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2019-2020年高中化學 2.2《化學反應的方向和限度》教案 蘇教版選修4 課標解讀 課標要求 學習目標 1.了解反應能否自發(fā)進行的判據---焓變和熵變判據,能用焓變和熵變說明化學反應自發(fā)進行的方向. 2. 認識反應條件控制在化學研究中的意義和作用，初步掌握控制反應條件的一些方法。 1.通過實驗探究，理解濃度對化學平衡的影響；了解溫度、壓強對化學平衡的影響；掌握化學平衡移動原理。 2.通過實驗探究，理解濃度、溫度、催化劑、介質對化學反應速率的影響. 知識再現 知識點 一、化學反應自發(fā)進行的方向的判斷 科學家根據體系存在著力圖使自己的能量趨于“最低”和“有序”的自然規(guī)律。發(fā)掘出相互關聯的焓變和熵變判據為反應自發(fā)進行的依據。 反應熱 混亂度 自發(fā)性 舉例 放熱 放熱 吸熱 吸熱 增大 減小 增大 減小 任何溫度都自發(fā) 較低溫度時候能自發(fā) 較高溫度時候能自發(fā) 任何溫度都不能自發(fā) ２H2O2（ｌ）＝２H2O（ｌ）＋Ｏ２（ｇ） N2 + 3H2 2NH3 CaCO3＝CaO＋CO2 可見由焓變和熵變判據組合的復合判據適合于所有的過程。即 ΔH－TΔS <0, 反應能自發(fā)進行 ΔH－TΔS ＝0，反應處于平衡狀態(tài) ΔH－TΔS <0 反應不能自發(fā)進行。 知識點 二、化學平衡移動原理 化學平衡移動原理（勒夏特列原理）：如果改變影響化學平衡的一個條件(如濃度、溫度、壓強等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。 1.濃度 　　增大反應物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應方向移動。減小反應物濃度或增大生成物濃度，平衡向逆反應方向移動?！　　　? 例：AgCl在溶液中存AgCl Ag+ + Cl- 的平衡，當向其中加入氨水時，NH3和Ag+結合存在：Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ 的平衡。因此，當NH3達到一定濃度時（較大）, AgCl就溶解了。用總反應式 AgCl+ 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl- 來說明，當NH3濃度增大時，平衡向右移動，AgCl溶解。 2.壓強 對于有氣體參加的反應，增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，減小壓強平衡向氣體體積增大的方向移動。 　　對于沒有氣體參加的可逆反應及反應前后氣體體積不改變的反應，改變壓強化學平衡不移動。 例：工業(yè)合成氨 N2 + 3H2 2NH3 ,采取的條件之一是高壓，目的就是通過增大壓強使平衡向右移動，增加原料氣的轉化率，提高平衡混合氣中NH3的含量。 3. 溫度 升高溫度平衡向吸熱方向移動，降低溫度平衡向放熱方向移動。 　　無論是吸熱反應還是放熱反應，升高溫度反應速率都加快，達到化學平衡的時間就短，降低溫度反應速率則減慢，達到化學平衡狀態(tài)所需時間就長。 例：在一恒容密閉容器中存在 2NO2 N2O4（放熱） 的平衡，當給容器加熱時，可以看到混合氣體顏色加深；當降低溫度時，混合氣體顏色變淺。 典題解悟 例1 (天津.xx) 一定條件下，向一帶活塞的密閉容器中充入2mol SO2和1molO2，發(fā)生下列反應：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達到平衡后改變下述條件，SO3氣體平衡濃度不改變的是 A． 保持溫度和容器體積不變，充入1mol SO2(g) B． 保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol SO3(g) C． 保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol O2(g) D． 保持溫度和容器內壓強不變，充入1mol Ar(g) 解析：A項體積不變，充入 SO2即增加反應物濃度，平衡向右移動，SO3的濃度增大。