专题6 第1单元 第3课时 化学反应的限度 教案
文档属性
| 名称 | 专题6 第1单元 第3课时 化学反应的限度 教案 |  | |
| 格式 | DOCX | ||
| 文件大小 | 104.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-02-02 21:47:39 | ||
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文档简介
第3课时 化学反应的限度
1．通过探究SO2与O2的反应，知道可逆反应的基本特点。
2．通过探究FeCl3与KI溶液的反应，认识化学反应存在一定的限度。
素材 问题导入——如何探究化学反应存在一定的限度？
化学反应是按照化学方程式中的化学计量关系进行的，我们正是据此进行有关化学方程式的计算。然而一个化学反应在实际进行时(如化学实验、化工生产等)，反应物是否会按化学方程式中的计量关系完全转变成产物？如果能，是在什么条件下？如果不能，原因是什么？现通过下列实验进行说明。
步骤① 取5mL 0.1mol·L－1 KI溶液，滴加5～6滴0.1mol·L－1 FeCl3溶液
现象 溶液呈黄褐色
化学方程式 2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl
离子方程式 2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2
步骤② 在步骤①中继续滴加2mL CCl4，充分振荡
现象 上层颜色变浅，下层呈紫红色
步骤③ 取步骤②的上层溶液，滴加KSCN溶液
现象 溶液呈血红色
离子方程式 Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3
结论 溶液中存在Fe3+, FeCl3未反应完全
在上述实验中，少量FeCl3溶液与过量KI溶液反应。从充分反应的溶液中分离出I2单质后，加入KSCN溶液仍然能检测到Fe3+的存在，说明Fe3+并未完全转化为Fe2+。由此可见，FeCl3和KI的反应没有完全进行到底，该反应有一定的限度。
事实上，像这样有一定限度的化学反应还有很多，它们都是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物。如SO2与O2在一定条件下合成SO3的反应、N2与H2在一定条件下合成NH3的反应等，都是可逆反应。
问题一 可逆反应有哪些特点？
1．可逆反应中，正、逆两个反应在“同”一条件下“同时”进行。
反例：CaCO3CaO＋CO2↑与CaO＋CO2===CaCO3
2H2O2H2↑＋O2↑与2H2＋O22H2O
2．可逆反应中反应物不能完全转化为生成物，反应物与生成物共存。如反应2SO2＋O22SO3中，无论怎样改变反应条件都不能使SO2全部转化成SO3。这是因为在SO2与O2发生化合反应生成SO3的同时，SO3也在发生分解反应生成SO2与O2。
问题二 “三段式”计算法。
1．基本步骤
(1) 确定反应物或生成物起始加入的物质的量或物质的量浓度。
(2) 确定反应过程中各物质发生变化的物质的量或物质的量浓度。
(3) 确定反应进行到某一时刻反应物或生成物的物质的量或物质的量浓度。
(4) 在同一个化学反应中，用不同物质表示反应速率时，如aA＋bB cC＋dD (A、B、C、D均为气体)，有
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)
＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)
＝a∶b∶c∶d
2．建构模型
若存在反应mA＋nB===pC＋qD(A、B、C、D均为气体)。设反应物A、B的起始浓度分别为 amol·L－1、bmol·L－1, A的转化浓度为mxmol·L－1，则有：
mA ＋ nB === pC ＋ qD
起始浓度/(mol·L－1) a b 0 0
转化浓度/(mol·L－1) mx nx px qx
终态浓度/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
下列对化学反应限度的叙述，错误的是( D )
A．任何可逆反应都有一定的限度
B．可逆反应中的反应物不能全部转化为生成物
C．化学反应的限度与反应时间的长短无关
D．化学反应的限度是不可改变的
【解析】 化学反应的限度是在一定条件下建立的，当条件改变时，其限度也可能改变。
【素养要求】 认识化学反应有一定限度，可以通过改变外界条件调控化学反应的限度。
下列关于反应N2＋3H22NH3的说法，正确的是( A )
A．升高体系温度能增大反应速率
B．降低N2的浓度能增大反应速率
C．使用催化剂不影响反应速率
D．反应若在密闭容器中进行，N2和H2能100%转化为NH3
