苏教版选修4 专题2第二单元 化学反应的方向和限度（共3课时） 学案.doc

第二单元 化学反应的方向和限度导学案第一课时 化学反应的方向 判断化学反应方向的依据【引入】：1、自然界中有许多现象是可以自发进行的，请结合自己的生活经验举例说明.2、自然界中水总是从高处往低处流 原因是_. 3、电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动_. 4、室温下冰块自动融化_. 5、墨水扩散_. 6、火柴棒散落_.7、食盐溶解在水中_.a有势差存在 b有电势差存在 c有温差存在 d有浓度差存在 e有混乱程度差化学反应中镁条燃烧、酸碱中和、铁器暴露在潮湿空气中生锈、甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧、锌与cuso4溶液反应生成cu和znso4等，这些过程都是自发的，其逆过程就是非自发的.一、自发过程与自发反应.1.自发过程：（1）定义：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能_进行的过程.（2）特点：具有_性，即过程的某个方向在一定条件下是_的，而其逆方向在给条件下肯定_。体系趋向于从_能状态转变为_能状态（体系对外部 _或_）。在密闭条件下，体系有从_自发地转变为_的倾向性（_体系更加稳定）。2.自发反应：在一定的条件下无需_就能_进行的反应.注意：（1）一定条件指一定的_和_，外界帮助可以是通电、关照等（温度、压强）（2）自发反应在_下才能实现。答案：1、（1）自动（2）方向 自发 不能自发 高 低 做功 放出热量 密闭 有序 无序。 2、外界帮助 自动 注意：（1）温度和压强 （2）恰当的条件练习：下列反应在一定条件下能自发进行，它们有哪些共同特征？ 答案：h0 （1）自发 （2）自发 （3）自发 （4）非自发二、判断化学反应方向的依据对于化学反应，有着向能量_方向进行的趋势，也就是通过_实现的，那么焓_有利于反应自发，它是自发反应的一个_。答案：较低 放热 减小 内在推动力1、根据焓变h判断(能量判据)化学反应方向.【思考】：自发反应一定要h o ？nh4hco3(s)+ch3cooh(aq)=co2(g)+ch3coonh4(aq)+h2o(l) h= 37.30kj/mol【结论】：_。答案：h o有利于反应自发进行，但自发反应不一定要h o.焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素.（1）能量判据（焓判据）的内容：体系趋向于_。对于化学反应而言，绝大多数的_热反应能自发进行，且_的热量愈多，体系能量_，反应越_。焓变（h）是决定反应能否自发进行的_，但_。答案：从高能状态转变为低能状态（hs（低温） s（g）s（l）s（s） 正比.b、不同 混乱度越大，体系越无序，熵值越大；体系混乱度越小，越有序熵值越小.（2）熵变熵变的定义：_符号：_一般规律：_熵增原理：_，举几个熵增加过程例子：_、_、_、_。熵增加有利于反应_答案：熵变：反应前后体系熵的变化. s=s反应产物总熵-s反应物总熵 s。 a、物质有固态到液态、有液态到气态或有固态到气态的过程商变为正值，是熵增加的过程。b、反应前后气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。c、产生气体的反应、气体的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值。（s0），为熵增加反应.自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。也就是反应方向判断的熵判据.固体溶解、物质的汽化、墨水的扩散、气体的扩散；自发进行【思考】：1、 火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？从混乱度变化角度分析它们为什么可以自发？2、 判断下列过程的熵变是大于0，还是小于0？答案：1、大于0；2、大于0；3、大于0；4、小于0；（3）熵判据的内容:_。答案：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（s0）。且s越大，越有利于反应反应自发进行。/view/8ec3fe9b763231126edb11a4.html/view/cf41be39e518964bce847c1d.html/g1353342.html【设问】：caco3(s) = cao (s) +co2 (g)这个反应能否自发进行？已知： h(298k)=+178.2kjmol , s(298k)=169.6jmol-1k-1重要说明：s o有利于反应自发进行,但自发反应不一定要s o.熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一 因素.【思考】说出下列反应的焓变、熵变的范围及自发性：； ； 答案：；小结：【化学反应反向及判断依据】 h 一定不能自发反应 高温下能自发反应 s 低温下能自发反应 一定能自发反应打油诗一首：从小到大会自发，从大到小不听话，都大都小说不定，从焓开始熵尾巴。