高中化学选修4知识点总结
第1章、化学反应与能量转化
一、化学反应的热效应
1、化学反应的反应热
重点:
(1)反应热的概念:
当化学反应在一定的温度下进行时,反应所释放或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应,简称反应热。用符号Q表示。
(2)反应热与吸热反应、放热反应的关系。
Q>0时,反应为吸热反应;Q<0时,反应为放热反应。
(3)反应热的测定
测定反应热的仪器为量热计,可测出反应前后溶液温度的变化,根据体系的热容可计算出反应热。
2、化学反应的焓变
重点:
(1)反应焓变
物质所具有的能量是物质固有的性质,可以用称为“焓”的物理量来描述,符号为H,单位为kJ?mol-1。
反应产物的总焓与反应物的总焓之差称为反应焓变,用ΔH表示。
(2)反应焓变ΔH与反应热Q的关系。
对于等压条件下进行的化学反应,若反应中物质的能量变化全部转化为热能,则该反应的反应热等于反应焓变,其数学表达式为:Qp=ΔH=H(反应产物)-H(反应物)。
(3)反应焓变与吸热反应,放热反应的关系:
ΔH>0,反应吸收能量,为吸热反应。
ΔH<0,反应释放能量,为放热反应。
难点:
反应焓变与热化学方程式:
把一个化学反应中物质的变化和反应焓变同时表示出来的化学方程式称为热化学方程
-式,如:H2(g)+O2(g)=H2O(l);ΔH(298K)=-285.8kJ?mol1
书写热化学方程式应注意以下几点:
①化学式后面要注明物质的聚集状态:固态(s)、液态(l)、气态(g)、溶液(aq)。 ②化学方程式后面写上反应焓变ΔH,ΔH的单位是J?mol-1或 kJ?mol-1,且ΔH后注明反应温度。
③热化学方程式中物质的系数加倍,ΔH的数值也相应加倍。
3、反应焓变的计算
重点难点:
(1)盖斯定律
对于一个化学反应,无论是一步完成,还是分几步完成,其反应焓变一样,这一规律称为盖斯定律。
(2)利用盖斯定律进行反应焓变的计算。
常见题型是给出几个热化学方程式,合并出题目所求的热化学方程式,根据盖斯定律可知,该方程式的ΔH为上述各热化学方程式的ΔH的代数和。
(3)根据标准摩尔生成焓,ΔfHmθ计算反应焓变ΔH。
二、电能转化为化学能——电解
重点:
电解的原理
(1)电解的概念:
在直流电作用下,电解质在两上电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。电能转化为化学能的装置叫做电解池。
(2)电极反应:以电解熔融的NaCl为例:
-- 阳极:与电源正极相连的电极称为阳极,阳极发生氧化反应:2Cl→Cl2↑+2e。
+- 阴极:与电源负极相连的电极称为阴极,阴极发生还原反应:Na+e→Na。
总方程式:2NaCl(熔)=2Na+Cl2↑
难点:
电解原理的应用
(1)电解食盐水制备烧碱、氯气和氢气。
-- 阳极:2Cl=Cl2+2e
+ 阴极:2H+e-=H2↑
总反应:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)铜的电解精炼。
粗铜(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt)为阳极,精铜为阴极,CuSO4溶液为电解质溶液。
+- 阳极反应:Cu=Cu2+2e,还发生几个副反应
+-+- Zn=Zn2+2e;Ni→Ni2+2e
+- Fe=Fe2+2e
Au、Ag、Pt等不反应,沉积在电解池底部形成阳极泥。
+- 阴极反应:Cu2+2e=Cu
(3)电镀:以铁表面镀铜为例
待镀金属Fe为阴极,镀层金属Cu为阳极,CuSO4溶液为电解质溶液。
+- 阳极反应:Cu=Cu2+2e
+- 阴极反应: Cu2+2e=Cu
三、化学能转化为电能——电池
重点:
原电池的工作原理
(1)原电池的概念:
把化学能转变为电能的装置称为原电池。
(2)Cu-Zn原电池的工作原理:
(3)原电池的电能
若两种金属做电极,活泼金属为负极,不活泼金属为正极;若一种金属和一种非金属做电极,金属为负极,非金属为正极。
难点:
1、化学电源
(1)锌锰干电池
+- 负极反应:Zn→Zn2+2e;
+- 正极反应:2NH4+2e→2NH3+H2;
(2)铅蓄电池
-- 负极反应:Pb+SO42PbSO4+2e
+-- 正极反应:PbO2+4H+SO42+2ePbSO4+2H2O
放电时总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
