苏教版选修四专题2 化学反应速率与化学平衡 化学反应的方向和限度

化学反应的方向知识框图第八单元│知识框图使用建议第八单元│使用建议►内容特点

1．本单元的内容主要有三个：化学反应的方向和限度、化学反应速率。化学平衡移动原理又是处理具体平衡(如水解平衡、电离平衡、沉淀溶解平衡等)的知识基础。化学反应速率和化学平衡是高考考试大纲中规定的必考内容，在高考中往往以中等难度以上试题形式出现，是体现高考区分度的重要部分。该部分内容理论性强，比较抽象，需要较强的理解能力，还需要具备一定的数学知识。2．化学反应速率的计算、化学反应速率的影响因素、化学平衡状态的判定、化学平衡的影响因素、化学平衡常数、平衡图象以及等效平衡是本单元的重点。第八单元│使用建议3．不同条件下的等效平衡是难点，容易被混淆，要注意加以区分，但规律性较强，可以形成一种处理问题的基本模式，直接套用。►编写思路1．本单元的编写基本上按照教材顺序进行，在研究考试大纲和近几年高考试题的基础上，将本单元分为三讲。以教材内容为基础，还做了适当拓展，如化学平衡图像、等效平衡的含义等。第八单元│使用建议2．第22讲主要研究了化学反应的方向、限度和化学平衡常数。化学反应方向判断的问题，考试大纲中的要求比较低，编排时为了保证知识的系统性和完整性，只是略加介绍。化学平衡状态的标志判断是重点亦是难点，编排时从多方位进行了总结与扩展，包括利用化学平衡状态的本质(即正逆反应速率)、利用化学平衡状态的表现(如“三定”，即各组分浓度、百分含量、反应物的转化率)以及从化学平衡状态概念中延伸出的平衡体系中气体的相对分子质量、密度等。化学平衡常数是近几年高考中的“新宠”，对其表达式的书写与应用时的注意事项进行了详细的讲解和充足的训练，力求重点突出。第八单元│使用建议3．第23讲则主要研究了化学平衡移动原理。该讲的教学重点主要是勒夏特列原理的理解与应用。对于平衡图像与等效平衡这两个难点，编排时试图尽量详尽、尽量展示常见的所有的类型，利用学生的模仿、迁移和创新能力突破这个难点。4．第24讲为化学反应速率的有关问题，本讲的重点是反应速率的求算与反应速率的影响因素，本讲中对这两个问题进行了知识的拓展延伸与详尽的介绍。同时讲解了以上两个理论在工业生产中的应用——工业合成氨适宜条件的选择。第八单元│使用建议►教学建议1．复习本单元概念或定义时，要注意对概念或定义中关键词的理解与解释、分析概念的适用范围、概念变式、辨析、列举实例等多种方法。如“化学平衡”概念中“一定条件”、“可逆反应”、“正反应速率等于逆反应速率”等。2．复习化学反应速率的影响因素时，要牢牢地抓住一点：条件强，速率大；复习化学平衡的移动时要抓住一条：勒夏特列原理。3．解决图像分析类的问题时，要注意引导分析图像的纵横坐标的含义、图像的变化趋势和含义、图像中特殊点的意义等，尤其指导学生学习“先拐先平法”与“定一议二法”等解决问题的具体方法。第八单元│使用建议4．复习等效平衡时，引导学生首先看条件，是等温等容还是等温等压；再看化学方程式的特点，是反应前后气体物质的量变还是不变，最后确定是利用折算后找相等还是找比例相同来解决。►课时安排本单元共三讲，建议11课时完成，8课时用于在课堂上互动式完成22～24讲，3课时进行测试及讲评。考纲导学第22讲│考纲导学考纲要求命题预测1.了解化学反应的可逆性。2.了解化学平衡建立的过程。

3.了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。

1.本部分的热点考点有：可逆反应及其特点，化学平衡状态的判断、分析及比较(等效平衡)，化学平衡状态的建立以及化学平衡的特点等，化学平衡常数的理解以及有关计算。2.本部分知识常结合化学反应速率、平衡图象，以填空、简答、计算的题型出现在高考Ⅱ卷中，试题难度往往在中等偏上，具有很好的区分度。需要特别注意的是：化学平衡常数是新课标新增考查点，同时也是近几年高考的“新宠”，预计今后高考仍会在此命题。3.利用焓变、熵变判断化学反应进行的方向等。►探究点一化学反应进行的方向第22讲│要点探究