3、运用吉布斯自由能判断判断反应自发进行的方向. g0 反应非自发进行 【思考】判断下列反应什么条件下自发进行 答案： h0, s0, s0 低温可行温度对反应自发性的情况: 类型hshts反应的自发性1-+永远是任何温度都是自发反应2+-永远是+任何温度下都是非自发反应3-高温+ 低温高温是非自发反应低温是自发反应4+高温低温+高温是自发反应低温是非自发反应（1）复合判据的内容： _.（2）复合判据的应用：h0 _温度下反应_；h0, s0 _温度下反应_；h0, s0, s0 _温下反应_；【注意事项】反应能否自发需要综合考虑反应的_和_对反应的影响； 复合判据ht s0的反应_能够实际发生。且该判据只能应用于_、_一定条件下的反应不能应用于其它条件下的反应。 自发反应的熵_增大，非自发反应的熵 _减小。 答案：（1）当ht s0时，反应不自发进行当ht s =0时，反应达到平衡状态。熵变 焓变 不一定 温度 压强 不一定 不一定（2）所有 都自发进行 所有 都不自发进行 在高 自发进行 在低 自发进行（3）自发反应中焓变和熵变的的关系：在温度、压力一定的条件下，_热的、熵_的反应一定能自发进行；反之_热的、熵_的反应一定不能自发进行。当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能因某一因素占主导地位。如果二者大小相差不大，_可能对反应的方向起决定性作用。无热效应的自发过程是_的过程，如两种理性气体混合等。注意事项：反应的自发性只能用于判断反应的_，_(能或不能)确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。如金刚石和石墨。_有向_转化的倾向，但能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是熵判据和能量判据能解决的问题了；在讨论过程方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质，如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现_的结果。例石墨经高温高压会变成金刚石。答案：放 增加 吸 减少 温度 熵增加 方向； 不能 金刚石 石墨 相反【课堂练习】：1.下列过程是非自发的是（ d ） a.水由高处向低处流 b.天然气的燃烧 c.铁在潮湿空气中生锈 d.室温下水结成冰2.碳酸铵（nh4）2co3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是（ a） a.其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 b.其分解是因为外界给予了能量 c.其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解 d.碳酸盐都不稳定，都能自发分解3.下列说法正确的是 （ c ） a.凡是放热反应都是自发的，由于吸热反应都是非自发的 b.自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减少或不变 c.自发反应在恰当条件下才能实现 d.自发反应在任何条件下都能实现4.自发进行的反应一定是 （ d ） a.吸热反应 b.放热反应 c.熵增加反应 d.熵增加或者放热反应第二课时 化学平衡状态一、化学平衡的研究对象1可逆反应定义：_。2.可逆反应的三个要点：电解点燃 _。如：2 h2 + o2 = 2 h2o，2 h2 + o2 = 2 h2o（非可逆）有气体参加的必须在_中如：敞口容器：caco3 = cao + co2 不可逆密闭容器：caco3 cao + co2 可逆同时具有_、_。3.可逆反应的特点：“三同” （_， _，_）“一小”(_)。可逆反应_，得到的总是反应物与生成物的_。可以从_开始，也可以可以从_开始，还可以从_开始。4、表示方法：答案：1.在相同条件下，同时能向正、反两个反应方向进行的反应。2.相同条件下的反应。密闭容器正反应速率、逆反应速率。3. 相同条件下，正逆反应同时进行，反应物生成物同时存在；任何反应物转化率均小于100%。不能进行到底 混合物。正向、逆向、两边。 二、化学平衡的建立1、定义：在一定条件下的_反应里，正反应和逆反应_相等，反应物和生成物的_或_保持不变的状态。答案：可逆 速率 浓度 质量 【注意三点】（1）前提：可逆反应（2）本质：v正=v逆0（3）标志：混合物中各组分浓度不变2化学平衡的建立在一定条件下，把一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中反应过程如下：反应刚开始时，反应物浓度_, v正_，生成物的浓度为_， v逆_.随反应的进行，反应物浓度逐渐_, v正_；生成物的浓度由零逐渐_， v逆由零逐渐_.到达平衡时，v正 _ v逆，反应物的浓度和生成物的浓度_.v逆v正v正=v逆达到平衡vtmolt生成物反应物答案：最大 最大 0 为0 减小 逐渐减小 增大 增大 等于 保持不变3.化学平衡的特征：逆、动、等、定、变（说出意义）答案：逆：只有在可逆反应里，才能建立化学平衡；动：化学平衡是一种动态平衡。反应平衡时，v正 = v逆0， 等：v正 = v逆是指同一个特定的物质的正、反速率。定：反应物生成物的浓度（或质量）不再改变。但平衡时，各物质的浓度不一定相等。变：外界条件变化时，原有平衡被破坏，出现新的平衡。