B.m+n>p
C.增大压强平衡向正反应方向移动
D.升高温度平衡向正反应方向移动
11.将固体NH4I置于密闭容器中,在某温度下发生下列反应:NH4I(s) NH3(g)+HI(g)。当达到平衡时,c(H2)=0.5mol·L—1,c(HI)=3mol·L—1,则NH3的浓度为 ( )
A.3.5mol·L—1 B.4mol·L—1 C.4.5mol·L—1 D.5mol·L—1
12.升高温度时,化学反应速率加快,是因为 ( )
A.分子运动速率加快,使反应物分子间的碰撞机会增多
B.反应物分子的能量增加,活化分子百分数增大,有效碰撞次数增多,化学反应速率加快
C.该反应的过程是吸热的
D.该反应的过程是放热的
13.铁与稀硫酸反应制取氢气,下列措施能使生成氢气的速率加快的是 ( )
A.增加铁的量 B.增大硫酸的浓度 C.加热 D.增大压强
14.在气体反应中,能使反应物中活化分子数和活化分子百分数同时增加的方法是 ( )
①增大反应物浓度 ②升高温度 ③增大压强 ④移去生成物 ⑤加入催化剂
A.①③ B.②⑤ C.②④ D.①⑤
15.地球外层空间存在着微量的臭氧和氧原子,该臭氧层的存在能吸收和阻止太阳的有害紫外线辐射,可是人为的大气污染物会破坏臭氧层,如超音速飞机排放物中的氮的氧化物,它们和臭氧及氧原子发生如下反应:
O3+NO=NO2+O2 NO2+O=NO+O2
这两个反应反复循环,请回答:
⑴以上两个反应的总方程式为________________________,由此可见氮氧化物在破坏臭氧层的过程中起________________作用。
⑵氮氧化物的作用使总反应分为两步进行,作用的实质是_______。
A.降低了每步反应所需的能量 B.提高了反应物的平均能量
C.增大了反应物的碰撞次数 D.降低了反应物的平均能量
16.(3分)某温度时,2L的溶器中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化如图所 示。由图中数据分析,该反应的化学方程式为 ,反应开始至1min,Z的平均反应速率为 。
17.(5)一定温度下,在一密闭器中充入NO2发生发反:2NO2 2NO+O2达平衡时,混合气体中NO2的浓度为0.06mol·L-1,O2的浓度为0.12mol·L-1。
求:(1)NO2的起始浓度。(2)达到平衡时NO2的转化率。
能力提高
1.反应2SO2 + O2 2SO3经过一段时间后,SO3的浓度增加到了0.4mol/L,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol/(L s),则这段时间为 ( )
A.0.1 s B.2.5 s C.5 s D.10 s
2.按温度每升高10℃,化学反应速率增大2倍来计算,若某反应由50℃升温到80℃,反应速率比原来增大 ( )
A.4 倍 B.6 倍 C.8 倍 D.9 倍
3.对于A2 + 3B2 2C的反应来说,以下化学反应速率中,最快的是: ( )
A.v(B2) = 0.8 mol/(L s) B.v(A2) = 0.4 mol/(L s)
C.v(C) = 0.6 mol/(L s) D.v(B2) = 0.2 mol/(L s)
4.在3L密闭容器中充入2 molSO2和一定量O2,反应生成SO3气体,当进行到6 min时,测得n(SO2)= 0.4mol,若反应只进行到3 min时,容器内n(SO2)为: ( )
A.小于1.2 mol B.0.8 mol C大于0.8 mol. D.小于0.8 mol
5.把体积相同,c(H+)相同的两份酸溶液,甲为盐酸,乙为醋酸,分别与锌反应,若反应后放出氢气一样多,有一份中锌有剩余,以下判断正确的是 ( )
①反应所需时间乙>甲 ②开始反应速率甲>乙
③参加反应的锌的质量甲=乙 ④整个阶段平均反应速率乙>甲
⑤盛盐酸溶液中锌有剩余 ⑥盛醋酸的锌有剩余
A.①②③ B.①③⑥ C.②③⑥ D.③④⑤
6.已知可逆反应A+2B 2M+N(正反应为放热反应),在一定条件下达到平衡时,A在反应混合物中的质量分数为a%,若要通过改变条件使A的质量分数变为2a%,则下列各项可改变的条件中,一定能达到目的的是(其中a<50) ( )
A.增大容器体积 B.增大反应容器内压强
C.升高反应温度 D.使用适量催化剂
7. 把镁带投入盛有稀HCl的容器里,产生H2的速率与下列因素:①盐酸浓度,②温度,③镁带的表面积,④容器的密闭情况,⑤溶液的氯离子浓度,有关系的是 ( )
A.①② B.③④ C.①②③④ D.①②③④⑤
8.对于反应:A + B = C ,下列条件的改变一定能使化学反应速率加快的是 ( )
A.增加A的物质的量 B.升高体系的温度
C.增加体系的压强 D.减少c的物质的量
9.一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时,为了减缓反应速率,且不影响生成氢气的总量可向盐酸中加入适量的 ( )
A.NaOH(固体) B.极稀的盐酸 C.CH3COONa(固体) D.H2O
10.对于在密闭容器中进行的反应:N2+O22NO,下列条件中不能加快该反应速率的是 ( )
A.缩小体积 B.充入更多的NO
C.体积增大到原来的2倍 D.升高温度
11.氯化氢和氧气在一定条件下反应可得到氯气,现将氯化氢和氧气混合于一密闭容器中,在温度120℃、压强1.01105P条件下使之反应,,经过5min后,测定物质的浓度分别为:c(HCl) = 0.25mol/L,c(O2) = 0.2mol/L,c(Cl2) = 0.1mol/L。则:
(1)反应的化学方程式为 ____________________________________________;
(2)开始时c(HCl) = _________________,c(O2) = ____________________;
(3)从开始反应到5min后,这段时间,v(HCl) = _________________,以HCl、O2、Cl2分别表示的反应速率的数值之比为______________;
12.丙酮(CH3COCH3)和碘在酸性溶液中发生如下反应:CH3COCH3+I2→CH3COCH2I+H++I-。25℃时,该反应的速率由下列经验式决定:V=k·c(CH3COCH3)·c(H+),式中k=2.73×10-5。已知开始时c(I2)= 0.01 mol/L,c(CH3COCH3)= 0.1 mol/L,c(H+)=0.01 mol/L。问25℃时,当溶液中的I2反应掉一半时,通过计算回答反应速率比开始时是快还是慢?
