化学反应的方向和限度疑难问题探讨

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1、化学反应的方向和限度疑难问题探讨1石墨转化成金刚石在任何温度下都是非自发反应吗?有很多人认为C(石墨，s)-C(金刚石，s)的△H=+1.9kJ/mol,从结构上看，石墨晶体是层状结构；而金刚石晶体是四面体状结构。因此就两者晶体结构的冇序性而论，金刚石高于石墨，而混乱度则是石墨高于金刚石，即石墨转化金刚石是爛变减小的过程。由此上述变化的AH>0、AS>()；则理论上该反应在任何温度和压强下均不口发。但是事实是人们成功的在1500°C、6.0X109Pa的条件下由石墨合成了金刚石，因此石墨转化成金刚石在

2、一定温度和压强下是白发反应。这是不是吉布斯白由能判据出了问题呢？当然不是，出现才盾的根源在于在使用AH和AS数据吋忽略了外界条件对其的影响。一般情况下，温度和压强对和AS的影响很小，所以通常忽略之。对于这个反应，温度和压强对于和AS的影响就不可忽略,在759°C、1.01xl05Pa时,反应焙变即转变为△//<(),同样增大压强也能改变该反应的4G,当25°C.1.51xlO9Pa时,该反应的AGvO,此时石墨转化成金刚石是自发反应。常温常压下，石墨转化成金刚石是非口发反应，金刚石转化成石墨是口发反应

3、，这并不代表常温常压下金刚石就能转化成石墨，因为判据仅能判断某反应进行的方向，而不能预测该反应何时发生以及发生的速率。2某温度下，某一固定容器中进行的aA(g)+bB(g)—cC的可逆反应，若某气体的体积分数不变，则该反应一定达到了化学反应的限度即化学平衡状态吗？经常在题目屮看到当某气体的体积分数不变时，即认定化学反应达到了化学平衡，这种说法其实是一种谋解。一定条件下，当反应物和生成物浓度不变时，可逆反应达到了化学平衡状态，但是某气体的体积分数不变并不能推出各物质的浓度不变。例如某温度F,某一固定体积

4、为1L的密闭容器，充入1molNo^DlmolH2发生合成氨反应，则有N2(g)+3H2(g)—2NH.3初始物质的物质的量(mol)110任意时刻转化了的物质的量(mol)x3x2x任意时刻的物质的量(mol)1-xl-3x2x由此N2的初始体积分数为5()%,任意时刻N2的体积分数为—xl()()%=5()%o1・x+1-3x+2x因此单独的指明某一气体的体积分数不变并不能说明反应达到了平衡状态，只有说明各气体的体积分数均不变才能说叨该反应达到了化学平衡状态。同理对于上述密闭体系的合成氨反应，升高

5、温度，平衡尽管逆向移动，但是N2的体积分数不变。3勒夏特列原理能适用于任何化学平衡的移动问题吗？勒夏特列原理，儿乎能适用所有的化学平衡移动问题，但并不是全部的化学平衡移动问题。我们要认识到勒夏特列原理不是在所冇条件下都成立的，我们不能用勒夏特列原理解释所有的化学平衡移动的问题：勒夏特列原理仅仅适用于封闭、均相体系，只能在改变影响化学平衡的一个条件时适用。并口对于某些复朵反应，大多数反应为非基元反应，连质量作用定律都不能服从，其平衡常数的表达式也不能简单写出，耍由实验获得,此时，定性的勒夏特列原理显然不

6、能解决这些复杂的化学平衡移动问题。现在很多教材都开始淡化勒夏特列原理，而是采用更一般的平衡移动原理，引入反应商数和范特霍夫定律结合化学平衡常数定量解决平衡移动的方向问题，最片介绍定性的勒夏特列原理进行补充。4一定条件下，平衡移动的结果只能减弱这种改变，不能完全抵消这种改变吗？勒夏特列原理指出：“改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。”很多人由此认为平衡移动的结果只能减弱这种改变，不能完全抵消这种改变，这是对勒夏特列原理的谋解，勒夏特列原理仅仅指岀平衡移动的方向，没有指出平衡

7、移动的结果。例如一•定温度下某密闭容器中进行碳酸钙的分解反应，达到化学平衡后，保持温度不变，缩小容器体积，平衡逆移，但是最终c(CO2)不变，压强不变。因为温度不变，化学平衡常数K不变，而平衡常数的表达式为K=c(CO2)o因此使用勒夏特列原理一定要注意其适用范围。5—定温度下，密闭体系的合成氨反应，为什么当氮气和氢气的物质的量之比为1:3时平衡时的氨的体积分数最大？我们经常看到这样的题目：某化学科研小纟fl研究在其他条件不变时，改变某一条件对A2(g)+3B2(g)—2AB3(g)化学平衡状态的影响

8、，得到如右图所示的变化规律(图中T表示温度，n表示物质的量)，根据如图可得出的判断结论正确的是()A.反应速率a>b>cB.达到平衡时A?的转化率大小为：b>a>cC.若T2>TP则正反应一定是放热反应D.b点时，平衡体系中A、B原子数之比接近1:3木题答案选择D,但是一般教学参考书只是给出了定性分析，而对于为什么当A?和B2的物质的量Z比为1：3时，AB?的平衡体积分数最大这一论断含糊其辞。其实这个问题可以用数学方法加以证明。以某温度下，某一固定体积为