2020-2021学年专题二 化学反应与化学平衡第二单元 化学反应的方向和限度教案设计

第二章   化学反应的方向、限度与速率

化学反应方向和限度（1）

[考纲要求]　

1了解化学反应的可逆性

2.了解化学平衡的特征，建立化学平衡的观点，认识化学反应的进行是有一定限度的，化学平衡是相对的。

3了解化学平衡的标志

4了解化学平衡建立的过程。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

教学重点：1化学平衡的标志2化学平衡常数的含义3能够利用化学平衡常数及平衡转化率进行简单的计算

教学难点：1化学平衡状态的判断2利用化学平衡常数及平衡转化率进行简单的计算

 [基础再现]

考点一　化学反应方向的判断

学生回顾

在       一定的条件下，化学反应的方向是由反应的      和         共同影响的结果，反应方向的判据为              ；             ，反应能自发进行；             ，反应达到平衡；              ，反应不能自发进行。

练习：下列说法中，正确的是    (    )
  A．化学反应总是伴随着能量变化的
  B．能够自发进行的反应不一定都是放热反应
  C．只有放热反应才能够自发进行
  D．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成。

小结1：1.放热过程（△H﹤0）、（△S﹥0）常常是容易自发进行；

2.很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断同一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以我们应两个判据兼顾。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反应过程；
3.过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率；
4.在讨论过程的方向时，我们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；
5.反应的自发性也受外界条件的影响。
 

考点二　化学平衡的概念

学生回顾

一、 可逆反应

(1) 定义：在              条件下，能同时向      两个方向进行的反应称可逆反应。

(2)可逆反应的特点：

A正反两个方向的反应同时进行 

B      进行到底，有一定限度，即反应物、生成物共存。

C一定条件下，正逆反应达          。

二、 化学平衡状态

1．定义：在      下，     反应进行到一定程度时，             相等，反应物和生成物的浓度          的状态，简称化学平衡。

2．特点：六个字：（1）逆 ：研究的对象是      反应 

（2）动 ：         （3）定 ：各组成成分含量    

（4）等 ：                 （5）变 ：外界条件改变，平衡会        

（6）同 ：化学平衡的建立与途径     ，只要外界条件相同，都可以建立相同的平衡状态

3.判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据

实质                  

特征                    相当于“ 反应停止”

小结2：

　一定条件下的可逆反应，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叫做化学平衡状态。
　　可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。
　　要从以下几个方面理解化学平衡：
　　1．“等”
　　处于密闭体系的可逆反应，化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等，即v(正)＝v(逆)≠0。这是可逆反应达到平衡状态的本质。
　　2．“定”
　　当一定条件下可逆反应一旦达到平衡(可逆反应进行到最大程度)状态时，在平衡体系的混合物中，各组分的含量(即反应 物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等)保持不变(即不随时间的改变而改变)。这是判断体系是否处于化学 平衡状态的重要特征。
　　3．“动”
　　指化学反应达化学平衡状态时，反应并没有停止，实际上正反应与逆反应始终在进行，且正反应速率等于逆反应速率，所以化学平衡状态是 动态平衡状态。
　　4．“变”
　　任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)，而与达到平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反 应方向开始而达到平衡，也可以从逆反应方向开始而达到平衡)。当外界条件变化时，原来的化学平衡被打破，在新的条件下建立起新的化学平衡，即化学平衡移动。

（学生对上面的“同”提出疑惑，理解模糊，复习等效平衡后，分析自主丛书42页第9题，然后再分析40页例4，学生清楚了，再做42页第10题，学生非常快速的完成了。）

 [深度思考]

思考 （1）在一定条件下，向某密闭容器中投入一定量的二氧化硫和氧气，请分析从反应开始到达到化学平衡的过程中，正反应速率和逆反应速率的变化情况，如何用示意图表示出来．

（2）如何从微观的角度（分子数）描述一下可逆反应的化学平衡状态？

考点三：化学平衡状态的判断

学生回顾

小结3：判断化学平衡状态的关键：找某一物理量由“变”到“不变”，即达到平衡状态。

练习巩固

例题1、下列方法中可以证明2HI(g)= H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是          

①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI

②一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂

③百分组成HI%=I2%

④反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)时

⑤［HI］∶［H2］∶［I2］=2∶2∶1时

⑥温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化

⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化

⑧条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化

⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体密度不再变化

在上述⑥－⑩的说法中能说明2NO2 N2O4 达到平衡状态是 ：       

（学生对于混合气体密度和混合气体的平均相对分子质量不会判断，利用公式：     ρ＝m/V  和 M=m/ n  分析，学生很快也掌握了。）

考点四：化学平衡常数及其计算

学生回顾

对于一般的可逆反应：a A(g) + bB(g)   c C(g) + d D(g)，化学平衡常数表达式为：                                  

1.化学平衡常数描述的对象是       反应。

2.式中的浓度为        时的浓度。

3.式子中的物质不包括     和     ，可以是气体或是溶液中的      。

４.不同反应，K的表达式不相同，K的单位              相同，使用K时，一定要注意其       ，这是最容易忽略的，也是最常见的错误。

５.同一反应，如果化学方程式的写法不同，Ｋ的表达式         。

６.一个正反应的K与其逆反应的K的关系是                        。

７.如果反应１与反应２加和得到反应３，则Ｋ１、Ｋ２、Ｋ3之间的关系是          

８.Ｋ只受_    的影响，与物质的浓度、压强等均没有关系，即定方程、定温度，K定。

9.Ｋ的意义：反应可能进行的程度，如果某反应的Ｋ     ，可以认为  ；如果某反应的K      ，可以认为该反应很难进行。

10、对于放热反应，升高温度，Ｋ      , 对于吸热反应，升高温度，Ｋ          

小结4：

1.  对于可逆反应a A(g)+ b B(g)  ====  cC(g) + d D(g)，在一定温度条件下，可逆反应无论从正反应开始或是从逆反应开始，也无论起始时反应物浓度的大小，反应达到平衡时，各物质的浓度有如下关系：，式中Kc称为平衡常数，Kc仅随温度变化。

