【河东教育】山西省永济中学2014-2015化学新人教版选修4 第二章 化学反应速率和化学平衡 教案+单元测试(含答案)

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名称 【河东教育】山西省永济中学2014-2015化学新人教版选修4 第二章 化学反应速率和化学平衡 教案+单元测试(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2015-01-10 21:40:32

文档简介

第二章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率




知识
技能
了解化学反应速率的概念和表示方法
整理和总结相关的基本概念、基本规律,把零散知识串成线、结成网
过程

方法
1、通过有关化学反应速率概念的计算,掌握计算化学反应速率的方法,提高有关化学概念的计算能力
2、提高根据化学方程式的判断、比较和计算化学反应速率的能力,掌握比较化学反应快慢的方法。
3、通过实验测定某些化学反应速率
情感
价值观
通过学习过程例学生初步学会运用化学视角,去观察生活、生产和社会中有关化学反应速率的问题
重 点
化学反应速率的表示方法
难 点
化学反应速率的计算









第二章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
1、化学反应速率的表示方法:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。
V == △C/ △t
单位是:mol/(L·s) 或 mol/(L·min) 或 mol/(L·h)
2、在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。
二、化学反应速率的测定
1、基本思路
2、基本性质
3、化学方法
教学过程
备注
[引入]提出问题讨论:(1)怎样判断化学反应的快慢?(2)通过对实验现象的观察你能否判断出一个反应比另一个反应快多少吗?
第二章 化学反应速率和化学平衡
第一节 化学反应速率
[讨论]在物理上用单位时间内物体运动的距离来表示物体运动的快慢,那么在化学上怎样定量的表示化学反应进行得快慢呢?
[讲]化学反应速率的表示方法;用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。 若浓度用物质的量(C)来表示,单位为:mol/L,时间用t来表示,单位为:秒(s)或分(min)或小时(h)来表示,则化学反应速率的数学表达式为: V == △C/△ t 单位是:mol/(L·s) 或 mol/(L·min) 或 mol/(L·h)
1、化学反应速率的表示方法:用单位时间内反应物浓度的减少或生成物的浓度增加来表示。
V == △C/ △t
单位是:mol/(L·s) 或 mol/(L·min) 或 mol/(L·h)
[例题]例1、在2L的密闭容器中,加入1mol和3mol的H2和N2,发生 N2 + 3H2 2NH3 ,在2s末时,测得容器中含有0.4mol的NH3,求该反应的化学反应速率。
解: N2 + 3H2 2NH3
起始量(mol): 1 3 0
2s末量(mol): 1-0.2 3-0.6 0.4
变化量(mol): 0.2 0.6 0.4
则 VN2==0.2/2×2==0.05 mol/(L·s) VH2==0.6/2×2==0.15 mol/(L·s)
VNH3==0.4/2×2==0.1 mol/(L·s)
[投影]理解化学反应速率的表示方法时应注意的几个问题:
1.上述化学反应速率是平均速率,而不是瞬时速率。
2.无论浓度的变化是增加还是减少,一般都取正值,所以化学反应速率一般为正值。
3.由于在反应中纯固体和纯液体的浓度是恒定不变的,因此对于有纯液体或纯固体参加的反应一般不用纯液体或纯固体来表示化学反应速率。其化学反应速率与其表面积大小有关,而与其物质的量的多少无关。通常是通过增大该物质的表面积来加快反应速率。
4、对于同一个反应来说,用不同的物质来表示该反应的速率时,其数值不同,但每种物质都可以用来表示该反应的快慢。因此,表示化学反应速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质做标准。
5.对于在一个容器中的一般反应 aA + bB == cC + dD来说有: VA :VB :VC :VD === △CA :△CB :△CC :△CD === △nA :△nB :△nC :△nD==== a :b :c :d
2、在同一个反应中,各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比。
[例题]例2、可逆反应A(g)+ B(g)== C(g)+ D(g) ,在四种不同情况下的反应速率如下,其中反应进行得最快的是
A. VA==0.15mol/L·min B. VB==0.6 mol/L·min
C. VC==0.4 mol/L·min D.VD==0.01 mol/L·s
二、化学反应速率的测定
1、基本思路
[讲]因为化学反应中发生变化的是体系中的化学物质(包括反应物和生成物),所以与其中任何一种化学物质的浓度(或质量)相关的性质在测量反应速率时都可以可以加以利用
2、基本性质
(1) 直接可观察的性质,如释放气体的体积和体系的压强
(2) 依靠科学仪器才能测量的性质,如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等
(3) 在溶液中,当反应物或产物本身有比较明显的颜色时,常常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率
3、化学方法
[投影]学生实验2-1
实验用品:锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50 mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、1 mol/L的硫酸、4mol/L的硫酸
实验步骤: 取一套装置,加入40 mL 1mol/L的的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。
取另一套装置,加入40 mL 4mol/L的硫酸,测量收集10 mL H2所用的时间。
实验现象:锌跟硫酸反应产生气泡,收集10 mL气体。所用的时间比所用的时间短
加入试剂
反应时间
min
反应速率
Mol/(L·min)
1mol/L H2SO4


4mol/L H2SO4


实验结果:
实验结论:4mol/L的硫酸与锌反应比1mol/L的硫酸与锌反应快。
注意事项:
 锌粒的颗粒(即表面积)大小基本相同
 40mL的硫酸溶液要迅速加入
装置气密性要好,且计时要迅速准确 
[思考与交流]还可根据反应速率相关量的哪些变化来测定该反应速率?
锌跟硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+ == Zn2+ + H2 ↑,因此我们还可利用相同质量的锌完全溶解所用时间的不同、稀硫酸浓度的变化等来测定化学反应速率
[跟踪练习]
1、“碘钟”实验中,3I-+=I3- +2SO42 -的反应速率可以用I3- 与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量,t越小,反应速率越大。某探究性学习小组在20 ℃进行实验,得到的数据如下表:
实验编号





c(I-)/ mol·L-1
0.040
0.080
0.080
0.160
0.120
c()/mol·L-1
0.040
0.040
0.080
0.020
0.040
t/s
88.0
44.0
22.0
44.0
t1
回答下列问题:
(1) 该实验的目的___________。
(2) 显色时间t1=___________。
(3) 温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律,若在40 ℃下进行编号③对应浓度的实验,显色时间t2的范围为______(填字母)。
(A)<22.0 s (B)22.0 s~44.0 s
(C)>44.0 s (D)数据不足,无法判断
(4) 通过分析比较上表数据,得到的结论是______________________。
2、在密闭容器中A与B反应生成C,其反应速率分别用V(A)、V(B)、V(C)表示。已知V(A)、V(B)、V(C)之间有以下关系2V(B)==3V(A),3V(C)==2V(B)。则此反应可表示为( A )
A、2A+3B==2C B、A+3B==2C
C、3A+B==2C D、A+B==C
教学回顾:
第二节 影响化学反应速率的因素




知识
技能
(1)理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
(2)使学生能初步运用有效碰撞、碰撞的取向和活化分子等来解释浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
过程

方法
(1)掌握运用浓度、压强、温度和催化剂等条件比较反应速率大小的方法;
(2)通过识别有关化学反应速度与压强、温度或浓度等的图像,提高识图析图能力,培养从图像中挖掘化学信息的能力。
情感
价值观
(1)通过实验培养学生严谨的科学态度,知道科学研究的一般方法。
(2)通过目前催化剂研究的遗憾,激发学生投身科学的激情。
重 点
压强对化学速率的影响,用活化分子理论解释外界条件对化学反应速率的影响
难 点
压强对化学速率的影响,用活化分子理论解释外界条件对化学反应速率的影响









一、决定化学反应速率的因素:反应物本身的性质
二、外界条件对化学反应速率的影响:
(一)浓度对化学反应速率的影响
(二)压强对化学反应速率的影响
(三)温度对化学反应速率的影响
(四)催化剂对化学反应速率的影响
(五)其它因素对化学反应速率的影响
教学过程
备注
[导入]有些反应速率很快,如盐酸与氢氧化钠的中和反应,而有些反应速率很慢,如石油的形成。可见,不同物质化学反应速率相差很大,决定化学反应速率的因素是反应物本身的性质。
一、决定化学反应速率的因素:反应物本身的性质
二、外界条件对化学反应速率的影响:
(一)浓度对化学反应速率的影响
[演示]课本20页实验2-2草酸与酸性高锰酸钾的反应
[补充实验] 不同浓度的Na2S2O3溶液与0.1摩/升的硫酸反应的对比实验表
编号
Na2S2O3溶液