高考聚焦
1. 已知反应A2(g)+2B2(g) 2AB2(g)的△H<0,下列说法正确的是 ( )
A.升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率减小
B.升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D.达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
2. 对可逆反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是 ( )
A.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)
B.若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率关系是:2v正(NH3)=3v正(H2O)
3.反应2SO2+O2 2SO2经一段时间后,SO3的浓度增加了0.4mol·L-1,在这段时间内用O2表示的反应速率为0.04mol·L-1·s-1,则这段时间为 ( )
A.0.1s B.2.5s C.5s D.10s
4.在恒温恒容条件下,能使A(g) + B(g) C(g) + D (g)正反应速率增大的措施是 ( )
A.减小C或D的浓度 B.增大D的浓度
C.减小B的浓度 D.增大A或B的浓度
参考答案
夯实基础
1 2 3 4 5 6 7
B B B C B C B
8 9 10 11 12 13 14
C BC BC B B C B
15.⑴O3+O=2O2;催化剂 ⑵A
16.3X+Y 2Z;0.1mol·L-1·min-1
17.(1)0.3mol·L-;(2)20%
能力提高
1 2 3 4 5
C C B A D
6 7 8 9 10
C C B CD C
11.⑴.4HCl+O22Cl2+2H2O(g);⑵.0.45mol/L、0.25mol/L;
⑶.0.04mol/(L.min)、4∶1∶2;⑷.13/14
12.I2反应掉一半时
反应速率
而开始时因此比开始时快。
高考聚焦
1 2 3 4
B A C D
化学反应速率
降低反应所需
要的能量
反应物所需要的能量
催化剂
反应物的性质(内因) 反应条件
活化分子百分数
增大分子能量
升高温度
单位体积内活化分子数
单位时间和单位体积内有效碰撞次数
增大单位体积
内分子数
增大反应物浓度
增大压强
t1 t2 t3
盐山中学 李龙中 15130816636第一单元 化学反应速率
第二课时 影响化学反应速率的因素
学习目标:
1.|理解浓度、温度、压强和催化剂等条件对化学反应速率的影响。
2.能运用有效碰撞理论、过渡态理论等相关理论解释浓度、压强、温度、催化剂等对化学
反应速率的影响。
重点: 浓度对化学反应速度的影响。外界条件对可逆反应的正逆反应速率的影响。
难点:浓度对化学反应速率影响的原因。教学过程:
教学过程:
复习回顾
化学反应的快慢可 来表示,符号为 ,其表达式为 。
化学反应不同,化学反应速率不同。这说明化学反应速率取决于 。
对于同一个化学反应,在不同条件下其反应速率也不同。这说明化学反应速率受
的影响。
自主探究
根据我们的生活经验列举一些影响化学反应速率的因素:
Ⅰ、浓度对反应速率的影响
活动探究(教材33-34页)
实验结论:
规律小结:
原因:(用碰撞理论解释)
有效碰撞:
活化分子:
原理:
Ⅱ、压强对反应速率的影响
由于压强的改变对气体影响很大而对固体、液体及溶液影响很小,因此压强对反应速率的影响仅适用于有气体参加的反应。
规律小结:
原因:(归结为浓度的影响)
Ⅲ、温度对反应速率的影响
活动探究(教材35页)
实验结论:
规律小结:
原因:(用碰撞理论解释)
Ⅳ、催化剂对反应速率的影响
活动探究(教材36页)
实验结论 :
规律小结:
原因:(用过渡状态理论解释)
Ⅴ、其他因素对反应速率的影响
除上述因素外,反应物间的接触面积、光、电磁波、超声波、磁场等因素也会影响反应速率。
例如,增大反应物间的接触面积 ,反应速率会增大。
三、总结:
影响化学反应速率的因素
内因 反应物质的本性
外因 浓度、温度、压强、催化剂、其他,
1.浓度对化学反应速率的影响
当其它条件不变时,增加反应物的浓度,可以增大化学反应速率。
这是为什么呢?化学反应的过程的实质就是反应物分子中的原子重新组合,并形成生成物分子。
如:Cl2+H2==2HCl
[引导讨论]化学键如何变化呢?
[探究]H-H、Cl-Cl键断裂,而H-Cl共价键生成。
[引导]旧键的断裂和新键的形成怎样才能发生呢?
要通过接触,通过碰撞来实现。因此反应物分子(或离子)间的碰撞是反应发生的先决条件。
[引导]是不是所有碰撞都能发生反应呢?
要发生反应的条件是什么呢?请大家阅读课本P34页。
[阅读讨论]
(1)不是所有的碰撞都能发生反应,能够发生反应的碰撞叫做有效碰撞,
(2)发生有效碰撞的条件是发生碰撞的分子具有较高的能量,分子碰撞必须有合适的取向。
(3)能量较高、能够发生有效碰撞的分子叫做活化分子
(4)活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能
[讲述]
(1)以投篮作比喻
(2)以具体的化学反应2HI=H2+I2为实例,让学生观看HI分子的几中可能的碰撞模式图
[设问]很明显,当单位体积的活化分子数越多,有效碰撞越多,反应速率也越大。
那么,浓度增大时,为什么反应速率就快呢?
