2019-2020年高中化学 《化学反应的方向和限度》教案3 苏教版选修4.doc

2019-2020年高中化学 化学反应的方向和限度教案3 苏教版选修4【引入】：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.自然界中水总是从高处往低处流电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动室温下冰块自动融化墨水扩散食盐溶解于水火柴棒散落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、 化学反应的方向.1.自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程.2.自发反应：在一定的条件下无需外界帮助就能自动进行的反应.【过渡】：如何判断一个过程，一个反应能否自发进行？二、判断化学反应方向的依据.【交流与讨论】：酸碱中和、镁条燃烧等这些一定条件下能自发发生的反应有何共同特点？H O即放热反应放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定， H O有利于反应自发进行.1.焓判据(能量判据).体系趋向于从高能状态转变为低能状态 （这时体系会对外做功或者释放热量H 0）【设问】：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】：H O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要H 0 有利于反应自发进行【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【结论】：S O有利于反应自发进行,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.3.复合判据（自由能变化）. G=HT S当 G0时，反应不自发进行当 G=0时，平衡状态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【注意点】：(1).反应的自发性只能用于判断反应发生的方向，不能确定反应是否一定会发生和反应发生的速率.如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现.(2).在讨论过程的方向时，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，就可能出现相反的结果.如水泵可以把水从低水位升至高水位；高温高压石墨转化为金刚石的例子，实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的.完成P42表25.【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 化学平衡常数一、化学平衡的建立1可逆反应：在相同条件下同时能向正反应方向和逆反应方向进行的反应。电解点燃 注：相同条件下的反应。如：2 H2 + O2 = 2 H2O，2 H2 + O2 = 2 H2O（非可逆）有气体参加的必须在密闭容器中如：敞口容器：CaCO3 = CaO + CO2 不可逆 密闭容器：CaCO3 CaO + CO2 可逆同时具有正反应速率、逆反应速率。2化学平衡催化剂高温引言：初中溶解平衡书P43 CO + H2O CO2 + H2分析：反应刚开始时，反应物和生成物的浓度如何变化？V正、V逆变化？molt生成物反应物V逆V正V正=V逆达到平衡vt随反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变化？V正、V逆变化？当V正 = V逆时，反应物的浓度和生成物的浓度是否再变化？1定义：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。注：化学平衡的特征：动、等、定、变A反应平衡时，V正 = V逆0，是动态平衡。V正 = V逆是指同一个特定的物质的正、反速率。B反应混合物中，各物质的浓度不再改变，百分含量保持不变。但平衡时，各物质的浓度不一定相等。C外界条件变化时，原有平衡被破坏，出现新的平衡。提问：1某化学反应达到平衡时反应物的浓度等于生成物的浓度，是否正确？2化学反应达到平衡时，反应停止了，所以各物质的百分含量保持不变。这句话 对吗？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。、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时间/s102030405060浓度0.0100.0200.030 2化学平衡的判断直接标志：AV正 = V逆B各组分的m、n不变。C通过含量：各组分的质量分数、物质的量分数、（恒温、衡压下）气体的体积分数不变。D通过浓度：各组分的浓度不变。间接标志：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）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 40二、化学平衡常数数据分析：书P44表26定义：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。 2K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。 3K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K K 向正反应方向进行 4反应中有固体和纯液体的，其浓度不随反应而变化，因此其浓度不计算在表达式中。 如：CaCO3（s） CaO（s） + CO2（g） K = c(CO2 ) CO2（g）+ H2（g） CO（g）+ H2O（l） K = 5稀溶液中反应物有水参加，水的浓度也不计算在内。 如：Cr2O72 + H2O 2 CrO42 + 2 H K = 6对同一个化学反应，不同的化学方程式对应不同的平衡常数关系及平衡常数。 如：N2O4（g） 2 NO2（g） K = N2O4（g） NO2（g） K = 7对于气体反应，可以用平衡时物质的量浓度表示，也可以用平衡时气体的分压表示。 N2O4（g） 2 NO2（g） K = 例：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、体积不变，若在容器中充入适量的H2，则重新达到平衡时，CO的反应速率比充H2之前_增大_（大、小、不确定）理由是什么？解析：增大任一反应物或生成物的浓度，化学反应速率都增大。v(NH3)t1234511678910mvm(p为常数)3在一定条件下，氨气和氮氧化物（NOn）能发生氧化还原反应。将一定量的氨气和氮氧化物充入一真空的恒容密闭容器中，保持温度不变，使反应达到平衡。 配平化学方程式NH3(气)NOn(气) N2(气)H2O(气)解析：4nNH3(气)6NOn(气) (2n+3)N2(气)6nH2O(气) 分析氨气的反应速率v与时间t的关系如图所示，已知：m0.22mol/(Lmin)，p250。反应中氨气的瞬时速率与氨气的存留浓度的关系为vc(NH3)=16(数据)。在下表中填入v和c(NH3)。t minv(NH3) mol/(Lmin)c(NH3) mol/L00.225平衡时解析：由图可知，该反应在t9 min时达到平衡。另外由 速率时间关系vm=知v = m；又氨气的瞬时速率与氨气的存留浓度的关系为vc(NH3)=16。联立求解。t minv(NH3) mol/(Lmin)c(NH3) mol/L00.221.3250.171.02平衡时0.0580.34 若起始时混合气体总浓度为2.5mol/L，在恒温恒容条件下达到平衡时，测得压强是反应前的1.28倍，则NOn中的n是多少？解析：由可知：t0，c(NH3)= 1.32 mol/L；达到平衡时，t9min，c(NH3)= 0.34 mol/L。若取定容器体积为1L，则参加反应的氨气的物质的量是0.98mol。又根据反应4nNH3(气)6NOn(气)(2n+3)N2(气)6nH2O(气) n4n3，知每有4n molNH3参加反应，混合气体的物质的量就减少（4n3）mol，因此，得4n(4n3)0.98mol(0.282.5mol) n2.625（n也可由定义求出 n2=3.2 mol n3.2mol2.5mol0.7mol）