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第1讲化学反应进行的方向与限度2017级教学指导意见核心素养1.了解化学平衡常数(K)的含义，能书写化学平衡常数表达式。2.能进行化学平衡常数、转化率的相关计算，能根据浓度商、化学平衡常数的比较判断反应是否达到平衡状态及平衡移动的方向。1.变化观念与平衡思想：能从化学平衡常数的角度分析化学反应，运用化学平衡常数解决问题。能多角度、动态地分析化学反应的转化率。2.证据推理与模型认知：可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型(Qc与K的关系)解释化学平衡的移动。考点一化学反应进行的方向[学在课内]1.自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密闭条件下，体系有从________转变为________的倾向性(无序体系更加稳定)。高能低能有序无序2.化学反应方向(1)判据降低＝(2)一般规律：①ΔH____0，ΔS____0的反应任何温度下都能自发进行；②ΔH____0，ΔS____0的反应任何温度下都不能自发进行；③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，________对反应的方向起决定性作用。当ΔH0，ΔS0时________下反应能自发进行；当ΔH0，ΔS0时，________下反应能自发进行。温度低温高温[名师点拨](1)熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S，单位为J·mol－1·K－1。(2)对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后的气体物质的系数大小。教材延伸[考在课外]判断正误(1)放热过程均可以自发进行，吸热过程均不能自发进行()(2)CaCO3=====高温CaO＋CO2↑是一个熵增的过程()(3)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素()(4)ΔH＜0、ΔS＞0时，反应一定能自发进行()(5)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行()(6)－10℃的水结成冰，可用熵变的判据来解释反应的自发性()×√×√××拓展应用(RJ选修4·P361改编)下列过程的熵变的判断不正确的是()A.溶解少量食盐于水中，ΔS＞0B.纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS＞0C.H2O(g)变成液态水，ΔS＞0D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)，ΔS＞0答案C思维探究能自发进行的反应一定能实际发生吗？答案不一定；化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢、条件等问题。考点二化学平衡常数[学在课内]1.概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到________时，生成物____________与反应物____________的比值是一个常数，用符号K表示。化学平衡浓度幂之积浓度幂之积K＝____________(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变。若化学方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。2.表达式：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，例：N2＋3H22NH3K112N2＋32H2NH3K22NH3N2＋3H2K3K1＝K22＝1K3[C]p·[D]q[A]m·[B]n3.意义及影响因素意义K值越大正反应进行的程度越_____反应物的转化率越_____影响因素内因反应物本身的性质外因温度升高ΔH0，K值减小ΔH0，K值增大大大4.应用(1)判断、比较可逆反应进行的程度。一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值越大，反应进行的程度越大；一般来说，K≥105时认为反应进行比较完全。(2)判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡。正逆(3)判断可逆反应的反应热。吸放放吸拓展应用[考在课外]判断正误(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝[CO]·[H2][C]·[H2O]。()(2)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。()(3)化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数的变化取决于该反应的反应热。()(4)升高温度，化学反应速率增大，平衡常数一定增大。()×√√×(5)反应A(g)＋3B(g)2C(g)，达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大。()(6)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。()(7)可根据K随温度的变化情况判断反应的热效应。()(8)一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等。()××√×拓展应用写出下列反应的化学平衡常数表达式。(1)Cl2＋H2OHCl＋HClOK＝________。(2)人体中肌红蛋白(Mb)与血红蛋白(Hb)的主要功能为运输氧气与二氧化碳，肌红蛋白(Mb)可以与小分子X(如氧气或一氧化碳)结合，反应方程式为Mb(aq)＋X(g)MbX(aq)，反应的平衡常数表达式K＝________。(3)已知下列反应在某温度下的平衡常数：H2(g)＋S(s)H2S(g)K1S(s)＋O2(g)SO2(g)K2则在该温度下反应H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数K＝________。答案(1)K＝[H＋]·[Cl－]·[HClO][Cl2](2)[MbX][Mb]·[X](3)K1K2思维探究化学平衡移动与化学平衡常数的变化有什么关系？答案温度是影响化学平衡常数的唯一因素。平衡移动，温度不一定变化，故化学平衡常数不一定变化；化学平衡常数变、温度变，故平衡一定移动。考点三化学平衡常数与转化率的计算[学在课内]化学平衡常数与转化率的计算“三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。