充电时总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
(3)氢氧燃料电池
-- 负极反应:2H2+4OH→4H2O+4e
-- 正极反应:O2+2H2O+4e→4OH
电池总反应:2H2+O2=2H2O
了解:金属的腐蚀与防护
(1)金属腐蚀
金属表面与周围物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏的过程称为金属腐蚀。
(2)金属腐蚀的电化学原理。
(3)金属的防护
一、化学反应的方向
重点:
1、反应焓变与反应方向
放热反应多数能自发进行,即ΔH<0的反应大多能自发进行。有些吸热反应也能自发进行。如NH4HCO3与CH3COOH的反应。有些吸热反应室温下不能进行,但在较高温度下能自发进行,如CaCO3高温下分解生成CaO、CO2。
2、反应熵变与反应方向
熵是描述体系混乱度的概念,熵值越大,体系混乱度越大。反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。产生气体的反应为熵增加反应,熵增加有利于反应的自发进行。
3、焓变与熵变对反应方向的共同影响
ΔH-TΔS<0反应能自发进行。
ΔH-TΔS=0反应达到平衡状态。
ΔH-TΔS>0反应不能自发进行。
在温度、压强一定的条件下,自发反应总是向ΔH-TΔS<0的方向进行,直至平衡状态。
二、化学反应的限度
重点:
1、化学平衡常数
(1)对达到平衡的可逆反应,生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度的系数次方的乘积之比为一常数,该常数称为化学平衡常数,用符号K表示 。
(2)平衡常数K的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度),平衡常数越大,说明反应可以进行得越完全。
(3)平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。对于给定的可逆反应,正逆反应的平衡常数互为倒数。
(4)借助平衡常数,可以判断反应是否到平衡状态:当反应的浓度商Qc与平衡常数Kc相等时,说明反应达到平衡状态。
2、反应的平衡转化率
(1)平衡转化率是用转化的反应物的浓度与该反应物初始浓度的比值来表示。如反应物A的平衡转化率的表达式为:
α(A)=
(2)平衡正向移动不一定使反应物的平衡转化率提高。提高一种反应物的浓度,可使另一反应物的平衡转化率提高。
(3)平衡常数与反应物的平衡转化率之间可以相互计算。
难点;
反应条件对化学平衡的影响
(1)温度的影响
升高温度使化学平衡向吸热方向移动;降低温度使化学平衡向放热方向移动。温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的。
(2)浓度的影响
增大生成物浓度或减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动;增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动。
温度一定时,改变浓度能引起平衡移动,但平衡常数不变。化工生产中,常通过增加某一价廉易得的反应物浓度,来提高另一昂贵的反应物的转化率。
(3)压强的影响
ΔVg=0的反应,改变压强,化学平衡状态不变。
ΔVg≠0的反应,增大压强,化学平衡向气态物质体积减小的方向移动。
(4)勒夏特列原理
由温度、浓度、压强对平衡移动的影响可得出勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(浓度、压强、温度等)平衡向能够减弱这种改变的方向移动。
一、化学反应的速率
1、化学反应是怎样进行的
(1)基元反应:能够一步完成的反应称为基元反应,大多数化学反应都是分几步完成的。
(2)反应历程:平时写的化学方程式是由几个基元反应组成的总反应。总反应中用基元反应构成的反应序列称为反应历程,又称反应机理。
(3)不同反应的反应历程不同。同一反应在不同条件下的反应历程也可能不同,反应历程的差别又造成了反应速率的不同。
重点:
化学反应速率
(1)概念:
单位时间内反应物的减小量或生成物的增加量可以表示反应的快慢,即反应的速率,用符号v表示。
(2)表达式:
(3)特点
