名称 | 鲁科版2015-2016学年高中化学选修4同步导学案 第二章 第2节 化学反应的限度(含答案+解析2课时打包)(2份打包) | | |
格式 | zip | ||
文件大小 | 81.1KB | ||
资源类型 | 教案 | ||
版本资源 | 鲁科版 | ||
科目 | 化学 | ||
更新时间 | 2015-12-30 22:58:29 |
答案:AC
【解析】根据质量守恒定律,混合气 ( http: / / www.21cnjy.com )体的质量在平衡前后是不变的。平衡混合气体的平均相对分子质量决定于平衡混合气体总的物质的量。如果气体总的物质的量减小,则平均相对分子质量增大;如果气体总的物质的量增大,则平均相对分子质量减小。由题意可知,升高温度,该反应平衡混合气体的平均相对分子质量是减小的,说明升高温度平衡是向着体积增大的方向移动的,而且这个方向必须是吸热的。如果m+n>p+q,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,其正反应为放热反应;如果m+n
3.某容积可变的密闭容器中放入一定量A和B的混合气体,在一定条件下发生反应:A(g)+2B(g)2C(g)。若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为V,此时气体C的体积占40%,则下列推断正确的是( )
A.原混合气体的体积为1.1V
B.原混合气体体积为1.2V
C.反应达到平衡时,气体A消耗了0.2V
D.反应达到平衡时,气体B消耗了0.2V
答案:BC
【解析】设平衡时混合气体总物质的量为n,则C的物质的量为0.4n,
A(g)+2B(g)2C(g) Δn
1mol 2mol 2mol 1mol
x y 0.4n z
解得x=0.2n y=0.4n z=0.2n
原混合气物质的量为n+0.2n=1.2n,A和B分别消耗了0.2n和0.4n,再根据同温同压下气体体积与物质的量成正比即可做出判断。
■常用教学素材
论楞次定律与勒夏特列原理的相似性及其普遍应用
伟大的书法家王羲之在其著作《兰亭序》中感慨 ( http: / / www.21cnjy.com )道:“当其欣于所遇,暂得于己,快然自足,曾不知老之将至;及其所之既倦,情随事迁,感慨系之矣。”这体现了其对自己所追求事物的看法的改变。在自己所追不熟的事物尚未到手时,朝思暮想;当自己既得所需事物后,便“所之既倦”了。
若干年后,德国作家黑塞在《红房子》 ( http: / / www.21cnjy.com )中表达了类似的现点。其间,物理学家楞次客观地提出了可以总结以上自然规律的楞次定律,即阻碍相对运动的定律。当磁铁穿过通电线圈时,通电线圈时,通电线圈拼命阻碍磁铁穿入,而磁铁也拼命地想穿入。这就好比我们越得不到某事物,就越想得到它;而磁铁顺利穿过通电线圈后,磁铁便想摆脱通电线圈。而此时通电线圈虽欲挽留磁铁,却已无能为力了。这就好比几年前你有一台“奔四”电脑,但现在世面上已开始流行“四核”电脑了,而你那台“奔四”还可流畅运行。然纵使其运行得再好,你亦对其厌倦而更新换代了。
自然界中很多现象亦具有如此相同 ( http: / / www.21cnjy.com )的本质。比如,在热力学中,当一个分子A从无穷远处逐渐靠近另一固定分子B时,先是顺着引力的方向做正功;后来达到了某一距离,固定分子B对分子A对其的过分亲近感到厌烦,引力瞬间变为斥力,分子A不得不克服引力做功才能达到目的。看来,距离产生美的说法是极具科学依据的。某些事物看起来很美,而当靠近它时并非如此。物非圣贤,孰能无过,况圣贤亦有过。
在学习生活中,制订计划也遵循 ( http: / / www.21cnjy.com )类似的原理。比如,你制订了一个遥不可及的计划,然后你每天依据自己的计划落实。这样,即使你只落实了该计划的二分之一,你也会发现你所完成的任务是很多的;然而假设你只制订了你实际所能完成的计划,你会发现事实上你完成的任务是远不及前者的。这同样也反映了阻碍相对运动的原理——楞次定律谈的是阻碍,而非阻止,即你相对运动的程度越大,你所能运动的位移就越大。尽管有阻碍的力量,但阻碍的力量是远不及你运动的力量的。
