课件20张PPT。第1课时 判断化学反应方向的依据第二单元 化学反应的方向和限度
什么是能量最低原理？
提示 原子的核外电子按一定规律排列(按能量由低到高的顺序依次排布)才能使整个原子的能量处于最低状态。从宏观物质角度出发，物质所具有的能量越低，物质越稳定。
焓变是什么？
提示 焓是物质自身具有的能量，是物质自身固有的性质，用符号H表示。焓无法测量，不同的物质具有不同的焓。在化学反应中由于反应物和生成物所含的能量(焓)不同，就会有能量的变化，这个能量的变化即焓值差，就是我们所说的焓变。焓变用符号ΔH表示，常用单位为kJ·mol－1。从宏观角度分析：ΔH＝H生成物－H反应物，其中H生成物表示生成物的焓的总量；H反应物表示反应物的焓的总量。1．2．了解自发过程和化学反应的自发性。
通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。
初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。1．2．3．笃学一 自发过程和自发反应不用借助于外力方向性自发 自发反应是一定能发生反应，而非自发反应是一定不能发生反应吗？
提示 自发反应、非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定。如C的燃烧是一个自发反应，但要想发生反应，需借助外界条件点燃才能发生。
【慎思1】 H2的燃烧是自发反应吗？该过程体系的能量和熵如何变化，说明什么问题？
提示 H2的燃烧属自发反应，该过程放出热量，体系能量降低，但熵减小，说明判断一定反应进行的方向要综合考虑焓判据和熵判据。
【慎思2】 笃学二 化学反应进行方向的判据1.熵判据
(1)熵
①体系倾向(密闭容器)：
②含义：衡量一个体系混乱度的物理量；符号为S。
③特点：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)____S(l) ___S(s)。2.＞＞(2)熵增原理
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵_____，即熵变(符号ΔS)_____零。
(3)熵判据
体系有自发地向混乱度_____(即_____)的方向转变的倾向，因此可用_____来判断反应进行的方向。
复合判据
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。因此，要正确判断一个化学反应是否能自发进行，必须综合考虑反应的焓变的(ΔH)和熵变(ΔS)，只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。3．增大大于增加熵增熵变 吸热反应一定不能自发进行吗？举例说明。
提示 不一定。多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行。如Ba(OH)2·8H2O与氯化铵反应。【慎思3】 下列关于能量判据和熵判据的说法中，不正确的是
( )。
A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过
程一定为熵增加的过程
B．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判
据将更适合于所有的过程
C．在室温下碳酸钙分解反应不能自发进行，但同样是这
个吸热反应在较高温度(1 200 K)下则能自发进行
D．放热过程(ΔH＜0)或熵增加(ΔS＞0)的过程一定是自发 的【慎思4】提示 放热的自发过程可能是熵减小的过程，如铁生锈、氢气燃烧等；也可能是熵无明显变化或增加的过程，如金刚石和石墨的互变熵不变，活泼金属与酸的置换反应熵增加等。吸热的自发过程应为熵增加的过程，否则，就无法进行，如冰的融化、硝酸铵溶于水等，故A对。很多情况下，简单地只用其中一个判据判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾，绝不能片面地思考问题，因此B正确，D是错误的。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，如碳酸钙的分解反应，故C正确。
答案 D与焓变的关系要点一 | 化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 1．与熵变的关系
2. 下列说法正确的是 ( )。
A．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋
185.58 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向
混乱度增加的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或
熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改
变化学反应进行的方向
解析 依据反应自发进行的复合判据ΔH－TΔS＜0知：A项ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔH－TΔS一定小于0，反应能自发进行，而C项则不全面，D项：催化剂只能改变反应速率而不能改变反应的方向。
答案 B【例】 从能量角度(即焓变)看，化学反应趋向于最低能量状态的倾向，而从熵变角度看，化学反应呈现最大混乱度的倾向，在实际的化学变化中，ΔH与ΔS倾向有时会出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论，要注意应用焓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。【体验1】? 下列反应中在高温下不能自发进行的是 ( )。解析 已知在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大；A、B、C、D中的反应均为分解反应且都为吸热反应，即ΔH>0；A、C、D三个反应又是熵增的反应，所以在高温下能自发进行，B不是熵增的反应，在高温下不能自发进行。
答案 B一个化学反应能否自发进行，既与反应的焓变有关，又与反应的熵变有关。在等温、等压条件下，化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的。反应方向的判据为：
ΔH－TΔS<0，反应能自发进行；
ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态；
ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
当在等温、等压条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。实验探究九 化学反应自发进行的判断依据