对某一具体反应,用不同物质表示化学反应速率时所得的数值可能不同,但各物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比。
难点:
1、浓度对反应速率的影响
(1)反应速率常数(K)
反应速率常数(K)表示单位浓度下的化学反应速率,通常,反应速率常数越大,反应进行得越快。反应速率常数与浓度无关,受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。
(2)浓度对反应速率的影响
增大反应物浓度,正反应速率增大,减小反应物浓度,正反应速率减小。
增大生成物浓度,逆反应速率增大,减小生成物浓度,逆反应速率减小。
(3)压强对反应速率的影响
压强只影响气体,对只涉及固体、液体的反应,压强的改变对反应速率几乎无影响。
2、温度对化学反应速率的影响
活化能Ea。
活化能Ea是活化分子的平均能量与反应物分子平均能量之差。不同反应的活化能不同,有的相差很大。活化能 Ea值越大,改变温度对反应速率的影响越大。
3、催化剂对化学反应速率的影响
(1)催化剂对化学反应速率影响的规律:
催化剂大多能加快反应速率,原因是催化剂能通过参加反应,改变反应历程,降低反应的活化能来有效提高反应速率。
(2)催化剂的特点:
催化剂能加快反应速率而在反应前后本身的质量和化学性质不变。
催化剂具有选择性。
催化剂不能改变化学反应的平衡常数,不引起化学平衡的移动,不能改变平衡转化率。
二、化学反应条件的优化——工业合成氨
1、合成氨反应的限度
合成氨反应是一个放热反应,同时也是气体物质的量减小的熵减反应,故降低温度、增大压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
2、合成氨反应的速率
(1)高压既有利于平衡向生成氨的方向移动,又使反应速率加快,但高压对设备的要求也高,故压强不能特别大。
(2)反应过程中将氨从混合气中分离出去,能保持较高的反应速率。
(3)温度越高,反应速率进行得越快,但温度过高,平衡向氨分解的方向移动,不利于氨的合成。
(4)加入催化剂能大幅度加快反应速率。
3、合成氨的适宜条件
第3章、物质在水溶液中的行为
一、水溶液
重点:
1、水的电离
H2OH++OH-
+--142-2 水的离子积常数KW=c(H)c(OH),25℃时,KW=1.0×10mol·L。温度升高,
有利于水的电离, KW增大。
2、溶液的酸碱度
-7 室温下,中性溶液:c(H+)=c(OH-)=1.0×10mol·L-1,pH=7
-7m 酸性溶液:c(H+)>c(OH-),c(H+)>1.0×10ol·L-1,pH<7
-7 碱性溶液:c(H+)<c(OH-),c(OH-)>1.0×10mol·L-1,pH>7
3、电解质在水溶液中的存在形态
(1)强电解质
强电解质是在稀的水溶液中完全电离的电解质,强电解质在溶液中以离子形式存在,主要包括强酸、强碱和绝大多数盐,书写电离方程式时用“=”表示。
(2)弱电解质
在水溶液中部分电离的电解质,在水溶液中主要以分子形态存在,少部分以离子形态存在,存在电离平衡,主要包括弱酸、弱碱、水及极少数盐,书写电离方程式时用“ ”表示。
二、弱电解质的电离及盐类水解
重点:
1、弱电解质的电离平衡。
(1)电离平衡常数
在一定条件下达到电离平衡时,弱电解质电离形成的各种离子浓度的乘积与溶液中未电离的分子浓度之比为一常数,叫电离平衡常数。
(2)影响电离平衡的因素,以CH3COOHCH3COO+H为例。
加水、加冰醋酸,加碱、升温,使CH3COOH的电离平衡正向移动,加入CH3COONa固体,加入浓盐酸,降温使CH3COOH电离平衡逆向移动。
2、盐类水解
重点:
(1)水解实质
盐溶于水后电离出的离子与水电离的H+或OH-结合生成弱酸或弱碱,从而打破水的电离平衡,使水继续电离,称为盐类水解。
(2)水解类型及规律
①强酸弱碱盐水解显酸性。
NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl
②强碱弱酸盐水解显碱性。
CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH
③强酸强碱盐不水解。
④弱酸弱碱盐双水解。
Al2S3+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑
难点:
水解平衡的移动
