高中化学《化学反应的方向》微课精讲+知识点+教案课件+习题
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知识点：
知识点一：可逆反应与不可逆反应
1、可逆反应：可逆反应是指在同一条件下，一个同时向正逆两个方向进行的化学反应。
2、不可逆反应： 一个化学反应在一定的条件下，只能向一个反应方向进行。而有的反应可以向正反应方向进行，也可以向逆反应方向进行，但却是不可逆反应，比方“电解水的反应”和“氢气在氧气的燃烧”，因为它们不是在相同的条件下进行的，这个一定要注意。
说明：可逆反应和不可逆反应的区别可逆反应可以在相同条件下同时向两个反应方向进行反应，且存在化学平衡，是动态的平衡，在改变反应条件和物质浓度及其他外部因素时，化学平衡会移动。不可逆反应只能向一个反应方向进行，不存在化学平衡。
知识点二：化学平衡状态1、化学平衡状态的概念：一定条件下，可逆反应的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。
注意：①化学平衡只研究可逆反应。②化学平衡状态是在“一定条件”下建立的，学习化学平衡一定要树立“条件”意识。③化学平衡状态的实质是“正反应速率=逆反应速率”。 无论可逆反应从正反应方向开始［即v (正)>v(逆)］，还是从逆反应方向开始［即v (正)<v(逆)］， 都可以建立化学平衡［即v(正)=v(逆)］。④化学平衡状态的标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变”。 当然平衡时体系中各物质的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、体积分数也都不再变化。
2、化学平衡的特征以及判断依据
（1）化学平衡状态具有“等”、“定”、“动”、“变”四个基本特征。
（2）判断可逆反应达到平衡状态的根本依据是：①正反应速率等于逆反应速率。②各组分的的浓度保持不变。
（3）化学平衡的移动①概念：可逆反应中，旧化学平衡被破坏，新化学平衡建立的过程叫做化学平衡的移动。化学平衡移动的实质是外界因素改变了反应速率，使正、逆反应速率不再相等，通过反应，在新的条件下达到正、逆反应速率相等。可用下图表示：
平衡移动的方向与v(正)、v(逆)的相对大小有关，化学平衡向着反应速率大的方向移动。②外界条件与化学平衡移动的关系● 浓度：在其它条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动。● 压强：在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。● 温度：在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应方向移动。
注意：A、固体及纯液体物质的浓度是一定值，反应速率不因其量的改变而改变，所以增加或减少固体及纯液体物质的量，不影响化学平衡。B、改变压强是通过改变容器体积，进而改变气态物质浓度，进而改变反应速率影响化学平衡的。所以，压强对化学平衡的影响实质是浓度对化学平衡的影响。下列情况改变压强平衡不移动：(a).平衡体系中没有气体物质，改变压强不会改变浓度，平衡不移动。(b).反应前后气体体积不变(即气态反应物和生成物的化学计量数之和相等)的可逆反应。如：
改变压强同等程度改变反应速率，平衡不移动。(c).向固定容积的容器中充入不参加反应的气体(如惰性气体He、Ar)，压强虽然增大了，但气态物质的浓度不变，平衡不移动。C、只要是升高温度，平衡一定移动，且新平衡状态的速率一定大于原平衡状态的速率。D、催化剂能同等程度地改变正反应和逆反应的速率，改变后正、逆反应速率仍相等，所以它对化学平衡的移动没有影响。但它能改变达到平衡所需的时间。③勒夏特列原理 浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理，又称勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件（浓度、压强或温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。知识点三：化学平衡常数与转化率1、化学平衡常数：(1)化学平衡常数的表示方法 对于一般的可逆反应：
在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物的浓度，反应物的浓度的关系依上述规律，其常数（用K表示）叫该反应的化学平衡常数(2)化学平衡常数的意义①平衡常数的大小不随反应物或生成物的改变而改变，只随温度的改变而改变。②可以推断反应进行的程度。K很大，反应进行的程度很大，转化率大K的意义 K居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变化。K 很小，反应进行的程度小，转化率小2、转化率： 可逆反应到达平衡时，某反应物的转化浓度(等于某反应物的起始浓度和平衡浓度的差)与该反应物的起始浓度比值的百分比。可用以表示可逆反应进行的程度。
