蘇教版選修4 專題2第二單元 化學反應的方向和限度（共3課時） 學案.doc

第二單元 化學反應的方向和限度導學案第一課時 化學反應的方向 判斷化學反應方向的依據【引入】：1、自然界中有許多現象是可以自發(fā)進行的，請結合自己的生活經驗舉例說明.2、自然界中水總是從高處往低處流 原因是_. 3、電流總是從電位高的地方向電位低的地方流動_. 4、室溫下冰塊自動融化_. 5、墨水擴散_. 6、火柴棒散落_.7、食鹽溶解在水中_.a有勢差存在 b有電勢差存在 c有溫差存在 d有濃度差存在 e有混亂程度差化學反應中鎂條燃燒、酸堿中和、鐵器暴露在潮濕空氣中生銹、甲烷和氧氣的混合氣體遇明火就燃燒、鋅與cuso4溶液反應生成cu和znso4等，這些過程都是自發(fā)的，其逆過程就是非自發(fā)的.一、自發(fā)過程與自發(fā)反應.1.自發(fā)過程：（1）定義：在溫度和壓強一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能_進行的過程.（2）特點：具有_性，即過程的某個方向在一定條件下是_的，而其逆方向在給條件下肯定_。體系趨向于從_能狀態(tài)轉變?yōu)開能狀態(tài)（體系對外部 _或_）。在密閉條件下，體系有從_自發(fā)地轉變?yōu)開的傾向性（_體系更加穩(wěn)定）。2.自發(fā)反應：在一定的條件下無需_就能_進行的反應.注意：（1）一定條件指一定的_和_，外界幫助可以是通電、關照等（溫度、壓強）（2）自發(fā)反應在_下才能實現。答案：1、（1）自動（2）方向 自發(fā) 不能自發(fā) 高 低 做功 放出熱量 密閉 有序 無序。 2、外界幫助 自動 注意：（1）溫度和壓強 （2）恰當的條件練習：下列反應在一定條件下能自發(fā)進行，它們有哪些共同特征？ 答案：h0 （1）自發(fā) （2）自發(fā) （3）自發(fā) （4）非自發(fā)二、判斷化學反應方向的依據對于化學反應，有著向能量_方向進行的趨勢，也就是通過_實現的，那么焓_有利于反應自發(fā)，它是自發(fā)反應的一個_。答案：較低 放熱 減小 內在推動力1、根據焓變h判斷(能量判據)化學反應方向.【思考】：自發(fā)反應一定要h o ？nh4hco3(s)+ch3cooh(aq)=co2(g)+ch3coonh4(aq)+h2o(l) h= 37.30kj/mol【結論】：_。答案：h o有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定要h o.焓變是反應能否自發(fā)進行的一個因素,但不是唯一因素.（1）能量判據（焓判據）的內容：體系趨向于_。對于化學反應而言，絕大多數的_熱反應能自發(fā)進行，且_的熱量愈多，體系能量_，反應越_。焓變（h）是決定反應能否自發(fā)進行的_，但_。答案：從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（hs（低溫） s（g）s（l）s（s） 正比.b、不同 混亂度越大，體系越無序，熵值越大；體系混亂度越小，越有序熵值越小.（2）熵變熵變的定義：_符號：_一般規(guī)律：_熵增原理：_，舉幾個熵增加過程例子：_、_、_、_。熵增加有利于反應_答案：熵變：反應前后體系熵的變化. s=s反應產物總熵-s反應物總熵 s。 a、物質有固態(tài)到液態(tài)、有液態(tài)到氣態(tài)或有固態(tài)到氣態(tài)的過程商變?yōu)檎?，是熵增加的過程。b、反應前后氣體體積增大的反應，熵變通常都是正值，是熵增加的反應。c、產生氣體的反應、氣體的物質的量增大的反應，熵變通常都是正值。（s0），為熵增加反應.自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉變?yōu)闊o序，導致體系的熵增大，這一經驗規(guī)律叫做熵增原理。也就是反應方向判斷的熵判據.固體溶解、物質的汽化、墨水的擴散、氣體的擴散；自發(fā)進行【思考】：1、 火柴散落、墨水擴散過程混亂度如何變化？從混亂度變化角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？