硫 酸
出现浑浊的时间(秒)
1
10ml
0
10ml
2
5ml
5ml
10ml
当其它条件不变时,增加反应物的浓度,可以增大反应的速率。
【实验解释】为什么增大反应物的浓度会影响反应速率呢?
当增加反应物的浓度时,单位体积内活化分子的数量增加,有效碰撞的频率增大,导致反应速率增大。
【对结论的再理解】
1.一个反应的速率主要取决于反应物的浓度,与产物的浓度关系不大
2.对于可逆反应aA +bB cC + dD来说,正反应的速率只取决于A、B两种物质的浓度,与C、D两种物质的浓度关系不大。而逆反应的速率只取决于C、D两种物质的浓度,与A、B两种物质的浓度关系不大。增加A或B的浓度只可以使正反应的速率增大,不会影响逆反应的速率。
3.固体和纯液体的浓度是一个常数,所以增加这些物质的量,不会影响反应的速率。
【应用】1.用饱和食盐水代替水制乙炔,以减缓太快的反应速率。
2. 制Fe(OH)2时,通过降低NaOH溶液的含氧量(给溶液加热)来降低Fe(OH)2被氧化的速率。
(二)压强对化学反应速率的影响
【提出问题】压强是怎样对化学反应速率进行影响的?
【收集事实】途径:已有的实验知识(提出以下几个实验)对比
1. 10ml、0.1mol/L的Na2S2O3溶液与0.1摩/升的硫酸10毫升反应的实验。
2. CaO固体与SiO2固体在高温下反应生成CaSiO3。
3. SO2 与O2在一密闭容器内反应生成SO3。
(讨论)给上述三个反应的容器加压,三个反应的反应物的浓度是怎样变化的?
【事实的处理】列表比较
编号
反应物的状态
加压后反应物浓度变化
加压后反应的速率变化
1
2
3
对于有气体参加的反应来说,其他条件不变时,增大体系的压强,反应速率会加大。
【解释】为什么增大压强会影响有气体参加的化学反应的速率?
(明确)1.一定量气体的体积与其所受的压强成正比。这就是说,如果气体的压强增大到原来的2倍,气体的体积就缩小到原来的一半,单位体积内的分子数就增多到原来的2倍,即体系中各个物质的浓度都增加,所以化学反应速率增大。相反,减小压强,气体的体积就扩大,浓度减小,因而反应速率减小。
2.如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时,由于改变压强对它们的体积改变很小,因而它们的浓度改变也很小,可以认为压强与它们的反应速率无关。
【结论的再理解】
1.压强对反应速率的影响是通过改变浓度而影响反应速率的。我们在分析压强对反应速率的影响时,应最终落实到浓度上,将压强问题转化为浓度问题。
2. 对于那些反应物和生成物都有气体参加的可逆反应来说,增大体系的压强,反应物和生成物的浓度都增加,所以,正反应的速率和逆反应的速率都增大。
3.恒容时加入惰性气体使压强增大,反应物和生成物的浓度都没有变化,所以化学反应速率不变。恒压时加入惰性气体使体积增大,反应物和生成物的浓度都减小,所以化学反应速率减小。
(三)温度对化学反应速率的影响
[演示]课本21页实验2-3
同浓度的Na2S2O3溶液在不同温度下与0.1摩/升的硫酸5毫升反应的对比表
编号
0.1mol/LNa2S2O3
0.1mol/L的H2SO4
反应温度(℃)
出现浑浊的时间(秒)
1
5ml
5ml
冷水
2
5ml
5ml
热水
结论:在其它条件不变的情况下,升高温度,化学反应要加快。经过实验测定,温度每升高10℃,反应速率通常要增大到原来的2~4倍。
『回顾』1. Cu与浓硫酸在常温条件下和在加热条件下反应情况的对比。
2. Mg条分别与冷水和沸水的反应情况的对比。
【解释】为什么升高温度会使反应速率加快?
当反应物浓度一定时,分子总数一定,升高温度,反应物分子的能量增高,使活化分子的百分比增大,因而单位体积内活化分子数量增多,有效碰撞频率增大,所以,反应速率加大。
【对结论的再理解】对于可逆反应来说,升高体系的温度,反应物和生成物中的活化分子数都增加,所以,正反应的速率和逆反应的速率都增大。
【应用】1.在实验室进行化学反应时,常常通过给反应物加热来增大反应的速率。
2. 合成氨工业中,是在500℃的条件下进行反应,以加快反应进行的速度。
3. 为防止食品变质,我们将食品放入冰箱中保存,以降低食品变质的速率。
【科学探究】课本21页科学探究:不同温度下碘化钾与稀硫酸反应(淀粉指示颜色)的速率不同。
(四)催化剂对化学反应速率的影响
【演示】22页演示实验2-4:过氧化氢分解的对比实验
(1)过氧化氢分解实验的对比表
编号
无催化剂时的反应情况
有催化剂时的反应情况
1
(2)用KClO3制氧气实验的对比表
编号
无催化剂时的反应情况
有催化剂时的反应情况
1
【结论】催化剂能加快化学反应速率。
【解释】为什么催化剂能加快化学反应速率?
当温度和反应物浓度一定时,使用催化剂可使反应途径发生改变,从而降低了反应的活化能,使得活化分子的百分比增大,因此单位体积内活化分子的数目增多,有效碰撞频率增大,故化学反应速率加大。
【对结论的再认识】
1.催化剂改变化学反应速率的原因仅仅是改变始态到终态的途径,不改变反应的结果。
2. 能加快反应速率的催化剂叫正催化剂;能减慢化学反应速率的催化剂叫负催化剂。如不作特殊说明,均指正催化剂。
3. 对可逆反应而言,正催化剂使正、逆反应速率都加快,且加快的程度相同。相反,负催化剂使正、逆反应速率都减小,且减小的程度相同。
(五)其它因素对化学反应速率的影响
光、磁场、超声波、颗粒大小、溶剂性质…等
[随堂练习]
1.一般都能使反应速率加快的方法是( B )。
升温;②改变生成物浓度;③增加反应物浓度;④加压
(A)①②③ (B)①③ (C)②③ (D)①②③④
2.NO和CO都是汽车尾气里的有害物质,它们能缓慢地起反应生成氮气和二氧化碳气体:2NO+2CO=N2+2CO2对此反应,下列叙述正确的是( AC )
(A)使用催化剂能加快反应速率
(B)改变压强对反应速率没有影响
(C)冬天气温低,反应速率降低,对人体危害更大
(D)无论外界条件怎样改变,均对此化学反应的速率无影响
4.把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器中,产生H2的速率可由如图2-1-1表示,在下列因素中,①盐酸的浓度,②镁条的表面积,③溶液的温度,④氯离子的浓度,影响反应速率的因素是( C )。
(A) ①④ (B)③④
(C)①②③ (D)②③
5.煅烧硫铁矿产生二氧化硫,为了提高生成二氧化硫的速率,下列措施可行的是( AB)。
(A)把块状矿石碾成粉末 (B)向炉内喷吹氧气
(C)使用Fe2O3作催化剂 (D)降低体系的温度
6.在密闭容器中发生2SO2+O2 2SO3反应,现控制下列三种不同的条件:
①在400℃时,10molSO2与5molO2反应;
②在400℃时,20molSO2与5molO2反应;
③在300℃时,10molSO2与5molO2反应;
问:开始时,正反应速率最快的是____②_;正反应速率最慢的是_③__。

教学回顾:
课题:第三节 化学平衡(一)




知识
技能
1、理解化学平衡状态等基本概念。
2、理解化学平衡状态形成的条件、适用范围、特征。
过程

方法
1、用化学平衡状态的特征判断可逆反应是否达到化学平衡状态,从而提高判断平衡状态、非平衡状态的能力。
2、利用化学平衡的动态特征,渗透对立统一的辩证唯物主义思想教育。
3、加强新知识的运用,找到新旧知识的连接处是掌握新知识的关键,培养学生严谨的学习态度和思维习惯。
情感
态度
价值观
通过从日常生活、基本化学反应事实中归纳化学状态等,提高学生的归纳和总结能力;通过溶解平衡、化学平衡、可逆反应之间的联系,提高知识的总结归纳能力。
重 点
化学平衡的概念及特征
难 点
化学平衡状态的判断