知识点四：化学反应进行的方向
1、焓变和熵变的不同： 焓变（△H）指的是内能的变化值，常以热的形式表现出来。 熵变（△S）指的是体系的混乱程度。 S(g)>S(l)>S(s)2、自发反应与否的判断依据△H-T△S<0 正反应自发反应△H-T△S>0 逆反应自发反应【规律方法指导】1、判断反应达到平衡状态的方法
可逆反应 | mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g) | 是否平衡状态 |
混合物体系中各成分的量 | ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 | 是 |
②各物质的质量或各物质质量分数一定 | 是 | |
③各气体的体积或体积分数一定 | 是 | |
④总体积、总压力、总物质的量一定 | 不一定 | |
正反应速率与逆反应速率的关系 | ①在单位时间内消耗了m mol A同时生成m molA，即V正=V逆 | 是 |
②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p mol C。则V正=V逆 | 是 | |
③VA：VB：VC：VD=m:n:p:q，V正不一定等于V逆 | 不一定 | |
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D | 不一定 | |
压强 | ①m+ n≠p + q 时，总压力一定(其他条件不变) | 是 |
②若m＋n=p＋q，总压力一定(其他条件不变) | 不一定 | |
混合气体相对平均分子质量(M) | ① | 是 |
② | 不一定 | |
温度 | 任何化学反应都伴随着能量变化．当体系温度一定时(其他条件不变) | 是 |
体系的密度(p) | 密度一定 | 不一定 |
2、外因对反应速率和化学平衡的影响的比较：
外因的变化 | 备注 | 对反应速率的影响 | 对化学平衡的影响 | |
浓度 | 增大反应物的浓度 | 固体物质除外 | v正、v逆均增大，且v正>v逆 | 向正反应方向移动 |
减小生成物的浓度 | v正、v逆均减小，且v正>v逆 | |||
减小反应物的浓度 | v正、v逆均减小，且v正<v逆 | 向逆反应方向移动 | ||
增大生成物的浓度 | v正、v逆均增大，且v正<v逆 | 向逆反应方向移动 | ||
压强 | 增压引起浓度改变 | 固体和液体、恒容时充入不反应气体情况除外 | v正、v逆均增大，只是增大的倍数不同 | 向气体体积减小的方向移动 |
减压引起浓度改变 | v正、v逆均减小，只是减小的倍数不同 | 向气体体积增大的方向移动 | ||
温度 | 升温 | 注意催化剂的活性温度 | v正、v逆均增大，只是增大的倍数不同 | 向吸热反应方向移动 |
降温 | v正、v逆均减小，只是减小的倍数不同 | 向放热反应方向移动 | ||
催化剂 | 使用 | 未指明一般为正催化剂 | 同等程度地改变反应速率 | 平衡不移动 |
说明：上表对相关知识进行了对比分析，但在解题时还须灵活应用。如观察上表，还可以得出以下规律：①改变一个影响因素，v正、v逆的变化不可能是一个增大，另一个减小的，二者的变化趋势是相同的，只是变化大小不一样（催化剂情况除外）；②平衡向正反应方向移动并非v正增大，v逆减小，等等。
视频教学：
练习：
1．在2 L容器中含有2a mol H2和2a mol N2，设法使其反应并达到平衡，测得N2的转化率为20％，此时H2的浓度是( )
A．0.4a mol·L-1B．0.8a mol·L-1
C．1.6a mol·L-1D．1.8a mol·L-1
2．下列实验事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A．唾液可以使淀粉水解速率加快B．实验室常用排饱和食盐水法收集氯气
C．高压比常压有利于合成SO3的反应D．黄绿色的氯水光照后颜色变浅
3．一定温度下，某容器中加入足量碳酸钙，发生反应CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)达到平衡，下列说法正确的是
A．保持容器体积不变，充入He，平衡向逆反应方向进行
B．增加CaCO3(s)的量，平衡正向移动，CO2的浓度增大
C．将体积增大为原来的2倍，再次达到平衡时，气体密度不变
D．将体积缩小为原来的一半，当体系再次达到平衡时，CO2的浓度为原来的2倍
4．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时，能说明I2(g)+H2(g)⇌2HI(g)能说明达到平衡状态的是：
