《2-4 化學反應進行的方向》 教案1.doc

化學平衡常數【學習目標】：1、化學平衡常數的概念2、運用化學平衡常數對化學反應進行的程度判斷化學平衡常數3、運用化學平衡常數進行計算，轉化率的計算【學習過程】：引言當一個可逆反應達到化學平衡狀態(tài)時，反應物和生成物的濃度之間有怎樣的定量關系，請完成44頁問題解決，你能得出什么結論？一、化學平衡常數1、定義：在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度以系數為指數的冪的乘積與反應物濃度以系數為指數的冪的乘積的比值是一個常數。這個常數就是該反應的化學平衡常數(簡稱平衡常數)2、表達式：對于一般的可逆反應，mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)當在一定溫度下達到平衡時，K=cp(C)cq(D)/cm(A)cn(B)閱讀45頁表2-7，你能得出什么結論？3、平衡常數的意義：(1)平衡常數的大小反映了化學反應進行的 程度 (也叫 反應的限度 )。K值越大，表示反應進行得 越完全 ，反應物轉化率 越大 ；K值越小，表示反應進行得 越不完全 ，反應物轉化率 越小 。(2)判斷正在進行的可逆是否平衡及反應向何方向進行：對于可逆反應：mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)，在一定的溫度下的任意時刻，反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系：Qc=Cp(C)Cq(D)/Cm(A)Cn(B)，叫該反應的濃度商。QcK ，反應向 正反應方向 進行QcK ，反應處于平衡狀態(tài)QcK ，反應向 逆反應方向 進行(3)利用可判斷反應的熱效應若升高溫度，值增大，則正反應為 吸熱 反應(填“吸熱”或“放熱”)。若升高溫度，值減小，則正反應為 放熱 反應(填“吸熱”或“放熱”)。閱讀45頁表2-8、2-9，你能得出哪些結論？二、使用平衡常數應注意的幾個問題：、化學平衡常數只與 有關，與反應物或生成物的濃度無關。2、在平衡常數表達式中：水(液態(tài))的濃度、固體物質的濃度不寫 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，K=c(CO)c(H2)/c(H2O) Fe(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)，K=c (CO2)/c(CO)3、化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫有關例如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常數為K1，1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常數為K2，NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常數為K3；寫出K1和K2的關系式： K1=K22 。 寫出K2和K3的關系式： K2K3=1 。 寫出K1和K3的關系式： K1K32=1 。三、某個指定反應物的轉化率=100%或者=100%或者=100%轉化率越大，反應越完全！四、有關化學平衡常數的計算：閱讀46頁例1和例2。完成47頁問題解決?！菊n堂練習】：1、設在某溫度時，在容積為1L的密閉容器內，把氮氣和氫氣兩種氣體混合，反應后生成氨氣。實驗測得，當達到平衡時，氮氣和氫氣的濃度各為2mol/L，生成氨氣的濃度為3mol/L，求這個反應在該溫度下的平衡常數和氮氣、氫氣在反應開始時的濃度。(答案:K=0.5625 氮氣、氫氣在反應開始時的濃度分別為3.5mol/L和6.5mol/L)2、現有一定溫度下的密閉容器中存在如下反應：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，知CO和H2O的起始濃度均為2mol/L經測定該反應在該溫度下的平衡常數K=2.60，試判斷，(1)當CO轉化率為50時，該反應是否達到平衡狀態(tài)，若未達到，哪個方向進行？(2)達平衡狀態(tài)時，CO的轉化率應為多少？(3)當CO的起始濃度仍為2mol/L，H2O的起始濃度為6mol/L時，CO的轉化率為多少？(答案:(1)不平衡，反應向正方向進行，(2)61.7% (3)86.5%)3、在一定體積的密閉容器中，進行如下反應：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化學平衡常數K和溫度t的關系如下表所示：t70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：該反應化學平衡常數的表達式：K= c(CO)c(H2O)/c(CO2)c(H2) ；該反應為 吸熱 (填“吸熱”或“放熱”)反應；下列說法中能說明該反應達平衡狀態(tài)的是 B A、容器中壓強不變 B、混合氣體中c(CO)不變C、混合氣體的密度不變 D、c(CO) = c(CO2)E、化學平衡常數K不變 F、單位時間內生成CO的分子數與生成H2O的分子數相等某溫度下，各物質的平衡濃度符合下式：c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O)，試判此時的溫度為 830 ?