2、 判斷下列過程的熵變是大于0，還是小于0？答案：1、大于0；2、大于0；3、大于0；4、小于0；（3）熵判據的內容:_。答案：體系趨向于由有序狀態(tài)轉變?yōu)闊o序狀態(tài)，即混亂度增加（s0）。且s越大，越有利于反應反應自發(fā)進行。/view/8ec3fe9b763231126edb11a4.html/view/cf41be39e518964bce847c1d.html/g1353342.html【設問】：caco3(s) = cao (s) +co2 (g)這個反應能否自發(fā)進行？已知： h(298k)=+178.2kjmol , s(298k)=169.6jmol-1k-1重要說明：s o有利于反應自發(fā)進行,但自發(fā)反應不一定要s o.熵變是反應能否自發(fā)進行的一個因素,但不是唯一 因素.【思考】說出下列反應的焓變、熵變的范圍及自發(fā)性：； ； 答案：；小結：【化學反應反向及判斷依據】 h 一定不能自發(fā)反應 高溫下能自發(fā)反應 s 低溫下能自發(fā)反應 一定能自發(fā)反應打油詩一首：從小到大會自發(fā)，從大到小不聽話，都大都小說不定，從焓開始熵尾巴。3、運用吉布斯自由能判斷判斷反應自發(fā)進行的方向. g0 反應非自發(fā)進行 【思考】判斷下列反應什么條件下自發(fā)進行 答案： h0, s0, s0 低溫可行溫度對反應自發(fā)性的情況: 類型hshts反應的自發(fā)性1-+永遠是任何溫度都是自發(fā)反應2+-永遠是+任何溫度下都是非自發(fā)反應3-高溫+ 低溫高溫是非自發(fā)反應低溫是自發(fā)反應4+高溫低溫+高溫是自發(fā)反應低溫是非自發(fā)反應（1）復合判據的內容： _.（2）復合判據的應用：h0 _溫度下反應_；h0, s0 _溫度下反應_；h0, s0, s0 _溫下反應_；【注意事項】反應能否自發(fā)需要綜合考慮反應的_和_對反應的影響； 復合判據ht s0的反應_能夠實際發(fā)生。且該判據只能應用于_、_一定條件下的反應不能應用于其它條件下的反應。 自發(fā)反應的熵_增大，非自發(fā)反應的熵 _減小。 答案：（1）當ht s0時，反應不自發(fā)進行當ht s =0時，反應達到平衡狀態(tài)。熵變 焓變 不一定 溫度 壓強 不一定 不一定（2）所有 都自發(fā)進行 所有 都不自發(fā)進行 在高 自發(fā)進行 在低 自發(fā)進行（3）自發(fā)反應中焓變和熵變的的關系：在溫度、壓力一定的條件下，_熱的、熵_的反應一定能自發(fā)進行；反之_熱的、熵_的反應一定不能自發(fā)進行。當焓變和熵變的作用相反時，如果二者大小相差懸殊，可能因某一因素占主導地位。如果二者大小相差不大，_可能對反應的方向起決定性作用。無熱效應的自發(fā)過程是_的過程，如兩種理性氣體混合等。注意事項：反應的自發(fā)性只能用于判斷反應的_，_(能或不能)確定反應是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。如金剛石和石墨。_有向_轉化的傾向，但能否發(fā)生，什么時候發(fā)生，多快才能完成，就不是熵判據和能量判據能解決的問題了；在討論過程方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質，如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現_的結果。例石墨經高溫高壓會變成金剛石。答案：放 增加 吸 減少 溫度 熵增加 方向； 不能 金剛石 石墨 相反【課堂練習】：1.下列過程是非自發(fā)的是（ d ） a.水由高處向低處流 b.天然氣的燃燒 c.鐵在潮濕空氣中生銹 d.室溫下水結成冰2.碳酸銨（nh4）2co3在室溫下就能自發(fā)地分解產生氨氣，對其說法中正確的是（ a） a.其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大 b.其分解是因為外界給予了能量 c.其分解是吸熱反應，據能量判據不能自發(fā)分解 d.