化学反应的限度2.docx
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化学反应的限度2
高二化学科课堂学案编号8
课题:
化学反应的限度——2编制人:
赵春花审核人:
丁毅民
使用时间:
2009-10-22班级姓名
〖知识与技能〗
1、理解平衡转化率的涵义,
2、能够进行平衡转化率的计算。
3、通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响,并能用相关理论加以解释
〖过程与方法〗
1、通过对各种数据资料的分析和处理,培养学生获取和处理信息的能力、分析推理能力。
2、引导学生体验通过实验探究分析解决问题,归纳内在规律
〖情感态度与价值观〗
通过交流、讨论,培养学生的探究意识与合作意识。
认识化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
【教学重点、难点】
1、平衡转化率的涵义及有关计算
2、温度、浓度、压强对化学平衡的影响
【教学流程设计】
【知识复习】
【引入】利用化学平衡常数只能定性的研究反应的限度,有时不够直观,不能定量的分析某个反应进行到了什么程度。
【板书】二、平衡转化率(α)
1、表达式:
对于化学反应aA+bBcC+dD,反应物A的平衡转化率可表示为:
2、平衡转化率的有关计算
关于平衡常数和平衡转化率的计算主要有以下两种类型
(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率
例1:
对于反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),若在一定温度下,将0.1mol的SO2(g)和0.06molO2(g)注入一体积为2L的密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中有0.088mol的SO3(g)试求在该温度下
(1)此反应的平衡常数。
(2)求SO2(g)和O2(g)的平衡转化率
【小结】由例1可知,一个已标明化学方程式的化学反应,在温度一定时虽然只有一个平衡常数,但是不同反应物的平衡转化率可能不同。
因此,脱离具体的平衡的反应物谈化学平衡转化率是没有意义的。
【练习】1、在密闭容器中,将NO2加热到某温度时,可进行如下反应:
2NO2
2NO+O2,在平衡时各物质的浓度分别是:
[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L,
[O2]=0.12mol/L.试求:
(1)该温度下反应的平衡常数。
(2)开始时NO2的浓度。
(3)NO2的转化率。
2、在某温度下,将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中,充分反应达到平衡时,测得[H2]=0.0080mol/L,求:
(1)反应的平衡常数
(2)其它条件不变,充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。
2、已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数
例2:
反应SO2(g)+NO2(g)
SO3(g)+NO(g),若在一定温度下,将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为60%,试求:
在该温度下。
(1)此反应的浓度平衡常数。
(2)若SO2(g)的初始浓度增大到3mol/L,则它的转化率变大还是变小?
3、知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。
例3、在1200℃时测得下列反应达平衡时,k=2.25.
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)。
若反应从CO2(g)和H2(g)开始,且CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为A、B、C三种情况。
试计算A情况下各物质的平衡浓度及CO2(g)和H2(g)平衡转化率。
A
B
C
c0(H2)mol/L
0.0100
0.0120
0.0080
c0(CO2)mol/L
0.0100
0.0100
0.0100
将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率(α),分析结果,得出什么结论?
【问题探究】化学平衡常数与转化率的区别和联系
由化学平衡常数K可以推断反应进行的,K越大,说明反应进行的越,反应物的转化率也越,但K只与有关;转化率也可以表示某一可逆反应进行的,α越大,反应进行的越,但是α与反应物的起始浓度等因素有关,转化率变化,K变化。
【练习】
在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),发生反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)800℃时反应达平衡,若k=1.求:
(1)CO的平衡浓度和转化率。
(2)若温度不变,上容器中充入的是1molCO和2molH2O(g),CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率是多少?
(3)若温度不变,上容器中充入的是1molCO和4molH2O(g),CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率是多少?
(4)若温度不变,要使CO的转化率达到90%,在题干的条件下还要充入H2O(g)物质的量为多少?
三、反应条件对化学平衡的影响
【探究归纳】阅读课本必修二
化学平衡移动
例如对于可逆反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)在一定条件下达平衡,如果改变条件使平衡移动的结果使NH3的物质的浓度变大,则称平衡向或向移动;反之称平衡向移动或向移动。
【思考】哪些外部条件可引起化学速率的改变?
这些条件的改变会对化学平衡产生怎样的影响呢?