(1)请你根据正反应的焓变和熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行。
(2)小明查阅资料发现工业上合成氨时采用的温度是700 K。可是他按照上述数据计算的结果却是反应无法自发向正反应方向进行，你认为这是为什么？【案例】 解温度，肯定会出现误差，甚至是错误。若题目不作特别说明，一般可以认为忽略温度带来的影响。计算时还要注意熵变析 化学反应中的ΔH、ΔS均会随温度的变化而变化。这种变化有时可以忽略不计，但有时也会对反应的自发性判断有着较为重要的影响。小明计算时选用的数据是298 K时的ΔH、ΔS，若这时的数据套用700 K的的单位往往是J·mol－1·K－1，而焓变单位是kJ·mol－1，必须考虑单位换算。
答案 (1)ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298 K×(－198.2)×10－3 kJ·mol－1·K－1＝－33.1 364 kJ·mol－1<0，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。
(2)化学反应中的ΔH、ΔS均会随着温度的变化而变化，计算时不能随便套用数据。课件24张PPT。第2课时 化学平衡状态影响化学反应速率的外界条件有哪些？
提示 影响化学反应速率的外界条件除浓度、温度、催化剂外，还有压强(对一些有气体参加的反应)、光波、电磁波、超声波等。
已学过的常见的可逆反应有哪些？1．2．了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念、特点。
了解化学平衡建立的过程。
理解化学平衡的特征。
理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，认识其一般规律。1．2．3．4．可逆反应
在_________下，既能向_______方向进行又能向_______方向进行的反应。在可逆反应的表述中，约定采用“_____”代替反应方程式中的______，把从左向右的过程称作______，从右向左的过程称为_______。笃学 化学平衡状态1.相同条件正反应逆反应正反应===逆反应2． 化学平衡状态
在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率
_____，反应体系中所有参加反应的物质的_________或
_____保持_____的状态叫化学平衡状态，简称为化学平衡。
3．相等物质的量浓度恒定化学平衡的特征
化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：
(1)研究的对象是_____反应。
(2)化学平衡的条件是v(正)和v(逆)_____。
(3)化学平衡是一种_____平衡，此时反应并未停止。
(4)当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或浓度)为一_____。
(5)若外界条件改变，平衡可能发生_____，并在新条件下建立新的平衡。4．可逆相等动态定值改变提示 根据可逆反应的特点及化学平衡移动可知18O可能存在于SO2、O2及SO3中。 将一定量的N2、H2充入某密闭容器中达到化学平衡，试画出该过程的v －t图像。
提示 以上过程可用v －t图像表示【慎思2】【慎思3】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 ?条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化
提示 ③④⑦⑨判断依据
(1)v(正)＝v(逆)
①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率
②对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数
之比，但必须是不同方向的速率
要点 | 可逆反应是否达到化学平衡状态的判断
依据和方法 1．(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。
可逆反应具备这两个依据之一(同时另一条件肯定也满
足)，则就达到了化学平衡状态，否则就没达到。判断方法
2．
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y
A．①② B．①④ C．②③ D．③④【例1】?解析 本题主要考查化学平衡状态的判断。化学平衡状态的最根本的特征是正、逆反应速率相等，但在题目中有多种表述方法，如单位时间内物质的量的变化、总压强的变化、总密度的变化等；面对本身的情况也有所不同。如反应前后气体体积不变和变化的反应，所以解题时，应具体问题具体分析，并明确题目的叙述是表示正反应还是逆反应等。“一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态”，这里判断平衡状态的标志有两个：正反应速率和逆反应速率相等、反应混合物中各组分浓度保持不变，浓度保持不变可推出物质的量不变(体积相同)。不能用化学计量数之比和物质的量之比相等作为标志，④中表示的反应速率不相等。答案 C
(1)从化学平衡的本质判断可逆反应是否达到化学平衡时，必须同时表明正反应速率和逆反应速率，且保证v(正)＝v(逆)。
(2)从化学平衡的特征判断可逆反应是否达到化学平衡时，要特别注意外界条件的限制及反应本身的特点，如“恒温、恒容”“体积可变”“体积不变”“全是气体参加”等。【体验1】?A．混合气体的颜色变浅
B．混合气体的密度不再发生变化
C．混合气体中NO2、NO、O2的物质的量之比为2∶2∶1
D．单位时间内生成2n mol NO同时生成2n mol NO2解析
答案 D
(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为__________。
(2)x＝______________。
(3)下列各项中能说明该反应达到平衡状态的是______(填字母)。
A．压强不再变化
B．气体密度不再变化
C．气体平均相对分子质量不再变化
D．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1【体验2】?答案 (1)0.6 mol·L－1·min－1 (2)3 (3)BC
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________，c(I2)________，而c(HI)________，从而化学反应速率v(正)________，而v(逆)________；