平衡常数是表明化学反应在一定条件下进行的最大程度（即反应限度）的特征值，一般可认为，平衡常数越大，反应进行得越完全。

注意：

(1)如果有固体或纯液体参加反应或生成，它们的浓度视为1，例如：

CaCO3(s) ==== CaO(s) + CO2(g)            Kc == [CO2]

(2)稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也视为1，不写在平衡关系式中；非水溶液中进行的反应，如有水参加或生成，则水的浓度必须写入平衡关系式。

2. 反应物的转化率＝反应物的转化量/该反应物起始量×100%

     对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)，若增大某一反应物浓度可使另一反应物转化率增大，而自身转化率下降，学生对转化率的这种变化很难接受，故可以设计以下例题帮助学生理解概念。 

例1：在557℃时，密闭容器中进行下列反应CO+H2O CO2+H2。

若CO起始浓度为2mol/L，水蒸气浓度为3mol/L，达到平衡时，测得CO2的浓度为1.2mol/L。求CO及H2O的转化率。

　结论：

　1、增大某一反应物浓度可使其它反应物转化率增大，自身转化率下降；

2、若容器体积不变，使其它反应物的浓度减小，则自身的转化率也下降。

　3、若容器体积不变， 对于反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)，达到平衡后，按原比例同倍数的增加反应物A和B的量

若a+b<c+d，  A、B的转化率均减小

若a+b>c+d，  A、B的转化率均增大

若a+b=c+d，  A、B的转化率均不变

  由此可反映出反应物转化率的变化可能是化学平衡向正向移动的结果，也可能是化学平衡向逆向移动的结果。

（学生对于2NO2 (g)     N2O4(g)的反应改变物质的量时平衡的移动方向和转化率的理解模糊，利用分析化学平衡移动的方向是过程函数，学生理解了。）

课后练习：

1.在一定温度下，可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)达到平衡的标志是

A.X的生成速率与Z的生成速率相等  B.单位时间生成a mol X,同时生成3a mol Y

C.X、Y、Z的浓度不再变化          D.X、Y、Z的分子数比为1∶3∶2

2.下述说法可充分证明：P（g）＋Q（g）R（g）＋S（g），在恒温下已达平衡的是

A、容器压强不随时间变化        B、容器内P、Q、R、S四者共存

C、P和S的生成速率相等         D、P的转化率和S的产率相等

3.可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是：①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2；②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO；③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态；④混合气体的颜色不再改变的状态；⑤混合气体的密度不再改变的状态；⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A、①④⑥      B、②③⑤     C、①③④                     D、①②③④⑤⑥

4.把6molA气体和5molB气体混合放入4L的密闭容器中，在一定条件下发生反应：

3A（g）＋B（g）2C（g）＋xD（g），经5min达到平衡，此时生成C为2mol，测定D的平均反应速率为0.1mol/L·min，下列说法中错误的是　

A、A的平均反应速率为0.15 mol/L·min　　　

B、恒温达平衡时容器内压强为开始时的85%

C、B的转化率为20%

D、平衡时A的浓度为0.8 mol/L

5.在373K时，把0.5molN2O4气体通入为5L的真空密闭容器中，立即出现棕色，反应进行到2s时，N2O4的浓度减少了0.02mol/L，在60s时，体系已达到平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍，下列说法正确的是

A、前2s，以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为0.01mol/（L·s）

B、在2s时体系内压强为开始时压强的1.1倍

C、在平衡体系内含N2O40.25mol

D、平衡时，如果压缩容器体积，则可降低N2O4的转化率

6.在一密闭容器中，用等物质的量的A和B发生如下反应：

A（g）＋2B（g） 2C（g），反应达到平衡时，若混合气体A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为：　

A、40%    　　　B、50%      　　　　 C、60%　　　　 D、70%

7.在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进行如下反应：2NO22NO+O2，在平衡时各物质的浓度分别是：=0.06mol/L，c（NO）=0.24mol/L，=0.12mol/L。试求：

（1）该温度下反应的平衡常数。

（2）开始时NO2的浓度。

（3）NO2的转化率。

课堂评析：

教师引导学生通过对化学平衡状态的分析，知道化学平衡状态的特征，以及平衡标志的判断方法，对于学生典型模糊的地方进行比较直观的分析和判断，从而更全面地认识化学反应，更好地认识化学反应的实际应用价值，理解控制化学反应条件的实际意义。这一节中有关平衡的判断和三段式计算平衡常数是高考的热点，要通过各种情况去练习、掌握。通过复习讲解效果较好，学生比较清晰地掌握了分析化学平衡的方法。