1、温度的影响
【活动探究】二氧化氮在密闭的烧瓶中会发生聚合反应,生成四氧化二氮:
2NO2(g)
N2O4(g)△H=_57.2kJ·mol-1
红棕色无色
分别将盛有NO2的烧瓶放在空气、冷水和热水中,持续一段时间直到颜色不再发生变化为止。
请观察实验现象,填写下表。
序号
实验内容
实验现象
实验结论
(平衡移动方向)
温度变化
混合气体颜色
c(NO2)
1
将充有NO2的烧瓶放入冷水中
2
将充有NO2的烧瓶放入热水中
【交流研讨】对反应2NO2(g)
N2O4(g)△H=-57.2kJ·mol-1来说,改变温度时平衡移动的方向与化学反应热效应(吸热或放热)有什么关系?
【归纳】从实验事实可以看出,降低温度,平衡向方向即热的方向移动;升高温度,平衡向方向即热的方向移动。
一个反应并不能说明一条普遍的规律,需要更多实验事实证明。
【思考】请根据下列实验结果和数据思考下列反应改变温度时,平衡将向哪个方向移动?
平衡移动的方向与化学热效应(吸热或放热)有什么关系?
可逆反应
原平衡状态
改变
条件
新平衡状态
移动
方向
N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
△H<0
【N2】=20mol·L-1
【H2】=40mol·L-1
【NH3】=10mol·L-1
降温
【N2】=19.5mol·L-1
【H2】=38.5mol·L-1
【NH3】=11mol·L-1
2HI(g)
H2(g)+I2(g)
△H>0
【HI】=1.20mol·L-1
【H2】=0.20mol·L-1
【I2】=0.20mol·L-1
升温
【HI】=0.80mol·L-1
【H2】=0.40mol·L-1
【I2】=0.40mol·L-1
【探究归纳】此实验的变化规律与上一实验同。
【小结】
【质疑】为什么改变温度,平衡会发生移动?
【讨论】结合反应2NO2(g)
N2O4(g)的实验现象,请观察下列实验数据你会发现怎样的规律?
【数据分析】温度对平衡常数影响的实验数据
2NO2(g)
N2O4(g)△H=_57.2kJ·mol-1
T/K
298
333
K/mol-1·L
6.8
0.601
2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)
△H=+92.2kJ·mol-1
T/K
473
673
873
K/(mol·L-1)2
0.0015
2.0
100
【分析】对于反应2NO2(g)
N2O4(g)在一定条件下达到平衡时,升高温度,平衡常数,原平衡被破坏,平衡只有向移动,在新的条件下才能建立起与新的平衡常数相对应的平衡状态。
因此,温度对化学平衡的影响是通过改变来实现的。
【概括整合】升高温度,平衡向热的方向移动;降低温度平衡向热方向移动。
改变温度,发生改变,温度对化学平衡的影响是通过改变来实现的。
可以利用温度对化学平衡的影响来判断某反应是吸热反应还是放热反应。
【巩固练习】1、化学反应2A+B
2C达到平衡后升高温度,C的量增加,关于此反应说法正确的是()
A、放热反应B、没有显著热量变化
C、吸热反应D、原平衡没有移动
【迁移应用】在体积一定的密闭容器中,进行化学反应CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数和温度的关系如下表:
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K=。
(2)该反应为反应(填”吸热”或”放热”).
2、某温度下,平衡浓度符合下式:
c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O),可判断此时的温度为()℃;
3、若c(CO2)c(H2) 2、浓度的影响 【交流研讨】请根据反应Fe3++3SCN- Fe(SCN)3的化学平衡常数表达式K与浓度商Q的关系,讨论分别增大反应物和增大生成物浓度对化学平衡的影响。 改变浓度 Q、K关系 平衡移动方向 增大反应物浓度 增大c(FeCl3)或c(KSCN) 增大生成物浓度 增大c【Fe(SCN)3】 【理论预测】反应物浓度或生成物浓度,化学平衡正向移动,反应物浓度或生成物浓度,(填“增大”“减小”)化学平衡逆向移动。 这一理论预测还需实验证明。 【活动探究】请根据提供的试剂和仪器,完成实验并填表。 试剂: 0.01mol·L-1FeCl3溶液、0.03mol·L-1KSCN溶液、1mol·L-1FeCl3溶液、1mol·L-1KSCN溶液 仪器: 胶头滴管、点滴板 【实验交流】学习小组内交流研讨。 编号 实验内容 实验现象 实验结论 1 分别取两滴0.01mol·L-1FeCl3与0.03mol·L-1KSCN混合 2 向1中再加少量1mol·L-1KSCN溶液 3 向1中再加少量1mol·L-1FeCl3溶液 4 向2中再加少量1mol·L-1FeCl3溶液 【交流研讨】 (1)增大或减小反应物浓度时,化学平衡将怎样移动,为什么? (2)增大或减小生成物浓度时,化学平衡将怎样移动,为什么? 