高二化学教案《化学反应的方向和限度学案》教学设计Word文档格式.docx

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0时，反应在较高温度下自发进行。

　　知识点一　能量判据

　　1.实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。

对此说法的理解正确的是（　　）

　　A.所有的放热反应都是自发进行的

　　B.所有的自发反应都是放热的

　　C.焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素

　　D.焓变是决定反应是否具有自发性的惟一判据

　　答案　C

　　解析　多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，既然说“多数”，必定存在特例，所以只能说“焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素”。

　　2.下列自发反应可用焓判据来解释的是（　　）

　　A.2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）ΔH=+56.7kJ?

mol-1

　　B.（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）+NH3（g）ΔH=+74.9kJ?

　　C.2H2（g）+O2（g）===2H2O（l）　ΔH=-286kJ?

　　D.CaCO3（s）===CaO（s）+CO2（g）ΔH=+178.2kJ?

　　解析　从焓变的角度分析，化学反应有由高能状态向低能状态转化、使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。

　　知识点二　熵判据

　　3.碳酸铵（NH4）2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是（　　）

　　A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大

　　B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量

　　C.碳酸铵分解是吸热反应，根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

　　答案　A

　　解析　（NH4）2CO3的分解为吸热反应，而吸热反应不易自发进行;

根据焓变与熵变对化学反应的共同影响，该反应熵值一定增大。

　　4.摩尔熵是单位物质的量的物质在一定条件下所具有的熵。

试比较下列两组物质摩尔熵的大小顺序。

（1）相同条件下的气态甲醇、乙醇、丙醇。

（2）气态苯、液态苯、固态苯。

　　答案　

（1）S（气态甲醇）

　　解析　一般来讲，组成物质的原子种类相同时，一个分子中的原子数目越多，其混乱度就越大，熵值也越大;

对于同一种物质，S（g）>

根据以上的规律可知，对于

（1），S（气态甲醇）

　　知识点三　复合判据

　　5.某反应：

A===B+C在室温下不能自发进行，在高温下能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是（　　）

　　A.ΔH0、ΔS>

　　答案　D

　　解析　由题意知：

该反应在室温下不能自发反应，而高温下能自发进行。

根据ΔH和ΔS对反应方向的共同影响可推知：

ΔH>

0，ΔS>

0。

　　6.下列反应中，常温常压下一定不能自发进行的是（　　）

　　A.2KClO3（s）===2KCl（s）+3O2（g）

　　ΔH=-78.03kJ?

　　ΔS=+1110J?

K-1

　　B.CO（g）===C（s，石墨）+12O2（g）

　　ΔH=110.5kJ?

　　ΔS=-89.36J?

　　C.4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）===4Fe（OH）3（s）

　　ΔH=-444.3kJ?

　　ΔS=-280.1J?

　　D.NH4HCO3（s）+CH3COOH（aq）===CO2（g）+CH3COONH4（aq）+H2O（l）

　　ΔH=37.30kJ?

　　ΔS=+184.05J?

　　答案　B

　　练基础落实

　　1.下列说法中正确的是（　　）

　　A.凡是放热反应都是自发的，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小或不变的反应

　　C.自发反应在恰当的条件下才能实现

　　D.自发反应在任何条件下都能实现

　　解析　放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发的;

自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变;

过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件，能量判据和熵判据要综合考虑利用，不能简单地单一使用。

故选C。

　　2.下列对熵的理解不正确的是（　　）

　　A.同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小

　　B.体系越有序，熵值越小;

越混乱，熵值越大

　　C.与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小

　　D.25℃、1.01×

105Pa时，2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）是熵增的反应

　　解析　体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故C错误。

　　3.在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。

若将中间活塞打开（如图所示），两种气体分子立即都分布在两个容器中。

这是一个不伴随能量变化的自发过程。

关于此过程的下列说法不正确的是（　　）

　　A.此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向变化的过程，即熵增大的过程

　　B.此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出

　　C.此过程从有序到无序，混乱度增大

　　D.此过程是自发可逆的

　　解析　根据题意ΔH=0，ΔS>

0，由ΔH-TΔS推知该过程能自发进行，气体扩散为熵增过程，而其逆过程不能自发进行。

　　4.已知在等温条件下，化学反应方向的判据为：

　　ΔH-TΔS0，反应能逆向自发进行。

　　（其中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为热力学温度，单位为K）

　　设反应A（s）===D（g）+E（g）　ΔH-TΔS=（-4500+11T）J?

mol-1，要防止反应发生，温度必须（　　）

　　A.高于409K

　　B.低于136K

　　C.高于136K而且低于409K

　　D.低于409K

　　5.25℃和1.01×

105Pa时，反应2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）　ΔH=+56.7kJ/mol，自发进行的原因是（　　）

　　A.是吸热反应B.是放热反应

　　C.是熵减少的反应D.熵增大效应大于能量效应

　　练方法技巧

　　6.石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为

　　C（石墨）+O2（g）===CO2（g）ΔH=-393.51kJ?

