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高二化学教案:《化学平衡学案》教学设计

来源:精品学习网 2018-11-18 15:02:48

  本文题目:高二化学教案:化学平衡学案

  第三节 化学平衡学案

  学习目标:

  ①理解化学反应的可逆性;

  ②掌握化学平衡的涵义,理解化学平衡和化学反应速率之间的内在联系;

  ③理解勒夏特列原理的涵义,掌握浓度、压强、温度等条件对化学反应速率的影响;

  ④掌握化学平衡常数的含义及其简单计算;

  ⑤掌握化学平衡的有关计算,如平衡浓度转化率、反应前后气体压强变化,平衡混合气体的平均相对分子质量等。

  学习重点:化学平衡的特征

  浓度、压强和温度对化学平衡的影响

  学习难点:化学平衡的建立

  平衡移动原理的应用

  学习过程:

  一、 可逆反应与不可逆反应

  结合初中你学过的溶解平衡问题,说一说日常生活中你遇到的平衡现象。

  通过对以上平衡现象待分析,你能否为可逆反应下一定义:

  可逆反应:

  练习:在一密闭容器中通入2molSO2和1mol18O2(加入V2O5并加热),若隔一段时间后做同位素示踪检测18O原子,在哪些物质中存在18O原子?经过足够长的时间,最终能否得到2mol SO3?

  二、 化学平衡状态

  讨论1:可逆反应CO+H2O(g) CO2+H2,在1L密闭容器中进行,已知起始时,CO和H2O(g)的物质的量均为0.05mol,请你画出反应物浓度和生成物浓度随时间变化的图形(c—t图)及反应速率(v正、v逆)随时间变化的图形(v—t图)并总结规律。

  由以上分析,总结什么是化学平衡状态。

  化学平衡状态是指:

  化学平衡状态研究的对象是:

  讨论2、(1)当一个可逆反应达到平衡时,各物质的浓度保持不变,这时反应是否停止了?(强调v正=v逆≠0;平衡是动态的,而不是静止的)

  (2)为什么达到平衡状态时反应混合物中各物质的浓度保持不变?(强调动和静以及现象与本质的关系)

  (3)化学平衡状态是不是永恒不变的?(强调化学平衡是有条件的、暂时的、相对的平衡,强调内因和外因的关系)

  练习:在一定条件下,密闭容器中进行如下的可逆反应:N2+3H2 2NH3请判断下列情况是否说明该反应已经达到化学平衡状态:

  (1) 反应物浓度等于生成物浓度;

  (2) 容器中N2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2;

  (3) 单位时间内生成nmolN2同时生成3nmolH2;

  (4) 反应物混合体系的压强不随时间段的变化而变化;

  (5) H2的生成速率等于NH3的生成速率;

  (6) 容器内混合其体的密度不再变化。

  探究:外界条件对化学平衡的影响

  1、 浓度对化学平衡的影响

  仔细观察教材[实验2—5]和[实验2—6]可以得出什么结论?

  结论:增大反应物浓度,正反应速率 ,平衡向 移动;

  增大生成物浓度,逆反应速率 ,平衡向 移动;

  减小反应物浓度,正反应速率 ,平衡向 移动;

  减小生成物浓度,逆反应速率 ,平衡向 移动。

  讨论:在v—t图中表示出增加FeCl3和增加NaOH溶液后,正、逆反应速率的变化情况。

  练习:画出以下几种情况的速率—时间图

  减小生成物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 增大反应物浓度

  分组讨论:以上平衡移动的v—t图有何特点?

  (讨论后每组选出一个代表回答)

  a、 改变反应物浓度,只能使正反应速率瞬间增大或减小;改变生成物浓度,只能使逆反应速率瞬间增大或减小。

  b、 只要正反应速率在上面,逆反应速率在下面,即v正>v逆化学平衡一定向正反应方向移动;反之向逆反应方向移动。

  c、 只要是增大浓度,不论增大的是反应物浓度,还是生成物浓度,新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态;减小浓度,新平衡条件下的速率一定小于原平衡状态。

  练习:可逆反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一定条件下达到平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡的移动?CO浓度有何变化?

  ①增大水蒸气浓度 ②加入更多的碳 ③增加氢气浓度

  2、压强对化学平衡的影响

  下表是450℃时,N2和H2反应生成NH3(N2+3 H2 2 NH3)的实验数据。

  压强 /Mpa 1 5 10 30 60 100

  NH3 /% 2.0 9.2 16.4 35.5 53.6 69.4

  分析上述数据,你可以得出什么结论:

  在其他条件不变的情况下,增大压强,平衡向 移动,减小压强,平衡向 移动。

  讨论:1、对于H2(g)+I2(g) 2HI反应,若改变压强,平衡有何变化?为什么?