实验探究十 平衡的建立及平衡状态判断【案例】(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________，c(I2)＝________，而c(HI)＝________，所以化学反应速率________最大，而________最小(为零)；(3)当反应进行到v(正)与v(逆)________时，此可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强(或各组分的分压)都将________。课件25张PPT。第3课时 化学平衡常数对已达平衡的可逆反应，正、逆反应速率之间有什么关系？各组分浓度会不会改变？
提示 v正＝v逆；浓度不变。理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
了解平衡转化率的含义。
了解等效平衡的含义、类型和分析方法。
了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。1．2．3．4．定义
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，__________________________________________是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。通常用符号K表示。
表达式笃学 化学平衡常数1.2．生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值意义
(1)K值越大，表示_____进行得越完全，反应物的转化率_____；K值越小，表示反应进行得越_______，转化率就_____。限度
(2)___只受_____影响，与反应物或生成物的_________无关。
反应物的转化率3．4．反应越大不完全K温度浓度变化越小反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的_____。限度 【慎思】(1)写出其平衡常数表达式，并据此分析应注意的问题。
(2)若在一定温度下，增大c(H2O)，K如何变化？若升高温度，K又如何变化？
平衡常数表达式
(1)书写平衡常数表达式时，固体、纯液体的浓度可视为1，可以不写。
要点一 | 化学平衡常数应用中的注意事项
1．(3)平衡常数是有单位的，并随平衡常数表达式的不同而不同。通常书写平衡常数的数值时不写单位。
化学平衡常数的意义
平衡常数反映一个化学反应所能进行的最大程度。K值越大，表明正反应进行的程度越大，因此可以根据平衡常数的大小来比较反应的转化率大小，也可以根据等式计算平衡时体系中各物质的浓度。2．平衡常数与温度的关系
(1)化学平衡常数只是温度的函数，只随着温度的改变而改变。当温度一定时，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，又无论反应物起始浓度的大小，K都是一个常数。
(2)平衡常数随温度变化的规律和应用
①规律：对于吸热反应：T增大，K增大；
对于放热反应：T减小，K增大。
②应用：利用温度改变时K的变化来判断反应的热效应：
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；
若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。3．【例1】?根据图示回答下列问题：
(1)将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达到平衡后，体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于________。
(2)平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)________K(B)(填“＞”“＜”或“＝”)。答案 (1)800 L·mol－1 (2)＝比较A点与B点平衡常数的大小关系时，有同学会误认为：SO2的转化率增大了，说明平衡向右移动了，因而平衡常数会增大，这是错误的。增大压强时，虽然平衡右移，c(SO3)增大，但与原平衡相比，因体积减小了，c(SO2)、c(O2)都增大了，故K值不变。K只受温度影响，温度不变，K值不变。【体验1】?回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。
(2)该反应为________反应(选填“吸热”、“放热”)。
(3)能判断该反应是否已达到化学平衡状态的依据是___________________________________________。
A．容器中压强不变
B．混合气体中c(CO)不变
C．v正(H2)＝v逆(H2O)
D．c(CO2)＝c(CO)(4)某温度下，平衡浓度符合下式：
c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________℃。(2)由表中数据可以看出温度越高，平衡常数越大，说明反应混合物中CO或水的浓度越大，即升温，平衡向右移动，正反应为吸热反应。
(3)该反应为物质的量不变的反应，反应过程中压强始终不变，与平衡与否无关。
(4)当c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)时，K＝1，此时的温度由表中数据可知为830 ℃。模式
对于反应物：n(平)＝n(始)－n(变)
对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(变)要点二 | 化学平衡的计算“三段式”分析法1．解题基本思路
(1)设未知数：具体题目具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。
(2)确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系，代入求出未知数，确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量。并按1中“模式”列表
(3)解答题设问题：明确“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求反应物转化率，给出题目答案。2．【例2】?A．0.8 mol B．4 mol C．1.25 mol D．2.4 mol答案 B平衡计算要依据模式，找出起始量、平衡量及转化量之间的关系，并进行求解。【体验2】?答案 7.32×10－3 mol－2·L2 5 mol·L－1 15 mol·L－1
实验探究十一 化学平衡的计算 【案例】(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________。答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41%