　　C（金刚石）+O2（g）===CO2（g）ΔH=-395.41kJ?

　　关于金刚石和石墨的相互转化，下列说法正确的是（　　）

　　A.石墨转化成金刚石是自发进行的过程

　　B.金刚石转化成石墨是自发进行的过程

　　C.金刚石比石墨更稳定

　　D.金刚石比石墨能量低

　　解析　由热化学方程式可知，石墨比金刚石能量低，1mol石墨转化为1mol金刚石需吸收1.9kJ的热量，金刚石转化为石墨是放热反应，因此金刚石转化为石墨是自发进行的过程。

物质所具有的能量越低越稳定。

　　点拨：

那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是：

体系趋于从高能状态转变为低能状态（这时体系会对外部做功或释放热量），这就是所谓的能量判据。

但是自动进行的自发反应不一定都是由高能状态到低能状态的过程，例如，硝酸铵溶于水。

因而只使用能量判据来确定变化过程的方向是片面的。

对具体反应需应用能量判据和熵判据综合进行分析，即凡是能够使体系能量降低、熵增大的方向就是化学反应容易进行的方向。

　　7.汽车尾气（含烃类、CO、NO与SO2等）是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是：

2NO（g）+2CO（g）===N2（g）+2CO2（g），在298K、100kPa下，ΔH=-113kJ?

mol-1，ΔS=-145J?

下列说法中错误的是（　　）

　　A.该反应中反应物总能量高于生成物的总能量

　　B.该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件

　　C.该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率

　　D.汽车尾气中的这两种气体会与人体血红蛋白结合而使人中毒

　　思路点拨：

解答本题要注意以下两点：

（1）利用ΔG=ΔH-TΔS判断反应的方向。

（2）注意反应发生的条件。

　　解析　因为2NO（g）+2CO（g）===N2（g）+2CO2（g），298K时，ΔH=-113kJ/mol，ΔS=-145J?

K-1，说明该反应为放热反应，且是熵减的反应，生成物的总能量低于反应物的总能量。

常温时ΔG=ΔH-TΔS=-113kJ?

mol-1-298K×

（-145×

10-3kJ?

K-1）=-69.79kJ?

mol-1p2，则此正反应为________（填“吸热”或“放热”）反应，也是一个气体分子数________（填“减少”或“增大”）的反应，由此判断，此反应自发进行，必须满足的条件是________。

（2）在图象反应Ⅱ中，T1________T2（填“>

”、“T2，则该反应能否自发进行?

　　答案　

（1）放热　减少　低温　

（2）>

　放热　（3）能自发进行

　　解析　本题涉及图象的分析及化学平衡的移动和反应进行的方向等知识点。

反应Ⅰ中恒压下温度升高，α（A）减小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔHp2知恒定温度时压强越大，α（A）越大，即增大压强平衡向右移动，说明此反应为气体分子数减少的反应（a+b>

c），即为熵减反应，ΔST2;

温度越高，平衡时C的物质的量越小，即升高温度平衡

　　向左移动，则正反应为放热反应，ΔHT2，恒压下温度越高α（A）越小，说明升高温度平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH0，则2CO（g）?

?

CO2（g）+C（s）为放热反应，ΔH0。

（2）由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH-TΔS0，请回答下列问题：

（1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为：

c（M）=1mol?

L-1，c（N）=2.4mol?

L-1。

达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________;

（2）若反应温度升高，M的转化率________（填“增大”、“减小”或“不变”）;

　　（3）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：

c（M）=4mol?

L-1，c（N）=amol?

L-1;

达到平衡后，c（P）=2mol?

L-1，a=________。

　　（4）若反应温度不变，反应物的起始浓度为：

c（M）=c（N）=bmol?

L-1，达到平衡后，M的转化率为________。

解答本题要把握以下两点：

（1）运用三段式求出平衡转化率。

（2）温度不变平衡常数不变。

　　答案　

（1）25%　

（2）增大　（3）6　（4）41.4%

　　解析　　　M（g）　+　N（g）P（g）　+　Q（g）

　　起始浓度?

mol?

L-1?

　　1　　　　2.4　　　0　　　0

　　转化浓度?

　1×

60%　1×

60%　1×

60%

　　平衡浓度?

　　0.4　　　1.8　　　0.6　　0.6

　　N的转化率为0.6mol?

L-12.4mol?

L-1×

100%=25%。

（2）由于该反应正反应吸热，温度升高，K增大，平衡右移，则M的转化率增大。

　　（3）温度不变，平衡常数不变，K=0.6×

0.60.4×

1.8=2×

2?

4-2?

×

a-2?

=12，a=6。

　　（4）根据（3）的结果，设M的转化率为x，则K=bx×

bxb?

1-x?

b?