①混合气体的压强
②混合气体的密度
③混合气体的总物质的量
④混合气体的平均相对分子质量
⑤混合气体的颜色
⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比
⑦某种气体的百分含量
A．⑤⑦B．①②C．④⑥⑦D．②④⑥⑦
5．在化学平衡研究领域中有突出贡献的科学家是
A．泡利B．门捷列夫C．丁达尔D．勒夏特列
6．某反应物在一定条件下的平衡转化率为25.3%，当使用了催化剂时，其转化率为
A．大于25.3%B．小于25.3%C．等于25.3%D．不能确定
7．已知甲为恒压容器、乙为恒容容器。相同条件下充入等物质的量的NO2气体，且起始时体积相同。发生反应：2NO2(g)N2O4(g) 。一段时间后达到平衡状态，下列说法中正确的是( )
A．该反应的平衡常数表达式K＝
B．达到平衡所需时间，甲与乙相等
C．平衡时NO2体积分数：甲＜乙
D．若两容器内气体的压强保持不变，均说明反应已达到平衡状态
8．在注射器中充入，平衡后在恒温下进行压缩，若体积减小，则（ ）
A．体系颜色比原来深B．体系颜色比原来浅
C．体系颜色不变D．注射器内压强不变
课件：
教案：
一、教材内容分析
1.课标中的内容
《化学反应原理》专题2 ，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
2.教材中的内容
本节内容介绍了"焓判据、熵判据及自由能（△G=△H-T△S）知识，有一定难度。苏教版教材将本节内容安排在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡之后以知识介绍的方式呈现出来，让学生了解决定反应进行方向的因素不是单一的焓变，熵变也是决定因素之一。
教材从学生已有的知识和生活经验出发，分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。第一，以学生熟悉的自发进行的放热反应为例，介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向--焓判据；以生活现象为例，说明混乱度（熵）增加是自然界的普遍规律，也是化学反应自发进行的一种倾向--熵判据。第二，用实例说明单独运用上述判据中的任一种，都可能出现错误，都不是全面的。第三，要正确的判断化学反应的方向，需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。第四，简单介绍了自由能判据的结论性内容。
二、教学目标
1.知识与技能：
（1）理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据；
（2）能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
2.过程与方法：
通过学生已有知识及日常生活中的见闻，使学生构建化学反应方向的判据。学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工，构建新知识。
3.情感态度与价值观：
通过本节内容的学习，使学生体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约，要全面分析问题。
三、教学重点与难点
焓减和熵增与化学反应方向的关系
四、教学方法
1.通过微课让进行应交流讨论、自主学习充分发挥学生的想象力；
2.启发学生学会归纳、概括，对信息进行加工，得出结论；
3.注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。
【引入课题】----播放微课视频
通过汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳引入微课。它们是现代城市中的大气污染物，为了减轻大气污染，人们提出通过以下反应来处理汽车尾气：
2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），让学生判断这一方案是否可行？理论依据是什么？
[设问]根据生活经验，举例说说我们见过的自发过程（在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程）。
[学生讨论]......
[总结]生活中的自发过程很多，如：瀑布飞流直下三千尺，冰块融化，小球从斜面滚下来，墨水在水中散开......这些都是自发过程，它们的逆过程是非自发的。
现场演示小球从斜面滚下来的实验并进行分析。
[板书]一、反应方向的焓判据。
[交流讨论]19世纪的化学家们曾认为决定化学反应能否自发进行的因素是反应热：放热反应可以自发进行，而吸热反应则不能自发进行。你同意这种观点吗？结合曾经学习的反应举例说明。
[学生讨论交流]......
