第二单元 化学反应的方向和限度课程导入及其完整教案

第二单元 化学反应的方向和限度导学案

第一课时 化学反应的方向 判断化学反应方向的依据

【引入】：

1、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. 2、自然界中水总是从高处往低处流

原因是_______________. 3、电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动_______________. 4、室温下冰块自动融化_______________. 5、墨水扩散_______________. 6、火柴棒散落_______________. 7、食盐溶解在水中_______________. A有势差存在 B有电势差存在 C有温差存在 D有浓度差存在 E有混乱程度差

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、自发过程与自发反应. 1.自发过程：

（1）定义：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能_________进行的过程. （2）特点：

①具有________性，即过程的某个方向在一定条件下是_____的，而其逆方向在给条件下肯定______________________。

②体系趋向于从____能状态转变为____能状态（体系对外部 ______或_______________）。

③在密闭条件下，体系有从_______自发地转变为_____的倾向性（______体系更加稳定）。

2.自发反应：在一定的条件下无需____________就能__________进行的反应. 注意：（1）一定条件指一定的_______和_________，外界帮助可以是通电、关照等（温度、压强）

（2）自发反应在_________________下才能实现。

2、外界帮助 自动 注意：（1）温度和压强 （2）恰当的条件

练习：下列反应在一定条件下能自发进行，它们有哪些共同特征？

1

答案：1、（1）自动（2）①方向 自发 不能自发

②高 低

做功

放出热量

③密闭

有序

无序。

答案：△H<0 （1）自发 （2）自发 （3）自发 （4）非自发

二、判断化学反应方向的依据

对于化学反应，有着向能量_____方向进行的趋势，也就是通过_____实现的，那么焓_____有利于反应自发，它是自发反应的一个___________。

答案：较低 放热 减小 内在推动力

1、根据焓变△H判断(能量判据)化学反应方向. 【思考】：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】：①____________________________________②_____________________________。

答案：

①△H < O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H < O.

②焓变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素. （1）能量判据（焓判据）的内容：

①体系趋向于_________________________________________________。

②对于化学反应而言，绝大多数的____热反应能自发进行，且______________的热量愈多，体系能量__________，反应越__________。

③焓变（△H）是决定反应能否自发进行的___________，但__________________。

答案：①从高能状态转变为低能状态（△H<0）。②放；放出；降低越多；完全。③因素之一；不是唯一因素。

（2）重要说明：①多数能自发进行的化学反应是放热反应；

②有不少吸热过程也能自发进行

③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。

2、根据反应熵变△S（熵判据）判断化学反应方向. （1）熵

①熵的定义：___________________②符号：___________________ ③单位：___________________ ④一般规律：

A、同一物质状态不同，熵_____;S（高温）__S（低温）；S（g）___S（l）___S（s）；

相同条件与状态下，熵与物质的量成_______ B、不同物质相同条件与状态下，熵值大小______ ⑤物理含义：_____________________________________ 2

答案：①由大量粒子组成的体系中，熵是描述体系的混乱程度的物理量。

②符号：S ③单位：J•mol-1•K-1

④ A、不同 S（高温）>S（低温） S（g）﹥S（l）﹥S（s） 正比. B、不同

⑤混乱度越大，体系越无序，熵值越大；体系混乱度越小，越有序熵值越小. （2）熵变

①熵变的定义：_____________________________________ ②符号：_____________________________________ ③一般规律：_____________________________________ ④熵增原理：_________________________________，举几个熵增加过程例子：______、_______、_________、________。熵增加有利于反应_______ 答案：①熵变：反应前后体系熵的变化. △S=S反应产物总熵-S反应物总熵 ②△S。

③A、物质有固态到液态、有液态到气态或有固态到气态的过程商变为正值，是熵增加的过程。

B、反应前后气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。

C、产生气体的反应、气体的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值。（△S＞0），为熵增加反应. ④自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增大，这一经验规律叫做熵增原理。也就是反应方向判断的熵判据. 固体溶解、物质的汽化、墨水的扩散、气体的扩散；自发进行

