资源简介

高三年级
化学
导学案
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课题
化学反应的方向和限度
课型
实践课
教学目标
了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变之间的关系。能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。了解可逆反应的定义。4.理解化学平衡的定义。5.理解化学平衡常数的定义。
导学过程
知识梳理：
重难点学习：
考点一　化学反应进行的方向
1．自发过程特点
①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．自发反应：在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
3．判断化学反应方向的依据
(1)焓变与反应方向
绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
(2)熵变与反应方向
①除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
②熵变：化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
(3)综合判断反应方向的依据
①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。
②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。
③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
深度思考
1．能自发进行的反应一定能实际发生吗？
答案　
。
2．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行
(　　)
(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响
(　　)
题组一　焓变与自发反应
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种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据
题组二　熵变与自发反应
2．下列过程属于熵增加的是
(　　)
A．一定条件下，水由气态变成液态
B．高温高压条件下使石墨转变成金刚石
C．4NO2(g)＋O2(g)===2N2O5
(g)
D．固态碘升华
3．下列反应中，熵显著增加的反应是
(　　)
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)
D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)
题组三　复合判据的应用
4．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝74.9
kJ·mol－1。下列说法中正确的是(　　)
A．该反应中熵变小于0，焓变大于0
B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行
C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行
D．判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑
5．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0
℃、100
kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？
已知：在0
℃、100
kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为
ΔH＝－2
180.9
J·mol－1，ΔS＝－6.61
J·mol－1·K－1。
考点二　可逆反应与化学平衡状态
1．可逆反应特点
①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。
②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。
2．化学平衡状态特点：动、等、定、变
深度思考
1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)2H2O2H2↑＋O2↑为可逆反应
(　　)
(2)二次电池的充、放电为可逆反应
(　　)
(3)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
(　　)
(4)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变
(　　)
2．向含有2
mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－Q
kJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______2
mol(填“<”、“>”或“＝”，下同)，SO2的物质的量______0
mol，转化率______100%，反应放出的热量_______
Q
kJ。
题组一　极端假设，界定范围，突破判断
1．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)??2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1
mol·L－1、0.3
mol·L－1、
0.08
mol·L－1，则下列判断正确的是
(　　)
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0
mol·L－1mol·L－1
2．在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g)??2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为
0.1
mol·L－1、0.3
mol·L－1、0.2
mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是
(　　)
A．Z为0.3
mol·L－1
B．Y2为0.4
mol·L－1
C．X2为0.2
mol·L－1
D．Z为0.4
mol·L－1
极端假设法确定各物质浓度范围
假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
题组二　化学平衡状态标志的判断
3．在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应
(甲)2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)
(乙)H2(g)＋I2(g)??2HI(g)
现有下列状态：
①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于系数之比
②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比
③速率之比等于系数之比的状态
④浓度之比等于系数之比的状态
⑤百分含量之比等于系数之比的状态
⑥混合气体的颜色不再改变的状态
⑦混合气体的密度不再改变的状态
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑨体系温度不再改变的状态
⑩压强不再改变的状态
?反应物的浓度不再改变的状态
?反应物或生成物的百分含量不再改变的状态
其中能表明(甲)达到化学平衡状态的是__________；
能表明(乙)达到化学平衡状态的是__________；
能表明(甲)、(乙)都达到化学平衡状态的是__________。
4．在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2X(g)??Y(g)＋Z(s)　(乙)A(s)＋2B(g)??C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时
①混合气体的密度
②反应容器中生成物的百分含量
③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比
④混合气体的压强
⑤混合气体的平均相对分子质量
⑥混合气体的总物质的量
其中能表明(甲)达到化学平衡状态是________；
能表明(乙)达到化学平衡状态是________。
5．在一定温度下的某容积可变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)。不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是
(　　)
A．体系的体积不再发生变化
B．v正(CO)＝v逆(H2O)
C．生成n
mol
CO的同时生成n
mol
H2
D．1
mol
H—H键断裂的同时断裂2
mol
H—O键
1．化学平衡状态常用的判断方法
举例反应
mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)
正逆反应速率的关系
在单位时间内消耗了m
mol
A，同时生成m
mol
A，即v(正)＝v(逆)
平衡
在单位时间内消耗了n
mol
B，同时生成p
mol
C，均指v(正)