第三节 化学平衡
一、可逆反应与不可逆反应
溶解平衡的建立?
开始时v(溶解)>v(结晶)
平衡时v(溶解)=v(结晶)?
结论:溶解平衡是一种动态平衡?
二、化学平衡状态
1、定义:指在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
化学平衡状态的特征:
教学过程
备注
[引入]我们已经学过许多化学反应,有的能进行到底,有的不能进行到底。例如在合成氨工业中,除了需要考虑如何使N2和H2尽快地转变成NH3外,还需要考虑怎样才能使更多的N2和H2转变为NH3,后者所说的就是化学反应进行的程度问题——化学平衡。
第三节 化学平衡?
如果对于一个能顺利进行的、彻底的化学反应来说,由于反应物已全部转化为生成物,如酸与碱的中和反应就不存在什么反应限度的问题了,所以,化学平衡主要研究的是可逆反应的规律。
一、可逆反应与不可逆反应
[思考]大家来考虑这样一个问题,我现在在一个盛水的水杯中加蔗糖,当加入一定量之后,凭大家的经验,你们觉得会怎么样呢?开始加进去的很快就溶解了,加到一定量之后就不溶了。
[讲]所以说刚才回答说不溶了是不恰当的,只能说从宏观上看到蔗糖的量不变了,溶解并没有停止。我这里把这一过程做成了三维动画效果,以帮助大家理解溶解过程。
[投影]演示一定量蔗糖分子在水中的溶解过程。
[讲]这时候我们就说,蔗糖的溶解达到了平衡状态,此时溶解速率等于结晶速率,是一个动态平衡。
溶解平衡的建立?
开始时v(溶解)>v(结晶)
平衡时v(溶解)=v(结晶)?
结论:溶解平衡是一种动态平衡?
[探讨]我们学过那些可逆反应?可逆反应有什么特点?
在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应.可逆反应不能进行完全,
[例]在容积为1L的密闭容器里,加0.01molCO和0.01molH2O(g),的体系中各组分的速率与浓度的变化
[投影]
二、化学平衡状态
1、定义:指在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
化学平衡状态的特征:
(1)动:动态平衡v(正)=v(逆)≠0
(2)等:v(正)= v(逆)
(3)定:反应混合物中各组分的浓度保持一定,各组分的含量保持不变。
(4)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。
[小结]对于不同类型的可逆反应,某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志,取决于该物理量在平衡到达前(反应过程中)是否发生变化。若是则可;否则,不行。
教学回顾:
课题:第三节 化学平衡(二)




知识
技能
理解化学平衡的概念,使学生理解浓度、压强对化学平衡的影响
过程

方法
1、通过浓度实验,逐步探究平衡移动的原理及其探究的方法,引起学生在学习过程中主动探索化学实验方法,
通过讨论、分析、对比的方法,培养学生的观察能力和实验探究能力
情感
态度
价值观
激发学生的学习兴趣,培养学生尊重科学、严谨求学、勤于思考的态度,树立透过现象看本质的唯物主义观点
重 点
浓度、压强、温度、催化剂对化学平衡的影响
难 点
平衡移动的原理分析及应用









第三节 化学平衡(二)
一、浓度对化学平衡的影响
在其它条件不变的情况下,增大反应物浓度,正反应速率加快,平衡向正反应方向移动,增大生成物浓度,逆反应速率加快,平衡向逆反应方向移动。
二 压强对化学平衡的影响
1、其他条件不变时,增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动,减小压强;平衡向气体体积增大的方向移动。
2、如反应前后气体体积没有变化的反应,改变压强不会使平衡移动。
三、温度对化学平衡的影响:
在其它条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡商着吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。
在其它条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡商着吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。
四、催化剂对化学平衡的影响
使用催化剂不影响化学平衡的移动。
五、可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫化学平衡的移动
勒沙特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
教学过程
备注
[复习提问]1、平衡状态的特征及实质?2、影响速率的外界因素有哪些?
第三节 化学平衡(二)
一、浓度对化学平衡的影响
[科学探究]实验2-5 [投影]
滴加3~10滴浓硫酸
滴加10~20滴6 mol/LNaOH
K2Cr2O7溶液
橙色
黄色
[科学探究]实验2-6[投影]
编号
1
2
步骤(1)
滴加饱和FeCl3溶液
滴加浓的KSCN溶液
现象
颜色加深
颜色加深
C生
增大
增大
步骤(2)
滴加NaOH溶液
滴加NaOH溶液
现象
试管都有红褐色沉淀,且溶液颜色变浅
C生
都减小
[活动]结合溶液颜色变化,进行分析,填写表格。
[投影]
操作
现象
C生
V正
V逆
V正与V逆
平衡
原混合液
保持不变
保持不变
保持不变
保持不变
相等
不移动
滴加浓FeCl3溶液后达到平衡
加深
增大
增至最大后减小
增大
V正>V逆
向右移动
[问]上述两个实验中,化学平衡状态是否发生了变化,你是如何判断的?
从中你能否知化学平衡的因素?
[投影]填写下列表格,总结浓度是如何影响化学平衡的
浓度的变化
v正 v逆的变化
结果
平衡移动
平衡移动结果
增大反应物浓度

减少反应物浓度
增大生成物浓度
减少生成物浓度
[活动]根据表格,完成V-T图
[投影]
在其它条件不变的情况下,增大反应物浓度,正反应速率加快,平衡向正反应方向移动,增大生成物浓度,逆反应速率加快,平衡向逆反应方向移动。
[过渡] 哪些状态物质受压强影响比较大?如何影响的?压强也能够影响化学反应速率,那究竟如何改变呢?
[讲] 压强对化学平衡的影响:固态、液态物质的体积受压强影响很小,压强不使平衡移动。反应中有气体参加:压强减小→浓度减小→平衡向体积减小的方向移动,反之亦然。
二 压强对化学平衡的影响
1、其他条件不变时,增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动,减小压强;平衡向气体体积增大的方向移动。
2、如反应前后气体体积没有变化的反应,改变压强不会使平衡移动。
[活动]根据压强对平衡的影响画出增大压强的V-t图
[投影]
三、温度对化学平衡的影响:
[科学探究]实验2-7 [投影]图2-5
[投影]根据气体颜色变化指导学生填写表格。
条件改变?
平衡移动方向
结果
升高温度
向吸热反应方向移动
体系温度降低,但比原来的高
降低温度
向放热反应方向移动
体系温度升高,但比原来的低
[活动]结合表格,让学生完成升温的V-t图。
[投影]图片
在其它条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡商着吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。
[过]前面讲到温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率有影响,而且这一节内容也讲到了温度、压强和浓度都对化学平衡有影响,那么催化剂对化学平衡有没有影响呢?
[活动]结合表格,让学生完成使用催化剂后的V-t图。
[投影]
四、催化剂对化学平衡的影响-----使用催化剂不影响化学平衡的移动。
[讲]化学平衡只有在一定的条件下才能保持,当一个可逆反应达到化学平衡状态后,如果改变浓度、压强、温度等反应条件,达到平衡的反应混合物里各组分的浓度也会随着改变,从而达到新的平衡状态。由此引出化学平衡的移动。
五、可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫化学平衡的移动。
[过]前面讲述了浓度、压强和温度等多种因素对化学平衡的影响,有人就把这么多因素的影响总结出一条经验规律---勒夏特列原理。
勒沙特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
[讲]需要我们注意的是,勒夏特列原理中的“减弱”这种改变,不是“消除”。勒夏特列原理只考虑有单个条件改变。勒沙特列原理适用于任何动态平衡体系。
[小结]本节课以实验和讨论的方法主要学习温度和催化剂对化学平衡的影响以及归纳了勒夏特列原理,加深了影响化学平衡因素的理解,重点温度和催化剂对化学平衡的影响,难点是勒夏特列原理的理解。
教学回顾:
课题:第三节 化学平衡(三)




知识
技能
理解化学平衡常数的概念,掌握有关化学平衡常数的简单计算
过程
方法
能用化学平衡常数、转化率判断化学反应进行的程度
情感
价值观
培养学生的逻辑思维能力和科学态度;培养学生理论联系实际能力
重 点
理解化学平衡常数的概念及化学平衡常数的简单计算
难 点
理解化学平衡常数与反应进行方向和限度的内在联系