加热、加水可以促进盐的水解,加入酸或碱能抑止盐的水解,另外,弱酸根阴离子与弱碱阳离子相混合时相互促进水解。
三、沉淀溶解平衡
重点:
沉淀溶解平衡与溶度积
(1)概念
当固体溶于水时,固体溶于水的速率和离子结合为固体的速率相等时,固体的溶解与沉淀的生成达到平衡状态,称为沉淀溶解平衡。其平衡常数叫做溶度积常数,简称溶度积,用Ksp表示。
(2)溶度积Ksp的特点
Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关,且溶液中离子浓度的变化能引起平衡移动,但并不改变溶度积。
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
难点:
沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的溶解与生成
根据浓度商Qc与溶度积Ksp的大小比较,规则如下:
Qc=Ksp时,处于沉淀溶解平衡状态。
Qc>Ksp时,溶液中的离子结合为沉淀至平衡。
Qc<Ksp时,体系中若有足量固体,固体溶解至平衡。
(2)沉淀的转化
根据溶度积的大小,可以将溶度积大的沉淀可转化为溶度积更小的沉淀,这叫做沉淀的转化。沉淀转化实质为沉淀溶解平衡的移动。
四、离子反应
重点:
1、离子反应发生的条件 -+
(1)生成沉淀
既有溶液中的离子直接结合为沉淀,又有沉淀的转化。
(2)生成弱电解质
主要是H+与弱酸根生成弱酸,或OH-与弱碱阳离子生成弱碱,或H+与OH-生成H2O。
(3)生成气体
生成弱酸时,很多弱酸能分解生成气体。
(4)发生氧化还原反应
强氧化性的离子与强还原性离子易发生氧化还原反应,且大多在酸性条件下发生。
2、离子反应能否进行的理论判据
(1)根据焓变与熵变判据
对ΔH-TΔS<0的离子反应,室温下都能自发进行。
(2)根据平衡常数判据
离子反应的平衡常数很大时,表明反应的趋势很大。
难点:
离子反应的应用
(1)判断溶液中离子能否大量共存
相互间能发生反应的离子不能大量共存,注意题目中的隐含条件。
(2)用于物质的定性检验
根据离子的特性反应,主要是沉淀的颜色或气体的生成,定性检验特征性离子。
(3)用于离子的定量计算
常见的有酸碱中和滴定法、氧化还原滴定法。
(4)生活中常见的离子反应。
第二章化学反应速率和化学平衡
一、化学反应速率
课标要求
1、掌握化学反应速率的含义及其计算
2、了解测定化学反应速率的实验方法
要点精讲
1、化学反应速率
(1)化学反应速率的概念
化学反应速率是用来衡量化学反应进行的快慢程度的物理量。
(2)化学反应速率的表示方法
对于反应体系体积不变的化学反应,通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化值表示。
某一物质A的化学反应速率的表达式为:
式中——某物质A的浓度变化,常用单位为mol·L-1。
——某段时间间隔,常用单位为s,min,h。
υ——物质A的反应速率,常用单位是mol·L-1·s-1,mol·L-1·s-1等。
(3)化学反应速率的计算规律
①同一反应中不同物质的化学反应速率间的关系
同一时间内,用不同的物质表示的同一反应的反应速率数值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。
②化学反应速率的计算规律
同一化学反应,用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于反应方程式中相应的物质的化学计量数之比,这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。
(4)化学反应速率的特点
①反应速率不取负值,用任何一种物质的变化来表示反应速率都不取负值。
②同一化学反应选用不同物质表示反应速率时,可能有不同的速率数值,但速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。
③化学反应速率是指时间内的“平均”反应速率。
小贴士:①化学反应速率通常指的是某物质在某一段时间内化学反应的平均速率,而不是在某一时刻的瞬时速率。
②由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或纯固体参加的反应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率。其化学反应速率与其表面积大小有关,而与其物质的量的多少无关。通常是通过增大该物质的表