B項壓強不變，充入 SO3時，雖然平衡向左移動，但由于開始加入的SO2與O2的物質的量之比為2：1，達新平衡時，其平衡狀態(tài)與原平衡相同，所以SO3的濃度也與原來相等。C項壓強不變，充入 O2，一方面平衡向左移動SO3的量增加，另一方面氣體體積增大使物質的濃度減小，我們可以用極限法來思考，當加入無限多的O2時，SO3的濃度應趨于零，即SO3的濃度應是逐漸減小的。D項壓強不變，充入 Ar氣，相當于擴大容器體積，平衡向左移動，SO3的量減少，SO3的濃度也減少。 答案：B 變形題1(北京.xx)在一定溫度不同壓強（p1＜p2）下，可逆反應2X(g) 2Y(g)＋Z(g)中，生成物Z在反應混合物中的體積分數（）與反應時間（t）的關系有以下圖示，正確的是 P1 P2 B P1 P2 C P1 P2 A P1 P2 D t t t t 提示：壓強越大，反應速率越快，達到平衡所用的時間就越少；此反應為氣體體積增大的反應，增大壓強平衡向左移動，平衡時Z的體積分數應減少。 答案：B 例2 (全國卷二.xx)已知反應A2（g）＋2B2（g）2AB2（g）的△H＜0，下列說法正確的是 A. 升高溫度，正向反應速率增加，逆向反應速率減小 B. 升高溫度有利于反應速率增加，從而縮短達到平衡的時間 C. 達到平衡后，升高溫度或增大壓強都有利于該反應平衡正向移動 D. 達到平衡后，降低溫度或減小壓強都有利于該反應平衡正向移動 解析： A項升高溫度，正逆反應速率都增加；B項升高溫度反應速率增加，達到平衡所用的時間縮短；C項，此反應為放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，D項，此反應為氣體體積減少的反應，減小壓強平衡向逆反應方向移動。 答案：B 變形題1 (北京春季.xx)反應：A（氣）+3B（氣） 2C（氣）+Q達平衡后，將氣體混和物的溫度降低，下列敘述中正確的是 A．正反應速率加大，逆反應速率變小，平衡向正反應方向移動 B．正反應速率變小，逆反應速率加大，平衡向逆反應方向移動 C．正反應速率和逆反應速率變小，平衡向正反應方向移動 D．正反應速率和逆反應速率變小，平衡向逆反應方向移動 提示：此反應為放熱反應，降低溫度平衡向放熱方向即正反應方向移動；溫度降低，無論是正反應還是逆反應反應速率均降低。 答案：C 例3 (廣東.xx) 用鐵片與稀硫酸反應制取氫氣時,下列措施不能使氫氣生成速率加大的是 A 加熱 B 不用稀硫酸,改用98%濃硫酸 C 滴加少量CuSO4溶液 D 不用鐵片,改用鐵粉 解析：A項的溫度升高及D項的增加固體反應物的表面積都可以加快反應速率；B項鐵與濃硫酸在常溫下發(fā)生鈍化，加熱時反應產物是SO2，不能得到氫氣；C項中鐵可以置換銅并附著在鐵表面形成Fe-Cu原電池使反應速率加快。 答案：B 變形題1(北京春季.xx) 100mL濃度為2mol.L-1的鹽酸跟過量的鋅片反應，為加快反應速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是 A 加入適量的6mol.L-1的鹽酸 B 加入數滴氯化銅溶液 C 加入適量蒸餾水 D 加入適量的氯化鈉溶液 提示：增加反應物濃度可以加快反應速率；原電池的形成可以加速金屬與酸的反應；水與NaCl溶液均使HCl的濃度減小而使反應速率降低。 答案：B 夯實雙基 1. 100ml, 6mol/L H2SO4 跟過量鋅粉反應,在一定溫度下,為了減緩反應進行的速度,但又不影響生成氫氣的總量,可向反應物中加入適量的 A 碳酸鈉(固體) B 水 C 硫酸鉀溶液 D 硫酸銨(固體) 2.設C+CO2=2CO（吸熱反應）反應速率為v1 N2+3H2=2NH3（放熱反應）反應速率為v2 對于上述反應,當溫度升高時,v1和v2的變化情況為 A 同時增大 B 同時減小 C v1增大,v2減小 D v1減小,v2增大 3．可逆反應N2+3H2 2NH3的正、逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變化來表示。下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是 A． B． C． D． 4．