【解析】 通常情况下，升高温度、增大反应物的浓度、使用合适的催化剂，都可以增大化学反应速率。可逆反应中，反应物不能完全转化为生成物。
【素养要求】 能从化学反应限度的角度解释生产、生活中的简单化学现象。
在一容积固定的密闭容器中充入N2和H2，发生反应N2＋3H22NH3，反应2min后N2的浓度从开始时的1.0mol·L－1降到0.8mol·L－1。已知反应开始时H2的浓度是2.0mol·L－1。
求：(1)2min末，H2、NH3的物质的量浓度。(2)2min末，H2的转化率。
【答案】 (1) H2: 1.4mol·L－1 NH3: 0.4mol·L－1 (2) 30%
【解析】 解决与可逆反应有关的问题时，经常用“三段式”计算法，即起始浓度(或物质的量)、转化浓度(或物质的量)和某时刻的浓度(或物质的量)。
N2 ＋ 3H2 2NH3
起始浓度/(mol·L－1) 1.0 2.0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.2 0.6 0.4
2min末浓度/(mol·L－1) 0.8 1.4 0.4
2min末，H2的转化率＝×100%＝30%。
【素养要求】 能够进行关于可逆反应的简单计算。
*选做强化题 将等物质的量的A、B混合于2L密闭容器中，发生反应：3A＋B pC＋2D(A、B、C、D均为气体)。经2min后测得D的浓度为0.5mol·L－1, c(A)∶c(B)＝3∶5，以C表示的化学反应速率v(C)＝0.25mol·L－1·min－1。下列说法正确的是( C )
A．反应速率v(B)＝0.25mol·L－1·min－1
B．该化学方程式中p＝1
C．2min时，A的物质的量为1.5mol
D．2min时，A的转化率为60%
【解析】 设A、B的起始的物质的量浓度为x。c(C)＝v(C)×Δt＝0.25mol·L－1·min－1×2min＝0.5mol·L－1。
3A ＋ B pC ＋ 2D
起始浓度/(mol·L－1) x x 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.75 0.25 0.5 0.5
2min时的浓度/(mol·L－1) x－0.75 x－0.25 0.5 0.5
c(A)∶c(B)＝(x－0.75)∶(x－0.25)＝3∶5, x＝1.5mol·L－1。v(B)＝＝＝0.125mol·L－1·min－1。由于C与D的转化浓度相等，所以它们的化学计量数相等，p＝2。2min时，A的物质的量浓度为1.5mol·L－1－0.75mol·L－1＝0.75mol·L－1。2min时，A的物质的量为0.75mol·L－1×2L＝1.5mol。2min时，A的转化率＝×100%＝50%。
【素养要求】 认识化学反应有一定的限度。
1．通过探究SO2与O2的反应，知道可逆反应的基本特点。
2．通过探究FeCl3与KI溶液的反应，认识化学反应存在一定的限度。
素材 问题导入——如何探究化学反应存在一定的限度？
化学反应是按照化学方程式中的化学计量关系进行的，我们正是据此进行有关化学方程式的计算。然而一个化学反应在实际进行时(如化学实验、化工生产等)，反应物是否会按化学方程式中的计量关系完全转变成产物？如果能，是在什么条件下？如果不能，原因是什么？现通过下列实验进行说明。
步骤① 取5mL 0.1mol·L－1 KI溶液，滴加5～6滴0.1mol·L－1 FeCl3溶液
现象 溶液呈黄褐色
化学方程式 2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋I2＋2KCl
离子方程式 2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2
步骤② 在步骤①中继续滴加2mL CCl4，充分振荡
现象 上层颜色变浅，下层呈紫红色
步骤③ 取步骤②的上层溶液，滴加KSCN溶液
现象 溶液呈血红色
离子方程式 Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3
结论 溶液中存在Fe3+, FeCl3未反应完全
在上述实验中，少量FeCl3溶液与过量KI溶液反应。从充分反应的溶液中分离出I2单质后，加入KSCN溶液仍然能检测到Fe3+的存在，说明Fe3+并未完全转化为Fe2+。由此可见，FeCl3和KI的反应没有完全进行到底，该反应有一定的限度。
事实上，像这样有一定限度的化学反应还有很多，它们都是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物。如SO2与O2在一定条件下合成SO3的反应、N2与H2在一定条件下合成NH3的反应等，都是可逆反应。
问题一 可逆反应有哪些特点？
1．可逆反应中，正、逆两个反应在“同”一条件下“同时”进行。
反例：CaCO3CaO＋CO2↑与CaO＋CO2===CaCO3
2H2O2H2↑＋O2↑与2H2＋O22H2O
