2.2.2 平衡转化率 教案

2.2.2平衡转化率
【教学目标】
1.掌握平衡转化率的含义。
2.掌握平衡浓度的求算。
3.掌握平衡常数、平衡转化率的计算。
【核心素养】
变化观念与平衡思想：能进一步通过平衡转化率认识化学平衡状态的特征，能够了解平衡转化率的意义；
证据推理与模型认知：能使用平衡转化率来定量表示化学反应的限度，并能依据“三段法”计算模型熟练地进行平衡常数、平衡转化率、反应速率、浓度等之间的计算。
【教学重难点】
重点：平衡转化率的计算、“三段法”计算。
难点：平衡转化率的计算、“三段法”计算。
【教学过程】
【联想质疑】在工业生产中，合成氨的反应：
该反应在一定条件下存在一定的限度。但是在实际生产中，用平衡常数K表示反应限度有时不够直观，不知道反应物到底反应了多少，同时生成了多少产物。因此在实际应用中，常用平衡转化率α来表示一定条件下的反应限度。
【过渡】这节课我们来学习化学反应限度的另一种表示方式——平衡转化率。
【板书】二、平衡转化率
对于化学反应：aA + bB cC + dD，反应物A的平衡转化率可以表示为：
【强调】★物质的平衡转化率越大，表示反应程度越大。
★对于溶液体系和恒容的气态反应体系，可以用物质的量浓度进行计算。
【练习】某温度下将H2和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L密闭容器中充分反应,达到平衡后,测得H2的浓度为0.008 mol·L-1。(1)求该温度下的平衡常数。(2)求H2的转化率。
【学生活动】分析，解题。
【讲解】讲解计算方法、纠正计算结果。
【练习】
【学生活动】分析，解题。
【讲解】对于一个已标明化学方程式的化学反应，温度一定时只有一个平衡常数，但不同反应物的平衡转化率却可能不同。因此，脱离具体的反应物谈化学反应的平衡转化率是没有意义的。
【练习】
【学生活动】分析，解题。
【讲解】化学平衡常数与平衡转化率是密切相关的，可以利用化学平衡常数计算化学反应中某反应物的平衡转化率，也可以由实验测定的平衡转化率计算化学平衡常数。
【过渡】有关于化学平衡问题的计算，可按一定步骤建立模式，确定各个量之间的关系进行计算。我们把这种方法称为“三段法”。
【讲解】“三段法”
例如：可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，假定反应物A、B的起始加入的物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol。
(1) 　　 mA(g) ＋ nB(g) pC(g)＋qD(g)
初始物质的量/mol a b 0 0
转化物质的量/mol mx nx px qx
平衡物质的量/mol a－mx b－nx px qx
对于反应物：n平＝n始－n变
对于生成物：n平＝n始＋n变
转化物质的量之比等于化学方程式中各物质系数之比。
【过渡】“三段法”不仅可以用物质的量来列关系式，也可以用物质的量浓度。
【讲解】可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，假定反应物A、B的起始加入的浓度分别为
a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡时，设物质A转化的浓度为mx mol·L－1。
　　 mA(g) ＋ nB(g) pC(g)＋qD(g)
初始浓度/(mol·L－1) a b 0 0
转化浓度/(mol·L－1) mx nx px qx
平衡浓度/(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
对于反应物：c平＝c始－c变
对于生成物：c平＝c始＋c变
转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比
(2)步骤
①确定反应物或生成物的起始加入量。
②确定反应过程的变化量。
③确定平衡量。
④依据题干中的条件建立等式关系进行解答。
【强调】解答化学平衡计算题，要注意构建解题模式，熟练掌握有关物质的量、物质的量浓度、转化率、产率、某组分百分含量、化学平衡常数等各种计算关系式。
【课堂随练】(1)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
2 mol·L－1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50%，试求在该温度下，此反应的平衡常数________。
(2)在(1)中温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L－1，NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L－1，试求达到化学平衡时各物质的浓度。
【学生活动】计算出结果。
【借题发挥】 计算(1)中NO2的转化率，(2)中SO2、NO2的转化率并比较，你能得出什么结论？
【学生活动】计算出结果、思考并交流。
【分析验证】完成下述表格，并验证你的结论是否正确。
在1 200 ℃时测得反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)达平衡时，K＝2.25。试计算CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为下列三种情况下的CO2、H2的平衡转化率，填写下表：
初始浓度/(mol L-1) 平衡转化率/%
c始(CO2) c始(H2) á(H2) á(CO2)
A 0.010 0 0.010 0
B 0.010 0 0.012 0
C 0.010 0 0.008 0
分析上表计算结果，可得出的结论是
(1)同一化学反应，不同物质的平衡转化率。
(2)增大H2的浓度，CO2转化率的变化是，H2转化率的变化是。
(3)减小H2的浓度，CO2转化率的变化是，H2转化率的变化是。
【讲解】由以上分析可以发现，提高氢气在原料气组成中的比例，可使二氧化碳的平衡转化率提高；同理，提高二氧化碳在原料气组成中的比例，可使氢气的平衡转化率提高。在化工生产中，根据以上原理，常常通过增加某一种廉价、易得的反应物的浓度来提高另一种昂贵、稀缺的反应物的转化率，从而降低生产成本。
【总结】
1.两种反应物参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，而该反应物的转化率会降低。
2.当两种反应物按照方程式系数比进行投料时，平衡时反应物的平衡转化率相等。
【课堂小结】
【作业布置】
完成课后配套作业。
【板书设计】
二、平衡转化率
1.对于化学反应：aA + bB cC + dD，反应物A的平衡转化率可以表示为：
2.计算
3.影响因素
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