一定溫度下，反應N2（g）+3H2(g)2NH3(g)達到化學平衡狀態(tài)的標志是 A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2 B．N2，H2和NH3的物質的量分數不再改變 C．N2與H2的物質的量之和是NH3的物質的量的2倍 D．單位時間里每增加1molN2，同時增加3molH2 5. 把氫氧化鈣放入蒸餾水中,一定時間后達到如下平衡 Ca(OH)2(固) Ca2+ + 2OH-  加入下列溶液,可使Ca(OH)2固體減少的是  A Na2S溶液 B AlCl3溶液 C NaOH溶液 D CaCl2溶液 6. 體積相同的甲.乙兩個容器中,分別都充有等物質的量的SO2和O2, 在相同溫度下發(fā)生反應 2SO2+O2＝2SO3并達到平衡,在這過程中甲容器保持體積不變,乙容器保持壓強不變,若甲容器中SO2的轉化率為P％,則乙容器中SO2的轉化率  A 等于P％ B 大于P％ C 小于P％ D 無法判斷 7.二氧化氮存在下列平衡：2NO2 N2O4 ＋Ｑ在測定NO2的相對分子質量時，下列條件中較為適宜的是 A.溫度130℃、壓強3.03105Pa B.溫度 25℃、壓強1.01105Pa C.溫度130℃、壓強5.05104Pa D.溫度 0℃、壓強5.05104Pa 8. 在一定體積的密閉容器中放入3L 氣體R和5L氣體Q，在一定條件下發(fā)生反應 2R(g)+5Q(g) 4X(g)+nY(g) 反應完全后，容器溫度不變，混合氣體壓強是原來的87.5%，則化學方程式中的n值是 A.2 B.3 C.4 D.5 9. 某容積可變的密閉容器中放入一定量的A和B的混合氣體, 在一定條件下發(fā)生反應:A(氣)+2B(氣)=2C(氣).若維持溫度和壓強不變,當達到平衡時, 容器的體積為V,此時C氣體的體積占40%,則下列推斷正確的是 A.原混合氣體的體積為1.1V B.原混合氣體體積為1.2V C.反應達到平衡時,氣體A消耗了0.2V D.反應達到平衡時,氣體B消耗了0.2V 10．在某稀溶液中含有4molKNO3和4molH2SO4，往其中加入1.2mol金屬銅，充分反應后產生的氣體在標準狀況下的體積為 A．8.96L B．17.92L C．22.4L D．26.88L 11．在一定溫度下，把2molSO2和1molO2通入一個一定容積的密閉容器里。發(fā)生如下反應：2SO2＋O2 2SO3當此反應進行到一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態(tài)，現在該容器中，維持溫度不變，令a,b,c,分別代表初始加入的SO2、O2、SO3的物質的量(mol)如果a、b、c取不同的數值,它們必須滿足一定的相互關系，才能保證達到平衡時，反應混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時的完全相同，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?  <1>若a＝0 b＝0 則c＝___  <2>若a＝0.5 則b＝___ 和c＝___  <3>a、b、c取值必須滿足的一般條件是(請用兩個方程式來表示,其中一個只含a和c，L另一個只含b和c) ___________________ ____________________ 12． 已知Cl2在70℃的NaOH水溶液中，能發(fā)生氧化還原反應，反應完全后測得溶液中NaClO與NaClO3的物質的量比為4∶1?，F有49.7g Cl2，將其通入到足量70℃的NaOH水溶液中，反應完全后得500 ml溶液。 （1）寫出Cl2在70℃的NaOH水溶液中符合上述條件的總反應方程式。 （2）計算完全反應后生成物NaClO3的物質的量濃度。 能力提高 1．某溫度下，在一容積可變的容器中，反應2A（g）+B（g） 2C（g）達到平衡時，A、B和C的物質的量分別為4mol、2 mol和4 mol。保持溫度和壓強不變，對平衡混合物中三者的物質的量做如下調整，可使平衡右移的是 A．均減半 B．均加倍 C．均增加1 mol D．均減少1 mol 2．在恒溫、恒容的條件下，有反應2A（氣）+2B（氣） C（氣）+3D（氣），現從兩條途徑分別建立平衡。