不一定平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v(正)不一定等于v(逆)
不一定平衡
在单位时间内消耗了n
mol
B，同时消耗q
mol
D
平衡
混合物体系中各组分的含量
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
总压强或总体积或物质的量一定
不一定平衡
压强m
＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件不变)
平衡
m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件不变)
不一定平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量的变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定时
平衡
颜色
当体系的颜色(反应物或生成物均有颜色)不再变化时
平衡
混合气体的平均相对分子质量Mr
平均相对分子质量一定时，只有当m＋n≠p＋q时
平衡
平均相对分子质量一定，但m＋n＝p＋q时
不一定平衡
体系的密度
反应物、生成物全为气体，定容时，密度一定
不一定平衡
m＋n≠p＋q，恒温恒压，气体密度一定时
平衡
考点三　化学平衡常数
2．表达式
对于反应mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，
K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
3．意义
(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。
(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
深度思考
1．对于N2＋3H2??2NH3　K1
2NH3??N2＋3H2　K2
试分别写出平衡常数表达式，并判断其关系____________。
2．试写出下面可逆反应的平衡常数表达式：
C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)K＝_______________。
3．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？
答案　
。
4．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。
(1)aA(g)＋bB(g)??cC(g)　K1＝
(2)naA(g)＋nbB(g)??ncC(g)
K2＝＝K或K1＝
(1)、(2)，A或B的转化率是
。
5．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”
(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度
(　　)
(2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数
(　　)
(3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动
(　　)
(4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化
(　　)
题组一　化学平衡常数及其影响因素
1．温度为T
℃时，在体积为10
L的真空容器中通入1.00
mol氢气和1.00
mol碘蒸气，20
min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020
mol·L－1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示：
①H2(g)＋I2(g)??2HI(g)
②2H2(g)＋2I2(g)??4HI(g)
下列说法正确的是
(　　)
A．反应速率用HI表示时，v(HI)＝0.008
mol·L－1·min－1
B．两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同
C．氢气在两个反应方程式中的转化率不同
D．第二个反应中，增大压强平衡向生成HI的方向移动
2．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)??CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)??Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是
(　　)
A．反应①的平衡常数K1＝
B．反应③的平衡常数K＝
C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
题组二　化学平衡常数及其应用
3．在体积为1
L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)??CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：
T/℃
700
800
850
1
000
1
200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。
A．c(CO2)＝c(CO)　　　　　B．K不变
C．容器中的压强不变　　　　D．v正(H2)＝v正(CO2)
E．c(H2)保持不变
(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为__________；在此温度下，若该容器中含有1
mol
CO2、1.2
mol
H2、0.75
mol
CO、1.5
mol
H2O，则此时反应所处的状态为__________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。
借助平衡常数可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态
对于可逆反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：＝Q，称为浓度商。
Q
考点四　有关化学平衡常数及转化率的计算
3．计算方法：三段式法
化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V
L。
　　　　
mA(g)　＋　nB(g)??pC(g)＋qD(g)
起始(mol)
a
b
0
0
变化(mol)
mx
nx
px
qx
平衡(mol)
a－mx
b－nx
px
qx
则有：(1)K＝
(2)c平(A)＝
(mol·L－1)。
(3)α(A)平＝×100%，α(A)∶α(B)＝∶＝。
(4)φ(A)＝×100%。
(5)＝。
(6)(混)＝(g·L－1)。
(7)＝(g·mol－1)。
题组一　有关转化率的计算及判断
1．已知可逆反应：M(g)＋N(g)??P(g)＋Q(g)　ΔH>0，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)＝1
mol·L－1，c(N)＝2.4
mol·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)＝4
mol·L－1，c(N)＝a
mol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2
mol·L－1，a＝________；
(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)＝c(N)＝b
mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。
题组二　综合应用
2．苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8)，其反应原理是
C8H10(g)??C8H8(g)＋H2(g)　ΔH＝125
kJ·mol－1
Ⅰ.某温度下，将0.40
mol苯乙烷，充入2
L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的量，得到数据如下表：
时间/min
0
10
20
30
40
n(C8H10)/mol
0.40
0.30
0.26
n2
n3
n(C8H8)/mol
0.00
0.10
n1
0.16
0.16
(1)当反应进行到20
min时，该段时间内H2的平均反应速率是________。
(2)该温度下，该反应的化学平衡常数是________________。
(3)若保持其他条件不变，用0.40
mol
H2(g)和0.40
mol
C8H8(g)合成C8H10(g)，当有30
kJ热量放出时，该反应中H2的转化率是________________。此时，该反应是否达到了平衡状态？________(填“是”或“否”)。
Ⅱ.工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(不参与反应)，C8H10(g)的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。
(4)由图Ⅰ可知，T1________T2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)由图Ⅱ可知，当其他条件不变时，水蒸气的用量越大，C8H10的平衡转化率将_______(填“越大”、“越小”或“不变”)，原因是_______。
课后反思

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