蘇教版選修四專題2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度 公開(kāi)課比賽一等獎(jiǎng)

第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度

化學(xué)反應(yīng)的方向和限度生活中到自發(fā)過(guò)程這些生活中的現(xiàn)象將向何方發(fā)展(方向性)，我們非常清楚，因?yàn)樗鼈冇忻黠@的自發(fā)性。T2>T1P2>P1h2>h1墨滴

Q

氣體液體擴(kuò)散一、化學(xué)反應(yīng)的方向注：①一定條件指：一定的溫度T和壓強(qiáng)P，

外界幫助指:通電、光照等。

②

一定條件(如加熱，高壓)下目的:引發(fā)反應(yīng)③自發(fā)反應(yīng)在恰當(dāng)條件下才能實(shí)現(xiàn).⑵特征：有方向性，且不能自動(dòng)恢復(fù)原狀，若要恢復(fù)必須借助外力。（1）自發(fā)反應(yīng)定義（k-39)：在一定條件下，無(wú)需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)如鐵器暴露在潮濕空氣中會(huì)生銹，燃燒1．自發(fā)反應(yīng)(2)實(shí)例

N2+O22NO

2H20=通電=2H2↑+O2↑（1）非自發(fā)反應(yīng)定義：在一定條件下，無(wú)外界幫助不能自動(dòng)進(jìn)行的反應(yīng)2．非自發(fā)反應(yīng)3．自發(fā)過(guò)程⑴定義：在一定條件下，無(wú)需外界幫助就能自動(dòng)進(jìn)行的

過(guò)程（K_P39交流與討論）(2)實(shí)例水由高處向低處流；冰融化固體溶解（3）特點(diǎn)：①物理變化

②體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湍軤顟B(tài)二、判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)（P40你知道嗎？）（1）絕大多數(shù)的放熱反應(yīng)(△H＜0)能自發(fā)進(jìn)行（3）吸熱過(guò)程也能自發(fā)進(jìn)行如：硝酸銨溶于水（K-41)（2）放出的熱量越多，體系能量降低越多，反應(yīng)越完全（K-40第1，2段)1．焓變△H與反應(yīng)方向放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)自發(fā)原因？有序混亂K-41頁(yè)圖2-152．熵變(△S)與反應(yīng)方向研究表明，焓變（△H）是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一因素。除熱效應(yīng)外，決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一因素——體系的混亂度（熵S）(1)熵：（K-41)

衡量一個(gè)體系混亂度的物理量叫做熵，符號(hào)S注意：A.熵增原理:體系混亂度(微粒間無(wú)規(guī)則排列程度)越大，則熵S越大

k41頁(yè)圖2-16B.對(duì)于同一物質(zhì)：

S（g）﹥S（l）﹥S（s）(2)熵變A.熵變定義：（K-41)

反應(yīng)前后體系熵的變化符號(hào)：△SB.表達(dá)式△S=S（生成物總熵）－S（反應(yīng)物總熵）C.熵判據(jù):①變化后混亂度增加（即體系趨向于由有序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)），則體系熵變△S＞0。②△S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。K42頁(yè)問(wèn)題解決放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)自發(fā)原因？3.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)：必須綜合考慮反應(yīng)的①焓變△H和②熵變△S

正確判斷一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行:恒溫恒壓時(shí)判斷反應(yīng)是否能夠自發(fā)進(jìn)行△H＜0△S>0△H>0△S＜0△H＜0△S＜0△H>0△S>0一定自發(fā)一定不能自發(fā)在低溫是自發(fā)反應(yīng),在高溫是非自發(fā)低溫非自發(fā)反應(yīng),在高溫是自發(fā)反應(yīng)（k42交流與討論x-37-5,6）三、化學(xué)平衡狀態(tài)（化學(xué)平衡狀態(tài)研究對(duì)象）1．可逆反應(yīng)①定義：在同一條件下，正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)④特征：可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底（存在限度），平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)物和生成物同時(shí)存在（你有我有大家有）即：任一方向都不可能進(jìn)行完全，任一組分轉(zhuǎn)化率<100%③符號(hào)：“