途徑I：A、B的起始濃度為2mol/L 途徑Ⅱ：C、D的起始濃度分別為2mol/L 和6mol/L；則以下敘述中正確的是 A．兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣百分組成相同 B．兩途徑最終達到平衡時，體系內混合氣百分組成不同 C．達到平衡時，途徑I的反應速率V（A）等于途徑Ⅱ的反應速率為V（A） D．達到平衡時，途徑I所得混合氣的密度為途徑Ⅱ所得混合氣密度的1/2 3．在密閉的容器中，對于反應2SO2（g）+Q2（g） 2SO3（g），SO2和O2起開始時分別為20mol和10mol；達平衡時SO2的轉化率為80%。若從SO3開始進行反應，在相同的溫度下，欲使平衡時各成分的百分含量與前者相同，則起始時SO3的物質的量及其轉化率為 T2 P1 nz T2 P2 T1 P2 t A．10mol和10% B．20mol和20% C．20mol和40% D．20mol和80% 4. 反應 2X(氣)+Y(氣)＝2Z(氣)+熱量,在不同溫度(T1和T2)及 壓強(P1和P2)下, 產物Z的物質的量(nZ)與反應時間(t)的關 系如圖所示.下列判斷正確的是  A T1P2  C T1>T2 P1>P2 D T1>T2 P10 B．反應的△H<0 C．升高溫度平衡向正反應方向移動 D．降低溫度平衡向正反應方向移動 7．在加熱條件下，木炭與濃H2SO4反應，產生的氣體所具有的性質是 A．能使BaCl2溶液變渾濁 B．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色 C．能使品紅試液褪色 D．能使灼熱的氧化銅變?yōu)榱良t色 8．a mol銅跟含b molHNO3的硝酸溶液恰好完全反應，則被還原的HNO3的物質的量一定是 A．（b－2a）mol B．b/4 mol C．2a/3 mol D．2a mol 9．下列關于濃硫酸的敘述正確的是 A．濃硫酸具有吸水性，因而能使蔗糖炭化 B．濃硫酸在常溫下可迅速與銅片反應放出二氧化硫氣體 C．濃硫酸是一種干燥劑，能夠干燥氨氣、氫氣等氣體 D．濃硫酸在常溫下能夠使鐵、鋁等金屬鈍化 10. 將2mol H2O和2molCO置于1L容器中，在一定條件下，加熱至高溫，發(fā)生如下可逆反應： 2H2O（g） 2H2+O2 2CO+O2 2CO2 （1）當上述系統(tǒng)達到平衡時，欲求混合氣體的平衡組成，則至少還需要知道兩種氣體的平衡濃度，但這兩種氣體不能同時是__________和_________，或_______和_________。（填它們的分子式） （2）若平衡時O2和CO2的物質的量分別為n（O2）平=a mol，n（CO2）平=b mol。試求： n（H2O）平=__________________。（用含a b的代數式表示） 11. 實驗室可用氯氣與鐵粉反應制備無水氯化鐵，該化合物顯棕紅色，易潮解，100C左右升華。下圖是兩套實驗裝置，左邊相同，右邊產品收集裝置不同，分別如圖（Ⅰ）和（Ⅱ）所示： A B C D F E D F E 濃H2SO4 濃H2SO4 (I) (II) NaOH溶液 試回答： （1）B中反應的化學方程式為 ， 或 。 （2）D中反應前，需排除裝置中空氣，應采取的方法是 。 （3）D中反應的化學方程式為 。 （4）裝置（Ⅰ）的主要缺點是 。 （5）裝置（Ⅱ）的主要缺點是 。 如選用此裝置來完成實驗，則必須采取的改進措施是： 。 12．恒溫、恒壓下，在一個可變容積的容器中發(fā)生如下發(fā)應： A（氣）+B（氣） C（氣） （1）若開始時放入1molA和1molB，到達平衡后，生成a molC，這時A的物質的量為 mol。 （2）若開始時放入3 molA和3molB，到達平衡后，生成C的物質的量為 mol。 （3）若開始時放入x molA，2molB和1molC，到達平衡后，A和C的物質的量分別是ymol和3a mol，則x= mol，y= mol。 平衡時，B的物質的量 （選填一個編號） （甲）大于2 mol （乙）等于2 mol （丙）小于2 mol （?。┛赡艽笥凇⒌扔诨蛐∮?mol 作出此判斷的理由是 。 （4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到達平衡后，C的物質的量分數是 。 II．