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教 案
课题:第三节 化学平衡的移动(一) 授课班级21世纪教育网[来源:21世纪教育网] 21世纪教育网21世纪教育网
课 时
教学目的 知识与技能 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。
过程与方法 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
知识结构与板书设计 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。
教学过程
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[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。请同学们思考并举例说明。[讲]化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题,但是在化学研究和化工生产中,只考虑化学反应进行的快慢是不够的,因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物,同时又希望反应物尽可能多地转化为生成物。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。[板书]第三节 化学平衡?[讲]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。[板书]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。[问]不溶了是否就意味着停止溶解了呢?[讲]回忆所学过的溶解原理,阅读教材自学思考后回答:没有停止。因为当蔗糖溶于水时,一方面蔗糖分子不断地离开蔗糖表面,扩散到水里去;另一方面溶解在水中的蔗糖分子不断地在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体,当这两个相反的过程的速率相等时,蔗糖的溶解达到了最大限度,形成蔗糖的饱和溶液。[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。[板书]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,[讲]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][讲]开始时c(CO) 、c(H2O)最大,c(CO2) 、c(H2)=0。随着反应的进行,c(CO) 、c(H2O)逐渐减小,正反应速率逐渐减小;c(CO2) 、c(H2)逐渐增大,逆反应速率逐渐增大,进行到一定程度,总有那么一刻,正反应速率和逆反应速率的大小相等,且不再变化 [板书]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。[问]化学平衡有什么特征?[投]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。[随堂练习]1、在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气) 2C(气)达到平衡的标志是A. C的生成速率与C分解的速率相等 B. 单位时间生成nmolA,同时生成3nmolBC. 单位时间生成B的速率,与生成C的速率相等 (数值)D. 单位时间生成nmolA,同时生成2nmolC2、下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是( )A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成3、下列说法中可以充分说明反应: P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温下已达平衡状态的是A. P、Q、R、S的浓度不再变化 B .P、Q、R、S的分子数比为1:1:1:1C.反应容器内P、Q、R、S共存 D.反应容器内总物质的量不随时间而变化4、在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应: A(固)+3B(气) 2C(气)+D(气)已达平衡状态的是(其中只有B气体有颜色) ( )A.混合气体的压强 B.混合气体的密度C.气体的平均分子量 D.气体的颜色 学生举例化学反应存在的限度。
教学回顾:
相等
V正
时间
速率
V逆
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教 案
课题:专题四 化学平衡中的图象问题 授课班级[来源:21世纪教育网] 21世纪教育网21世纪教育网
课 时 1.5
教学目的 知识与技能 加深对反应速率、平衡移动的理解
过程与方法 培养学生解决实际问题的能力
情感态度价值观
重 点 速率—时间图
难 点 图像特点的分析和规律
知识结构与板书设计 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
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[板书]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[板书]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。[板书]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_____答案:2A 3B+C ,50%[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[板书]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[板书]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 ) [板书]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 [自我评价]1、甲图中C%表示反应物的百分含量,t表示反应时间,乙图中v表示反应速率,p表示压强,T1、T2表示不同的温度,下列反应中符合此图的是( )4、可逆反应mA(固)+nB(气)eC(气)+fD(气),反应过程中,当其它条件不变时,C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(P)的关系如下图:下列叙述正确的是( )。(A)达平衡后,加入催化剂则C%增大(B)达平衡后,若升温,平衡左移(C)化学方程式中n>e+f (D)达平衡后,增加A的量有利于平衡向右移动