三、化学平衡常数
1. 定义:在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数,简称平衡常数,用符号K表示。
2. 表达式对于任意反应?mA+nB pC+qD K=
3、书写平衡常数表达式时,要注意:
(1) 反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可以看做“1”而不代入公式。
(2) 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关
4. 化学平衡常数的意义:K只受温度影响,K越大,反应进行的程度越大,反应的转化率也越大;反之K越小,表示反应进行的程度越小,反应物的转化率也越小。
5、化学平衡常数的应用
(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K值越大,表示反应进行得越完全,反应物转化率越大;
K值越小,表示反应进行得越不完全 ,反应物转化率越小 。
(2)判断正在进行的可逆是否平衡及反应向何方向进行:
对于可逆反应:mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g),在一定的温度下的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:Qc=Cp(C)·Cq(D)/Cm(A)·Cn(B),叫该反应的浓度商。
Qc<K ,V正>V逆,反应向正反应方向进行
Qc=K ,V正==V逆,反应处于平衡状态
Qc>K ,V正(3)利用K可判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”)。
若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应(填“吸热”或“放热”)。
教学过程
备注
[复习提问]化学平衡的特征有哪些??
化学平衡的特征:(1)反应物和所有产物均处于同一反应体系中,反应条件(温度、压强)保持不变。(2)达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变;由于化学平衡状态时反应仍在进行,故其是一种动态平衡。达到平衡时正反应速率等于逆反应速率。
[引入]化学平衡状态的特征,不仅包括上边大家回答的那些,还有其他方面的特征,这就是今天咱们学习和讨论的主题——化学平衡常数。
三、化学平衡常数
[探究活动]请同学们阅读教材P29标题三下面的内容以及浓度关系数据表,分析并验算表中所给的数据,最后可以得到什么结论?
[投影]在457.6℃时,反应体系中各物质浓度的有关数据:
[讲]分析上表的数据,可么得出以下结论:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。例如,=K
[讲]在一定温度下,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,又无论反应物起始浓度为多少,最后都能达到化学平衡。这时生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数,简称平衡常数,用符号K表示。
1. 定义:在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数,简称平衡常数,用符号K表示。
[例题]计算平衡常数:
起始时各物质的浓度/mol·L-1
平衡时各物质的浓度/mol·L-1
平衡时
c(CO)
c(H2O)
c(CO2)
c(H2)
c(CO)
c(H2O)
c(CO2)
c(H2)
0
0
0.01
0.01
0.005
0.005
0.005
0.005
[问]刚才得出的平衡常数K是由一个特殊的反应引出的,其,但如果对于任意一个可逆化学反应:mA+nB pC+qD其平衡常数K又该如何表示呢?
2. 表达式对于任意反应?mA+nB pC+qD K=
[讲]在化学变化过程中,水量的改变对水的浓度变化影响极小,所以水的浓度是一个常数,此常数可归并到平衡常数中去。对于非水溶液中的反应,溶剂的浓度同样是常数。当反应中有固体物质参加时,分子间的碰撞只能在固体表面进行,固体的物质的量浓度对反应速率和平衡没有影响。因此,固体的“浓度”作为常数,在平衡表达式中,就不写固体的浓度。
3、书写平衡常数表达式时,要注意:
(1) 反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可以看做“1”而不代入公式。
[讲]化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应,由于书写方式不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数不同。但是这些平衡常数可以相互换算。例如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1,1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2,NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数为K3;
写出K1和K2的关系式: K1=K22 。
(2) 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关
[问]化学平衡常数实际上是化学平衡的又一特征,那么化学平衡常数K的大小有什么意义呢?
[讲]可以从平衡常数K的大小推断反应进行的程度,K只受温度影响,K越大,表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比越大,也就是反应进行的程度越大,反应的转化率也越大;反之K越小,表示反应进行的程度越小,反应物的转化率也越小。
4. 化学平衡常数的意义:K只受温度影响,K越大,反应进行的程度越大,反应的转化率也越大;反之K越小,表示反应进行的程度越小,反应物的转化率也越小。
[问]什么叫反应物的转化率?
某指定反应物的转化率=×100%?
[随堂练习]写出下列反应的平衡常数的表达式
①PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) ②2HI(g) H2(g)+I2(g)
③CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ④Fe3O4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g)
讲解P29页【例1】
讲解p30页【例2】
[讲]根据上述两道例题,小结一下化学平衡常数的应用。
5、化学平衡常数的应用
(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K值越大,表示反应进行得越完全,反应物转化率越大;
K值越小,表示反应进行得越不完全 ,反应物转化率越小 。
[讲]一般地说,K>105时,该反应进行得就基本基本完全。
(2)判断正在进行的可逆是否平衡及反应向何方向进行:
对于可逆反应:mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g),在一定的温度下的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:Qc=Cp(C)·Cq(D)/Cm(A)·Cn(B),叫该反应的浓度商。
Qc<K ,V正>V逆,反应向正反应方向进行
Qc=K ,V正==V逆,反应处于平衡状态
Qc>K ,V正[讲]增大平衡体系中反应物的浓度或减小生成物的浓度,浓度积小于平衡常数,平衡向正反应方向移动。
(3)利用K可判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”)。
若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应(填“吸热”或“放热”)。
[总结]谈到化学平衡常数必须指明温度,反应必须达到平衡状态,表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的值,不能用任一时刻的浓度值。化学平衡常数表示反应进行的程度,不表示反应的快慢,即化学反应速率快,K值不一定大。使用催化剂能改变化学平衡的速率,但不会使平衡移动,因此不会改变平衡常数。
[随堂练习]
1.已知t℃,p kPa时,在容积为V L密闭容器内充有1 mol A和1 mol B。保持恒温恒压,使反应A(g)+B(g) C(g)达到平衡时,C的体积分数为40%。试回答有关问题:
(1)欲使温度和压强在上述条件下恒定不变,在密闭容器内充入2 mol A和2 mol B,则反应达到平衡时,容器的容积为 ,C的体积分数为 。
(2)若另选一容积固定不变的密闭容器,仍控制温度为t℃,使1 mol A和1 mol B反应达到平衡状态时,C的体积分数仍为40%,则该密闭容器的容积为 。
2.(2002年上海高考题)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。
教学回顾:
专题一 影响化学平衡的条件------勒沙特列原理




知识

技能
1、理解化学平衡移动的概念
2、掌握浓度、压强、温度对化学平衡的影响
3、理解化学平衡移动的原理
过程

方法
1、从浓度对化学平衡的影响的演示实验入手,通过实验的观察和分析得出浓度对化学平衡移动的影响的结论
2、通过从浓度、压强、温度对化学平衡的影响总结出化学平衡移动的原理,培养和训练抽象概括能力,通过有关化学实验的观察和分析,提高对实验现象的观察能力和分析实验能力。
情感
价值观
1、培养学生重视理论与实践相结合的好学风
2、对学生进行辩证唯物主义教育
重 点
浓度、温度、压强对化学平衡的影响
难 点
平衡移动和化学平衡移动原理的应用