  2、对于平衡混合物都是固体或液体的反应,改变压强,平衡怎样移动?

  练习:下列反应达到化学平衡时,增大压强,平衡是否移动?向哪个方向移动?

  ①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)

  ③ H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)

  ⑤H2S(g) H2(g)+S(s)

  3、温度对化学平衡的影响

  观察[实验2—7]

  NO2为 色气体,N2O4为 色气体

  对于反应2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9KJ/mol,升高温度,混合气体的颜色 ,

  降低温度,混合气体颜色 。

  升高温度,化学平衡向 方向移动

  降低温度,化学平衡向 方向移动

  练习:对于可逆反应2SO2+O2 2SO3,正反应为放热反应。升高温度产生的影响是( )

  A、v(正)增大,v(逆)减小 B、v(正)、v(逆)不同程度增大

  C、v(正)减小,v(逆)增大 D、v(正)、v(逆)同等程度增大

  4、催化剂对平衡无影响

  讨论:催化剂对化学平衡有没有影响?工业生产往往采用催化剂,其目的是什么?

  根据以上外界条件对化学平衡的影响可发现什么规律?

  勒夏特列原理:如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

  三、 化学平衡常数

  阅读教材28—29页,分析29页表可以发现什么规律?

  化学平衡常数是指:

  对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) K=

  K值越大,说明平衡体系中 越大,它向正反应进行的 越大,即该反应进行的越完全, 越大。

  讨论:K受什么因素影响?

  阅读教材例1、例2完成练习。

  【练习】高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)(正反应为吸热反应),其平衡常数可表示为K=c(CO2)/c(CO),已知1100℃时K=0.263。

  (1)温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比值 ,平衡常数K值 。(均填增大、减小或不变)

  (2)1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态 (填是或否),此时化学反应速率是v正 v逆,其原因是:此时c(CO2)/c(CO)<0.263因温度不变,K值不变,为增大c(CO2)/c(CO)到比值需v正> v逆.

  当堂达标:

  1、对可逆反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是

  A.达到化学平衡时,4υ正(O2)=5υ逆(NO )

  B.若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3 ,则反应达到平衡状态

  C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减少,逆反应速率增大

  D.化学反应速率关系是:2υ正(NH3)=3υ正(H2O)

  2、在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),能判断该反应达到化学平衡状态的依据是

  A.容器中压强不变 B.混合气体中 c(CO)不变

  C.υ正(H2)=υ逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)

  3、反应2A(g)+B(g) 2C(g);△H>0。下列的反应条件有利于生成C的是

  A.低温、低压 B.低温、高压

  C.高温、高压 D.高温、低压

  4、已知反应mX(g)+nY(g) qZ(g)的△H<0,m+n>q,在恒容密闭容器中反应达到平衡时,下列说法正确的是

  A.通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移动

  B.X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍

  C.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小

  D.增加X的物质的量,Y的转化率降低

  5、某温度下,体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应:

  X(g)+Y(g) Z(g)+W(s);△H>0

  下列叙述正确的是

  A.加入少量W,逆反应速率增大 B.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡

  C.升高温度,平衡逆向移动 D.平衡后加入X,上述反应的△H增大

  6、.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数 K 和温度 t的关系如下表:

  t℃ 700 800 830 1000 1200

  K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

  回答下列问题:

  (1)该反应的化学平衡常数表达式为 K = 。

  (2)该反应为 反应(选填吸热、放热)。

  (3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。

  (a)容器中压强不变 (b)混合气体中 c(CO)不变

  (c)v正(H2)= v逆(H2O) (d)c(CO2)= c(CO)

  (4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)?c(H2)= c(CO)?c(H2O),试判断此时的温度为 ℃ 。

  答案:1、AD 2、C 3、C 4、B 5、B

  6、(1)K =c(CO)?c(H2O)/c(CO2)?c(H2);(2)吸热;(3)b、c;(4)830

  (1)根据化学平衡常数的表达式书写要求,即可写出 K 的表达式。

  (2)从表中可知,K 的值随着温度的升高而逐渐增大,说明正反应是吸热反应

  (3)化学平衡状态的特征是正、逆反应速率相等,各组分的浓度保持不变,以此作为依据可判断反应是否达到平衡状态。应注意的是不能用容器内的压强不变作为平衡与否的判断依据,因为有的反应若是气体体积不变的,则反应过程中容器的压强始终保持不变。

  (4)根据 c(CO2)?c(H2)= c(CO)?c(H2O),变形得 K =c(CO)?c(H2O)/c(CO2)?c(H2O)= 1.0,查表 K = 1.0时温度 830℃

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