[学生回答后总结、板书]焓判据：放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向。
[指出]多数自发进行的化学反应是放热反应，但也有不少吸热反应能自发进行。如：
因此，反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。
[板书]二、反应方向的熵判据。
演示豆子放在容器中的实验并进行分析，并让学生说明生活中有很多类似的现象，如樟脑丸消失,香水四处弥漫,液体泄漏会蔓延开来， 工业废气排放后会大面积污染， 蔗糖在水中溶解， 冰块融化成一摊水…
上述自发过程与能量状态的高低无关，受另一种能够推动体系变化的因素的影响，即体系有从有序自发地转变为无序的倾向。
[总结、板书]熵判据：体系有自发地向混乱度增加（即熵增）方向转变的倾向。
[释疑]如何理解"熵"的含义？
[板书]混乱度：表示体系的不规则或无序状态。
[指出]混乱度的增加意味着体系变得更加无序。
[板书]熵：热力学上用来表示混乱度的状态函数。
[指出]体系的有序性越高，即混乱度越低，熵值就越小。有序变为无序--熵增的过程。
[板书]熵值的大小判断：
（1）气态 > 液态 > 固态
（2）与物质的量成正比
[板书]反应熵变△S=反应产物总熵-反应物总熵
[讲述]产生气体的反应，气体物质的量增大的反应，△S通常为正值，为熵增加反应，反应自发进行。
[学与问]发生离子反应的条件之一是生成气体。试利用上面讲的熵判据加以解释，由此你对于理论的指导作用是否有新的体会。
[指出]有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如：
①-10℃的液态水会自动结冰成为固态，就是熵减的过程（但它是放热的）；
②2Al（s）+ Fe2O3（s）= Al2O3（s）+ 2Fe（s） △S = -39.35J・mol-1・K-1。
因此，反应熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但也不是唯一因素。
[板书]三、焓变与熵变对反应方向的共同影响。
[讲述]在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关，又与反应熵变有关。研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是：
[板书]体系自由能变化（△G、单位：KJ/mol）：△G = △H - T△S
[指出] 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。
[板书] △H - T△S < 0 反应能自发进行；
△H - T△S = 0 反应达到平衡状态；
△H - T△S > 0 反应不能自发进行。
[展示][举例]对反应CaCO3（s）= CaO（s）+ CO2（g）
△H = + 178.2 KJ・mol-1 △S = +169.6 J・mol-1・K-1
室温下，△G =△H-T△S =178.2KJ・mol-1-298K×169.6×10-3KJ・mol-1・K-1 =128 KJ・mol-1>0
因此，室温下反应不能自发进行；
如要使反应自发进行，则应使△H - T△S < 0，
则T>△H/△S=178.2 KJ・mol-1/0.1696 KJ・mol-1・K-1 = 1051K。
[知识应用]本节课一开始提出处理汽车尾气的反应：
2NO（g） + 2CO（g） = N2（g） + 2CO2（g），
已知，298K、101KPa下，该反应△H = - 113.0 KJ・mol-1 ，△S = -143.5 J・mol-1・K-1
则△G =△H-T△S = - 69.68 KJ・mol-1 < 0
因此，室温下反应能自发进行。
[指出]但该反应速率极慢，需要使用催化剂来加速反应。
[总结]能量判据和熵判据的应用：
1、由能量判据知∶放热过程（△H<0）常常是容易自发进行；
2、由熵判据知∶许多熵增加（△S>0）的过程是自发的；
3、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（体系自由能变化：△G = △H - T△S）将更适合于所有的反应过程；
4、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；
5、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；
6、反应的自发性也受外界条件的影响。
教学反思
1．建构主义学习理论和建构主义学习环境强调以学生为中心，不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。本节课的授课应对这种思想有所体现，学生已知道很多化学反应并了解反应的吸放热情况，运用这些已知的知识，引导学生得出焓判据。这种以学生的"学"为中心的教学方式对有利于学生掌握和理解本节知识。
2．相对于早期的教材，这本书对能量判据通过例子进行了说明，且后面通过科学视野对综合考虑了焓变和熵变的自由能变化作了介绍，有利于学生对化学反应方向判断的理论根据的理解。在授课中如能对熵的概念作简单介绍，利用简单例子应用自由能变化判断反应的方向将更能加深学生对化学反应方向判断的理论根据的理解。
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