[讨论]
(1)在其他条件不变时,对某一反应来说,活化分子在反应物分子中所占的比例是一定的,单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比
(2)当反应物浓度增大时,单位体积内分子数增大,单位时间内的有效碰撞次数也相应增多,化学反应速率就增大。
2.压强对化学反应速率的影响
[探究]利用上述结论,对于反应N2+3H2=2NH3,增大压强,反应速率如何变化呢?
[探究]
(1)气体的压强增大,原来的气体的体积就缩小,单位体积内的分子数就增大,活化分子数变增大,有效碰撞次数也相应增大,化学反应速率就增大。
[总结并板书](2)、对于有气体参加的化学反应,增大压强化学反应速率增大,
[探究]对于反应:Zn+2HCl=H2+ZnCl2,增大反应的压强,化学反应速率会增大吗?
[分析]不会,因为参加反应的物质是固体、液体,改变压强对它们体积改变的影响很小
[探究]提高温度,对反应的速率会改变吗?
3.温度对化学反应速率的影响
[活动与探究]课本35页
[分析]
(1)升高温度,反应物分子的能量增加,使一部分原来能量较低的分子变成活化分子,从面增加了反应物分子中活化分子的百分数,使有效碰撞次数增多,因而使化学反应速率增大。
(2)。测定:许多反应的温度每升高10K,其反应速率增加2—4倍
[总结并板书]3、升高温度化学反应速率增大,
[过渡]初中我们学过用氯酸钾制取氧气,MnO2的作用是什么?
4.催化剂可以加快化学反应速率
[活动与探究]课本36页
[讲解]催化剂的作用机理:在化学反应中选择适当的正催化剂,可以使反应速率显著加快。这是因为催化剂降低了可有效碰撞的分子的能量,使更多的反应物分子变成能进行有效碰撞的分子,因而成倍地增加化学反应速率
[板书]催化剂的重要性。,
[拓展]酶的催化作用
酶是一种特殊的生物催化剂,它是具有催化作用的蛋白质,存在于动物、植物和微生物中。
酶与一般非生物催化剂相比较,具有以下几个主要特点:
高度的选择性:酶对所作用的底物 反应物 有高度的选择性,一种酶通常只能催化一种特定的反应。
(2)高度的催化活性:酶的催化活性非常高,其催化能力为一般非生物催化剂的 106 ~1013 倍。
(3)温和的催化条件:酶在常温常压下即可发挥催化作用,温度过高会引起酶变性,失去催化活性。
(4)特殊的 pH:酶只能在一定的 pH 范围内发挥催化作用,如果 pH 偏离这个范围,酶的活性就会降低,甚至完全丧失。
[小结]对于同一化学反应,条件不同时,反应会发生变化。除了浓度、温度、压强、催化剂能改变化学反应速率外,其他因素也会影响化学反应的速率。
[板书]5、化学反应速率的影响其它因素。
重点在光、反应物颗粒大小。
盐山中学 李龙中 15130816636第二单元 化学能与电能的转化
原电池的工作原理
【知识与技能目标】
了解原电池的工作原理,能写出其电极反应和电池反应方程式。
【过程与方法目标】
通过进行化学能转化为电能的探究活动,体验原电池的工作原理,熟练书写电极反应和电池反应方程式。
【情感态度与价值观目标】
通过化学能与电能相互转化关系的学习,使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献,体会能量守恒的意义。学会利用能源与创造新能源的思路和方法,提高环保意识和节能意识。
【教学重点】
了解原电池的工作原理,能够写出电极反应式和电池反应方程式。
【教学难点】
原电池的工作原理,从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。
【教学过程】
【引入】
电能是现代社会中应用最广泛,使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。例如,日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么,电池是怎样把化学能转变为电能的呢?我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。
【板书】原电池的工作原理
一、原电池实验探究
讲:铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质,利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家——伏打留给我们的历史闪光点!
【实验探究】(铜锌原电池)
实 验 步 骤 现 象
1. 锌片插入稀硫酸
2. 铜片插入稀硫酸
3. 锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸
【问题探究】
1. 锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生?
2. 锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,现象又怎样?为什么?
3. 锌片的质量有无变化?溶液中c (H+)如何变化?
4. 锌片和铜片上变化的反应式怎样书写?
5. 电子流动的方向如何?
讲:我们发现检流计指针偏转,说明产生了电流,这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁,这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖——原电池。
【板书】
(1)原电池概念:学能转化为电能的装置叫做原电池。
问:在原电池装置中只能发生怎样的化学变化?
学生:Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲:为什么会产生电流呢?
答:其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应,有电子的转移,但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时,由于分子热运动无一定的方向,因此电子转移不会形成电流,而通常以热能的形式表现出来,激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。显然从理论上讲,一个能自发进行的氧化还原反应,若能设法使氧化与还原分开进行,让电子的不规则转移变成定向移动,便能形成电流。所以原电池的实质就是将氧化还原的电子转移变成电子的定向移动形成电流。
(2)实质:将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。
问:那么这个过程是怎样实现的呢?我们来看原电池原理的工作原理。
(3)原理:(负氧正还)
问:在锌铜原电池中哪种物质失电子?哪种物质得到电子?
学生:活泼金属锌失电子,氢离子得到电子
问:导线上有电流产生,即有电子的定向移动,那么电子从锌流向铜,还是铜流向锌?
学生:锌流向铜
讲:当铜上有电子富集时,又是谁得到了电子?
学生:溶液中的氢离子
讲:整个放电过程是:锌上的电子通过导线流向用电器,从铜流回原电池,形成电流,同时氢离子在正极上得到电子放出氢气,这就解释了为什么铜片上产生了气泡的原因。
讲:我们知道电流的方向和电子运动的方向正好相反,所以电流的方向是从铜到锌,在电学上我们知道电流是从正极流向负极的,所以,锌铜原电池中,正负极分别是什么?