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解3.下列說法正確的是 （ c ） a.凡是放熱反應都是自發(fā)的，由于吸熱反應都是非自發(fā)的 b.自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減少或不變 c.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現 d.自發(fā)反應在任何條件下都能實現4.自發(fā)進行的反應一定是 （ d ） a.吸熱反應 b.放熱反應 c.熵增加反應 d.熵增加或者放熱反應第二課時 化學平衡狀態(tài)一、化學平衡的研究對象1可逆反應定義：_。2.可逆反應的三個要點：電解點燃 _。如：2 h2 + o2 = 2 h2o，2 h2 + o2 = 2 h2o（非可逆）有氣體參加的必須在_中如：敞口容器：caco3 = cao + co2 不可逆密閉容器：caco3 cao + co2 可逆同時具有_、_。3.可逆反應的特點：“三同” （_， _，_）“一小”(_)?？赡娣磻猒，得到的總是反應物與生成物的_?？梢詮腳開始，也可以可以從_開始，還可以從_開始。4、表示方法：答案：1.在相同條件下，同時能向正、反兩個反應方向進行的反應。2.相同條件下的反應。密閉容器正反應速率、逆反應速率。3. 相同條件下，正逆反應同時進行，反應物生成物同時存在；任何反應物轉化率均小于100%。不能進行到底 混合物。正向、逆向、兩邊。 二、化學平衡的建立1、定義：在一定條件下的_反應里，正反應和逆反應_相等，反應物和生成物的_或_保持不變的狀態(tài)。答案：可逆 速率 濃度 質量 【注意三點】（1）前提：可逆反應（2）本質：v正=v逆0（3）標志：混合物中各組分濃度不變2化學平衡的建立在一定條件下，把一可逆反應的反應物加入固定容積的密閉容器中反應過程如下：反應剛開始時，反應物濃度_, v正_，生成物的濃度為_， v逆_.隨反應的進行，反應物濃度逐漸_, v正_；生成物的濃度由零逐漸_， v逆由零逐漸_.到達平衡時，v正 _ v逆，反應物的濃度和生成物的濃度_.v逆v正v正=v逆達到平衡vtmolt生成物反應物答案：最大 最大 0 為0 減小 逐漸減小 增大 增大 等于 保持不變3.化學平衡的特征：逆、動、等、定、變（說出意義）答案：逆：只有在可逆反應里，才能建立化學平衡；動：化學平衡是一種動態(tài)平衡。反應平衡時，v正 = v逆0， 等：v正 = v逆是指同一個特定的物質的正、反速率。定：反應物生成物的濃度（或質量）不再改變。但平衡時，各物質的濃度不一定相等。變：外界條件變化時，原有平衡被破壞，出現新的平衡。例1：二氧化氮在加熱條件下能夠分解成一氧化氮和氧氣。該反應進行到35 s時，達到平衡（no2濃度約為0.010）。圖中曲線表示二氧化氮分解反應在前20 s內的反應進程。、若反應延續(xù)至60 s，請在圖中用實線接著畫出20 s60 s的反應進程曲線。時間/s102030405060濃度0.0100.0200.030、若在反應開始時加入催化劑（其他條件都不變），請在圖上用虛線畫出加入催化劑后的反應進程曲線。時間/s102030405060濃度0.0100.0200.030 4化學平衡的標志 詳細說出ma+nb=xc+yd平衡狀態(tài)達到的標志：答案：（1）直接標志： v正 = v逆a同一物質：該物質的生成速率等于它的消耗速率。如va生成=va消耗b不同物質：速率之比等于方程式中系數之比，但必須是不同方向的速率。如va生成：vb消耗=m：n各組成成分的濃度保持不變。a通過含量：各組分的質量、物質的量、分子數、物質的量濃度及（恒溫、衡壓下）氣體的體積保持不變。b通過濃度：各組分的質量分數、物質的量分數、氣體體積分數保持不變。（2）間接標志：具體問題具體分析“該變不變則平衡”各物質的物質的量氣體的壓強氣體的顏色（有顏色變化的）氣體的密度或平均相對分子質量反應物的轉化率、生成物的產率不再發(fā)生變化；反應物反應時破壞的化學鍵與逆反應得到的反應物形成的化學鍵種類和數量相同；在判斷平衡狀態(tài)時，我們只要抓?。骸霸诜磻心軌蚋淖兊牧浚绻３植蛔?