一、化学平衡移动
定义:旧的化学平衡的破坏,新的化学平衡的建立的过程叫化学平衡的移动
专题一 影响化学平衡的条件------ 勒沙特列原理
二、浓度对化学平衡的影响
规律:当其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,使化学平衡向正向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡逆向移动
三、压强对化学平衡的影响
规律:对于体系有气体,且反应前后气体体积有变化的可逆反应,增大压强,使化学平衡向气体体积减小的方向移动;压强减小,使化学平衡向气体体积增大的方向移动。对于反应前后气体体积无变化的反应,平衡不移动。
四、温度对化学平衡的影响
规律:升高温度,反应向吸热方向进行
降低温度,反应向放热方向进行
五、催化剂对化学平衡的影响
六、勒沙特列原理
定义:如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动
教学过程
备注
[复习]化学平衡状态有哪些特点?
一、化学平衡移动
定义:旧的化学平衡的破坏,新的化学平衡的建立的过程叫化学平衡的移动
[投影]化学平衡移动的演示
[问]化学平衡移动与化学反应速率有何关系?
[投影小结]化学平衡移动方向的判断
1、若条件改变,引起V正>V逆,此时正反应占优势,则化学平衡向正反应方向移动。
2、若条件变,引起V正3、若条件改变,虽V正、V逆变化,但V正、V逆仍相等,则平衡没有移动。
[过]我们学习化学平衡,就是为了利用外界条件的改变,使化学平衡向有利的方向移动。这节课我们就学习影响化学平衡的条件。
专题一 影响化学平衡的条件------ 勒沙特列原理
[过渡]反应物浓度的改变能引起反应速率的改变,那么能否引起化学平衡移动呢?下面通过实验来说明这个问题
[实验探究]FeCl3 溶液和KSCN溶液反应
实验过程:
1、在小烧杯里,将10 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液和10 mL 0.01 mol/L KSCN溶液混合。
2、将小烧杯中溶液分别装入3支试管,
第1支试管中加少量1 mol/L FeCl3 溶液,
第2支试管中加少量1 mol/L KSCN溶液
第2支试管 作比较
实验原理:FeCl3+3KSCNFe(SCN)3 +3KCl
血红色
实验现象:1、2两支试管里颜色都加深
结论:增大浓度后,Fe(SCN)3 浓度也增加,化学平衡向正反应方
向移动
[讲]我们知道,一个可逆反应达到平衡状态后,对于同一反应物或生成物,正反应速率==逆反应速率,即消耗速率==生成速率,那么,增大某一反应物浓度的瞬间。即 C(Fe3+ )增大的瞬间,Fe(SCN)3浓度和SCN-浓度不变,所以Fe3+的生成速率即逆反应速率不变,但C(Fe3+)增大会使Fe3+的消耗速率即正反应速率瞬间增大,导致V正>V逆,平衡发生移动。
在平衡移动过程中,生成物浓度增大,使V逆增大,反应物浓度降低,使V正降低,直至V正==V逆,达到新的平衡状态,用如图所示:
[投影] 【学生画出其它改变反应物浓度的v-t图】
υ
υ、正 υ、正=υ逆、
υ正
υ正=υ逆 υ逆、
υ逆
t t1 t2 t3
二、浓度对化学平衡的影响
规律:当其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,使化学平衡向正向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡逆向移动
[讲]在这里我们要注意的是,①浓度改变是指气体浓度、溶液浓度的改变,固体或纯液体无法改变浓度;②生产中往往增大成本低的原料浓度,提高成本高的原料的转化率并提高产量。
[随堂练习]可逆反应H2O(g) +C(s) CO(g)+H2(g) ,一定条件下达到平衡状态后,改变下列条件,能否引起平衡移动?
1、增大水的浓度 2、加入更多的碳 3、增大H2 的浓度
三、压强对化学平衡的影响
[实验探究]以工业合成NH3反应为例说明压强对化学平衡的影响
实验原理:N2(g)+3H2 (g) 2NH3(g) 是一个体积减小的反应
实验数据:450℃时实验数据
压强/MPa
1
5
10
30
60
100
NH3 %
2.0
9.2
16.4
35.5
53.6
69.4
实验结论:在可逆反应N2(g)+3H2 (g) 2NH3(g)的平衡混合物中,压强增大,混合气体中NH3的体积分数增大,即反应向生成NH3的方向移动;减小压强,混合所中NH3 %减小,即反应向生成N2和H2方向移动。
[投影]
规律:对于体系有气体,且反应前后气体体积有变化的可逆反应,增大压强,使化学平衡向气体体积减小的方向移动;压强减小,使化学平衡向气体体积增大的方向移动。对于反应前后气体体积无变化的反应,平衡不移动。
[讲]我们要注意的是,在容积不变的密闭容器中,气体反应已达到平衡,充入一不反应的气体,平衡不移动。在容积可变的恒压容器中,充入一不反应气体,尽管总压不变,但浓度减小,相当于减小压强。向体积增大的方向移动。也就是说,压强要想改变平衡,必须能改变浓度。
[随堂练习]下列反应达到化学平衡时,压强增大,平衡是否移动?若移动,向哪个方向移动?
2NO(g) +O2(g) 2NO2(g) H2O (g) +CO(g) CO2 (g)+H2(g)
H2O(g) +C(s) CO(g) +H2(g) CaCO3(s) CaO(s) +CO2(g)
H2S(g) H2(g) + S(s)
四、温度对化学平衡的影响
[实验探究]NO2和N2O4的相互转化p28页图2-5
规律:升高温度,反应向吸热方向进行
降低温度,反应向放热方向进行
【学生画出其它改变反应物浓度的v-t图】
五、催化剂对化学平衡的影响
[讲]使用催化剂,V正、V逆同等程度的改变,V正==V逆。所以催化剂对化学平衡无影响。
[投影]
[投影小结]改变反应条件对平衡移动的影响
条件
适应
范围
对化学平衡的影响
导致的结果
浓度
除固
体外
增大反应物浓度(减小生成物浓度),向正反应移动,
减小反应物浓度(增大生成物浓度)向逆反应移动
反应物浓度减小(生成物浓度增加)
反应物浓度增加(生成物浓度减小)
增大浓度,结果是减小浓度
压强
适应
气体
增大压强,向体积缩小的方向移动
减小压强,向体积增大的方向移动
体积缩小,减小压强
体积增大,增大压强
增大压强,结果是减小压强
温度
全部
升高温度,向吸热反应方向移动
降低温度,向放热反应方向衔动
反应吸热,温度降低
反应放热,温度升高
升高温度,结果是降低温度
[讲]化学平衡有自我调节能力,总是力求保持原态。法国科学家勒沙特列把化学上这种“自我调节”作用,概括为平衡移动原理。
六、勒沙特列原理
定义:如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向能够减弱这种改变的方向移动
[小结]在这里我们要注意的是,仅适用于已达到平衡的体系,对所有动态平衡都适用,不能用勒沙特列原理解释的是,使用催化剂,不使平衡发生移动。平衡移动的结果是减弱外界条件的影响,而不是消除外界条件的影响。
教学回顾:
课题: 专题二 等效平衡




知识
技能
运用平衡原理解决实际问题
解决较简单的等效平衡问题
过程
方法
提高抽象分析能力,知识的综合运用能力
提高分析比较能力
重 点
等效平衡问题
难 点
化学平衡移动原理的应用









专题二 等效平衡
一、定义:
同一可逆反应在相同条件下,无论从正反应开始,还是从相应的可逆反应开始,或从中间某一时刻开始,经过足够长时间,反应都能达到平衡状态,且化学平衡状态完全相同,此即等效平衡。
二、规律
1、恒温、恒压下,对一可逆反应,由极端假设法确定出两初始状态的物质的量比相同,则在谈到平衡后两平衡等效
2、恒温、恒容下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要物质的量比值与原平衡相同,则平衡等效
3、对于反应前后气体分子数改变的反应,只有物质的量与原始值相同,二者才等效
教学过程
备注
[讲]对于一个给定的可逆反应,如果其它条件不变,不论采取体积途径,即反应是由反应物开始还是从生成物开始,是一次投料还是分多次投料最后都可建立同一化学平衡状态,此时,平衡混合物中各物质的百分含量相等。但初始有关物质的量必须符合一定的关系。
专题二 等效平衡
一、定义:
同一可逆反应在相同条件下,无论从正反应开始,还是从相应的可逆反应开始,或从中间某一时刻开始,经过足够长时间,反应都能达到平衡状态,且化学平衡状态完全相同,此即等效平衡。
[讲]若平衡等效,则意味着相应物质的体积分数、浓度、转化率或产率相等。但对应各物质的量可能不同。
二、规律
1、恒温、恒压下,对一可逆反应,由极端假设法确定出两初始状态的物质的量比相同,则在谈到平衡后两平衡等效
[投影] N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
起始量 1 mol 4 mol
等效于 1.5 mol 6 mol
0 mol 0.5 mol 1 mol
a mol b mol c mol
则a、b、c关系:(a + 1/2 c) :( b + 3/2 c)==1:4
[投影]例1、某恒温恒压下,向可变容积的密闭容器中,充入3L A和2L B,发生如下反应:3A(g) + 2B(g) xC(g) + yD(g) ,达到平衡时,C的体积分数为W%。若维持温度、压强不变,将0.6L A、0.4L B、4L C和0.8L D。作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体积分数仍为W%,则X = ____,Y = ______
解: 3A(g) + 2B(g) xC(g) + yD(g) 假设C完全反应
起始0.6L  0.4L   4L   0.8L
改变12/X  8/X   4L    4y/X
终 12/x+0.6 8/x+0.4 0 0
x=5 y=1
[讲]解题思路:体积分数不变建立等效平衡恒温恒压条件下物质的量成比例采用三段法,后一种情况推倒为前一种情况
2、恒温、恒容下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要物质的量比值与原平衡相同,则平衡等效
[投影] H2(g) + I2(g) 2HI(g)
起始量 1 mol 2 mol 0 mol
等效于 2mol 4 mol 0 mol
2 mol 5 mol 2 mol
a mol b mol c mol
则a、b、c关系:(a + ) :( b + )==1:2
[投影]例2、某温度下,在一容积恒定的密闭容器中发生如下反应:CO(g)+H2O (g) CO2(g)+H2(g)+Q。当反应达到平衡时,测得容器中各物质均为 n mol ,现欲使H2的平衡浓度增大一倍,当其他条件不变时,下列措施可行的是( D )
A、升高温度 B、加入催化剂
C、再加入 n mol CO,n mol H2O D、再加入2n mol CO2,2n mol H2
3、对于反应前后气体分子数改变的反应,只有物质的量与原始值相同,二者才等效
[投影] N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
起始量 1 mol 3 mol   0 mol 
等效于 0 mol 0 mol   2 mol
0.5 mol 1.5 mol 1 mol
a mol b mol c mol
则a、b、c关系:(a + 1/2 c) == 1 ; ( b + 3/2 c)==3
[投影]例3、在一定温度下,把2 mol SO2和1 mol O2 通入一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)。当反应达到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器维持温度不变,令a、b、c分别代表SO2、O2、SO3的物质的量,若a、b、c取不同的值,必须满足一定关系都能保证达到平衡时各组分体积分数不变,则:
a=b=0,则c=__________
a=0.5,则b=________,c=_______
a与c、b与c的关系___________
解:(1) 2 mol
(2) 0.25 mol ,1.5 mol
(3) a+c==2 b+c/2==1
[小结]本节通过等效平衡的规律,深入理解勒夏特列原理是解决有关化学平衡问题的基础,通过典型例题,对原理作了深层剖析,以培养学生运用知识的灵活性,也为以后的盐类水解打下基础
教学回顾:
专题三 化学平衡的有关计算