面积(如粉碎成细小颗粒、 充分搅拌、 振荡等)来加快反应速率。
③对于同一化学反应,在相同的反应时间内,用不同的物质来表示其反应速率,其数值可能不同,但这些不同的数值表示的都是同一个反应的速率。因此,表示化学反应的速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。
2、化学反应速率的测量
(1)基本思路
化学反应速率是通过实验测定的。因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物),所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用。
(2)测定方法
①直接可观察的性质,如释放出气体的体积和体系的压强。
②依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等。
③在溶液中,当反应物或产物本身有比较明显的颜色时,常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
本节知识树
准确表达化学反应进行的快慢,就必须建立一套方法:确定起点,确定反应时间的单位,找到易于测量的某种量或性质的变化。
二、影响化学反应速率的因素
课标要求
1、了解影响反应速率的主要因素
2、掌握外界条件对反应速率的影响规律
要点精讲
1、 发生化学反应的前提——有效碰撞理论
(1)有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞。
化学反应发生的先决条件是反应物分子之间必须发生碰撞。
反应物分子之间的碰撞只有少数碰撞能导致化学反应的发生,多数碰撞并不能导致反应的发生,是无效碰撞。碰撞的频率越高,则化学反应速率就越大。
(2)活化能和活化分子
①活化分子:在化学反应中,能量较高,有可能发生有效碰撞的分子。
活化分子之间之所以能够发生有效碰撞,是由于它们的能量高,发生碰撞时,能够克服相撞分子之间的排斥力,破坏分子内部原子之间的“结合力” ,从而导致反应物分子破坏,重新组合成生成物分子,发生化学反应。
②活化能:活化分子所多出的那部分能量(或普通分子转化成活化分子所需的最低能量)。
③活化能与化学反应速率:活化分子数目的多少决定了有效碰撞发生的次数。在分子数确定时,活化分子百分数增大,有效碰撞的次数增多,反应速率加快。
2、 决定化学反应速率的内部因素
不同的化学反应具有不同的反应速率,影响反应速率的主要因素是内因,即参加反应的物质本身的性质。
内因:参加反应的物质的性质和反应的历程,是决定化学反应速率的主要因素。
3、 影响化学反应速率的外部因素
当物质确定时 (即内因固定),在同一反应中,影响反应速率的因素是外因,即外界条件,主要有温度、浓度、压强、催化剂等。
(1) 浓度对化学反应速率的影响
①规律:其他条件不变时,增大反应物的浓度,可以加快反应速率;减小反应物的浓度,可以减慢化学反应的速率。
②理论解释:在其他条件不变时,对某一反应来说,活化分子百分数是一定的,即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比。
(2) 压强对反应速率的影响
① 影响对象: 压强只影响有气体参与的反应的反应速率对于没有气体参与的反应,压强对它的反应速率没有任何影响。
注:压强影响,只适用于讨论有气体参加的反应,当然并不一定参加反应的物质全部是气体,只要有气体参与,压强即会影响反应的反应速率。
② 规律:对于有气体参加的反应,若其他条件不变,增大压强,反应速率加快;减小压强,反应速率减慢。
③ 理论解释:对气体来说,若其他条件不变,增大压强,是增大了浓度 单位体积内活化分子数增多 有效碰撞次数增多 化学反应速率增大。因此,增大压强,可以增大化学反应速率。
(3) 温度对反应速率的影响
①规律:其他条件不变时,升高温度,可以增大反应速率,降低温度,可以减慢反应速率。
②理论解释:温度是分子平均动能的反映,温度升高,使得整个体系中分子的能量升高,分子运动速率加快。
(4) 催化剂对反应速率的影响
①规律:催化剂可以改变化学反应的速率。在不加说明时,催化剂一般指使反应速率加快的正催化剂。