【思考】：

1、

火柴散落、墨水扩散过程混乱度如何变化？从混乱度变化角度分析它们为什么可以自发？

2、

判断下列过程的熵变是大于0，还是小于0？

答案：1、大于0；2、大于0；3、大于0；4、小于0；

（3）熵判据的内容:_______________________________________________________。

答案：体系趋向于由有序状态转变为无序状态，即混乱度增加（△S＞0）。且△S越大，越有利于反应反应自发进行。

【设问】：

CaCO3(s) == CaO (s) +CO2 (g)这个反应能否自发进行？

已知： △H(298K)=+178.2KJ•mol , △S(298K)=169.6J•mol-1•K-1

重要说明：①△S > O有利于反应自发进行,但自发反应不一定要△S > O.

②熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一

因素. 【思考】说出下列反应的焓变、熵变的范围及自发性：

3

； 答案：；

；；；

小结：【化学反应反向及判断依据】

△H 一定不能自发反应 高温下能自发反应

△S 低温下能自发反应 一定能自发反应

打油诗一首：从小到大会自发，从大到小不听话，都大都小说不定，从焓开始熵尾巴。

3、运用吉布斯自由能判断判断反应自发进行的方向. △G<0 反应自发进行

△G=△H-T△S △G=0 可逆反应

△G>0 反应非自发进行

【思考】判断下列反应什么条件下自发进行

答案： △H<0, △S<0 低温可行 △H>0, △S>0 低温可行

温度对反应自发性的情况: 类型

1 2 3 4 △H - + - + △S + - - + △H—T△S

永远是—

永远是+ 高温+ 低温—

高温—低温+ 反应的自发性

任何温度都是自发反应

任何温度下都是非自发反应

高温是非自发反应低温是自发反应

高温是自发反应低温是非自发反应

4

（1）复合判据的内容： ______________________________________________.

（2）复合判据的应用：

△H<0, △S>0 _____________温度下反应____________；

△H>0, △S<0 _____________温度下反应____________；

△H<0, △S<0 _____________温下反应____________；

△H>0, △S>0 _____________温下反应____________；

【注意事项】①反应能否自发需要综合考虑反应的______和________对反应的影响；

②复合判据△H—T △S<0的反应_______________能够实际发生。且该判据只能应用于_______、_______一定条件下的反应不能应用于其它条件下的反应。

③自发反应的熵___________增大，非自发反应的熵 _____________减小。

答案：（1）当△H—T △S<0时，反应能自发进行；当△H—T △S >0时，反应不自发进行

当△H—T △S =0时，反应达到平衡状态。①熵变 焓变 ②不一定 温度 压强 ③不一定 不一定

（2）所有 都自发进行 所有 都不自发进行 在高 自发进行 在低 自发进行

（3）自发反应中焓变和熵变的的关系：

①在温度、压力一定的条件下，_____热的、熵_______的反应一定能自发进行；反之_____热的、熵_______的反应一定不能自发进行。

②当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能因某一因素占主导地位。如果二者大小相差不大，______可能对反应的方向起决定性作用。

③无热效应的自发过程是____________的过程，如两种理性气体混合等。

注意事项：反应的自发性只能用于判断反应的_______，______(能或不能)确定反应是否一定会发生和过程发生的速率。如金刚石和石墨。_______有向______转化的倾向，但能否发生，什么时候发生，多快才能完成，就不是熵判据和能量判据能解决的问题了；在讨论过程方向时，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______的结果。例石墨经高温高压会变成金刚石。

答案：①放 增加 吸 减少 ②温度

③熵增加

方向；不能 金刚石 石墨 相反

【课堂练习】：

下列过程是非自发的是（

D ）

1.

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

下列说法正确的是 （ C

）

3.