教学回顾:
V正
V逆
V’逆
V ’正
D
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教 案
课题:专题一 影响化学平衡的条件21世纪教育网 ------ 勒沙特列原理 授课班级 21世纪教育网
课 时 2
教学目的 知识与技能 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
过程与方法 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。
情感态度价值观 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
知识结构与板书设计 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
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[复习]化学平衡状态有哪些特点?[板书]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]υ υ、正 υ、正=υ逆、 υ正 υ正=υ逆 υ逆、 υ逆t t1 t2 t3 【学生画出其它改变反应物浓度的v-t图】[板书]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?增大水的浓度加入更多的碳增大H2 的浓度[板书]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/MPa15103060100NH3 %2.09.216.435.553.669.4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]
[板书]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) [板书]四、温度对化学平衡的影响[实验探究]NO2和N2O4的相互转化实验过程:把NO2和N2O4 的混合气体盛在两个连通的烧瓶里,用夹子夹住橡皮管,把一个烧瓶放进热水里,把另一个放进冰水里,观察混合气体变化 实验原理:2NO2 (g) N2O4 正反应放热 △H<0实验现象:热水中温和气体颜色加深 冰水中混合气体颜色变浅结论:混合气体颜色加深,说明NO2浓度增大,即平衡可逆(吸热)反应方向移动;混合气体变浅,说明NO2浓度减小,平衡向正(放热)反应方向移动[板书]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】[板书]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。[板书]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。[自我评价]1、对于可逆反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),改变条件,平衡如何移动?(1)增加氧气的浓度 (2)增大压强(3)增大密闭容器的体积(4)向密闭容器中充入N22、在化学反应2A+B2C达到平衡时,若升高温,C的含量增加,则以反应的正反应是( )A、放热反应 B、是吸热反应C、没有显著的热量变化 D、原化学平衡没有发生移动3、 反应2A(g)2B(g)+C(g)-Q,在未用催化剂的条件下已达平衡,现要使正反应速率降低,c(B)减小,应采取的措施是 [ B、D ]A.升温 B.增大反应器的体积 C.增大c(A) D.降温4、在碳酸钙悬浊液中存在着如下平衡:CaCO3(固) Ca2++CO32-。欲使悬浊液中固体的量减少,可采取的措施是(BD )。(A)加碳酸钠溶液 (B)通入二氧化碳气体(C)加碳酸氢钙溶液 (D)加氯水 复习引入新课
教学回顾:
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教 案
课题:专题三 化学平衡的有关计算21世纪教育网 授课班级[来源:21世纪教育网] [来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]
课 时 1
教学目的 知识与技能 掌握平衡计算的基本方法
过程与方法 培养学生分析、归纳、综合计算能力
情感态度价值观 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
知识结构与板书设计 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 dx5、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
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[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:[板书]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。[板书]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 == 0.9X= 0.4 y = 0.1n(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== 4A-3X+B-3X+2X== 32A+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[随堂练习]1、某温度下,密闭容器内发生如下反应:2 M(g)+N(g) 2E(g)。若开始时只充入2 mol E(g),达到平衡时,混合气体压强比起始时增大了20%,若开始时,只充入2 mol M和1 mol N的混合气体,则达到平衡时M的转化率为________2、在一个真空固定体积的密闭容器内,充入10molN2和30molH2,发生合成氨反应:N2+3H22NH3,在一定温度下达到平衡,H2的转化率为25%。若在同一容器中充入NH3,欲达到平衡时的各成份的百分含量与上述平衡时相同,则起始时充入的NH3的物质的量和达到平衡时NH3的转化率是( )A、15mol 25% B、20mol 50% C、20mol 75% D、40mol 80%[板书]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。