答题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。1.明确三个量——起始量、转化量、平衡量(1)反应物的平衡量＝起始量－转化量。(2)生成物的平衡量＝起始量＋转化量。(3)各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中系数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此，抓变化浓度是解题的关键。2.掌握四个百分数(1)反应物的转化率＝n（转化）n（起始）×100%＝c（转化）c（起始）×100%。(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝实际产量理论产量×100%。(3)混合物组分的百分含量＝平衡量平衡时各物质的总量×100%。(4)某组分的体积分数＝某组分的物质的量混合气体总的物质的量×100%。教材延伸[考在课外](1)(RJ选修4·P322改编)已知反应A(g)＋3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为________________。若各物质的平衡浓度分别为[A]＝2.0mol·L－1、[B]＝2.0mol·L－1、[C]＝1.0mol·L－1，则K＝________。答案K＝[C]3[A]·[B]30.0625(2)(LK选修4·P52)在一定条件下，向密闭容器中充入30mLCO和20mL水蒸气，使其反应，当反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)达到平衡时，水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等。根据三段式计算：①平衡后，CO的转化率为________。②平衡后，H2O的转化率为________。③平衡后CO的体积分数为________。答案①33.3%②50%③40%解析设达到平衡时，反应掉CO的体积为x。CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始：30mL20mL00变化：xxxx平衡：30mL－x20mL－xxx由题意知：20mL－x＝x，故x＝10mL故平衡后CO的体积分数为30mL－10mL50mL×100%＝40%，CO的转化率为10mL30mL×100%≈33.3%，H2O的转化率为10mL20mL×100%＝50%。思维探究答案缩小容器体积，K不变，[A]不变。剩余A的物质的量减小，故A的转化率增大。在恒温密闭容器中加入一定量的气体A发生mA(g)nB(s)，缩小容器体积时[A]、A的转化率如何变化？图像、表格类试题信息的获取与应用提升学生的“模型认知”素养素养说明：高考试题中Ⅰ卷、Ⅱ卷中涉及到大量的图表题，这类试题命制是以实际生活、生产或最新科技成果为素材，以实物模型、抽象出的认识模型或绘制成的数学模型等呈现形成，考查考生的模型认知能力，解题过程中通过规范审读图、表中的信息，抓住关键信息点提示研究对象的特征及规律，分析、评价或优化、改进模型。从而培养学生的信息获取能力及模型认知素养。一、获取信息类型类型一：从表格信息总结规律类型二：从图中信息总结规律类型三：从题中信息总结规律并作图类型四：从题中信息总结规律并分析原因二、分析方法审清题，明确目标，分析变化趋势和斜率变化。三、答题模板1.总结规律型：其他条件不变，随着自变量(横坐标)变化(增大或减少)，XX因变量(纵坐标)逐渐(增大/减少)。或者就横坐标、自变量分区作答(非单调曲线)。写规律时的原则：先整体后局部。2.分析原因型：反应具有什么特点，什么因素的改变使什么平衡向什么方向移动，结果是什么。3.作图答题：先确定纵坐标、横坐标，做出“三点一变化”——起点、终点、拐点变化趋势。[题组训练]1.(2018·江苏化学，13)根据下列图示所得出的结论不正确的是()A.图甲是CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线，说明该反应的ΔH0B.图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2)随反应时间变化的曲线，说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小C.图丙是室温下用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1某一元酸HX的滴定曲线，说明HX是一元强酸D.图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2＋达到沉淀溶解平衡时，溶液中c(Ba2＋)与c(SO2－4)的关系曲线，说明溶液中c(SO2－4)越大c(Ba2＋)越小答案C解析图甲中，温度升高，lgK减小，即K减小，说明升高温度平衡逆向移动，则该反应为放热反应，A项正确；图乙中，曲线的斜率的绝对值逐渐减小，说明随着反应进行，H2O2分解速率逐渐减小，B项正确；图丙中，没有滴入NaOH溶液时，0.1000mol·L－1HX溶液的pH大于1，则HX为一元弱酸，C项错误；图丁中，曲线上的点均为沉淀溶解平衡的点，c(SO2－4)与c(Ba2＋)成反比，D项正确。2.(2017·天津理综，10)H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害，工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放，回答下列各方法中的问题。生物脱H2S的原理为：H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO44FeSO4＋O2＋2H2SO4=====硫杆菌2Fe2(SO4)3＋2H2O(1)硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5×105倍，该菌的作用是________________________________________________________________。(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为________________________________________________________________________________________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是__________________________________________________________________________________________。解析(1)由硫杆菌存在时的反应速率增大5×105倍可知，硫杆菌为该反应的催化剂，该反应中硫杆菌改变了反应路径，降低了反应的活化能。(2)由图1可知，温度在30