化学反应的方向和限度教案Word下载.docx

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体系趋向于从高能状态转变为低能状态（△H＜0）。

对于化学反应而言，绝大多数的放热反应能自发进行，且放出的热量越多，体系能量降低越多，反应越完全

焓变（△H）是决定反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。

教材43页《观察与思考》

【思考】该反应是吸热还是放热反应？

该反应能自发进行的可能原因是什么？

反应现象及结论:

硝酸铵的溶解过程是吸热过程却能自发进行；

碳酸钙常温下不能自发进行，但高温下也能自发进行。

2、结论：

（1）大多数能自发进行的化学反应是放热反应

（2）有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行

（3）有不少吸热过程也能自发进行

【思考】为什么有些吸热反应或吸热过程也能自发进行呢？

CaCO3（s）

CaO（s）+CO2（g）

消石灰与氯化铵的反应有氨气生成，碳酸钙分解生成二氧化碳气体，可能有气体生成使体系的混乱度增大是反应能自发的原因之一。

NH4NO3（S）===NH4+（aq）+NO3-（aq）

硝酸铵溶于水后，硝酸根离子和铵根离子由规则的排列转化为能在水中自由地运动，即由有序转变为无序，体系的混乱度增大。

3、熵的判据

研究表明，除热效应外，决定反应能否自发进行的另一因素—体系的混乱度（熵S）

熵：

衡量一个体系混乱度的物理量

符号：

S

对于同一物质：

S（g）﹥S（l）﹥S（s）

熵变：

反应前后体系的熵的变化叫做反应的熵变，用△S表示。

△S=S生成物总熵－S反应物总熵

△S>

0说明反应的混乱度增大。

反应的△S越大,越有利于反应自发进行，这个判据叫熵判据。

【课堂练习】根据已有的知识和经验，判断下列过程的熵变大于零还是小于零。

（1）H2O（s）

H2O（l）

H2O（g）

（2）2NaHCO3（s）

Na2CO3（S）+CO2（g）+H2O（g）

（3）NaOH（s）===Na+（aq）+OH-（aq）

（4）N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）

4、反应自发进行的判断

体系能量降低和混乱度增大都有促使反应自发进行的倾向。

所以要正确判断一个反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的焓变△H即能量判据和熵变△S即熵判据.

焓变与熵变对反应方向的共同影响∶（复合判据）

△H－T△S﹤0则反应自发进行，

△H－T△S=0反应到达平衡状态，

△H－T△S>

0反应不能自发进行。

【课堂练习】

1、下列过程是非自发的是（）

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.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。

【补充】

1、反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。

如钢制器件腐蚀。

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。

如石灰石分解，常温下是非自发的，但在1273K时是自发的反应。

1、下列说法正确的是∶（）

A.凡是放热反应都是自发的，凡是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。

2、自发进行的反应一定是∶（）

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

3、下列说法正确的是∶（）

A、放热反应一定是自发进行的反应B、吸热反应一定是非自发进行的

C、自发进行的反应一定容易发生D、有些吸热反应也能自发进行

4、25℃和1.01×

105Pa时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；

△H=＋56.76kJ/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

二、化学平衡状态

【思考】高炉炼铁的主要反应为：

Fe2O3+3CO===2Fe+3CO2，从炼铁炉口排出的尾气中含有一定量的CO。

100多年前，人们曾认为这是由于CO与铁矿石接触时间不够的缘故。

为使反应进行的完全，当时曾耗巨资改建高炉，以延长CO和Fe2O3的接触时间，结果尾气中CO的含量并未减少。

为什么？

（一）、可逆反应

在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应

【课堂练习】下列说法是否正确：

1、氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，H2+O2=H2O是可逆反应。

2、硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。

3、氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。

2、可逆反应的特点

①相同条件下，正反应和逆反应同时发生

②可逆反应有一定的限度（反应不能进行到底）即反应物、生成物共同存在

【例题】

1、（双项）下列为可逆反应的是（）

A、氢气与氧气点燃可化合成水,水电解可生成氢气和氧气,因此氢气与氧气的反应是可逆反应。

B、在催化剂的作用下，二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的同时，三氧化硫又有分解。

C、合成氨的反应，在现有技术条件下，其转化率总是达不到百分百。

D、碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙，因此这二个反应是可逆反应。

2、在一定条件下，向一固定容积的容器中投入2molNO2进行反应：

2NO2

2NO+O2，一段时间后测得NO2、NO、O2的物质的量可能是（）

A、2molNO、0.75molO2B、1molNO2、1.2molNO

C、2molNOD、0.7molO2

（二）、化学平衡

CO+H2O

CO2+H2

【思考】

1、随着反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变化？

正、逆反应速率如何变化?