2．可逆反应中反应物不能完全转化为生成物，反应物与生成物共存。如反应2SO2＋O22SO3中，无论怎样改变反应条件都不能使SO2全部转化成SO3。这是因为在SO2与O2发生化合反应生成SO3的同时，SO3也在发生分解反应生成SO2与O2。
问题二 “三段式”计算法。
1．基本步骤
(1) 确定反应物或生成物起始加入的物质的量或物质的量浓度。
(2) 确定反应过程中各物质发生变化的物质的量或物质的量浓度。
(3) 确定反应进行到某一时刻反应物或生成物的物质的量或物质的量浓度。
(4) 在同一个化学反应中，用不同物质表示反应速率时，如aA＋bB cC＋dD (A、B、C、D均为气体)，有
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)
＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)
＝a∶b∶c∶d
2．建构模型
若存在反应mA＋nB===pC＋qD(A、B、C、D均为气体)。设反应物A、B的起始浓度分别为 amol·L－1、bmol·L－1, A的转化浓度为mxmol·L－1，则有：
mA ＋ nB === pC ＋ qD
起始浓度/(mol·L－1) a b 0 0
转化浓度/(mol·L－1) mx nx px qx
终态浓度/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
下列对化学反应限度的叙述，错误的是( D )
A．任何可逆反应都有一定的限度
B．可逆反应中的反应物不能全部转化为生成物
C．化学反应的限度与反应时间的长短无关
D．化学反应的限度是不可改变的
【解析】 化学反应的限度是在一定条件下建立的，当条件改变时，其限度也可能改变。
【素养要求】 认识化学反应有一定限度，可以通过改变外界条件调控化学反应的限度。
下列关于反应N2＋3H22NH3的说法，正确的是( A )
A．升高体系温度能增大反应速率
B．降低N2的浓度能增大反应速率
C．使用催化剂不影响反应速率
D．反应若在密闭容器中进行，N2和H2能100%转化为NH3
【解析】 通常情况下，升高温度、增大反应物的浓度、使用合适的催化剂，都可以增大化学反应速率。可逆反应中，反应物不能完全转化为生成物。
【素养要求】 能从化学反应限度的角度解释生产、生活中的简单化学现象。
在一容积固定的密闭容器中充入N2和H2，发生反应N2＋3H22NH3，反应2min后N2的浓度从开始时的1.0mol·L－1降到0.8mol·L－1。已知反应开始时H2的浓度是2.0mol·L－1。
求：(1)2min末，H2、NH3的物质的量浓度。(2)2min末，H2的转化率。
【答案】 (1) H2: 1.4mol·L－1 NH3: 0.4mol·L－1 (2) 30%
【解析】 解决与可逆反应有关的问题时，经常用“三段式”计算法，即起始浓度(或物质的量)、转化浓度(或物质的量)和某时刻的浓度(或物质的量)。
N2 ＋ 3H2 2NH3
起始浓度/(mol·L－1) 1.0 2.0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.2 0.6 0.4
2min末浓度/(mol·L－1) 0.8 1.4 0.4
2min末，H2的转化率＝×100%＝30%。
【素养要求】 能够进行关于可逆反应的简单计算。
*选做强化题 将等物质的量的A、B混合于2L密闭容器中，发生反应：3A＋B pC＋2D(A、B、C、D均为气体)。经2min后测得D的浓度为0.5mol·L－1, c(A)∶c(B)＝3∶5，以C表示的化学反应速率v(C)＝0.25mol·L－1·min－1。下列说法正确的是( C )
A．反应速率v(B)＝0.25mol·L－1·min－1
B．该化学方程式中p＝1
C．2min时，A的物质的量为1.5mol
D．2min时，A的转化率为60%
【解析】 设A、B的起始的物质的量浓度为x。c(C)＝v(C)×Δt＝0.25mol·L－1·min－1×2min＝0.5mol·L－1。
3A ＋ B pC ＋ 2D
起始浓度/(mol·L－1) x x 0 0
转化浓度/(mol·L－1) 0.75 0.25 0.5 0.5
2min时的浓度/(mol·L－1) x－0.75 x－0.25 0.5 0.5
c(A)∶c(B)＝(x－0.75)∶(x－0.25)＝3∶5, x＝1.5mol·L－1。v(B)＝＝＝0.125mol·L－1·min－1。由于C与D的转化浓度相等，所以它们的化学计量数相等，p＝2。2min时，A的物质的量浓度为1.5mol·L－1－0.75mol·L－1＝0.75mol·L－1。2min时，A的物质的量为0.75mol·L－1×2L＝1.5mol。2min时，A的转化率＝×100%＝50%。
【素养要求】 认识化学反应有一定的限度。