【知识梳理】

1．熵增原理(1)熵是用来度量体系________程度的物理量。熵值越大，________程度越大。(2)熵值大小的比较：同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)______S(l)______S(s)。(3)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增加，即熵变(符号ΔS)______0。(4)常见的熵增过程①气体的扩散、固体的溶解；②同物质：气态______液态______固态；混乱混乱＞＞＞＞＞第22讲│要点探究无

③反应前______气体，反应后______气体；④反应前后都有气体，但是气体物质的量______。2．自发反应：在一定的条件下(如一定的温度、压强条件下)，反应依靠体系自身的力量而不借助于外力，而能够自动进行的反应叫自发反应。3．反应自发性判据(1)能量判据：大多数______热反应(ΔH______0)，可以自发进行。(2)熵(混乱度)判据：大多数熵______(ΔS______0)的反应可以自发进行。(3)化学反应方向的判断——ΔH—TΔS在温度、压强一定的条件下产生

增大

放

＜

增加

＞

第22讲│要点探究(3)化学反应方向的判断——ΔH—TΔS在温度、压强一定的条件下若______________，反应不能自发进行；若______________，反应能自发进行；若______________，反应达到平衡状态。4．反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率。

ΔH－TΔS＝0ΔH－TΔS>0ΔH－TΔS<0第22讲│要点探究1．焓变与反应方向焓变是一个与反应能否进行有关的因素。放热反应有利于反应的自发进行，有些吸热反应也能自发进行。由此可见，焓变不是反应能否自发进行的唯一因素。2．熵变与反应方向熵增加有利于反应自发进行，熵减小的反应有些也能自发进行。由此可见，熵变(ΔS)是与反应自发进行有关的因素，但也不是唯一因素。【要点深化】第22讲│要点探究

例1

已知碳酸钙的分解①CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)仅在高温下自发；氯酸钾的分解②2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)在任何温度下都自发，下面有几组焓变数据，其中可能正确的(

)

【典例精析】第22讲│要点探究

B

既是放热又是熵增的反应一定自发，既是吸热又是熵减的反应一定不自发，吸热的熵增反应仅在高温时自发。故只有B项正确。[点评]在判断反应是否自发时，焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素，但又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响。下面的变式题则涉及了催化剂与化学反应方向的问题。第22讲│要点探究变式题第22讲│要点探究

B

有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行，如高温时CaCO3分解，A项错误；C项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能加快化学反应的速率，不能改变反应的方向。►探究点二化学反应的限度第22讲│要点探究

【知识梳理】

1.可逆反应：在__________条件下，既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。表示可逆反应的化学方程式用“__________”代替“===”。

2.化学平衡状态1．定义：一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应________相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量(溶液中表现为浓度)保持________，混合物(包括反应物和生成物)中各组分的质量分数(或体积分数)保持________的状态。2．特征：可以归纳为六个字：逆、动、定、变、等、同。(1)“逆”是指研究的对象是____________。速率恒定不变可逆反应相同第22讲│要点探究(2)“动”是指____________。(3)“定”是指各组成成分含量________。(4)“等”是指__________________。(5)“变”是指外界条件改变，平衡会____________。(6)“同”是指化学平衡的建立与途径______关，只要外界条件________，都可以建立相同的平衡状态。动态平衡一定v正＝v逆

发生移动无

相同第22讲│要点探究【要点深化】第22讲│要点探究

2.化学平衡状态的判断

（1）利用化学平衡状态的本质来判断化学平衡是“动态的平衡”，其本质就是正反应速率等于逆反应速率，故凡能直接或间接地反映出v正＝v逆的说法都是正确的。间接反映出v正＝v逆的说法常常有：

①单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键(或另外的化学键)的条数关系；

②单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质(或其他物质)的物质的量关系；

③给出在同一反应的同一时间内用不同物质表示的反应速率等等。这类判断可总结为一句话“双向同时，符合比例”。第22讲│要点探究（2）利用化学平衡状态的特点来判断处于平衡状态的化学反应，其特点表现为“三定”，即：反应物的转化率一定、反应混合体系中各物质的百分含量一定、反应混合体系中各物质的浓度一定。上述中的任一种都能说明反应已达平衡状态。即“特征量一定，达到平衡”。