；瘜W反應進行的方向【教學目標】1、了解反應的自發(fā)性與反應過程中能量變化及熵值變化的關系；2、能夠用熵增原理判斷化學反應進行的方向?！窘虒W重難點】 能夠用熵增原理判斷化學反應進行的方向【教學過程設計】引入水往低處流，而不會自發(fā)的向上流；一般在室溫下，冰塊會融化，鐵器在潮濕空氣中會生銹，甲烷與氧氣的混合氣體遇明火就燃燒，這些過程都是自發(fā)的。這些不用借助于外力就可以自動進行的自發(fā)過程的共同特點是，體系會對外部做功或釋放熱量，即體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)。那是否就意味著放熱反應自發(fā)進行，吸熱反應就是非自發(fā)進行呢？副板書在25和101105Pa時，2N2O5(g)= 4NO2(g)+O2(g) H=567 kJmol(NH4)2CO3(s)= NH4 HCO3(s)+NH3(g) H=749 kJmol分析不難看出，上述兩個反應都是吸熱反應，顯然只根據反應熱(焓變)來判斷反應進行的方向是不全面的。那么究竟如何來判斷反應的自發(fā)性呢？科學家根據體系存在著力圖使自身能量趨于“最低”和由“有序”變?yōu)椤盁o序”的自然現象，提出了互相關聯(lián)的能量判據和熵判據，為最終解決反應自發(fā)性問題提供了必要的依據。講解除自發(fā)的化學反應外，還有一類自發(fā)過程，例如放在同一密閉容器中的氣體或液體物質(也包括能夠揮發(fā)的固態(tài)物質)的蒸汽，不需要外界的任何作用，氣態(tài)物質會通過分子的擴散自發(fā)地形成均勻混合物。這種現象可以推廣到相互接觸的固體物質體系，經過長期放置后，人們能夠找到通過擴散而進入的另一種固體中的原子或分子(這種現象可以作為純物質難以保存的最本質的解釋)。又如把硝酸銨溶于水雖然要吸熱，它卻能夠自發(fā)地向水中擴散。為了解釋這樣一類與能量狀態(tài)的高低無關的過程的自發(fā)性，人們提出在自然界還存在著另一種能夠推動體系變化的因素，即在密閉條件下，體系有由有序自發(fā)地轉變?yōu)闊o序的傾向。因為與有序體系相比，無序體系“更加穩(wěn)定”，可以采取更多的存在方式。以撲克牌為例，經過多次的洗牌之后，嚴格按照花色和序號排列的機會與花色序號毫無規(guī)律的混亂排列的機會相比，大概要相差幾十個數量級?？茖W家把這種因素稱作熵。板書熵：1、概念：描述體系混亂度的物理量2、符號：S3、單位：Jmol-1K-14、熵判據：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，這個原理也叫做熵增原理。在用來判斷過程的方向時，就稱為熵判據。5、同一物質的熵與其聚集狀態(tài)有關：S(g)S(l)S(s)6、熵變(S)：S=反應物總熵生成物總熵7、反應進行方向的判斷方法：HTS0 反應不能自發(fā)進行講解在溫度、壓強一定的條件下，焓因素和熵因素共同決定一個化學反應的方向。放熱反應的焓變小于零，熵增加反應的熵變大于零，都對HTS0有所貢獻，因此放熱和熵增加有利于反應自發(fā)進行。補充習題1下列說法中，正確的是 ( ) A化學反應總是伴隨著能量變化的 B能夠自發(fā)進行的反應不一定都是放熱反應 C只有放熱反應才能夠自發(fā)進行 D能夠自發(fā)進行的反應就一定能夠發(fā)生并完成2下列物質中，熵值(S)最大的是 ( ) A金剛石 BCl2(1) CI2(g) DCu(s)3水在273 K、101105Pa時可轉化為固態(tài)，在373 K時則又可轉化為氣態(tài)。若分別用S(g)、S(1)、S(s)表示水的氣、液、固三種狀態(tài)的熵值，則下列表達式中，正確的是 ( )AS(g)S(1)S(1)S(s)CS(g)S(1)= S(s) DS(g)S(s)S(1)4已知反應2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (1) H = 2858 kJmol-1，下列結論中，正確的是 ( ) AE(反應物)E(生成物) BE(反應物)E(生成物) C反應放熱 D反應吸熱5下列熱化學方程式中，放出的熱量最多的是 ( ) ACH4 (g)+2O2 (g) = CO2 (g)+2H2O (1) H B2CH4 (g)+4O2 (g) = 2CO2 (g)+4H2O (1) H CCH4 (g)+2O2 (g) = CO2 (g)+2H2O (g) H D2CH4 (g)+4O2 (g) = 2CO2 (g)+4H2O (g) H6在25、101105 Pa條件下，反應2N2O5(g)= 4NO2(g)+O2(g) H= +567 kJ mol-1能夠自發(fā)進行。從能量上分析，生成物的總能量比反應物的總能量 ，從反應前后的熵值看，反應后的熵值 (填“增加”、“減小”或“不變”)。提高題7已知：298 K、1 01105Pa下： 石墨：H=00 kJmol-1、S= 574 Jmol-1K-1； 金剛石：H= 188 kJmol-1、S= 239 Jmol-1K-1。 下列敘述中，正確的是 ( ) A根據焓和熵的觀點，石墨比金剛石穩(wěn)定 B根據焓和熵的觀點，金剛石比石墨穩(wěn)定 C根據熵的觀點，石墨比金剛石穩(wěn)定，但根據焓的觀點，金剛石比石墨穩(wěn)定D根據焓的觀點，石墨比金剛石穩(wěn)定，但根據熵的觀點，金剛石比石墨穩(wěn)定8某化學反應其H= 122 kJmol-1，S= 231 Jmol-1K-1，則此反應在下列哪種情況下可自發(fā)進行 ( ) A在任何溫度下都