学生:负极(Zn) 正极(Cu)
实验:我们用干电池验证一下我们分析的正负极是否正确!
讲:我们一般用离子反应方程式表示原电池正负极的工作原理,又叫电极方程式或电极反应。一般先写负极,所以可表示为:
负极(Zn):Zn-2e=Zn2+ (氧化)
正极(Cu):2H++2e=H2↑(还原)
讲:其中负极上发生的是氧化反应,正极上发生的是还原反应,即负氧正还。
注意:电极方程式要①注明正负极和电极材料 ②满足所有守衡
总反应是:Zn+2H+=Zn2++H2↑
讲:原来一个自发的氧化还原反应通过一定的装置让氧化剂和还原剂不规则的电子转移变成电子的定向移动就形成了原电池。
转折:可以看出一个完整的原电池包括正负两个电极和电解质溶液,及导线。那么铜锌原电池中的正负极和硫酸电解质能否换成其他的物质呢?
学生:当然能,生活中有形形色色的电池。
过渡:也就是构成原电池要具备怎样的条件?
二、原电池的构成条件
1. 活泼性不同的两电极
2. 电解质溶液
3. 形成闭合回路(导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液
4. 自发的氧化还原反应(本质条件)
思考:锌铜原电池的正负极可换成哪些物质?保证锌铜原电池原理不变,正负极可换成哪些物质?( C、Fe、Sn、Pb、Ag、Pt、Au等)
问:锌铜原电池中硫酸能换成硫酸钠吗?
判断是否构成原电池,是的写出原电池原理。
(1)镁铝/硫酸;铝碳/氢氧化钠;锌碳/硝酸银 ;铁铜在硫酸中短路;锌铜/水;锌铁/乙醇;硅碳/氢氧化钠
(2)[锌铜/硫酸(无导线);碳碳/氢氧化钠] 若一个碳棒产生气体11.2升,另一个产生气体5.6升,判断原电池正负极并求锌片溶解了多少克?设原硫酸的浓度是1mol/L,体积为3L,求此时氢离子浓度。
(3)银圈和铁圈用细线连在一起悬在水中,滴入硫酸铜,问是否平衡?(银圈下沉)
(4)Zn/ZnSO4//Cu/CuSO4盐桥(充满用饱和氯化钠浸泡的琼脂)
(5)铁和铜一起用导线相连插入浓硝酸中
镁和铝一起用导线相连插入氢氧化钠中
思考:如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢?
请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成电池:
此电池的优点:能产生持续、稳定的电流。
其中,用到了盐桥
什么是盐桥?
盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出。
盐桥的作用是什么?
可使由它连接的两溶液保持电中性,否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电,铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。
盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移,使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
导线的作用是传递电子,沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。
三、原电池的工作原理:
正极反应:得到电子 (还原反应)
负极反应:失去电子 (氧化反应)
总反应:正极反应+负极反应
想一想:如何书写复杂反应的电极反应式?
较繁电极反应式=总反应式—简单电极反应式
例:熔融盐燃料电池具有高的放电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,已制得在6500C下工作的燃料电池,试完成有关的电极反应式:
负极反应式为:2CO+2CO32--4e-=4CO2
正极反应式为:2CO2+O2+4e-=2CO32-
电池总反应式:2CO+O2=2CO2
四、原电池中的几个判断
1.正极负极的判断:
正极:活泼的一极 负极:不活泼的一极
思考:这方法一定正确吗?
2.电流方向与电子流向的判断
电流方向:正→负 电子流向:负→正
电解质溶液中离子运动方向的判断
阳离子:向正极区移动 阴离子:向负极区移动
板书设计
一、原电池实验探究
(1)原电池概念:学能转化为电能的装置叫做原电池。
(2)实质:将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能的形式释放。
(3)原理:(负氧正还)
二、原电池的构成条件
1. 活泼性不同的两电极
2. 电解质溶液
3. 形成闭合回路(导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液
4. 自发的氧化还原反应(本质条件)
三、原电池的工作原理:
正极反应:得到电子 (还原反应)
负极反应:失去电子 (氧化反应)
总反应:正极反应+负极反应
四、原电池中的几个判断
1.正极负极的判断:
2.电流方向与电子流向的判断
课堂练习:
1. 下列哪些装置能构成原电池?
2. 某原电池的总反应的离子方程式为:2Fe3++Fe == 3Fe2+,不能实现该反应的原电池组成是( )
A. 正极为铜,负极为铁,电解质溶液为FeCl3溶液
B. 正极为碳,负极为铁,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C. 正极为铁,负极为锌,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D. 正极为银,负极为铁,电解质溶液为CuSO4溶液
3、宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池,其电池反应为2H2+O2=2H2O,电解质溶液为KOH,反应保持在高温下,使H2O蒸发,正确叙述正确的是:( )
A.H2为正极,O2为负极
B.电极反应(正极):O2+2H2O+4e- =4OH-
C.电极反应(负极):2H2+4OH-=4H2O-4e-
D.负极发生氧化反应,正极发生还原反应
4. 下列关于原电池的叙述正确的是( )
A. 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B. 原电池是将化学能转变为电能的装置
C. 原电池中电子流出的一极是负极,该极被还原
D. 原电池放电时,电流的方向是从负极到正极
课堂练习答案
1. CD 2. BD 3. BD 4. B
Zn
Cu
×
硫酸铜
硫酸铜
盐山中学 李龙中 15130816636第二单元 化学反应的方向和限度
第一课时 化学反应的方向及判断依据
教学目标
1.了解自发反应的含义
2.了解焓变、熵变与反应方向的判断
3.学会利用反应方向的判据ΔG=ΔH- TΔS
判断反应方向
重点 自发反应与反应方向的判断。
难点 熵变与焓变的理解。
教学方法 阅读讨论法
教学过程
(一)自主探究
一、什么是自发反应?
P39 (交流与讨论一):
写出方程式
1
2
3
4
二、放热反应大都是自发反应吗? (P40你知道吗)
理由 .