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年 D.自发反应在任何条件下都能实现

5

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

一、化学平衡的研究对象

1．可逆反应定义：________________________________________________________________。

2.可逆反应的三个要点：

①．__________________。

②．有气体参加的必须在_____________中

△

如：敞口容器：CaCO3 == CaO + CO2

↑不可逆

△

密闭容器：CaCO3 CaO + CO2

可逆

③．同时具有______________、________________。

3.可逆反应的特点：

4、表示方法：

答案：1.在相同条件下，同时能向正、反两个反应方向进行的反应。

2.①．相同条件下的反应。

②．密闭容器

③．正反应速率、逆反应速率。

3. ①．相同条件下，正逆反应同时进行，反应物生成物同时存在；任何反应物转化率均小于100%。

②不能进行到底 混合物。

③．正向、逆向、两边。

二、化学平衡的建立

6

1、定义：①在一定条件下的________反应里，②正反应和逆反应______相等，③反应物和生成物的_____或______保持不变的状态。

答案：可逆 速率 浓度 质量 【注意三点】（1）前提：可逆反应（2）本质：V正=V逆≠0 （3）标志：混合物中各组分浓度不变

2．化学平衡的建立

在一定条件下，把一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中反应过程如下：

①．反应刚开始时，反应物浓度_____, V正______，生成物的浓度为___， V逆______. ②．随反应的进行，反应物浓度逐渐_____, V正__________；生成物的浓度由零逐渐_____， V逆由零逐渐______. ③．到达平衡时，V正 _____ V逆，反应物的浓度和生成物的浓度_____________.

mol v

生成物

V正

V正=V逆

达到平衡

反应物

V逆

t t

答案：①最大 最大 0 为0 ②减小 逐渐减小 增大 增大 ③

等于 保持不变

3.化学平衡的特征：逆、动、等、定、变（说出意义）

答案：逆：只有在可逆反应里，才能建立化学平衡；

动：化学平衡是一种动态平衡。反应平衡时，V正 = V逆≠0， 等：V正 = V逆是指同一个特定的物质的正、反速率。

定：反应物生成物的浓度（或质量）不再改变。但平衡时，各物质的浓度不一定相等。

变：外界条件变化时，原有平衡被破坏，出现新的平衡。

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0.010mol）。图中曲线表示二氧化氮分解反应在前20 s内的反应进程。

L①、若反应延续至60 s，请在图中用实线接着画出20 s～60 s的反应进程曲线。

②、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。

浓度mol

浓度mol

LL0.030 0.030

0.020

0.020

0.010 0.010

10 20 30 40 50 60 时间/s 10 20 30 40 50 60 时间/s 4．化学平衡的标志

详细说出mA+nB=xC+yD平衡状态达到的标志：

7

在判断平衡状态时，要抓住：“在反应中能够改变的量，如果保持不变，则达到平衡状态”这点来分析。

A．通过总量：前提：气体反应Δ≠0时。体系的n（总）、p（总）、v（总）

B．通过复合量：M、ρ不变。

C．其他：如平衡体系颜色不变（实际是有色物浓度不变）各组分的m、n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C B．单位时间内消耗4n mol的A，同时生成 5n mol的B C．A、B、C、D的分子数之比为4∶5∶4∶6 D．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。

4．H2 (气)+ I2 (气) 2HI(气)已经达到平衡状态的标志是（

③④⑦⑨

）

①

c(H2)＝c(I2) ＝c(HI) ②

c(H2)∶c(I2) ∶c(HI)＝1∶1∶2 ③

c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变

④

单位时间内生成n molH2的同时生成2n mol HI ⑤

单位时间内生成n molH2的同时生成n mol I2 ⑥

反应速率v(H2)=v(I2)=1v(HI) 2－⑦

一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂

⑧

温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化

⑩

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NO21mol 2NO2

＝N2O4

△n

2 mol 1 mol 8

x 1 mol－46g28.252g

mol x＝0.4 mol ∴40％

补充知识：9

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重要题型：

1、化学平衡状态的判断依据：

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