【概括整合】若增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,QK,平衡向移动;减少反应物浓度或增大生成物浓度,QK,平衡向移动。 【思考】改变浓度,化学平衡发生移动,K有变化吗? α有变化吗? 【归纳总结】温度不变,K;一般而言,增大一种反应物的浓度,另一种反应物的转化率。 【注意】固体和纯液体的浓度看作,改变固体或纯液体的量对化学平衡的移动影响。 【问题思考】1、反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)△H=_197.8kJ·mol-1是硫酸制造工业的基本反应。 在生产中常采用将过量的空气通入反应设备中的方法。 为什么? 2、假定你是一名化工生产设计师,你还可建议采取哪些措施来提高SO2的转化率? 【例题分析】在一定条件下,反应CO+NO2 CO2+NO达到平衡后,降低温度,混和气体的颜色变浅。 下列判断正确的是() A.正反应为吸热反应B.正反应为放热反应 C.CO的平衡转化率降低D.各物质的浓度不变 【课堂练习】1.关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体,尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛。 其化学机理为: ①HUr+H2O Ur-+H3O+ 尿酸尿酸根离子 ②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s) 下列对反应②叙述中正确的是() A.正反应的△H>0B.正反应的△H<0 C.升高温度平衡正向移动D.降低温度平衡正向移动 2.在一定条件下,反应H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)的△H<0,达到化学平衡状态且其他条件不变时: (1)如果升高温度,平衡混合物的颜色; (2)如果在体积固定的容器中加入一定量的氢气,化学平衡移动,Br2(g)的平衡转化率(变大、变小或不变)。 3.铬酸钾(K2CrO4)与重铬酸钾(K2Cr2O7)有如下转化: 2CrO42-+2H+ Cr2O72-+H2O 黄色橙红色 已知重铬酸钾的稀溶液呈橙红色。 (1)向重铬酸钾的稀溶液中加入NaOH,溶液呈色; (2)向 (1)的溶液中再加入过量的H2SO4,溶液呈色; (3)向重铬酸钾的稀溶液中加入Ba(NO3)2溶液(BaCrO4为黄色沉淀),则平衡向移动(填“左”或“右”)。 【问题】: 氧合血红蛋白与碳氧合血红蛋白之间存在可逆反应,可以相互转化。 Hb+O2(g) Hb(O2)Hb(O2)+CO(g) Hb(CO)+O2(g) 【思考】: 怎样抢救煤气中毒的病人呢? 3、压强的影响 【交流研讨】: 1、对于密闭容器中的气体来说,在保持温度不变时,把容器的体积压缩为原来的一半时,气体的压强将变成原来的多少倍? 如果把容器的体积扩大为原来的两倍呢? 2、假设下列表中的各反应已经达到平衡状态,若保持温度不变,将容器的体积压缩为原来的一半或增加到原来的两倍时,试分析化学平衡将如何移动。 【学生活动】将学生分为两部分讨论。 第一部分同学按表1讨论,第二部分同学按表2讨论,完成了本组的问题可以思考对方的问题。 (⊿Vg: 反应前后气态物质系数的变量) 表一: 编号 反应 △νg K V=1/2V0(P=2P0) 各气体的浓度变化 浓度商 (Q) Q与K’ 的关系 平衡移动 的方向 A N2(g)+O2(g) 2NO(g) C=2C0 B N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) C N2O4(g) 2NO2(g) 表二: 编号 反应 △νg 平衡 常数K V=2V0(P=1/2P0) 各气体的浓度变化 浓度商 (Q) Q与K 的关系 平衡移动 的方向 A N2(g)+O2(g) 2NO(g) CB=1/2C0 B N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) C N2O4(g) 2NO2(g) 【归纳总结】: 按下表整理讨论结果 编 号 反应 △νg 增大压强 减小压强 Q与K 的关系 平衡移动 的方向 Q与K 的关系 平衡移动 的方向 A N2(g)+O2(g) 2NO(g) B N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) C N2O4(g) 2NO2(g) 【启发】请同学们根据讨论的结果归纳压强对平衡的影响规律。 【结论】 【注意】: 对于没有气体参与的反应,压强改变时对物质浓度,因此,对没有气体参与的反应,压强改变时对平衡。 对于反应前后气态物质系数相同的反应改变压强,其浓度变化幅度,结果是QK,故平衡移动。 【提问】: 怎样抢救煤气中毒病人? 【学生活动】学生思考并做出解释,自己阅读教材50页身边的化学。 【规律总结】:
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