=12，则x1-x=12，x=41.4%。

　　6.某温度下，将H2和I2各0.1mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡后，测得c（H2）=0.008mol?

（1）求该反应的平衡常数。

（2）在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.2mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。

　　答案　

（1）平衡常数为0.25

（2）c（H2）=c（I2）=0.016mol?

L-1，c（HI）=0.008mol?

L-1

　　解析　

（1）依题意可知，平衡时c（H2）=0.008mol?

L-1，消耗c（H2）=0.002mol?

L-1，生成c（HI）=0.004mol?

　　H2　+　I2　?

　2HI

　　起始时各物质浓度（mol?

L-1）　0.01　　0.01　　　0

　　平衡时各物质浓度（mol?

L-1）　0.008　0.008　　0.004

　　K=c2?

HI?

c?

H2?

I2?

=?

0.004?

0.008?

2=0.25。

（2）依题意可知，c（H2）=0.02mol?

L-1，c（I2）=0.02mol?

　　设H2的消耗浓度为x，则：

　　H2　+　I2　?

2HI

　　平衡时物质浓度（mol?

L-1）　0.02-x　0.02-x　　2x

　　因为K不随浓度发生变化，只与温度有关，则有：

2x?

0.02-x?

2=0.25，

　　解得x=0.004mol?

　　平衡时c（H2）=c（I2）=0.016mol?

L-1，

　　c（HI）=0.008mol?

　　7.合成氨反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）在某温度下达到平衡时，各物质的浓度是c（N2）=3mol?

L-1，c（H2）=9mol?

L-1，c（NH3）=4mol?

L-1，求：

　　①该温度时的平衡常数;

②N2、H2的起始浓度。

　　答案　①K=7.32×

10-3

　　②c（N2）=5mol?

L-1　c（H2）=15mol?

　　解析　K=c2?

NH3?

N2?

c3?

=423×

93=7.3×

　　N2　　+　　3H2　　?

　　2NH3

　　起始　x　　　　　　y　　　　　　　0

　　平衡　3mol?

L-1　9mol?

L-1　　　4mol?

　　Δc　　x-3mol　　y-9mol?

L-1　　4mol?

　　x-34=12　x=5mol?

　　y-94=32　y=15mol?

　　8.在一个容积为500mL的密闭容器中，充入5molH2和2molCO。

在一定温度和一定压强下，发生如下反应：

　　2H2（g）+CO（g）CH3OH（g），经过5min后达到平衡状态。

若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2mol?

（1）以H2的浓度变化表示的该反应的速率;

（2）达平衡时CO的转化率;

　　（3）该温度下的K。

　　答案　

（1）v（H2）=0.8mol?

min-1

（2）50%

　　（3）0.028L2?

mol-2

　　解析　设CO反应的浓度为x，则H2反应的浓度为2x，由题意可得：

　　c（起始H2）=5mol/0.5L=10mol?

　　c（起始CO）=2mol/0.5L=4mol?

　　2H2（g）　+CO（g）?

CH3OH（g）

　　起始浓度：

10mol?

L-14mol?

L-1　0

　　反应浓度：

2xx2mol?

　　平衡浓度：

10-2x4-x2mol?

　　解得：

x=2mol?

　　10-2x=6mol?

　　4-x=2mol?

（1）v（H2）=Δc（H2）/t=4mol?

L-1/5min

　　=0.8mol?

（2）α（CO）=c（反应CO）/c（起始CO）×

100%

　　=2mol?

L-1/4mol?

100%=50%

　　（3）K=c?

CH3OH?

CO?

c2?

=22×

62L2?

mol-2=0.028L2?

　　练综合拓展

　　9.氨是重要的氮肥，合成原理为：

N2（g）+3H2（g）2NH3（g）　ΔH=-92.4kJ?

mol-1。

回答下列问题：

（1）写出平衡常数K的表达式_______________________________________________，

　　如果降低温度，该反应K值____________，化学反应速率______，N2的转化率______。

（填“增大”、“减小”或“不变”）

（2）在500℃、20MPa时，将N2、H2置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的物质的量随时间的变化如图所示，回答下列问题：

　　①10min内以NH3表示的平均反应速率为

　　________________________________________________________________________

　　________________。

　　②在10～20min内，NH3浓度变化的原因可能是（　　）

　　A.使用了催化剂B.缩小容器体积

　　C.降低温度D.增加NH3物质的量

　　③第1次平衡的时间为：

____________，第2次平衡的时间为：

____________，第1次平衡：

平衡常数K1=________________________________________________________

　　（带数据的表达式），第2次平衡时NH3的体积分数__________;

　　④在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因：

　　________________，达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K2______K1（填“大于”、“小于”或“等于”）。

　　答案　

（1）K=c2?

　增大　减小　增大

（2）①0.005mol?

min-1　②A

　　③20～25min　35～40min　?

0.15?

20.125×

0.075?

3　45.5%

　　④移走0.1molNH3　等于