②催化剂影响化学反应速率的原因:在其他条件不变时, 使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量,会使更多的反应物分子成为活化分子,大大增加活化分子百分数,因而使反应速率加快。同一催化剂能同等程度地改变正、逆反应的速率。
本节知识树
反应物的性质是影响反应速率的内在因素。外界因素对反应速率的影响用有效碰撞理论解释。
三、化学平衡
课标要求
(1)了解化学平衡状态的建立,理解化学平衡的特点
(2)外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响
要点精讲
1、化学平衡状态
(1)溶解平衡状态的建立:当溶液中固体溶质溶解和溶液中溶质分子聚集到固体表面的结晶过程的速率相等时,饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都保持不变,达到溶解平衡。溶解平衡是一种动态平衡状态。
小贴士::①固体溶解过程中,固体的溶解和溶质分子回到固体溶质表面这两个过程一直存在,只不过二者速率不同,在宏观上表现为固体溶质的减少。当固体全部溶解后仍未达到饱和时,这两个过程都不存在了。
②当溶液达到饱和后,溶液中的固体溶解和溶液中的溶质回到固体表面的结晶过程一直在进行,并且两个过程的速率相等,宏观上饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都保持不变,达到溶解平衡状态。
(2)可逆反应与不可逆反应
①可逆反应:在同一条件下,同时向正、 反两个方向进行的化学反应称为可逆反应。
前提:反应物和产物必须同时存在于同一反应体系中,而且在相同条件下,正、逆反应都能自动进行。
②不可逆反应:在一定条件下,几乎只能向一定方向(向生成物方向)进行的反应。
(3)化学平衡状态的概念:化学平衡状态指的是在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
理解化学平衡状态应注意以下三点:
①前提是“一定条件下的可逆反应” ,“一定条件” 通常是指一定的温度和压强。
②实质是“正反应速率和逆反应速率相等” ,由于速率受外界条件的影响,所以速率相等基于外界条件不变。
③标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变” 。浓度没有变化,并不是各种物质的浓度相同。对于一种物质来说,由于单位时间内的生成量与消耗量相等,就表现出物质的多少
不再随时间的改变而改变。
2、化学平衡移动
可逆反应的平衡状态是在一定外界条件下(浓度、温度、压强)建立起来的,当外界条件发生变化时,就会影响到化学反应速率,当正反应速率不再等于逆反应速率时,原平衡状态被破坏,并在新条件下建立起新的平衡。此过程可表示为:
(1)化学平衡移动:可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程。
(2)化学平衡移动的原因:反应条件的改变,使正、逆反。应速率发生变化,并且正、逆反应速率的改变程度不同,导致正、逆反应速率不相等,平衡受到破坏,平衡混合物中各组分的含量发生相应的变化。
①若外界条件改变,引起υ正>ν逆时,正反应占优势,化学平衡向正反应方向移动,各组分的含量发生变化;
②若外界条件改变,引起υ正<ν逆时,逆反应占优势,化学平衡向逆反应方向移动,各组分的含量发生变化;
③若外界条件改变,引起υ正和ν逆都发生变化,如果υ正和ν逆仍保持相等,化学平衡就没有发生移动,各组分的含量从保持一定到条件改变时含量没有变化。
(3)浓度对化学平衡的影响
在其他条件不变的情况下:
增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,使反应物的浓度降低;
减小产物的浓度,平衡向正反应方向移动,使产物的浓度增大;
增大产物的浓度,平衡向逆反应方向移动,使产物的浓度降低;
减小反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动,使反应物的浓度增大。
(4)压强对化学平衡的影响
在其他条件不变的情况下,对于有气体参加或者生成的反应,增大压强,会使气体的浓度增大相同的倍数,正、逆反应速率都增加,化学平衡向着气体体积缩小的反应方向移动;
减小压强,会使气体的浓度减小相同的倍数,正、逆反应速率都减小,会使化学平衡向着气体体积增大的反应方向移动。
(5)温度对化学平衡的影响
在其他条件不变的情况下,温度升高,化学平衡向着吸热反应方向移动;温度降低,化学平衡向着放热反应方向移动。