”NH3＋H2ONH3·H2O2SO2＋O2催化劑2SO3②條件；兩同思考例1：在1升容器內(nèi)，發(fā)生

2SO2+O22SO32體積SO21體積O2500℃，

101KPa,V2O55min后SO2—6％O2—3％SO3—91％10min

后如前幾小時(shí)后如前？反應(yīng)停止了嗎

這時(shí)，SO2、O2的消耗量等于SO3轉(zhuǎn)化生成SO2、O2的量?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)（動(dòng)態(tài)平衡）2SO2+O22SO3v(正)相等時(shí)間速率v(逆)不平衡狀態(tài)2．化學(xué)平衡狀態(tài)（x38)①定義：

在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)物和生成物各組分濃度保持不變的狀態(tài)。注意三點(diǎn)前提（研究對(duì)象）：可逆反應(yīng)內(nèi)在本質(zhì)：v(正)=v(逆)

≠0外在標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變（2）化學(xué)平衡的特征A.逆——研究對(duì)象(前提)：可逆反應(yīng)E.變——

當(dāng)濃度、壓強(qiáng)、溫度等外界條件改變

時(shí)，原化學(xué)平衡可能被破壞（υ正≠υ逆），

平衡移動(dòng)重新建立新的平衡（v正，＝v逆，）若υ正>υ逆平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；若υ正<υ逆平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。B.等——同一種物質(zhì)ひ正（B）=ひ逆（B）≠0C.動(dòng)——

動(dòng)態(tài)平衡即V不等于零。D.定——

平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)混合物中各組分的濃度或其百分含量保持一定（不變）3.化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志:（難點(diǎn)）Ⅰ.直接標(biāo)志：

{任何情況均適用}（1）等——同一種物質(zhì)ひ正（B）=ひ逆（B）（2）反應(yīng)混合物中反應(yīng)物和生成物各組分的濃度或其百分含量保持不變注意陷阱：（1）同一反應(yīng)中不同的物質(zhì)的速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。（2）若反應(yīng)前后總質(zhì)量一直不變，則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。（3）密閉容器中的氣體反應(yīng)如，若密度不變，則化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。非標(biāo)志（錯(cuò)）（錯(cuò)）N2+3H22NH3

（錯(cuò)）Ⅱ.間接標(biāo)志：{任何情況均適用}（1）同一種物質(zhì)：該物質(zhì)的生成速率等于它的分解速率。

ひ生成（B）=ひ分解（B）

（2）同一種物質(zhì)：該物質(zhì)的斷鍵速率等于它的成鍵速率。ひ斷鍵（B）=ひ成鍵（B）

（3）各組成的物質(zhì)的量n（或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）不隨時(shí)間的改變而改變。

（4）各組成的質(zhì)量m（或質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不變。(5)各氣體的體積V（或體積分?jǐn)?shù)）不變。(6)各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或各產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變。4．化學(xué)平衡常數(shù)

K44頁(yè)【問(wèn)題解決】（1）定義：

在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應(yīng)物濃度以系數(shù)為指數(shù)的冪的乘積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，符號(hào)K。（2）表達(dá)式:aA+bBcC+dD平衡常數(shù)例如：合成氨反應(yīng)：N2+3H22NH3

的濃度平衡常數(shù)可表示為：

高溫高壓催化劑①平衡常數(shù)的書寫規(guī)則固、純液體濃度(為常數(shù))不必寫出例:(a)CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）

K=[CO2](b)CO2（g）+C（s）2CO（g）

K=[CO]2/[CO2](c)Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+

K=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]練習(xí)：試寫出下列反應(yīng)的濃度平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

2SO2(g)+O2(g)2SO3

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)催化劑上兩濃度平衡常數(shù)的單位分別是？第1個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)KC的單位是：L/mol;第2個(gè)化學(xué)平衡常數(shù)KC的單位是：mol/L;KC的單位與反應(yīng)的化學(xué)方程式有關(guān)，由化學(xué)方程式?jīng)Q定，無(wú)固定的單位。②常數(shù)K為比值（數(shù)值）無(wú)單位(3)意義:(k-45)K值的大小說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的限度(程度)，A.K值越大反應(yīng)進(jìn)行的越完全,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；反應(yīng)的平衡常數(shù)K≥105，認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完全；B.K值越小反應(yīng)進(jìn)行越不完全,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越小。K≤10-5則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行注意:平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，不表示反應(yīng)的快慢，即速率大，K值不一定大(4)平衡常數(shù)K影響因素：A.與濃度C,壓強(qiáng)P和催化劑均無(wú)關(guān)

K44頁(yè)【交流與探討】B.只與溫度T有關(guān)，

a.吸熱反應(yīng):溫度T與K正比;(升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng))b.放熱反應(yīng):溫