若維持溫度不變，在一個與（1）反應前起始體積相同、且容積固定的容器中發(fā)生上述反應。 （5）開始時放入1molA和1molB到達平衡后生成b molC。將b與（1）小題中的a進行比較 （選填一個編號）。 （甲）ab （丙）a=b （?。┎荒鼙容^a和b的大小 作出此判斷的理由是 。 高考聚焦 1.在一定條件下，固定容積的密閉容器中反應： 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)；△H＞0，達到平衡。當改變 其中一個條件X，Y隨X的變化符合圖中曲線的是 A．當X表示溫度時，Y表示NO2的物質的量 B．當X表示壓強時，Y表示NO2的轉化率 C．當X表示反應時間時，Y表示混合氣體的密度 D．當X表示NO2的物質的量時，Y表示O2的物質的量 答案：A 2.對可逆反應4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)，下列敘述正確的是 A．達到化學平衡時，4v正（O2） = 5v逆（NO） B．若單位時間內生成x mol NO的同時，消耗x mol NH3，則反應達到平衡狀態(tài) C．達到化學平衡時，若增加容器體積，則正反應速率減小，逆反應速率增大 D．化學反應速率關系是：2v正（NH3） = 3v正（H2O） 答案：A 3.已知反應A2（g）＋2B2（g）2AB2（g）的△H＜0，下列說法正確的是 A 升高溫度，正向反應速率增加，逆向反應速率減小 B 升高溫度有利于反應速率增加，從而縮短達到平衡的時間 C 達到平衡后，升高溫度或增大壓強都有利于該反應平衡正向移動 D 達到平衡后，降低溫度或減小壓強都有利于該反應平衡正向移動 答案：B 4．哈伯因發(fā)明了由氮氣和氫氣合成氨氣的方法而獲得1918年諾貝爾化學獎。現向一密閉容器中充人1mol N2和3mol H2，在一定條件下使該反應發(fā)生。下列有關說法正確的是 A 達到化學平衡時，N2將完全轉化為NH3 B 達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質的量濃度一定相等 C 達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質的量濃度不再變化 D 達到化學平衡時，正反應和逆反應的速率都為零 答案：C 5．在某一容積為2L的密閉容器內，加入0.8mol的H2和0.6mol的I2，在一定的條件下發(fā)生如下反應： H2(g)＋I2(g)2HI(g)，△H＜0 反應中各物質的濃度隨時間變化情況如圖1： （1）該反應的化學平衡常數表達式為 ； （2）根據圖1數據，反應開始至達到平衡時，平均速率v(HI)為 ； （3）反應達到平衡后，第8分鐘時： ①若升高溫度，化學平衡常數K（填寫增大、減小或不變）HI濃度的變化正確 ； （用圖2中a～c的編號回答） ②若加入I2，H2濃度的變化正確的是 。（用圖2中d～f的編號回答） （4）反應達到平衡后，第8分鐘時，若反容器的容積擴大一倍，請在圖3中畫出8分鐘后HI濃度的變化情況。 參考答案 夯實雙基答案： 1.BC　2.A　3.C　4.B　5.B　6.B　7.C　9.BC　10.B 11．(1)c=2 (2)b=0.25和c=1.5 (3)a+c=2 2b+c=2 12. （1）7Cl2 + 14NaOH = 4NaClO + NaClO3 + 9NaCl +7H2O （2）c(NaClO3) 能力提高 1.C　2.AD　3.B　4.C　5.AC　6.BD　7.BC　8.A　9.D 10.（1）H2O H2， CO CO2 （2）(2－2a－b) mol 11．（1） 或 （2）B中的反應進行一段時間后，看到共綠色氣體充滿裝置，再開始加熱D （3） （4）導管易被產品堵塞，尾氣排入空氣，易造成環(huán)境污染 （5）產品易受潮解 在瓶E和F之間連接裝有干燥劑的裝置 12.（1）（1－a） （2）3a （3）2 3－3a 丁 若，B的物質的量小于2mol； 若，B的物質的量等于2mol； 若，B的物質的量大于2mol （4） （5）乙 因為（5）小題中容器容積不變，而（1）小題中容器的容積縮小，所以（5） 小題的容器中的壓力小于（1）小題容器中的壓力，有利于逆向反應，故反應達到平衡 后。