掌握平衡计算的基本方法
培养学生分析、归纳、综合计算能力
培养学生严谨的学习态度和思维习惯
重 点
平衡问题的处理主要是定性法、半定量法
难 点
极端假设、等效假设、过程假设









1、物质浓度的变化关系
2、反应物的转化率
转化率 ==
3、产品的产率
产率 ==
4、计算模式:
aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)
起始量 m n 0 0
变化量 ax bx cx dx
平衡量 m-ax n-bx cx dx
5、平均相对分子质量的变化规律
6、气体密度的变化规律
教学过程
备注
[讲]有关化学平衡的计算,有浓度(起始浓度、转化浓度、平衡浓度)、转化率、产率、平衡时各组分的含量以及气体的平均相对分子质量,气体体积、密度、压强、物质的量等。其常用的关系有:
1、物质浓度的变化关系
[投影]反应物:平衡浓度== 起始浓度—转化浓度
生成物:平衡浓度 == 起始浓度+转化浓度
各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的化学计量数之比。
2、反应物的转化率
转化率 ==
3、产品的产率
产率 ==
4、计算模式:
aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)
起始量 m n 0 0
变化量 ax bx cx dx
平衡量 m-ax n-bx cx dx
[讲]在这里我们要注意的是,各量的单位必须统一,转化量与计量数成比例时,转化量可以是物质的量,物质的量浓度或速率,但不能是质量
[投影]例1、在一定条件下,某密闭容器中发生了如下反应:2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)+Q,反应达到平衡后,SO2、O2、SO3的物质的量之比为3:2:5,保持其他条件不变,升温达到新的平衡时,SO2和O2的物质的量分别是1.4 mol 和0.9 mol ,此时容器内SO3的物质的量为______
[讲]由题意可知,温度升高,平衡向逆反应方向移动
解: 2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)+Q,
起始量 3x 2x 5x
变化量 2y y 2y
平衡量 3x+2y 2x+y 5x-2y
则:3x+2y== 1.4 2x+y == 0.9
X= 0.4 y = 0.1
n(SO3)= 5x-2y== 1.8 mol
[投影]例2、恒温下,将A mol N2与B mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中,发生如下反应:N2(g)+3H2 (g) 2 NH3(g)
(1) 若反应进行到某时刻T时,氮气的物质的量为13 mol ,氨气的物质的量为6 mol 则A== ____
(2) 反应达到平衡时,混合气体体积为716.8L,(标准状况下),其中NH3的含量(体积分数)25%,计算氨气的物质的量
(3) 原混合气体与平衡时混合气体的总物质的量之比为______
(4) 原混合气体中,A:B==_____
(5) 达到平衡时,N2和H2的转化率之比_____
(6) 平衡混合气体中,n(N2):n(H2):n(NH3)== _______
解:(1) N2(g)+3H2 (g) 2 NH3(g)
起始量 A B 0
变化量
平衡值 13 6
A= 16 mol
(2) n == 716.8/22.4 == 32 mol
n(NH3 )== 32*25% == 8 mol
(3) N2(g) + 3H2 (g) 2 NH3(g)
起始量 A B 0
变化量 X 3X 2X
平衡值 A-3X B-3X 2X==8
X== 4
A-3X+B-3X+2X== 32
A+B==40 32:40==4:5
(4) B= 24 A:B== 2:3
(5) α(N2)== x/A
α(H2 ) == 3x/B
α(N2): α(H2 ) ==1:2
(6) (a-x):(b-3x):2x == 12:12:8== 3:2:2
5、平均相对分子质量的变化规律
[投影]以 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
气体平均摩尔质量M ==
平衡前后 ,m不变,则:
若m+n == p+q 则M不变
若m+n > p+q ,平衡正向移动,则n减小,M增大
若m+n < p+q ,平衡正向移动,则n增大,M减小
[讲]我们要注意的是,有固体、液体参加的反应,平衡前后总质量和总物质的量都发生变化,则M有可能增大也有可能减小。
6、气体密度的变化规律
[投影]以 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
若恒容条件,则密度不变
若恒压条件,则体积增大,密度减小
[讲]我们要注意的是,当混合气体在平衡移动前后总质量发生变化,且恒容时,密度与m总成正比。若m总变化,且恒压时,P与M成正比。
[小结]解化学平衡计算的重要思维方法是极值法、差量法、守恒法。对于可逆反应,可利用不归零原则,一般可用 极限分析法推断:即假设反应不可逆,则最多生成产物多少,有无反应物剩余,余多少。极值点不可达到的,可以用来确定范围。也称之为一边倒原则
教学回顾:
专题四 化学平衡中的图象问题




知识
技能
加深对反应速率、平衡移动的理解
过程
方法
培养学生解决实际问题的能力
重 点
速率—时间图
难 点
图像特点的分析和规律





专题四 化学平衡中的图象问题
一、速率—时间图
二、浓度—时间图
1、C---t图
2、含量—时间图
三、恒压—恒温曲线
四、速率—温度、压强图
教学过程
备注
专题四 化学平衡中的图象问题
一、速率—时间图
[讲]此类图像定性提示了V正、V逆随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律,体现了平衡的基本特征,以及平衡移动的方向。
[讲]可用于:I 已知引起平衡移动的因素,判断反应是吸热或放热,反应前后气体体积的变化。II 已知反应,判断引起平衡移动的因素。
[投影]例1、对达到平衡状态的可逆反应X+YZ+W。在其他条件不变的情况下,增大压强,速率变化如图所示,则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为( A )
A、Z、W均为气体,X、Y有一种是气体
B、 Z、W中有一种是气体,X、Y皆非气体
C、X、Y、Z、W皆非气体
D、X、Y均为气体,Z、W中有一种有气体
[分析]由图可知,左、右两侧都为气体且右侧气体多。
[投影]例2、下图是可逆反应A+2B 2C+3D的化学反应速率和化学平衡,随外界条件改变而变化的情况。
由图可推断:
⑴正反应是 反应,(填放热或吸热)
⑵若A、B是气体,则C的状态是 ,D的状态是 。
答案:放热;气体;固体或纯液体
二、浓度—时间图
[讲]此类图像能说明各平衡体系(或某一成分)在反应过程中的变化情况,此类图像要注意各物质曲线的转折点,即达到平衡的时刻。
1、C---t图
[投影]例3、某温度下,在体积为5L的容器中,A、B、C三种物质物质的量随着时间变化的关系如图所示,则该反应的化学方程式为_________A的转化率为_____
[投影]例4、将5 mol O2在高温下放电,经过时间t后建立了3O22O3的平衡体系,已知O2的转化率为20%,下列浓度(C)变化曲线正确的是( C )
[随堂练习]1、今有反应x(g) + y(g) 2z(g) +热量,若反应开始经t1秒后达到平衡,又经t2秒后由于反应条件的改变使平衡破坏到t3时又过平衡(如图所示),试分析,从t2到t3曲线变化的原因是( D )
A.增大了x或y的浓度 B.使用了催化剂
C.增加了反应体系的压强 D.升高了反应的温度
2、含量—时间图
[讲]这里的含量是指质量分析,体积分数、转化率
[投影]例5、已知反应: 3A( g ) + B( g ) C( s ) + 4D( g ) + Q下图中a、b 表示一定条件下,D的体积分数随时间t的变化情况,若要使曲线b 变为曲线 a,可采取的措施是( CD )
A、增大 B 的浓度 B、升高反应温度
C 、缩小反应容器的体积 D、加入催化剂
分析:催化剂只改变速率,不影响平衡移动
[随堂练习]2、已知某可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+Q在密闭容器中进行反应,测得在不同时间t、温度T和压强P与反应物B在混合气中的百分含量B%的关系曲线如图所示. A.T1<T2,P1>P2,m+n>P,Q<0
B.T1> T2,P2>P1,m+n<P,Q<0 C.T2> T1,P2>P1,m+n<P,Q<0
D.T1> T2,P2>P1,m+n>P,Q>0
三、恒压—恒温曲线
[讲]该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化率、横坐标为温度或压强。
[投影]例6、图中表示外界条件(t、p)的变化对下列反应的影响:L(固)+G(气) 2R(气)-Q,y 轴表示的是( B )
A 平衡时,混合气中R的百分含量
B) 平衡时,混合气中G的百分含量
C G的转化率
D L的转化率
[随堂练习]3、某可逆反应L(s)+G(g) 3R(g)-Q,本图表示外界条件温度、压强的变化对上述反应的影响。试判断图中y轴可以表示( C )
(A)平衡混合气中R的质量分数
(B)达到平衡时G的转化率
(C)平衡混合气中G的质量分数
(D)达到平衡时L的转化率
4、在可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+Q中m、n、p为系数,且m+n>p Q>0。分析下列各图,在平衡体系中A的质量分数与温度toC、压强P关系正确的是( B )
四、速率—温度、压强图
[投影]例7、下列各图是温度或压强对反应2A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g)(正反应为吸热反应)的正逆反应速率的影响,其中正确的图象是( AD )
[投影小结]图像题解题方法
1、图像识别:
(1) 坐标含义:坐标代表的物理量及单位;是反应物还是生成物;原点是否为零
(2) 曲线的三点一走向:
三点---起点、转折点(特殊点)、终点
走向---变化趋势
2、解题方法与思路
(1) 一看图像
一看面:即X、Y代表的量
二看线:即线的斜率大小,增减性
三看点:即起点、终点、转折点、交叉点
四看:是否需要辅助线(等压等温图)
五看量
(2) 二想规律:勒夏特列原理
(3) 三作判断
3、解题技巧:
(1) 先拐先平,数值大:先出现拐点先平衡,对应的温度、压强值都增大。
(2) 定一议二:确定横作标不变,讨论纵坐标与曲线的关系
教学回顾:
第四节 化学反应进行的方向