2、当反应进行足够长时间后，反应物和生成物的浓度是否发生变化？

正、逆反应的速率是否发生变化？

3、当反应进行足够长时间后，是否意味着反应就停止了？

1、化学平衡状态

定义：

指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

化学平衡状态的特征：

逆：

化学平衡的研究对象是可逆反应

等：

v（正）＝v（逆）≠0

动：

动态平衡，v（正）=v（逆）≠0

定：

c（B）或n（B）或ω（B）一定

变：

条件改变→平衡改变

【例】在一定的温度下，固定容器中发生可逆反应：

A（g）+3B（g）

2C（g）达到平衡的标志是（）

A.C的生成速率与C的分解速率相等

B.单位时间生成nmolA，同时生成3nmolB

C.A、B、C的物质的量浓度保持不变

D.A、B、C的分子数之比为1：

3：

2

E.容器中气体的密度保持不变

F.混合气体的平均摩尔质量保持不变

G.容器中气体的总压强保持不变

化学平衡状态的标志

（1）等速标志v正=v逆（本质特征）

①同一种物质：

该物质的生成速率等于它的消耗速率。

②不同的物质：

速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。

（2）恒浓标志反应混合物中各组成成分的含量保持不变（浓度标志）：

①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。

②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。

③若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。

④反应物的转化率、产物的产率保持不变。

1、下列说法中可以充分说明反应:

P（气）+Q（气）

R（气）+S（气），在恒温下已达平衡状态的是（）

A.反应容器内压强不随时间变化B.P和S的生成速率相等

C.反应容器内P、Q、R、S四者共存D.反应容器内总物质的量不随时间而变化

2、（双项）下列说法可以证明反应N2+3H2

2NH3已达平衡状态的是（）

A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成

B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂

C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂

D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成

3、（双项）在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时，表明反应:

A（s）+3B（g）

2C（g）+D（g）已达平衡状态的是（）

A.混合气体的压强B.混合气体的密度

C.B的物质的量浓度D.气体的总物质的量

化学平衡的标志—判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据

列举反应

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）

混合物体系中各成分的含量

1、各物质的物质的量或物质的量分数一定

平衡

2、各物质的质量或质量分数一定

3、各气体的体积或体积分数一定

4、总体积、总压强、总物质的量一定

不一定平衡

正、逆反应速率的关系

1、在单位时间内消耗了mmolA，同时生成了mmolA，即v（正）=v（逆）

2、在单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC，即v（正）=v（逆）

3、v（A）:

v（B）:

v（C）:

v（D）=m:

n:

p:

q,

v（正）≠v（逆）

4、在单位时间内生成了amolB,同时消耗了qmolD,v（正）≠v（逆）

5、单位时间内同一物质断裂的化学键与生成的化学键的物质的量相等

压强

1、m+n≠p+q时，总压强一定（其他条件一定）

2、若m+n=p+q，总压强一定（其他条件一定）

混合气体的平均相对分子质量（Mr）

Mr一定，m+n≠p+q时

Mr一定，但m+n=p+q时

温度

任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时（其他条件不变）

体系的

密度

密度一定

颜色

含有有色物质的体系颜色不再变化

【强化训练】

1、已知100kPa、298.15K时氢氟酸的电离过程HF（aq）===H+（aq）+F-（aqΔH=-12.5kJ·

mol-1,ΔS=-102.5J·

mol-1·

K-1，试判断该过程的自发性。

2、对于温度与反应方向的关系，下列判断不正确的是（）

A.ΔH＜0,ΔS＞0，所有温度下反应自发进行

B.ΔH＞0,ΔS＞0，所有温度下反应自发进行

C.ΔH＜0,ΔS＜0，低温下反应自发进行

D.ΔH＞0,ΔS＜0，所有温度下反应不能自发进行

3、

（1）（4分）某温度时，在2L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的

量随时间变化曲线图2—3所示。

由图中数据分析，该反应的

化学方程式为：

________________________________________。

反应开始至2min，Z的平均反应速率为__________。

（2）（6分）取amolA和bmolB置于VL容器中，发生可逆反应：

ａA（g）＋ｂB（g）

ｃC（g）＋ｄD（g），1min后，测得容器内A的浓度为xmol·

Ｌ－1，这时B的浓度为：

；

C的浓度为：

。

在这段时间内反应速率若以物质A的浓度变化来表示，应为__________。

4、（8分）1918年，Lewis提出反应速率的碰撞理论：

反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件，但并不是每次碰撞都能引起反应，只有少数碰撞才能发生化学反应。

能引发化学反应的碰撞称之为有效碰撞。

（1）图I是HI分解反应中HI分子之间的几种碰撞示意图，其中属于有效碰撞的是

（选填“A”、“B”或“C”）；

（2）20世纪30年代，Eyring和Pelzer在碰撞理论的基础上提出化学反应的过渡态理论：

化学反应并不是通过简单的碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能量的过渡态。

图Ⅱ是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：

（3）进一步研究表明，化学反应的能量变化（ΔH）与反应物和生成物的键能有关。

键能可以简单的理解为断开1 

mol 

化学键时所需吸收的能量。

下表是部分化学键的键能数据：

化学键

C－H

Cl－Cl

C—Cl

H—Cl

键能/kJ·

mol–1

X

243

330

432

已知：

反应CH4（g）+Cl2（g）=CH3Cl（g）+HCl（g）；

△H=-106kJ/mol，则上表中X＝。

【课后作业】

1、在一定温度下，可逆反应4A（g）+5B（g）

4C（g）+6D（g）达到平衡的标志是（）

A.单位时间内消耗nmol的A，同时生成nmol的C

B.单位时间内消耗4nmol的A，同时消耗5nmol的B

C.A、B、C、D的分子数之比为4∶5∶4∶6

D.容器内的总压不随时间变化

2、在密闭容器中进行如下反应：

N2+3H2

2NH3，若将平衡系中各物质的浓度都增大到原来的2倍，则产生的结果是（）

A.平衡不移动B.平衡向正反应方向移动

C.平衡向逆反应方向移动D.正反应速率增大，逆反应速率减小

3、在一个固定容积的密闭容器中，可逆反应：

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）中，当m、n、p、q为任意正整数时，达到平衡的标志是（）

A.体系压强不再发生变化B.各组分的物质的量浓度不再改变

C.各组分的质量分数不再改变D.反应速率vA∶vB∶vC∶vD=m∶m∶p∶q

4、在相同条件下（T＝500K），有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gSO2和1gO2，乙容器充入2gSO2和2gO2.下列叙述错误的是（）

A.化学反应速率：

乙＞甲B.平衡后O2的浓度：

乙＞甲

C.平衡后SO2的转化率：

乙＞甲D.平衡后SO2的体积分数：

5、在1只固定容积的密闭容器中，放入3L气体X和2L气体Y，在一定条件下发生了下列反应：

4X（g）+3Y（g）

2Q（g）+nR（g）达平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增大了5%，X的浓度减小1/3.则此反应中的n值是（）

A.3B.4C.5D.6

6、某温度下，反应N2O4（g）

2NO2（g）-Q在密闭容器中达到平衡。

下列说法不正确的是（）

A.加压时（体积变小），将使正反应速率增大

B.保持体积不变，加入少许NO2，将使正反应速率减小

C.保持体积不变，加入少许N2O4，再达平衡时，颜色变深

D.保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深

7、将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：

NH4I（s）

NH3（g）+HI（g）,

2HI（g）

H2（g）+I2（g），当反应达到平衡时，［H2］=0.5mol/L［HI］=4mol/L，则NH3的浓度为（）

A.3.5mol/LB.4.0mol/LC.4.5mol/LD.5.0mol/L

注：

此表用作每次课的教学设计方案