楞次定律的第三个特点就是要在切割磁感线的条件下才能适用,亦即在磁通量发生变化的情况下才能适用。从这点看,勒夏特列原理与楞次定律是相似的。其实,勒夏特列原理可以说是楞次定律的化学版,而楞次定律可以说是勒夏特列原理的物理版。勒夏特列原理是关于化学平衡移动的。勒夏特列原理的第一个要点是“动”,只有在平衡移动之时才应用勒夏特列原理,而只有在环境变化的条件下平衡才可能移动。这就好比楞次定律只有在磁通量变化时才可适用的道理。正如谚语中的“无风不起浪”,如果一个人没有所追求的事物,喜欢和厌倦自然也不会发生;勒夏特列原理的另一个要点是虽然化学平衡发生移动,但其移动程度是远不及开始反应之时的。比如,在反应A(g)≒B(g)+C(g)中,达到平衡后通入A气体后平衡移动的程度是比在其他条件不变的单独通入A气体反应进行程度小得多的。这就好比楞次定律只能阻碍相对运动而非阻止的道理。第三,加催化剂不能导致化学平衡移动,就如无论你磁铁运动得多快,都不可以使通过的电荷量增大或减少。总之,勒夏特列原理与楞次定律是极其相似的。
回到我们的学习生活中。假设一个人努 ( http: / / www.21cnjy.com )力学习了,就算考得再差也不可能差到极致,因为有勒夏特列原理和楞次定律的阻碍作用;同理,一个人不努力学习,考得再好也不过主流水平,因为阻碍的是相对运动。因此,这两个定律的公平性体现了世界的公平性,有多少付出,就有多少实验误差允许范围内的回报
问题思考1 ?某一可逆反应,一定条件下达到了平衡,若化学反应速率改变,化学平衡是否一定发生移动?若平衡发生移动,化学反应速率是否一定发生改变?
问题思考2 ?改变压强,化学平衡一定会发生一定吗?讨论压强对化学平衡移动影响时应注意什么?
自主梳理参考答案
一、1、可逆反应由一个平衡状态变为另一个平衡状态的过程
4、①向正反应方向 ②不 ③向逆反应方向
二、1、吸热反应 放热反应
2、正向(或向右) 逆向(或向左)
3、气态物质系数减小 气态物质系数减小 不移动
4、不影响
5、改变影响化学平衡的一个因素,平衡将向能够减弱这种改变的方向移动。
问题思考参考答案
问题思考1:可逆反应达到平衡后,若化学反应速率改变,平衡不一定移动:若速率改变后,v(正)=v(逆),平衡不移动,若v(正)v(逆),则平衡移动;若平衡发生移动,说明v(正)v(逆),即化学反应速率一定发生改变。
问题思考2:压强对化学平衡的影响是通过改变体系中各成分浓度变化来实现的。若压强改变不能引起成分浓度变化(如无气体参加的反应),则平衡不移动;若反应前后气体物质的系数不变,则改变压强时Qp仍等于Kp,平衡也不移动。压强只有对有气体物质参加且反应前后气体物质系数和发生变化的可逆反应的平衡移动产生影响。第2节 化学反应的限度
第1课时 化学平衡常数 平衡转化率
★【课前学案导学】
■精准定位——学习目标导航
1.了解化学平衡常数的含义、表达式及影响因素;
2.了解平衡转化率的含义;
3.能够利用化学平衡常数进行简单计算;
4.能够利用化学平衡常数判断化学反应进行的方向。
■自主梳理—基础知识导航
一、化学反应的限度与可逆反应
1.可逆反应
①概念:在__________下,_______向正、逆两个方向进行的化学反应。
②特征:“三同”:a、相同条件b、正逆反应同时进行c、反应不能进行到底,反应体系中反应物与生成物同时存在。
2.化学反应的限度——化学平衡
①概念:在一定条件下的可逆反应中,正反应速率和逆反应速率___________,反应混合物中各组分的浓度保持_________的状态。
②特征:a.逆:能建立化学平衡的反应一定是可逆反应。
b.动:化学平衡是一种动态平衡,v(正)=v(逆)0。
c.定:条件不变时,各组分的浓度保持不变。
d.等:处于化学平衡状态时,v(正)=v(逆)。
e.变:条件改变时,化学平衡发生移动。
二、化学平衡常数
1.概念:对于化学反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+ dD(g),K = _____________________
在温度一定时,K为常数,称为化学平衡常数 ( http: / / www.21cnjy.com )。无论起始浓度如何改变,反应达到平衡状态后各生成物物质的量浓度的系数次方的乘积与各反应物物质的量浓度的系数次方的乘积的比值。
2.影响因素:
①内因:______________________________。