三、所有自发反应都是放热反应吗?
学生探究实验:(P40观察与思考)
1.硝酸铵溶于水 现象: 结论:
2.NH4Cl晶体+消石灰 现象: 结论:
反应发生的原因
。
熵
构成物质的微粒之间无规则排列的程度越大,体系的混乱度 ,熵
.
四、导致混乱度增加的因素有哪些?
1. 同一物质在气态时熵值 ,液态 ,固态时 。
2. 固体的 过程、墨水 过程和气体的 过程。
3. 产生气体的反应和气体的物质的量 的反应。
反应的熵变
熵变: 。 ΔS>0体系的混乱度 ,有利于反应自发进行;
ΔS<0 体系的混乱度 ,不利于反应自发进行。
要正确判断一个化学反应能否自发进行, 必须综合考虑反应的焓变△H和熵变△S
恒T恒P ΔH<0,ΔS>0
ΔH>0,ΔS<0
ΔH>0,ΔS>0
ΔH<0,ΔS<0
(二)总结
1.自发反应 这种在一定条件下不需外界帮助,(一经引发)就能自动进行的反应,称为自发自发反应。
在研究各种体系的变化过程时,人们发现自然界的自发过程一般都朝着能量降低的方向进行。显然,能量越低,体系的状态就越稳定。化学反应一般亦符合上述能量最低原理。的确,很多放热反应,(ΔrHm<0) 在298.15K、标准态下是自发的。而且反应放出热量越多,体系能量降低得也越多,反应也越完全
2.判断化学反应方向的依据
(1)化学反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一,
此有人曾试图以反应的焓变(ΔH)作为反应自发性的判据。认为在等温等压条件下,当 ΔH < 0时:化学反应自发进行, ΔH> 0时:化学反应不能自发进行
但是,实践表明:有些吸热过程(ΔH>0)亦能自发进行。例如,水的蒸发,NH4Cl溶于水以及Ag2O的分解等都是吸热过程,但在298.15K、标准态下均能自发进行:
NH4Cl(s) ─→ NH4+(aq) + Cl-(aq); △H = 14.7 kJ·mol-1
Ag2O(s) ─→ 2Ag(s) + 1/2O2(g); △H = 31.05 kJ·mol-1
又如,CaCO3的分解反应是吸热反应(ΔH >0)
CaCO3(s) ─→ CaO(s) + CO2(g); △H = 178.32 kJ·mol-1
在298.15K、标准态下反应是非自发的。但当温度升高到约1123K时,CaCO3的分解反应就变成自发过程,而此时反应的焓变仍近似等于178.32kJ·mol-1,(温度对焓变影响甚小)。由此可见,把焓变作为反应自发性的普遍判据是不准确、不全面的。因此除了反应焓变以外,肯定有其它因素的的制约。
为什么有些吸热过程亦能自发进行呢 下面以NH4C1的溶解和Ag2O的分解为例说明之。例如,NH4Cl晶体中的NH4+和Cl-,在晶体中的排列是整齐、有序的。NH4C1晶体投入水中后,形成水合离子(以aq表示)并在水中扩散。在NH4Cl溶液中,无论是NH4+(aq)、Cl-(aq)还是水分子,它们的分布情况比NH4C1溶解前要混乱得多。
体系混乱度的增加和温度的改变,也是许多化学和物理过程自发进行的影响因素。
由此可见,自然界中的物理和化学的自发过程一般都朝着混乱程度(简称混乱度)增大的方向进行。
体系内组成物质粒子运动的混乱程度,在热力学中用另一个物理量──“熵”来表示(其符号为“S”)。
(2)化学反应的熵变
一定条件下处于一定状态的物质及整个体系都有其各自确定的熵值。因此,熵是描述
物质混乱度大小的物理量,物质(或体系)的混乱度越大,对应的熵值就越大,反应前
后体系熵的变化叫做反应的熵变,用△S表示。
物质的聚集状态不同其熵值不同, 同种物质的(g)>(1)>(s)。物质的熵值随温度的升高而增大。气态物质的熵值随压力的增大而减小。熵与焓一样,化学反应的熵变(ΔS)与反应焓变(ΔH)的计算原则相同,只取决于反应的始态和终态,而与变化的途径无关。
变化前后体系的混乱度增大,此过程△S >0, △S越大,越有利于反应的自发进行;变化前后体系的混乱度减少,此过程△S<0,△S越小,不利于反应的自发进行。
由此可见,判断反应能否自发进行,必须从焓变与熵变两个角度进行分析
(3)判断反应能否自发进行
恒温恒压时:
各种情况 ΔH的符号 ΔS 的符号 反应情况
1 (-) (+) 任何温度下均为自发反应
2 (+) (-) 任何温度下均为非自发反应
3 (+) (+) 常温下为非自发反应 高温下为自发反应
4 (-) (-) 常温下为自发反应 高温下为非自发反应
[交流与讨论]课本第42页
[补充]从吉布斯公式来表示规律:
ΔH-TΔS:<0,自发进行;>0,非自发进行;=0,平衡状态
盐山中学 李龙中 15130816636第二单元 化学反应的方向和限度
第二课时 化学平衡状态及化学平衡常数
教学目标:
1.了解可逆反应,掌握化学平衡状态的建立。
2.化学平衡常数的概念、,运用化学平衡常数进行计算,转化率的计算
教学重点:化学平衡状态的建立,运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断。
教学难点:化学平衡状态的建立
教学过程:
化学平衡状态
1、可逆反应
定义:在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称可逆反应。
例:下列说法是否正确:
(1)氢气在氧气中燃烧生成水,水在电解时生成氢气和氧气,H2+O2=H2O是可逆反应。
(2)硫酸铜晶体加热变成白色粉末,冷却又变成蓝色,所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。
(3)氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体,两种气体又自发变成氯化铵,氯化铵的分解是可逆反应。
可逆反应的特点:
(1)不能进行到底,有一定限度
(2)正反两个方向的反应在同时进行
(3)一定条件下,正逆反应达平衡
可逆反应在反应过程中的速率变化:
反应开始 V正 > V逆
反应过程中 V正减小, V逆增大
到一定时间 V正=V逆≠0
2.化学平衡
定义:在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
要点: 对象——可逆反应
条件——一定条件下,V正=V逆
特征——各成份的浓度不再变化
特点:
动—化学平衡是一种动态平衡 V正=V逆≠0;
定—反应混合物中各组成的浓度保持不变;
变—当外界条件(C、P、T)改变时,V正≠V逆 ,平衡发生改变
化学平衡状态的标志:
(1)等速标志,υ正 = υ逆 (本质特征)
① 同一种物质:该物质的生成速率等于它的消耗速率。
② 不同的物质:速率之比等于方程式中各物质的计量数之比,但必须是不同方向
的速率。
(2)恒浓标志,反应混合物中各组成成分的浓度保持不变(外部表现):