（3）利用“变量恒定，达到平衡”与“不变量”来判断选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。常见的变量有：气体的颜色；对于第22讲│要点探究气体体积变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量；对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等等。即“变量恒定，达到平衡”。利用该类方法判断反应混合体系中气体密度不变或反应混合体系中气体平均相对分子质量不变能否作为某一反应已达平衡的标志时非常方便。

①反应混合体系中气体密度不变能否作为平衡依据第22讲│要点探究第22讲│要点探究【典例精析】

例2

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nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③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．①④⑥B．②③⑤C．①③④D．①②③④⑤⑥

A

①中可换算成“单位时间内生成nmolO2，同时消耗nmolO2”，正逆反应速率相等，已达平衡；②、③指的是同一反应方向，不能说明反应已达平衡，④⑥中均为变量，变量不变时，反应已达平衡；⑤中为常量，不能说明反应已达平衡。[点评]当题目以直接或间接的形式给出“反应速率相等”时，要特别注意是否指的是正、逆两个反应方向，还要注意是否是用同一种物质表示的反应速率。如该题中v(NO2)正＝v(O2)逆时，则换算成用同一种物质表示的反应速率时是不相等的，也不能说明反应已达平衡。下面的变式题从多个角度对化学平衡状态的判断进行了考查。第22讲│要点探究变式题

可以证明可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是：①一个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂②一个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键断裂③其他条件不变时，混合气体平均式量不再改变④保持其他条件不变时，体系压强不再改变⑤NH3%、N2%、H2%都不再改变⑥恒温恒容时，密度保持不变⑦正反应速率v(H2)＝0.6mol·L－1·min－1，逆反应速率v(NH3)＝0.4mol·L－1·min－1A．全部B．②③④⑤⑥⑦C．②③④⑤⑦D．只有③④⑤⑥⑦第22讲│要点探究►探究点三化学平衡常数第22讲│要点探究

【知识梳理】

1．化学平衡常数概念：在一定______下，一个可逆反应达到平衡状态时，生成物________________与反应物________________的比值是一个常数，即为化学平衡常数。2．化学平衡常数的数学表达式对于一般可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)K＝__________________________注意：①化学平衡常数表达式中的浓度指的是________________。②化学平衡常数表达式中的物质不包括固体或纯液体。固体或纯液体的浓度可看作是1而不出现在化学平衡常数表达式中。温度浓度幂之积浓度幂之积平衡时的浓度第22讲│要点探究3．化学平衡常数表示的意义及应用(1)化学平衡常数只与________有关，而与反应物或生成物浓度无关。(2)化学平衡常数K数值的大小可以反映可逆反应进行的________大小，平衡常数K值越大，表示正反应进行的程度________，反应物的转化率________。(3)化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。若反应方向改变，则化学平衡常数变为__________________；若方程式中各物质的化学计量数改变，则平衡常数改变。温度程度

越大原平衡常数的倒数越大第22讲│要点探究【要点深化】第22讲│要点探究2．判断可逆反应的反应温度化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。根据平衡状态中各组分的物质的量浓度，可以计算出该温度下的化学平衡常数，从而判断反应温度。3．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；反之，K值减小，则正反应为放热反应。4．用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。此外，如两个方程式相加得出新的方程式，则新的方程式的K等于两方程式平衡常数相乘，反之相除。第22讲│要点探究

例3能源问题是当前世界各国所面临的严重问题，同时全球气候变暖，生态环境问题日益突出，开发氢能、研制燃料电池、发展低碳经济是化学工作者的研究方向。氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)

ΔH<0。在850℃时，平衡常数K＝1。(1)若降低温度到750℃时，达到平衡时K________1。(填“大于”“小于”或“等于”)【典例精析】第22讲│要点探究

(2)850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3molH2O、1.0molCO2和xmolH2，则：①当x＝5.0时，上述反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是________。③在850℃时，若设x＝5.0和x＝6.0，其他物质的投料不变，