(6)催化剂对化学平衡的影响
使用催化剂不影响化学平衡的移动。由于催化剂可以改变化学反应速率,而且对于可逆反应来说,催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的程度是等同的,所以平衡不移动。但应注意,虽然催化剂不使化学平衡移动,但使用催化剂可影响可逆反应达到平衡的时间。
(7)勒夏特列原理
①原理内容:如果改变影响平衡的一个条件 (如温度、压强等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
外界条件对化学平衡的影响见下表。
②适用范围:勒夏特列原理适用于已达平衡的体系(如溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡等)。勒夏特列原理不适用于未达平衡的体系。
3、化学平衡常数
(1)概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积与反应物的平衡浓度用化学方程式中的化学计量数作为指数的乘积的比值是一个常数,这个常数叫做化学平衡常数,简称平衡常数。用符号K示。
对于一般可逆反应:mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g),在一定温度下 ===K,K为常数,只要温度不变,对于一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。
(2)平衡表达式K的意义
①判断可逆反应进行的方向
②表示可逆反应进行的程度
(3)平衡转化率
含义:平衡转化率是指用平衡时已转化了的某反应物的量与反应前(初始时) 该反应物的量之比来表示反应在该条件下的最大限度。
本节知识树
在化学平衡概念的基础上,从化学反应限度的定量描述和外界条件对化学平衡的影响两个方面进一步学习了化学平衡的知识。
四、化学反应进行的方向
课标要求
1、了解焓变、熵变与反应方向的关系
2、掌握焓变和熵变一起决定反应的方向
要点精讲
化学反应的方向
(1)自发过程和自发反应
自发过程: 在一定条件下不借助外部力量就能自动进行的过程。
自发反应:在一定的条件(如温度、 压强)下,一个反应可以自发进行到显著程度,就称自发反应。
非自发反应:不能自发地进行,必须借助某种外力才能进行的反应。
自发反应一定属于自发过程。
(2)自发反应的能量判据
自发反应的体系总是趋向于高能状态转变为低能状态 (这时体系往往会对外做功或释放热量),这一经验规律就是能量判断依据。
注:反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一的因素,并且自发反应与反应的吸放热现象没有必然的关系。
(3)自发反应的熵判据
①熵的含义:在密闭的条件下,体系由有序自发地转变为无序的倾向,这种推动体系变化的因素称作熵。熵用来描述体系的混乱度,符号为S。熵值越大,体系的混乱度越大。
注:自发的过程是熵增加的过程。熵增加的过程与能量状态的高低无关。熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素,但也不是唯一的因素。
②熵增加原理:自发过程的体系趋向于有序转变为无序,导致体系的熵增加,这一经验规律叫做熵增加原理,也是反应方向判断的熵依据。与有序体系相比,无序体系“更加稳定” 。
③反应的熵变
化学反应存在着熵变。反应的熵变( 杂)为反应产物总熵与反应物总熵之差。对于确定的化学反应,在一定条件下具有确定的熵变。
常见的熵增加的化学反应:产生气体的反应,气体物质的量增大的反应,熵变的数值
通常都是正值,为熵增加反应。
常见的熵减少的化学反应:有些熵减小的反应即 杂 约 园 的反应在一定条件下也可以
自发进行,如铝热反应。
(4)自发反应的复合判据
化学反应方向的复合判据在温度、压强一定的条件下,化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果,反应方向的判据为:
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化学反应的方向由反应体系的某些物理量决定。等温、等压条件下,化学反应的方向由反应焓变与反应熵变共同决定。
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