例1：二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气。该反应进行到35 s时，达到平衡（no2浓度约为0.010）。图中曲线表示二氧化氮分解反应在前20 s内的反应进程。、若反应延续至60 s，请在图中用实线接着画出20 s60 s的反应进程曲线。时间/s102030405060浓度0.0100.0200.030、若在反应开始时加入催化剂（其他条件都不变），请在图上用虚线画出加入催化剂后的反应进程曲线。时间/s102030405060浓度0.0100.0200.030 4化学平衡的标志 详细说出ma+nb=xc+yd平衡状态达到的标志：答案：（1）直接标志： v正 = v逆a同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。如va生成=va消耗b不同物质：速率之比等于方程式中系数之比，但必须是不同方向的速率。如va生成：vb消耗=m：n各组成成分的浓度保持不变。a通过含量：各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度及（恒温、衡压下）气体的体积保持不变。b通过浓度：各组分的质量分数、物质的量分数、气体体积分数保持不变。（2）间接标志：具体问题具体分析“该变不变则平衡”各物质的物质的量气体的压强气体的颜色（有颜色变化的）气体的密度或平均相对分子质量反应物的转化率、生成物的产率不再发生变化；反应物反应时破坏的化学键与逆反应得到的反应物形成的化学键种类和数量相同；在判断平衡状态时，我们只要抓住：“在反应中能够改变的量，如果保持不变，则达到平衡状态”这点来分析。a通过总量：前提：气体反应0时。体系的n（总）、p（总）、v（总）不变。b通过复合量：、不变。c其他：如平衡体系颜色不变（实际是有色物浓度不变）各组分的m、n不变。三、判断化学平衡的方法项目ma(g) + nb(g) pc(g) +qd(g)是否平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一定正逆反应速率关系在单位时间内消耗了n mol b的同时消耗了p mol c。在单位时间内消耗了m mola的同时生成了m mol a在单位时间内生成了n mol b的同时消耗了q mol d(均指逆)(a) (b) (c) (d) =m n p q 正不一定等于逆压强当 m + n p + q 时，总压强一定 (其它条件一定)当 m + n = p + q 时，总压强一定(其它条件一定)混合气体的平均相对分子质量(m) 当 m + n p + q 时， m一定当 m + n = p + q 时，m一定密度()（等容或等压）c(s)+co2(g) 2co(g) (一定)n2(g)+3h2(g) 2nh3(g) (一定)h2(g)+i2(g) 2hi(g) (一定)答案：平衡 平衡 平衡 不一定平衡 平衡 平衡 不一定平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 一定平衡 不一定平衡 不一定平衡 例：1在一定温度下，可逆反应4a(气)5b(气) 4c(气)6d(气)达到平衡的标志是（ d ） a单位时间内消耗n mol的a，同时生成 n mol的cb单位时间内消耗4n mol的a，同时生成 5n mol的bca、b、c、d的分子数之比为4546d容器的总压强不随时间而变化2在一定温度下，可逆反应a2（g）+ b2（g） 2ab（g）达到平衡的标志是（ c ）a容器的总压强不随时间而变化。b单位时间内有n mol a2生成同时就有n mol b2生成。c单位时间内有n mol a2生成同时就有2n mol ab生成。d单位时间内有n mol b2发生反应同时就有n mol ab分解。3下列哪种说法可以证明反应n2 + 3 h2 2 nh3 已达平衡状态（ ad ）a一个n n健断裂的同时，有三个h h健形成。b一个n n健断裂的同时，有三个h h健断裂。c一个n n健断裂的同时，有六个n h健形成。d一个n n健断裂的同时，有三个h h健断裂。4h2 (气)+ i2 (气) 2hi(气)已经达到平衡状态的标志是（ ） c(h2)c(i2) c(hi) c(h2)c(i2) c(hi)112 c(h2)、c(i2)、c(hi)不再随时间而改变 单位时间内生成n molh2的同时生成2n mol hi 单位时间内生成n molh2的同时生成n mol i2 反应速率v(h2)=v(i2)=v(hi) 一个hh键断裂的同时有两个hi键断裂 温度和体积一定时，容器内压强不再变化 温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化 温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化(11) 条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化5常温下，将a molno2置于一体积可变的密闭容器中，保持压强恒定，发生反应2no2(气) n2o4(气)，达到平衡后，测得混合气体对氢气的相对密度为28.75，求no2的转化率。解析：巧解，差量法 设原有no21mol2no2 n2o4 n 2 mol 1 mol x 1 mol x0.4 mol 40第三课时 化学平衡常数一、化学平衡常数1、定义：_。