②外因:只与__________有关,与各物质的浓度和分压无关。
3.应用
①判断化学反应可能的程度(即限度),K数值越大说明反应进行的越彻底。
②判断可逆反应进行的方向。
③求反应物的平衡转化率和各物质的平衡浓度。
三、平衡转化率
对于化学反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+ dD(g),反应物A的平衡转化率可表示为:
α(A)=___________________________________
=
同样也可以表示出反应物B的平衡转化率。
★【课堂探究导学】
■合作探究-名师保驾护航
探究一:化学平衡常数表达式与化学方程式的书写关系
同一化学反应,可以用不同的化学反应方程式来表示,每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及其相应的平衡常数,如:
H2(g)+I2(g)2HI(g)
H2(g)+I2(g)HI(g)
『特别提醒』
(1)平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关
(2)对于给定的化学方程式,正逆反应的平衡常数互为倒数
(3)平衡常数的单位与化学方程式的表示形式一一对应
(4)固体或纯液体和液态水不列入平衡常数的表达式中
(因其浓度为常数,可认为为“1”,带入表达式中,可消去。)
探究二:K的意义
(1)K的大小反应了化学反应进行的限度
(2)判断反应是否达到平衡或反应进行的方向 现定义
一个反应体系aA(g)+bB(g)cC(g)+ dD(g)
中,任意时刻(状态)时,各生成物物质的量浓度的系
数次方的乘积与各反应物物质的量浓度的系数次方的
乘积的比值为浓度商Q,即:
Q = ,我们可以结合Q 和 K的大小来判断反应是否达到平衡或反应进行的方向
Q < K 反应向正向进行 V正 > V逆
Q = K 处于平衡状态 V正 = V逆
Q > K 反应向逆向进行 V正 < V逆
疑难点:平衡常数与温度的关系
1.化学平衡常数只是温度的函数,只随着温度 ( http: / / www.21cnjy.com )的改变而改变。当温度一定时,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,又无论反应物起始浓度的大小,K都是一个常数。
2.平衡常数随温度变化的规律和应用
(1)规律:对于吸热反应:T增大,K增大;对于放热反应:T减小,K增大。
(2)应用:利用温度改变时K的变化来判断反应的热效应:若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
探究三:化学平衡的有关计算——“三段式”分析法
1.模式
mA(g)+nB(g)pC(g)+ qD(g)
起始量 a b 0 0
变化量 mx nx px qx
平衡量 a —mx b —nx px qx
对于反应物:平衡时的相关量=起始量—变化量,n(平)=n(始)—n(变)
对于生成物:平衡时的相关量=起始量+变化量,n(平)=n(始)+n(变)
2.基本解题思路
(1)设未知数:具体题目要具体分析,灵活设立,一般设某物质的转换量为x。
(2)确定三个量:根据反应物、生成物及变化量的三者关系带入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量,并按(1)中“模式”列表。
(3)解答题设问题:明确了“始”、“变”、 ( http: / / www.21cnjy.com )“平”三个量的具体数值,再根据相应关系反应物转化率、混合气体的密度、平均相对分子量等,给出题目答案。
3.化学平衡计算中用到的基本关系与定律
(1)各物质浓度变化量之比=反应式中的系数比;
(2)反应物转化率=其消耗浓度与起始浓度之比;
(3)平衡时某组分的体积分数=该组分在平衡混合物中的物质的量的分数;
(4)阿伏加德罗定律及其推论;
(5)改变平衡条件时,气体的平均相对分子量()变化的规律;
①体系中若全为气体:据=m(总)/n(总)直接判断;
②体系中若有固体或液体:当气体的物质的量不变时,据上式判断;当气体的物质的量改变时,则须根据混合气体中各组分气体体积比计算:=M1
■典例剖析-名师释疑助航
例1.