①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度均保持不
变。
② 各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。
③ 若反应前后的物质都是气体,且总体积不等,则气体的总物质的量、总压强(恒
温、恒容)、平均摩尔质量、混合气体的密度(恒温、恒压)均保持不变。
④ 反应物的转化率、产物的产率保持不变。
判断化学平衡状态的方法
项目 m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) 是否平衡
混合体系中各组分的含量 各物质的物质的量或物质的量的分数一定 平衡
各物质的质量或质量分数一定 平衡
各气体的体积或体积分数一定 平衡
总压强、总体积、总物质的量一定 不一定
正、逆反应速率关系 在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA 平衡
在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC 平衡
在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD(均指ひ逆 ) 不一定
ひ(A) ひ(B) ひ(C) ひ(D) == m n p q,ひ正不一定等于ひ逆 不一定
压强 当m + n≠p + q 时,总压力一定(其它条件一定) 平衡
当m + n =p + q时,总压力一定(其它条件一定) 不一定
混合气体的平均M 当 m + n≠ p + q 时,M一定 平衡
当 m + n = p + q 时,M一定 不一定
密度ρ C(s)+CO2(g)2CO(g)(ρ一定) 平衡
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(ρ一定) 不一定
H2(g)+I2(g)2HI(g)(ρ一定) 不一定
等效平衡
是指在一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压),对同一可逆反应,只要起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的含量相同的平衡状态。
[规律]
(1)在恒温恒容(T,V)下,若反应前后气体物质的总体积不相等:
只改变起始时加入物质的物质的量,如果根据反应方程式中的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量,只要对应物质的物质的量相等就可达到同一平衡状态。
此时,混合物中各物质的质量(物质的量)百分含量与已知的平衡状态相同,物质的量、浓度、甚至总压强、总物质的量也相同。
(2)在恒温恒容(T,V)下,若反应前后气体物质的总体积相等:
只改变起始时加入物质的物质的量,如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量,对应物质的物质的量之比相等,各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。
但各组分的物质的量及浓度不一定相同。
(3)在恒温恒压(T,P)下:
只改变起始时加入物质的物质的量,如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量,对应物质的物质的量之比相等,各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。
但各组分的物质的量不一定相同。
化学平衡常数
一、化学平衡常数
1.定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度以系数为指数的幂的乘积与反应物浓度以系数为指数的幂的乘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)
2.表达式:对于一般的可逆反应,mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)
当在一定温度下达到平衡时,K==cp(C)·cq(D)/cm(A)·cn(B)
阅读45页表2-7,你能得出什么结论?
3.平衡常数的意义:
(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 ,反应向 正反应方向 进行
Qc=K ,反应处于平衡状态
Qc>K ,反应向 逆反应方向 进行
(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”)。
阅读45页表2-8、2-9,你能得出哪些结论?
二、使用平衡常数应注意的几个问题:
1.化学平衡常数只与 有关,与反应物或生成物的浓度无关。
2.在平衡常数表达式中:水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),K=c(CO)·c(H2)/c(H2O)
Fe(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g),K=c(CO 2)/c(CO)
3.化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关
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 。
写出K2和K3的关系式: K2·K3=1 。
写出K1和K3的关系式: K1·K32=1 。
三、某个指定反应物的转化率=×100%
或者=×100%
或者=×100%
转化率越大,反应越完全!
四、有关化学平衡常数的计算:阅读46页例1和例2。完成47页问题解决。
【课堂练习】:
1.设在某温度时,在容积为1L的密闭容器内,把氮气和氢气两种气体混合,反应后生成氨气。实验测得,当达到平衡时,氮气和氢气的浓度各为2mol/L,生成氨气的浓度为3mol/L,求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度。
(答案:K=0.5625 氮气、氢气在反应开始时的浓度分别为3.5mol/L和6.5mol/L)
2.现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),知CO和H2O的起始浓度均为2mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K=2.60,试判断,
(1)当CO转化率为50%时,该反应是否达到平衡状态,若未达到,哪个方向进行?
(2)达平衡状态时,CO的转化率应为多少?
(3)当CO的起始浓度仍为2mol/L,H2O的起始浓度为6mol/L时,CO的转化率为多少?
