某一價(jià)廉易得的反應(yīng)物濃度，來(lái)提高另一昂貴的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
(3)壓強(qiáng)的影響
ΔVg=0的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，化學(xué)平衡狀態(tài)不變。
ΔVg≠0的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積減小的方向移動(dòng)。
(4)勒夏特列原理
由溫度、濃度、壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響可得出勒夏特列原理：如果改變影響平衡的一個(gè)條件(濃度、壓強(qiáng)、溫度等)平衡向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。
【例題分析】
例1、已知下列熱化學(xué)方程式：
(1)Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25kJ/mol
(2)3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47kJ/mol
(3)Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g) ΔH=+19kJ/mol
寫(xiě)出FeO(s)被CO還原成Fe和CO2的熱化學(xué)方程式。
解析：依據(jù)蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱是相同的。我們可從題目中所給的有關(guān)方程式進(jìn)行分析：從方程式(3)與方程式(1)可以看出有我們需要的有關(guān)物質(zhì)，但方程式(3)必須通過(guò)方程式(2)有關(guān)物質(zhì)才能和方程式(1)結(jié)合在一起。
將方程式(3)×2+方程式(2);可表示為(3)×2+(2)
得：2Fe3O4(s)+2CO(g)+3Fe2O3(s)+CO(g)=6FeO(s)+2CO2(g)+2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH=+19kJ/mol×2+(-47kJ/mol)
整理得方程式(4)：Fe2O3(s)+CO(g)=2FeO(s)+CO2(g);ΔH=-3kJ/mol
將(1)-(4)得2CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)-2FeO(s)-CO2(g);ΔH=-25kJ/mol-(-3kJ/mol)
整理得：FeO(s)+CO(s)=Fe(s)+CO2(g);ΔH=-11kJ/mol
答案：FeO(s)+CO(s)=Fe(s)+CO2(g);ΔH=-11kJ/mol
例2、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而得到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作用電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)猓諝馀cCO2的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：
陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO+2CO32-→4CO2+4e-
陰極反應(yīng)式： ;
總電池反應(yīng)式： 。
解析：作為燃料電池，總的效果就是把燃料進(jìn)行燃燒。本題中CO為還原劑，空氣中O2為氧化劑，電池總反應(yīng)式為：2CO+O2=2CO2。用總反應(yīng)式減去電池負(fù)極(即題目指的陽(yáng)極)反應(yīng)式，就可得到電池正極(即題目指的陰極)反應(yīng)式：O2+2CO2+4e-=2CO32-。
答案：O2+2CO2+4e-=2CO32-;2CO+O2=2CO2
例3、下列有關(guān)反應(yīng)的方向說(shuō)法中正確的是( )
A、放熱的自發(fā)過(guò)程都是熵值減小的過(guò)程。
B、吸熱的自發(fā)過(guò)程常常是熵值增加的過(guò)程。
C、水自發(fā)地從高處流向低處，是趨向能量最低狀態(tài)的傾向。
D、只根據(jù)焓變來(lái)判斷化學(xué)反應(yīng)的方向是可以的。
解析：放熱的自發(fā)過(guò)程可能使熵值減小、增加或無(wú)明顯變化，故A錯(cuò)誤。只根據(jù)焓變來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向是片面的，要用能量判據(jù)、熵判據(jù)組成的復(fù)合判據(jù)來(lái)判斷，D錯(cuò)誤。水自發(fā)地從高處流向低處，是趨向能量最低狀態(tài)的傾向是正確的。有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行。如在25℃和1.01×105Pa時(shí)，2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g);ΔH=56.7kJ/mol，(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);ΔH=74.9kJ/mol，上述兩個(gè)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，又都是熵增的反應(yīng)，所以B也正確。
答案：BC。