化学反应的方向和限度教案Word下载.docx

1、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

2、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

3、S反应物总熵 S0 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） HT

4、 S0 则反应自发进行， HT S = 0 反应到达平衡状态， HT 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

5、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

6、、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1.01105Pa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

7、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、可逆反应的特点相同条件下，正反应和逆反应同时发生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

8、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：2NO22NO+O2，一段时间后测得NO2、NO、O2的物质的量可能是 （ ） A、2 mol NO、0.75 mol O2 B、1 mol NO2、1.2 mol NO C、2 mol NO D、0.7 mol O2（二）、化学平衡 CO+H2OCO2+H2【思考】 1、随着反应的进行，反应物和生

9、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 （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（ ）

10、 A. C的生成速率与C的分解速率相等 B. 单位时间生成n molA，同时生成3n molB 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） 同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 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）： 各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量

11、浓度均保持不变。 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。 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。 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+3H22NH3 已达平衡状态的是 （ ） A. 1个NN键

12、断裂的同时,有3个HH键形成 B. 1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂 C. 1个NN键断裂的同时,有6个NH键断裂 D. 1个NN键断裂的同时,有6个NH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

13、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m mol A，同时生成了m molA，即v（正）=v（逆）2、在单位时间内消耗了n mol B，同时消耗了p molC，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a molB,同时消耗了q mol D,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

14、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100 kPa、298.15 K时氢氟酸的电离过程HF（aq）=H+（aq）+F-（aqH=-12.5 kJmol-1,S=-102.5 Jmol-1K-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.H0,S0，所有温度下反应自发进行 B.H0,S0，所有温度下反应自发进行 C.H0,S0，低温下反应自发进行 D.H0,S0，所有温度下反应不能自发进行3

15、、（1）（4分）某温度时，在2 L容器中，X、Y、Z三种物质的物质的 量随时间变化曲线图23所示。由图中数据分析，该反应的化学方程式为：_。反应开始至2 min，Z的平均反应速率为 _。（2）（6分）取a mol A和b mol B置于V L容器中，发生可逆反应：A（g）B（g） C（g）D（g），1 min后，测得容器内A的浓度为x mol1，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

16、。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（H）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1mol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CHC

17、lClCClHCl键能/ kJmol1X243330432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CB.单位时间内消耗4nmol的A，同时消耗5nmol的BC.A、B、C、D的分子数之比为4546D.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+3H22NH3，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

18、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vAvBvCvD=mmpq4、在相同条件下（T500K），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

19、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.3 B.4 C.5 D.66、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/L B.4.0mol/L C.4.5mol/L D.5.0mol/L注：此表用作每次课的教学设计方案