(答案:(1)不平衡,反应向正方向进行,(2)61.7% (3)86.5%)
3.在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示:
t℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题:
⑴该反应化学平衡常数的表达式:K= c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) ;
⑵该反应为 吸热 (填“吸热”或“放热”)反应;
⑶下列说法中能说明该反应达平衡状态的是 B
A、容器中压强不变
B、混合气体中c(CO)不变
C、混合气体的密度不变
D、c(CO) = c(CO2)
E、化学平衡常数K不变
F、单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等
⑷某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O),试判断此时的温度为 830℃ 。
盐山中学 李龙中 15130816636第二单元 溶液的酸碱性
一、教学目标
1.使学生理解溶液的酸碱性与C(H+)、C(OH-)、pH之间的关系。
2.通过练习掌握pH的简单计算。
3.使学生理解酸碱中和滴定的原理。
4.使学生初步了解酸碱中和滴定的操作方法。
二、教学重点
1.溶液的酸碱性与C(H+)、C(OH-)、pH之间的关系。
2.酸碱中和滴定的原理。
三、教学难点
1.溶液的酸碱性与C(H+)、C(OH-)、pH之间的关系。
2.酸碱中和滴定的计量依据及计算。
四、教学过程:
一、溶液的酸碱性
复习回顾 1.写出水的电离方程式:
2.水的离子积表达式:Kw=
交流与讨论 教材P66 请大家填写表格3-1思考水的电离平衡是如何移动的。
3 - 1水的电离平衡的影响
条件(室温) 平衡移动方向 C(H+)mol/L C(OH-)mol/L C(H+)与 C(OH-)比较 溶液的酸碱性
加入NaCl
加入NaOH
加入HCl
注:加入的溶液的浓度均为0.1mol/L
总结:溶液的酸碱性与C(H+), C(OH-)(25℃)之间的关系
酸性溶液:C(H+) C(OH-),C(H+) 1×10-7
中性溶液:C(H+) C(OH-),C(H+) 1×10-7
碱性溶液:C(H+) C(OH-),C(H+) 1×10-7
过渡:由于用氢离子浓度及氢氧根离子来表示溶液的酸碱性有时很不方便因此引入了pH来表示溶液的酸碱性
定义:
适用范围:
练习:1. 已知在室温下Kw=1×10-14,某溶液中C(H+)=1×10-8 试计算溶液的pH=
2.已知在室温下Kw=1×10-14,某溶液中C(OH-)=1×10-8 试计算溶液的pH=
问题解决:教材P67 页
总结:溶液的酸碱性与C(H+)、C(OH-)、pH之间的关系
溶液的酸碱性 Cmol/L C(OH-) mol/L C(H+)与C(OH-)的比较 pH
酸性 1×10-7 1×10-7 C(H+) C(OH-) pH 7
中性 1×10-7 1×10-7 C(H+) C(OH-) pH 7
碱性 1×10-7 1×10-7 C(H+) C(OH-) pH 7
说明:1.pH是表示溶液酸碱性的一种方法;
2.pH范围在 之间,只适用于 溶液,C(H+)>1mol/L或C(OH-)>1mol/L的溶液的酸碱性直接用 表示;
3. pH越小,酸性越 ;pH越大,碱性越 ;
4. pH每增大一个单位,c (H+)就减少 倍;pH每减少一个单位,c (H+)就增大 倍;
5.也可以用pOH= - lg(OH-),原因: 所以有pOH + pH =14
例题1强酸或强碱溶液(单一溶液)p H值的计算
(1)强酸溶液:设化学式为HnA,浓度为c mol/L,则:
C(H+)= ;p H=
(2)强碱溶液:设化学式为B(OH)n,浓度为c mol/L,则:
C(OH-)=
C(H+)= ;p H=
2. 强酸或强碱溶液稀释后的p H值的计算(25℃)
[例题2]求将10m L pH=5的盐酸稀释到100m L,10000m L后溶液的p H值。
设疑:我们能否通过一种方法很方便的知道某溶液是酸性还是碱性呢?
学生:
1.酸碱指示剂
常用指示剂有 、 、 、 等。这些指示剂只能测定某范围的pH值,而不能得出具体的数值。
查阅资料完成下列表格
指示剂 pH的变色范围 遇酸的颜色 遇碱的颜色
甲基橙
石蕊
酚酞
甲基红 4.4 橙色6.2 红色(pH<4.4) 黄色(pH)6.2)
2.pH试纸、pH计又称 的使用
巩固练习:
1.求将100m L 0.2 mol/L的硫酸稀释到10000m L后溶液的p H值
2.求将10m L pH=12的氢氧化钠溶液稀释到100m L,10000m L后溶液的p H值。
3.有一学生在实验室测某溶液的PH,实验时,他先用蒸馏水润湿PH试纸,然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测.
(1)该生的操作方法是否正确
(2)如不正确请说明理由,同时请分析是否一定有误差产生.
一酸碱中和滴定
(一)酸碱中和滴定原理
1定义:用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方法就叫~
2实质:H++OH-===H2O
3原理:例:HCl+NaOH===NaCl+H2O
则:(v为化学计量数)如用A代表酸,用B代表碱,则有:
又因c= 所以n=cV
则上式可表示为:,如为一元酸和一元碱中和时:
由于,则有:c(B)=,因此c(B)的大小就决定于V(A)的大小。
4.指示剂:酚酞,甲基橙。
说明:①所选指示剂必须变色灵敏,明显;终点尽可能与变色防范围一致
②由于石蕊颜色的变化不易观察,一般不用做中和滴定的指示剂
③恰好反应生成正盐若水解为碱性用酚酞,若水解为酸性用甲基橙
(二)酸碱中和滴定
1.仪器:酸式碱式滴定管,滴定管夹、铁架台、锥形瓶
2.操作步骤;
检漏
洗涤
润洗
装液 注酸、赶气泡、调液面至0刻度以下、计下刻度
注碱液、赶气泡、调液面至0刻度以下、放规定体积的液体到锥形瓶、滴加指示剂2滴
滴定
计算
(三)误差分析
1.步骤:①确定滴定对象
②找出未知浓度与滴定管体积的关系
③根据错误操作判断结果
2.具体分析
以标准的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠为例,判断以下操作引起的误差(偏大、偏小、不变)
酸式滴定管用蒸馏水洗后 未用标准液洗涤
碱式滴定管用蒸馏水洗后未用标准液洗涤
锥形瓶用蒸馏水洗后又用待测液润洗
滴定前滴定管尖觜有气泡,滴定后无气泡
滴定前滴定管尖觜无气泡,滴定后有气泡
滴定前俯视刻度,滴定后仰视刻度
滴定前仰视刻度,滴定后俯视刻度
不小心将标准液滴在锥形瓶外面
用少量盐酸沾在锥形瓶内壁上,而未用水冲下来
滴定过程中锥形瓶振荡过于剧烈有少量液体溅出
开始时标准液在滴定管刻线以上未予调整
指示剂(可当作弱酸)用量过多
锥形瓶未洗净,残留物能与待测液溶质反应的少量物质
锥形瓶用蒸馏水洗净后不经干燥便直接盛待测液
接近终点时用少量蒸馏水冲洗锥形瓶内壁
(四)中和滴定的典型题型
1.用0.01mol/L H2SO4滴定0.01mol/L NaOH溶液,中和后加水到100m L,若滴定前终点判断有误差:①多加1滴H2SO4②少加1滴H2SO4(1滴为0.05mol/L)
求①和②C(H+)之比的值为多少?