[板书]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[自我评价]1、平均相对分子质量的变化规律:可逆反应3A(g) 3B( )+C( ),△H>0,随着温度的升高,气体平均相对分子质量有变小的趋势,则下列判断中正确的是( ) A、B和C可能都是固体 B、B和C一定是气体 C、若C为固体,则B一定是气体 D、B和C可能都是气体 2、极限法在一定条件下,将1mol的CO和水蒸气通入容器中发生下述反应:CO +H2O CO2 +H2 ,达到平衡后,测得CO2 为0.6mol,再通入4mol水蒸气,又达到平衡后,CO2 的物质的量为 ( ) A 等于0.6mol B 等于1mol C 大于0.6 mol 小于1mol D 大于1mol 3、假设法(过渡态方法)一定量混合气体在密闭容器中发生如下反应:x A(g) +y B(g)z C(g).该反应达到平衡后,测得A气体的浓度为0.5mol/L。在恒温下将密闭容器扩大到原来的2倍,再次达到平衡后,测得A的浓度为0.3mol/L ,则下列叙述正确的是( )A、平衡向正反应方向移动 B、x+y>z C、C的体积分数降低 D、B的转化率提高4、守恒法温度一定,在一个密闭容器内,发生合成氨反应:N2+3H22NH3。若充入1molN2和3molH2,反应达到平衡时NH3的体积百分含量为W%。若改变开始时投入原料的量,加入amolN2,bmolH2,cmolNH3,反应达到平衡时,NH3的体积百分含量仍为W%,则:若温度、容器体积恒定a=b=0, c= 若温度、压强恒定a=b=0, c 若温度、容器体积恒定a=0.75,b= ,c= 若温度、压强恒定a=0.75,b ,c 若温度、压强恒定,则 a、b、c之间必须满足的关系是 5、一边倒原则: ABCDH2613.55N22011.5NH30421温度、催化剂不变,向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3,反应达平衡时;氨气浓度最大的一组是[ ] 60%C
教学回顾:
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教 案
课题:第三节 化学平衡的移动(三)21世纪教育网 授课班级21世纪教育网[来源:21世纪教育网]
课 时 2
教学目的 知识与技能 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
过程与方法 能用化学平衡常数、转化率判断化学反应进行的程度
情感态度价值观 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
知识结构与板书设计 三、化学平衡常数(chemical equilibrium constant)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正教学过程
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[复习提问]什么叫化学平衡?化学平衡的特征有哪些??化学平衡是是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量 (溶液中表现为浓度)可以保持恒定的状态。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]尽管就这么几句话,但真正在学习中能否准确把握和处理好关于化学平衡的问题,还需大家对该概念及相关特征进行深入的理解。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。[板书]三、化学平衡常数(chemical equilibrium constant)[探究活动]请同学们阅读教材P28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如下:起始时各物质的浓度(mol·L—1)平衡时各物质的浓度(mol·L—1)平衡常数H2I2HIH2I2HI1.197×10—26.944×10—305.617×10—35.936×10—41.270×10—248.381.228×10—29.964×10—303.841×10—31.524×10—41.687×10—248.611.201×10—28.403×10—304.580×10—39.733×10—41.486×10—249.54001.520×10—21.696×10—31.696×10—41.181×10—248.48001.287×10—21.433×10—31.433×10—41.000×10—248.71003.777×10—24.213×10—34.231×10—42.934×10—248.81化学平衡常数平均值48.74[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[副板书]一定温度下:[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。[板书]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。[投影]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)000.010.010.0050.0050.0050.005[副板书]结论:达到平衡时 =1.0(常数)[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?[讲]平衡常数实际上是平衡混合物中各生成物浓度的化学计量数次方的乘积除以反应物浓度的化学计量数次方的乘积。即 K=[板书]2. 表达式对于任意反应?mA+nB pC+qD K=[讲]在应用平衡常数表达式时,稀溶液中的水分子浓度可不写。因为稀溶液的密度接近于1g/mL。水的物质的量浓度55.6 mol/L。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。[讲]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。[板书]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 。[板书](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。[板书]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?[副板书]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)[分析]在写表达式时注意③、④中固体物质的浓度为1,不写出。【例1】在某温度下,将H2和I 2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(H2)=0.008 0 mol/L。 (1)求该反应的平衡常数。 (2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol,试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。【解】(1)依题意可知,平衡时c(H2)=0.008 0 mol/L,消耗c(H2)=0.002 0 mol/L,生成c(HI)=0.004 0 mol/L H2 + I2 2HI起始时各物质浓度/mol·L—1 0.010 0.010 0平衡时各物质浓度/ mol·L—1 0.008 0 0.008 0 0.004 0 答:平衡常数为0.25。(2)依题意可知,c(H2)=0.020 mol/L, c(I2)=0.020 mol/L设H2的消耗浓度为x。则: H2 + I2 2HI平衡时各物质浓度/ mol·L—1 0.020-x 0.020-x 2x 因为K不随浓度发生变化,解得x=0.004 0 mol/L平衡时c(H2)= c(I2)=0.016 mol/L c(HI)=0.008 0 mol/L答:c(H2)= c(I2)=0.016 mol/L,c(HI)=0.008 0 mol/L。【例2】在密闭容器中,将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到800℃,达到下列平衡CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.0求CO转化为CO2的转化率。【解】设x为达到平衡时CO转化为CO2的物质的量,V为容器容积。 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 起始浓度 平衡浓度 CO转化为CO2的转化率为: 答:CO转化为CO2的转化率为83%。[讲]根据上述两道例题,小结一下化学平衡常数的应用。[板书]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。[板书](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正教学回顾:
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教 案
课题: 专题二 等效平衡21世纪教育网 授课班级[来源:21世纪教育网] 21世纪教育网[来源:21世纪教育网]
课 时 1
教学目的 知识与技能 运用平衡原理解决实际问题解决较简单的等效平衡问题
过程与方法 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
情感态度价值观
重 点 等效平衡问题
难 点 化学平衡移动原理的应用
知识结构与板书设计 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
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[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。[板书]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。[板书]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[随堂练习]1、恒温、恒压下,在一可变容器下反应,A(g) + B(g) C(g) (1) 开始时,放入1 mol A和1 mol B,达到平衡后,生成a mol C,这时A的物质的量为_____ mol (2) 若开始时放入3 mol A、3 mol B,到达平衡后生成C的物质的量为___ mol (3) 若开始时,放入 X mol A、2 mol B和1 mol C,到达平衡后,A和C的物质的量分别是Y mol 和3a mol ,则X==_____,Y=_____(4) 若在(3)的平衡状态上再加入3 mol C,待再次平衡后,C的物质的量分数是____2、(03全国)某温度下,在一容积可变的容器中,反应2A(g) + B(g) 2C(g),达到平衡时,A、B和C的物质的量分别是4mol、2 mol 、4 mol 。保持温度和压强不变,对平衡混合物中作调整,平衡右移的是( )A、均减半B、均加倍C、均加1 mol D、均减少1 mol 3、一定温度下,容积可变的容器中,反应2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g),达到平衡时,物质的量分别为4 mol 、2 mol、4 mol 。保持P、T不变时,按下列要求改变,达到新平衡时,各物质百分含量与原平衡相同的是( )A、通入1 mol SO3 B、通入4 mol SO2 、2 mol O2C、通入1 mol N2 D、各减少1 mol [板书]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 [随堂练习]一定温度下,在恒容容器中发生如下反应:2A(g)+B(g) 3C(g),若反应开始时充入2 mol A、2 mol B达到平衡后,A的体积分数为a%。其他条件不变时,下列配比做初始物质,则平衡后A的体积分数大于a%的是( )A、2 mol C B、2 mol A、1 mol B、1 mol He C、1 mol B、1 mol CD、2 mol A、3 mol B、3 mol C[板书]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[随堂练习]1、在一个固定体积的密闭容器中,加入2 mol A、1 mol B反应,2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)。达到平衡后,C的浓度为W mol/L,若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为W mol/L的是( )A、4 mol A、2 mol BB、2 mol A、1 mol B、3 mol C、1 mol D C、3 mol C、1 mol D、1 mol BD、3 mol C、1 mol D[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[自我评价]1、一真空密闭容器中盛有1 mol PCl5 ,加热到20°C时发生反应: PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),反应达平衡时,PCl5所占体积分数为M%,若在同一温度和同一容器中最初投入的是2 mol PCl5,反应达到平衡时,PCl5所占的体积分数为N%,则M和N的关系是( B ) A、M>N B、Mb B. a≥b C.a教学回顾:
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