，則達到平衡狀態(tài)”這點來分析。a通過總量：前提：氣體反應0時。體系的n（總）、p（總）、v（總）不變。b通過復合量：、不變。c其他：如平衡體系顏色不變（實際是有色物濃度不變）各組分的m、n不變。三、判斷化學平衡的方法項目ma(g) + nb(g) pc(g) +qd(g)是否平衡混合體系中各組分的含量各物質的物質的量或物質的量的分數一定各物質的質量或質量分數一定各氣體的體積或體積分數一定總壓強、總體積、總物質的量一定正逆反應速率關系在單位時間內消耗了n mol b的同時消耗了p mol c。在單位時間內消耗了m mola的同時生成了m mol a在單位時間內生成了n mol b的同時消耗了q mol d(均指逆)(a) (b) (c) (d) =m n p q 正不一定等于逆壓強當 m + n p + q 時，總壓強一定 (其它條件一定)當 m + n = p + q 時，總壓強一定(其它條件一定)混合氣體的平均相對分子質量(m) 當 m + n p + q 時， m一定當 m + n = p + q 時，m一定密度()（等容或等壓）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在一定溫度下，可逆反應4a(氣)5b(氣) 4c(氣)6d(氣)達到平衡的標志是（ d ） a單位時間內消耗n mol的a，同時生成 n mol的cb單位時間內消耗4n mol的a，同時生成 5n mol的bca、b、c、d的分子數之比為4546d容器的總壓強不隨時間而變化2在一定溫度下，可逆反應a2（g）+ b2（g） 2ab（g）達到平衡的標志是（ c ）a容器的總壓強不隨時間而變化。b單位時間內有n mol a2生成同時就有n mol b2生成。c單位時間內有n mol a2生成同時就有2n mol ab生成。d單位時間內有n mol b2發(fā)生反應同時就有n mol ab分解。3下列哪種說法可以證明反應n2 + 3 h2 2 nh3 已達平衡狀態(tài)（ ad ）a一個n n健斷裂的同時，有三個h h健形成。b一個n n健斷裂的同時，有三個h h健斷裂。c一個n n健斷裂的同時，有六個n h健形成。d一個n n健斷裂的同時，有三個h h健斷裂。4h2 (氣)+ i2 (氣) 2hi(氣)已經達到平衡狀態(tài)的標志是（ ） c(h2)c(i2) c(hi) c(h2)c(i2) c(hi)112 c(h2)、c(i2)、c(hi)不再隨時間而改變 單位時間內生成n molh2的同時生成2n mol hi 單位時間內生成n molh2的同時生成n mol i2 反應速率v(h2)=v(i2)=v(hi) 一個hh鍵斷裂的同時有兩個hi鍵斷裂 溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化 溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化 溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化(11) 條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化5常溫下，將a molno2置于一體積可變的密閉容器中，保持壓強恒定，發(fā)生反應2no2(氣) n2o4(氣)，達到平衡后，測得混合氣體對氫氣的相對密度為28.75，求no2的轉化率。解析：巧解，差量法 設原有no21mol2no2 n2o4 n 2 mol 1 mol x 1 mol x0.4 mol 40第三課時 化學平衡常數一、化學平衡常數1、定義：_。2、符號：3、數學表達式：4、化學平衡常數表達式的書寫（1）書寫規(guī)則：（2）注意事項：5、影響平衡常數的因素：6、平衡常數k的意義和應用：（1）意義：平衡常數表明在一定條件下反應進行的程度，k值越大表明_.（2）應用：答案：1、定義：在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度的系數次方之積與反應物平衡濃度的系數次方之積的比值是一個常數，這個常數稱是該反應的化學平衡常數(簡稱平衡常數)。