知识

技能
1、通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反应,让学算不了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性
2、通过“有序”和“无序”的对比,引出熵的概念
3、通过日常生活中的见闻引导学生,使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小,只能判断反应自发进行的可能性,不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小 。
过程
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式,构建新知识
情感
价值观
通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例,让学生明确化学与日常生活是息息相关的。
重 点
熵判据
难 点
焓减与熵增与化学反应方向的关系









第四节 化学反应进行的方向
一、自发过程和自发反应
1、自发过程:在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。
2、自发反应:在给定条件下,能自发地进行到显著程度的反应
3、非自发反应:不能自发地进行,必须借助某种外力才能进行的反应。
二、反应方向的焓判据。
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。若ΔH<0,正向反应能自发进行;若ΔH>0,正向反应不能自发进行,而逆向反应能自发进行。
三、反应方向的熵判据。
1、熵判椐:在密闭条件下,体系有由有序自发地变为无序的倾向。
2、混乱度:表示体系的不规则或无序状态。
3、熵:热力学上用来表示混乱度的状态函数。
4、的大小判断:
(1)气态 > 液态 > 固态 (2)与物质的量成正比
5、反应熵变△S=反应产物总熵-反应物总熵
6、熵增的过程就是自发过程
四、焓变与熵变对反应方向的共同影响。
体系自由能(吉布斯自由能)变化(△G、单位:KJ/mol):△G = △H - T△S(吉布斯――亥姆霍兹公式)
△G = △H - T△S < 0 反应能自发进行;
△G =△H - T△S = 0 反应达到平衡状态;
△G =△H - T△S > 0 反应不能自发进行。
教学过程
备注
[情景创设]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,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),你能否判断这一方案是否可行?理论依据是什么?
[引入]上述问题是化学反应的方向的问题。反应进行的方向、快慢和限度是化学反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论,我们已经初步解决了后两个问题,即反应的快慢和限度问题,这节课我们来讨论反应的方向的问题。
第四节 化学反应进行的方向
[讲]在我们讨论问题之前,先来说两个概念,自发过程和自发反应
一、自发过程和自发反应
1、自发过程:在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。
2、自发反应:在给定条件下,能自发地进行到显著程度的反应
3、非自发反应:不能自发地进行,必须借助某种外力才能进行的反应。
[问]根据生活经验,举例说说我们见过的自发过程。
[过]科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于“最低”和由“有序”变为“无序”的自然现象,提出了互相关联的焓判据和熵判据,为反应方向的判断提供了必要的依据。
二、反应方向的焓判据。
[思考与交流]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。
[投影]图2-7
[讲]经验表明,那些不用借助外力就可以自动进行的自发过程的共同特点是:体系能量趋向于从高能态转变为低能状态,这时体系会对外部做功或者释放能量,由此总结而得的经验规律就是所谓的焾判据。如水总是自发地由高处往低处流,有趋向于最低能量状态的倾向。
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。
若ΔH<0,正向反应能自发进行;
若ΔH>0,正向反应不能自发进行,而逆向反应能自发进行。
[讲]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。而且有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行,但在较高温度下则能自发进行,如:N2O5(g)= 4NO2(g)+ O2(g) △H = +56.7KJ/mol;
NH4HCO3(s)+ CH3COOH(aq)= CO2(g)+CH3COONH4(aq)+ H2O(l) △H = +37.3KJ/mol; 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。
三、反应方向的熵判据。
[思考与交流]同学们在相互探讨一下由“有序”变“无序”的自然现象,举例说明。
密闭容器中的气态物质或液态物质蒸汽(包括挥发性固体),会通过分子扩散自发形成均匀混合物。物质溶于水自发地向水中扩散,形成均匀的溶液等。
[讲]为解释这一类与能量无关的过程的自发性,科学家提出了另一推动体系变化的因素:在密闭条件下,体系有由有序自发地变为无序的倾向。
[投影]图2-8
1、熵判椐:在密闭条件下,体系有由有序自发地变为无序的倾向。
[问]如何理解“熵”的含义?
2、混乱度:表示体系的不规则或无序状态。
[问]混乱度的增加意味着体系变得更加无序。
3、熵:热力学上用来表示混乱度的状态函数。
[小结]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。
4、熵的大小判断:
(1)气态 > 液态 > 固态 (2)与物质的量成正比
[讲]需要注意的是,一个体系的熵不能永远增加,最终会达到一个最大的无序状态,此时,体系呈现有确定的(不变的)性质,尽管分子水平上的变化仍在发生。我们讲的化学体系,当它具有不变的可观察的性质,就处在平衡状态,所以当一个体系达到它的最大熵时,即处于平衡状态 。
5、反应熵变△S=反应产物总熵-反应物总熵
[讲]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。需大家特殊注意的是,两种气体的混合也是熵增加的过程。
6、熵增的过程就是自发过程
[讲]有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,如:-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);
2Al(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。
四、焓变与熵变对反应方向的共同影响。
[讲]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:
体系自由能(吉布斯自由能)变化(△G、单位:KJ/mol):△G = △H - T△S(吉布斯――亥姆霍兹公式)
[讲] 体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。
△G = △H - T△S < 0 反应能自发进行;
△G =△H - T△S = 0 反应达到平衡状态;
△G =△H - T△S > 0 反应不能自发进行。
[投影]
[小结]
类型
△H
△S
△G及反应方向
反应实例
1
-,焓减
+,熵增
-,任何温度下均自发,自由能减少
2H2O2 (l)== 2H2O (l) +O2(l)
2
+,焓增
-,熵减
+,任何温度均不自发,自由能增加
3O2(g) == 2O3(g)
3
+,焓增
+,熵增
+,常温不自发,
-,高温自发
N2O4 (g) == 2NO2 (g)
4
-,焓减
-,熵减
-,常温自发
+,高温不自发
N2(g) + 3H2 (g) == 2NH3 (g)
[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。
教学回顾:
第二章 化学反应速率和化学平衡单元测试
一、选择题(共18小题,每小题3分,共54分,每小题只有一个选项符合题意)
1. 反应A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g),在不同情况下测得反应速率,其中反应速率最快的是( )
A.υ(D)=0.4 mol / (L·s( B.υ(C)=0.5 mol / (L·s(
C.υ(B)=0.6 mol / (L·s( D.υ(A)=0.15 mol / (L·s(
2. 在2L密闭容器中加入4molA和6molB,发生以下反应:4A(g)+6B(g) 4C(g) +5D(g)。若经5s后,剩下的A是2.5mol,则B的反应速率是( C )
A.0.45 mol / (L·s( B.0.15 mol / (L·s( C.0.225 mol / (L·s( D.0.9 mol / (L·s(
3. 可逆反应达到平衡的根本原因是( )
A.反应混合物中各组分的浓度相等 B.正逆反应都还在继续进行
C.正逆反应的速率均为零 D.正逆反应的速率相等
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.若平衡时X、Y的转化率相等,说明反应开始时X、Y的物质的量之比为n:m
5. 下列是4位同学在学习“化学反应速率和化学平衡”一章后,联系工业生产实际所发表的观点,你认为不正确的是( )
A. 化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内快出产品
B. 化学平衡理论是研究怎样使用有限原料多出产品
C. 化学反应速率理论是研究怎样提高原料转化率
D. 化学平衡理论是研究怎样使原料尽可能多地转化为产品
6. 对某一可逆反应来说,使用催化剂的作用是( )
A.提高反应物的平衡转化率 B.以同样程度改变正逆反应的速率
C.增大正反应速率,减小逆反应速率 D.改变平衡混合物的组成
7. 右图是关于反应A2(g)+3B2(g)2C(g)(正反应为放热反应)的平衡移动图象,影响平衡移动的原因可能是( )
A.升高温度,同时加压
B.降低温度,同时减压
C.增大反应物浓度,同时减小生成物浓度
D.增大反应物浓度,同时使用催化剂
8. 某温度下,在固定容积的密闭容器中,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡时,各物质的物质的量之比为n(A)∶n(B)∶n(C)=2∶2∶1。保持温度不变,以2∶2∶1的物质的量之比再充入A、B、C,则( C )
A.平衡不移动
B.再达平衡时,n(A)∶n(B)∶n(C)仍为2∶2∶1
C.再达平衡时,C的体积分数增大
D.再达平衡时,正反应速率增大,逆反应速率减小
9. 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是( )
A.溴水中有下列平衡Br2+H2OHBr+HBrO,当加入硝酸银溶液后,溶液颜色变浅
B.合成氨反应,为提高氨的产率,理论上应采取降低温度的措施
C.反应CO(g)+NO2(g)CO2(g)+NO(g)(正反应为放热反应),达平衡后,升高温度体系颜色变深
D.对于2HI(g)H2(g)+I2(g),达平衡后,缩小容器体积可使体系颜色变深
10. 可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)的v-t图象如下右图,如若其它条件不变,只是在反应前加入合适的催化剂,则其v-t图象如下右图:
①a1>a2 ②a1b2 ④b1t2 ⑥t1=t2 ⑦两图中阴影部分面积相等 ⑧右图中阴影部分面积更大,以上说法中正确的是( )
A. ②④⑤⑦ B. ①④⑥⑧
C. ②③⑤⑧ D. ①③⑥⑦
11. 在一密闭容积的容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol?L-1、0.1 mol?L-1、0.2 mol?L-1。当反应达平衡时,可能存在的数据是( )
A. SO2为0.4 mol?L-1,O2为0.2 mol?L-1 B. SO2为0.25 mol?L-1
C. SO2、SO3均为0.15 mol?L-1 D. SO3为0.4 mol?L-1
12.在相同温度和压强下,对反应CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验,实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表:
上述四种情况达到平衡后,n (CO)的大小顺序是( )
物质
物质的量
实验
CO2
H2
CO
H2O

