高中化学鲁科版选修4 化学反应原理第1节 化学反应的方向教案

一、化学反应方向的判据

1．化学反应方向的判据

焓判据：ΔH＜0，反应一般①______自发进行

熵判据：ΔS＜0，反应一般②______自发进行

2．化学反应方向的判断

ΔH＜0　ΔS＞0，该反应③______自发进行

ΔH＞0　ΔS＜0，该反应④______自发进行

ΔH＞0　ΔS＞0，该反应在⑤______下能自发进行

ΔH＜0　ΔS＜0，该反应在⑥______下能自发进行

[答案]　①能　②不能　③一定能　④一定不能

⑤高温　⑥低温

二、化学反应的限度

[答案]　①　②温度　③×100%　④吸热　⑤放热　⑥右　⑦左　⑧减小　⑨增大

三、化学反应的速率和工业合成氨

[答案]　①　②mol·L－1·s－1或mol·L－1·min－1　③反应物本身的性质　④增大　⑤产物氨

1.判断可逆反应的状态：任意状态的浓度幂之积的比值，称为浓度商，用Q表示，若其与K比较，当

2．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。

3．用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。

1．已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如下表所示：

下列有关叙述不正确的是(　　)

A．该反应的化学方程式是CO(g)＋H2(g)CO2(g)＋H2(g)

B．上述反应的正反应是放热反应

C．如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO2为0.4 mol时，该反应达到平衡状态

D．某温度下，如果平衡浓度符合下列关系式：＝，判断此时的温度是1 000 ℃

C　[平衡常数的表达式中，分子中的物质是生成物，分母中的物质是反应物，A项正确；由表中数据可知该反应的平衡常数随着温度的升高而降低，故该反应的正反应是放热反应，B项正确；利用化学反应方程式确定各种物质的物质的量，代入平衡常数表达式可知该反应没有达到平衡，C项不正确；将所给关系式进行变化，可知该条件下平衡常数为0.60，所以D项正确。]

2．在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

回答下列问题：

(1)反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0～60 s时段，反应速率v(N2O4)为________mol·L－1·s－1；反应的平衡常数K1为________。

(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，[N2O4]以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡。

a：T________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是

________________________________________________________________

b：列式计算温度T时反应的平衡常数K2________。

(3)温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是______________________

[解析]　(1)由题意及图示知，在1.00 L的容器中，通入0.100 mol的N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高混合气体的颜色变深，说明反应向生成NO2的方向移动，即向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，即ΔH>0；由图示知60 s时该反应达到平衡，消耗N2O4为0.100 mol·L－1－0.040 mol·L－1＝0.060 mol·L－1，根据v＝可知：v(N2O4)＝＝

0.001 0 mol·L－1·s－1；求平衡常数可利用三段式：

　　　　　　　　N2O4(g)2NO2(g)

起始量/(mol·L－1)  0.100      0

转化量/(mol·L－1)  0.060    0.120

平衡量/(mol·L－1)  0.040    0.120

K1＝＝＝0.36 mol·L－1。

(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T，[N2O4]降低，说明平衡N2O4(g)2NO2(g)向正反应方向移动，根据勒·夏特列原理，温度升高，向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，故T>100 ℃，由[N2O4]以0.002 0 mol·L－1·s－1的平均速率降低，经10 s又达到平衡，可知此阶段内消耗N2O4 0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，由三段式：

　　　　　　　　 N2O4(g)2NO2(g)

起始量/(mol·L－1)　0.040　　　　　0.120

转化量/(mol·L－1)　0.020　　　　　0.040

平衡量/(mol·L－1)　0.020　　　　　0.160

K2＝＝＝1.28 mol·L－1。

(3)温度T时反应达到平衡后，将反应容器的容积减少一半，压强增大，平衡会向气体体积减小的方向移动，该反应逆反应为气体体积减小的反应，故平衡向逆反应方向移动。

[答案]　(1)大于　0.001 0　0.36 mol·L－1

(2)大于　反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高

平衡时，[NO2]＝0.120 mol·L－1＋0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.160 mol·L－1

[N2O4]＝0.040 mol·L－1－0.002 0 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1

K2＝＝1.28 mol·L－1

(3)逆反应　对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

1.增大c(反)或减小c(生)，平衡向正反应方向移动；减小c(反)或增大c(生)，平衡向逆反应方向移动。

2．增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。

3．升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；降低温度，平衡向放热反应的方向移动。

4．加催化剂，化学平衡不移动，缩短达到平衡的时间。

注意：参加反应的物质为固体或纯液体时，增大物质浓度、改变压强，对平衡无影响。

3．COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)　ΔH＞0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是 (　　)

A．①②④　　　　　 B．①④⑥

C．②③⑤ D．③⑤⑥

B　[该反应为体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动。恒压通入惰性气体，相当于减压。恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响。增加CO的浓度，将导致平衡逆向移动。]

4．在密闭容器中进行反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，在温度T1和T2时，HI的百分含量与时间的关系如图所示，则下列判断正确的是(　　)

A．T1＞T2，ΔH＞0

B．T1＞T2，ΔH＜0

C．T1＜T2，ΔH＞0

D．T1＜T2，ΔH＜0

D　[根据“先拐先平衡”的原则，从题图可以看出，反应温度T2＞T1，且温度越高，HI的百分含量越少，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即该反应的正反应属于放热反应，ΔH＜0。]

1.影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质。

2．其他条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率增大；减小反应物的浓度，反应速率减小。

3．对于有气体参加的化学反应，增大压强(减小容器的体积)，反应速率增大；减小压强(增大容器的体积)，反应速率减小。

4．其他条件不变时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。

5．使用合适的催化剂，能加快化学反应的速率。

5．试分析下列可逆反应2A(g)＋B(g)2C(g)的反应速率随压强变化的曲线图，正确的是 (　　)

C　[增大压强，正、逆反应的反应速率均增大，选项A、B、D错误。]

6．已知分解1 mol H2O2放出热量98 kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的机理为：

H2O2＋I－―→H2O＋IO－　　慢

H2O2＋IO－―→H2O＋O2↑＋I－　快

下列有关该反应的说法正确的是(　　)

A．反应速率与I－浓度有关

B．IO－也是该反应的催化剂

C．反应活化能等于98 kJ·mol－1

D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)

A　[A.将题给两个反应合并可得总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，该反应中I－作催化剂，其浓度的大小将影响该反应的反应速率。

B．该反应中IO－是中间产物，不是该反应的催化剂。

C．反应的活化能表示一个化学反应发生所需要的最小能量，分解1 mol H2O2放出98 kJ热量，不能据此判断该反应的活化能。

D．由反应速率与化学方程式中对应物质的系数的关系可知v(H2O2)＝2v(O2)，但H2O为纯液体，不能用其浓度变化表示反应速率。]