2、用符號k表示。3、對反應m a + n b p c + q d平衡常數k = 注：（1）任一可逆反應k僅與溫度有關，與濃度無關。即溫度不變則k定值。 （2）k意義：表示反應的程度，k越大,反應進行的程度越大。即原料轉化率越大。 （3）k與反應的起始方向無關，通過反應常數k與平衡常數的比較，可判定反應 方向。 反應狀態(tài)kk 平衡狀態(tài)k k 向逆反應方向進行kk,v正v逆未達平衡，逆向進行。 qc=k,v正=v逆 達平衡，平衡不移動。 濃度商（q） qcv逆未達平衡，正向移動。 7、有關化學平衡常數的計算平衡轉化率對于反應: aa + bb cc + dd反應物a的平衡轉化率（該條件最大轉化率）可表示：(1)已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數例題1：在某溫度下，將h2(g)和i2(g)各0.10mol混合物充入10l的密閉容器中，充分反應達到平衡時，測得c(h2)=0.0080mol/l，求：(1)反應 h2(g)+i2(g) 2hi(g)的平衡常數 （0.25）(2)其它條件不變，充入的h2(g)和i2(g)各0.20mol,求達平衡時各物質的平衡濃度。（2）知平衡常數和初始濃度求平衡濃度及轉化率。例題2:在2l的容器中充入 1mol co和 1mol h2o(g),發(fā)生反應：co(g)+h2o(g) co2(g)+h2(g) 800時反應達平衡,若k=1.求：（1）co的平衡濃度和轉化率。（2）若溫度不變，此容器中充入的是1mol co和 2mol h2o(g)，co的平衡濃度和轉化率是多少。（3）若溫度不變，上容器中充入 的是2mol co和 4mol h2o(g)，co的平衡濃度和轉化率是多少。（4）若溫度不變，要使co的轉化率達到90%，在題干的條件下還要充入 h2o(g) 物質的量為多少。答案：（1）0.25mol/l 50（2）0.167mol/l 66.7（3）0.33mol/l 66.7（4）8mol注：溫度一定時，對于一個化學反應，平衡常數雖然一定，但不同的反應物的平衡轉化率可能不同。不能脫離具體的反應物談平衡轉化率。(3)已知平衡轉化率和初始濃度求平衡常數例3:反應so2(g)+ no2(g) so3(g)+no(g) ,若在一定溫度下，將物質的量濃度均為2mol/l的so2(g)和no2(g)注入一密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中so2(g)的轉化率為60%，試求：在該溫度下。（1）此反應的平衡常數。（2）若so2(g)和no2(g)的初始濃度增大到3mol/l,則它們的轉化率變?yōu)槎嗌伲看鸢福?.25 60%練習1在某溫度下，可逆反應m a + n b p c + q d的平衡常數為k，下列說法正確 的是（ ad ）ak越大，達到平衡時，反應進行的程度越大。bk越小，達到平衡時，反應物的轉化率越大。ck隨反應物濃度的改變而改變。dk隨溫度的改變而改變。ek越大，反應的速率越大。2現由可逆反應co(氣)+h2o (氣) co2(氣) +h2(氣)h，在850時，k1。 若溫度升高至950，反應達到平衡時，k_1（、）解析：k值越大表示反應越易向正反應方向進行，升溫反應逆反應方向移動即不易向正反應方向進行。 850時在固定容積的密閉容器中放入混合物，起始濃度c(co)=0.01mol/l，c(h2o) (氣) =0.03mol/l， c(co2) =0.01mol/l， c(h2) =0.05mol/l。則反應開始時，h2o (氣)的消耗速率比生成速率_小_（大、小、不確定）解析：反應常數k1，即反應要向k1的方向進行只能使分子減小、分母增大即向逆反應進行。 850時，若將中h2o起始濃度增加到0.1mol/l，則反應向（填正反應、逆反應）_方向進行；達到平衡時(co)_。解析：反應常數k1正反應方向進行溫度不變即k不變 co(氣) + h2o (氣) = co2(氣) + h2(氣) 起始濃度 0.01 0.1 0.01 0.05變化濃度 x x x x平衡濃度(0.01x) (0.1x) (0.01x) (0.05x) k=1= 得(co) 保持容器溫度、體