a mol
a mol
0 mol
0 mol

2a mol
a mol
0 mol
0 mol

0 mol
0 mol
a mol
a mol

a mol
0 mol
a mol
a mol
A.乙=丁>丙=甲 B.乙>丁>甲>丙
C.丁>乙>丙=甲 D.丁>丙>乙>甲
13. X、Y、Z三种气体,取X和Y按1:1的物质的量之比混合,放入密闭容器中发生如下反应:X+2Y2Z,达到平衡后,测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3:2,则Y的转化率最接近于(   )
A. 33% B. 40% C. 50% D. 65%
14. 当下列反应达到平衡时,保持温度不变,向容器中充入氩气,平衡一定不移动的是( )
A. N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) B. 2HI(g) H2(g)+I2(g)
C.PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) D. 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
15. 在两个恒容容器中有平衡体系:A(g) 2B(g)和2C(g) D(g),X1和X2分别是A和C的转化率。在温度不变情况下,均增加相同的A和C的物质的量,下列判断正确的是( )
A.X1降低,X2增大 B.X1、X2均降低
C.X1增大,X2降低 D.X1、X2均增大
16. 298K下,将1mol蔗糖溶解在1L水中,此溶解过程中体系的?G = ?H-T?S和?S的变化情况是( )
A. ?G>0,?S<0 B. ?G<0,?S>0
C. ?G>0,?S>0 D. ?G<0,?S<0
17. 某温度下,反应SO2(g)+ O2(g) SO3 (g) 的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g)的平衡常数K2的值为( )
A. 2500 B. 100 C. 4×10-4 D. 2×10-2
18.已知:4NH3(g)+5O2(g) == 4NO(g)+6H2O(g) △H=-1 025kJ/mol,该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
二、填空(本题包括5个小题,共46分)
19.(10分)在100℃时,将0.200 mol的四氧化二氮气体充入2L抽空的密闭容器中,每隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下表格:
时间
0
20
40
60
80
100
c(N2O4)
0.100
c1
0.050
c3
a
b
c(NO2)
0.000
0.060
c2
0.120
0.120
0.120
试填空:
(1)该反应的化学方程式为_________________________________,达到平衡时四氧化二氮的转化率为________%。
(2)20s时四氧化二氮的浓度c1=________mol·L-1,在0~20s时间段内,四氧化二氮的平均反应速率为________mol?L-1?s-1。
(3)若在相同情况下最初向容器中充入的是二氧化氮气体,要达到上述同样的平衡状态,二氧化氮的初始浓度为________mol?L-1。
20.(6分)将一定量的SO2和含0.7mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中,550℃时,在催化剂作用下发生反应:2SO2+O2 2SO3(正反应放热)。反应达到平衡后,将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液,气体体积减少了21.28 L;再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2,气体的体积又减少了5.6L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。(计算结果保留一位小数)
请回答下列问题:
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是_______。(填字母)
a.SO2和SO3浓度相等 b.SO2百分含量保持不变
c.容器中气体的压强不变 d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e.容器中混合气体的密度保持不变
(2)欲提高SO2的转化率,下列措施可行的是_______。(填字母)
a.向装置中再充入N2 b.向装置中再充入O2
c.改变反应的催化剂 d.升高温度
(3)求该反应达到平衡时SO3的转化率_______(用百分数表示)。
21. (12分)在一定条件下,可逆反应A2(g)+B2(g) 2C(g)在一个密闭容器中达到平衡时,测得c(A2)=0.5mol?L-1, c(B2)=0.1mol?L-1,c(C)=1.6mol?L-1。若A2、B2、C的起始浓度分别为a mol?L-1、b mol?L-1、g mol?L-1请确定:
(1)a、g应满足的关系式为_________。
(2)若反应从正反应方向开始进行,当g=_________,a有最大值为_________。
(3)若反应从逆反应方向开始进行,当b=_________,a有最小值为_________。
(4)b的取值范围为________________。
22.(10分)(1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度,K值越大,表示__________, K值大小与温度的关系是:温度升高,K值_________________。(填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小)。
(2)在一体积为10L的容器中,通入一定量的CO和H2O,在850℃时发生如下反应:
CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2 (g) △H<0,CO和H2O浓度变化如下图,则0~4min的平均反应速率v(CO)=_________mol·L-1·min-1。t℃时物质浓度(mol·L-1)的变化:
时间(min)
CO
H2O
CO2
H2
0
0.200
0.300
0
0
2
0.138
0.238
0.062
0.062
3
c1
c2
c3
c3
4
c1
c2
c3
c3
5
0.116
0.216
0.084
6
0.096
0.266
0.104
(3)t℃(高于850℃)时,在相同容器中发生上述反应,容器内各物质的浓度变化如上表。
①表中3min~4min之间反应处于_________状态; c 1数值_________0.08 mol·L-1 (填大于、小于或等于)
②反应在4min~5min间,平衡向逆方向移动,可能的原因是_________ (单选),表中5min~6min之间数值发生变化,可能的原因是_________ (单选)
a.增加水蒸气 b.降低温度 c.使用催化剂 d.增加氢气浓度
23. (8分)已知一定温度和压强下,在容积为VL的密闭容器中充入1mol A和1mol B,保持恒温恒压下反应:A(g) + B(g) C(g) △H<0。达到平衡时,C的体积分数为40%。试回答有关问题:
(1)升温时,C的反应速率_______(填“加快”、“减慢”或“不变”)
(2)若平衡时,保持容器容积不变,使容器内压强增大,则平衡_______
A. 一定向正反应方向移动 B. 一定向逆反应方向移动
C. 一定不移动 D. 不一定移动
(3)若使温度、压强在上述条件下恒定不变,在密闭容器中充入2mol A和2 mol B,则反应达到平衡时,C的体积分数为_______;容器的容积为_______
参考答案1.B 2. C 3. D 4. B 5. C 6. B 7. C 8. C 9. D 10. C 11. B 12. A 13. D 14. B 15. A 16. B 17. C 18. C
19.(1)N2O42NO2 60 (2)0.070 0.0015 (3)0.2
20.(1)bc (2)b (3)94.7%
21.(1)a +=1.3 (2)0 1.3 (3)0 0.4 (4)0≤b≤0.9
22.(1)可逆反应的进行程度越大 可能增大也可能减小
(2)0.03 (3)①平衡 大于 ②d a
23.(1)加快(2)D (3)40% L