2、符号：3、数学表达式：4、化学平衡常数表达式的书写（1）书写规则：（2）注意事项：5、影响平衡常数的因素：6、平衡常数k的意义和应用：（1）意义：平衡常数表明在一定条件下反应进行的程度，k值越大表明_.（2）应用：答案：1、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的系数次方之积与反应物平衡浓度的系数次方之积的比值是一个常数，这个常数称是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)。2、用符号k表示。3、对反应m a + n b p c + q d平衡常数k = 注：（1）任一可逆反应k仅与温度有关，与浓度无关。即温度不变则k定值。 （2）k意义：表示反应的程度，k越大,反应进行的程度越大。即原料转化率越大。 （3）k与反应的起始方向无关，通过反应常数k与平衡常数的比较，可判定反应 方向。 反应状态kk 平衡状态k k 向逆反应方向进行kk,v正v逆未达平衡，逆向进行。 qc=k,v正=v逆 达平衡，平衡不移动。 浓度商（q） qcv逆未达平衡，正向移动。 7、有关化学平衡常数的计算平衡转化率对于反应: aa + bb cc + dd反应物a的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数例题1：在某温度下，将h2(g)和i2(g)各0.10mol混合物充入10l的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(h2)=0.0080mol/l，求：(1)反应 h2(g)+i2(g) 2hi(g)的平衡常数 （0.25）(2)其它条件不变，充入的h2(g)和i2(g)各0.20mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。（2）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。例题2:在2l的容器中充入 1mol co和 1mol h2o(g),发生反应：co(g)+h2o(g) co2(g)+h2(g) 800时反应达平衡,若k=1.求：（1）co的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，此容器中充入的是1mol co和 2mol h2o(g)，co的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上容器中充入 的是2mol co和 4mol h2o(g)，co的平衡浓度和转化率是多少。（4）若温度不变，要使co的转化率达到90%，在题干的条件下还要充入 h2o(g) 物质的量为多少。答案：（1）0.25mol/l 50（2）0.167mol/l 66.7（3）0.33mol/l 66.7（4）8mol注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。(3)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例3:反应so2(g)+ no2(g) so3(g)+no(g) ,若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/l的so2(g)和no2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中so2(g)的转化率为60%，试求：在该温度下。（1）此反应的平衡常数。（2）若so2(g)和no2(g)的初始浓度增大到3mol/l,则它们的转化率变为多少？答案：2.25 60%练习1在某温度下，可逆反应m a + n b p c + q d的平衡常数为k，下列说法正确 的是（ ad ）ak越大，达到平衡时，反应进行的程度越大。bk越小，达到平衡时，反应物的转化率越大。ck随反应物浓度的改变而改变。dk随温度的改变而改变。ek越大，反应的速率越大。2现由可逆反应co(气)+h2o (气) co2(气) +h2(气)h，在850时，k1。 若温度升高至950，反应达到平衡时，k_1（、）解析：k值越大表示反应越易向正反应方向进行，升温反应逆反应方向移动即不易向正反应方向进行。 850时在固定容积的密闭容器中放入混合物，起始浓度c(co)=0.01mol/l，c(h2o) (气) =0.03mol/l， c(co2) =0.01mol/l， c(h2) =0.05mol/l。则反应开始时，h2o (气)的消耗速率比生成速率_小_（大、小、不确定）解析：反应常数k1，即反应要向k1的方向进行只能使分子减小、分母增大即向逆反应进行。 850时，若将中h2o起始浓度增加到0.1mol/l，则反应向（填正反应、逆反应）_方向进行；达到平衡时(co)_。解析：反应常数k1正反应方向进行温度不变即k不变 co(气) + h2o (气) = co2(气) + h2(气) 起始浓度 0.01 0.1 0.01 0.05变化浓度 x x x x平衡浓度(0.01x) (0.1x) (0.01x) (0.05x) k=1= 得(co) 保持容器温度、体