【变式训练1】 298 K时,下列反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)2NO(g),Kc=110-30
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g),Kc=210-82 (mol/L)-
③2CO2(g)2CO+O2(g),Kc=410-92 mol/L
则常温下NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是()
A. ① B. ② C. ③ D.不能判断
【例2】
【变式训练2】对已达化学平衡的下列反应2X(g)+Y(g)===2Z(g)减小压强时,对反应产生的影响是
A.逆反应速率增大,正反应速率减小,平衡向逆反应方向移动
B.逆反应速率减小,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
C.正、逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动
D.正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动
【例3】在一定条件下,xA+yBzC可逆反应达到平衡,试填空:
(1)已知A、B、C都是气体,在减压后平衡向逆反应方向移动,则x、y、z的关系是 。
(2)已知C是气体且x+y=z,在加压时化学平衡如发生移动则平衡必定向 方向移动。
(3)已知C、B是气体,现增加A物质的量(其他条件不变),平衡不移动,说明A是 态。
『答案』(1)x+y>z
(2)逆向
(3)固态或是液态
『解析』(1)减压后平衡向气态物质物质的量增大的方向移动,由于A、B、C都是气体,因此x+y>z。
(2)加压后平衡向气态物质计量数减小的方向移动,由于C是气体,因此在加压时化学平衡如发生移动,则平衡必定向逆方向移动。
(3)改变固态或者液态的量,平衡不移动。
【变式训练3】PCl5随温 ( http: / / www.21cnjy.com )度升高分解为PCl3和Cl2,在473 K时PCl5的起始浓度为0.050 mol/L,达到平衡时有26%分解,求473 K时PCl5分解反应的平衡常数。
变式训练解析及答案
【变式训练1】
答案:A
解析:要判断这三个化合物分解放氧的倾向,则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数,然后比较大小即可。平衡常数越大,表示反应进行得越彻底。
【变式训练2】
答案:C
解析:减小压强,气体体积增大,反应物和生成物的浓度都减小,正逆反应速率都减小,正反应是缩小气体体积的反应,平衡应向扩大气体体积的方向移动。
【变式训练3】
答案:
解析PCl5(g)PCl5(g)+Cl2(g)
起始浓度(mol/L)0.050 0 0
平衡浓度(mol/L)0.050-x x x
由题意可知x=0.05026%=0.013 mol/L
则Kc=
■常用教学素材
大气臭氧层中的化学平衡
地球表面有大气层覆盖,离地面大约12km以上的高空中有一臭氧层(实质是臭氧浓度较高些),它是地球生命的保护屏障。
我们知道,太阳辐射对生命危害极大的是紫外线。当太阳辐射通过臭氧层时,被吸收了约90%的紫外线,或者说把这些紫外辐射能量转变为热量,使地面生命免受伤害。这其中的奥妙就在于臭氧层中存在以下动态平衡的缘故: O2 + O O3
现在来分析臭氧层中的这一平衡是怎样建立的,又怎样把紫外辐射能转变为热能的。
首先,太阳辐射把高空的氧气分子分裂为2个氧原子,性质异常活泼的氧原子跟氧气分子结合成臭氧:
O2→O + O O2+ O→O3
然后,在紫外线作用下,臭氧转化成氧气,并放出热量:2O3→3O2 ;△H<0
这一反应被看做臭氧能吸收紫外线,即从能量角度看,相当于把紫外辐射能转变成热能。
臭氧分解而生成氧气,又会被太阳辐射作用 ( http: / / www.21cnjy.com )生成氧原子,氧原子又会和氧气分子结合成臭氧,臭氧又吸收紫外线分解成氧,所以在臭氧层中,O3.O2和O处于动态平衡,构成了地球生命免受紫外线杀伤的天然屏障。
问题思考1 ?对于一个给定的可逆反应,其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系?化学平衡常数的单位有何特点?
问题思考2 ?平衡转化率和平衡常数有什么关系?
自主梳理参考答案
一、1、①相同条件 同时
2、相等 不变
二、1、 EQ \f([C]c[D]d,[A]a[B]b) 2、①化学反应的特点和反应物本身的性质 ②温度
三、问题思考参考答案
问题思考1:由平衡常数的表达式可以判断:正反应和逆反应的平衡常数之间互为倒数关系。由平衡常数的表达式知:其单位决定于可逆反应中反应物和生成物的种类及化学方程式中对应系数的大小,故化学平衡常数没有统一的固定单位。
问题思考2 :平衡常数和平衡转化率都可以表示可逆反应进行的程度,但是平衡转化率随着反应物初始浓度的不同而变化,而平衡常数却不受浓度影响,因此平衡常数与转化率之间是可以相互求算的。