2. 氧化还原反应
草酸晶体可表示为H2C2O4.XH2O,为测定x的值进行下列实验
(1)称取Wg草酸晶体配成100m L溶液
(2)取25.0m L所配置溶液置于锥形瓶中,加入食适量的稀H2SO4,用浓度为amol/L KMnO4溶液滴定
KMnO4+H2C2O4+H2SO4 K2SO4+CO2+MnSO4+H2O
回答下列问题
①实验(1)中,为配置准确的草酸溶液,必须使用的仪器是
②实验(2)中滴定时KMnO4溶液应装在 中
③若滴定用KMnO4溶液因放置而变质,浓度偏低,则根据实验求出的x值
④滴定终点时,锥形瓶内溶液颜色变化是
⑤若滴定终点时共用去KMnO4 Vm L则草酸溶液浓度是 mol/L x=
3.络合物
某工厂废水中游态氯,通过下列实验测定浓度:
(1)取水样10.0m L于锥形瓶,加入10.0m L KI溶液(足量)滴入指示剂2~3滴
(2)取一滴定管依次用自来水、蒸馏水洗净,然后注入0.01mol Na2S2O3溶液,调整液面,计下读数
(3)将锥形瓶置于滴定管下进行滴定,发生反应I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6
回答下列问题
1.步骤(1)加入的试剂是
2.步骤(2)应使用 式滴定管
3.步骤(3)当待测液由 色变为 色且不再变化即达终点,若耗去Na2S2O3溶液20.0m L,则废水中的Cl2的物质的量浓度为 ,4 Cl2的实际浓度比所测得浓度应 (偏大、偏小)造成误差的原因是
盐山中学 李龙中 15130816636教 案
课题:第三节 化学平衡的移动(二) 授课班级
课 时 2
教学目的 知识与技能 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
过程与方法 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
知识结构与板书设计 第三节 化学平衡的移动(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
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[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?[投影] 逆:可逆反应(或可逆过程)等:V正 =V逆(不同的平衡对应不同的速率)动:动态平衡。达平衡后,正逆反应仍在进行(V正=V逆≠0)定:平衡时,各组分浓度、含量保持不变(恒定)变:条件改变,平衡发生改变平衡状态各成分含量保持不变,正逆反应速率相等浓度、温度、压强、催化剂等改变影响速率的条件,来打破原有平衡,建立新平衡[板书]第三节 化学平衡的移动(二)一、浓度对化学平衡的影响[科学探究]实验2-5 已知K2Cr2O7 的溶液中存在着如下平衡:Cr2O72- +H2O 2CrO42-+2H+ 。K2Cr2O7 为橙色,K2CrO4为黄色。取两支试管各加入5 mL 0.1 mol/L K2Cr2O7溶液,然后按下表步骤操作,观察并记录溶液颜色的变化。[投影]滴加3~10滴浓硫酸滴加10~20滴6 mol/LNaOHK2Cr2O7溶液橙色黄色[科学探究]实验2-6 向盛有5 mL 0.005 mol/L FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.01 mol/L KSCN溶液,溶液呈红色。在这个反应体系中存在下述平衡:Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 (1) 将上述溶液均分置两支试管中,向其中一支试管中加入饱和FeCl3溶液4滴,充分振荡,观察溶液颜色变化,向另一支试管中滴加4滴1 mol/L KSCN溶液,观察溶液颜色变化(2) 向上述两支试管中各滴加0.01 mol/L NaOH溶液 3-5滴,观察现象,填写下表。[投影]编号12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][板书]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。[板书]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][过]我们知道,加热可以加快固体溶解,那同时也可以提高结晶速率,那么温度对化学平衡有没有影响呢?[板书]三、温度对化学平衡的影响:[科学探究]实验2-7 NO2 球浸泡在冰水、热水中,观察颜色变化2NO2 N2O4;△H<0(红棕色) (无色)[投影][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][板书]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?[讲]前面学习过催化剂对正反应速率和逆反应速率却是同样倍数的提高和降低。使用催化剂不影响化学平衡的移动[活动]结合表格,让学生完成使用催化剂后的V-t图。[投影][板书]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。[板书]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。[投影][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。[板书] 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。[随堂练习]1、某化学反应2A(g) B(g)+D(g)在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为零,反应物A的浓度随反应时间的变化情况如下表:实验编号时间浓度温度010203040506018001.00.800.670.570.500.500.502800C20.600.500.500.500.500.503800C30.920.750.630.600.600.6048001.00.400.250.200.200.200.20根据上述数据,完成下列填空,在(1)中,反应在10-20min内平均速率为____mol/(L·min)在(2)中,A的起始浓度C2=____mol/L在(3)的反应速率为V3,(1)的反应速率为V1,则V3_______V1且C3____1.0 mol/L(填>、=、<)比较(4)和(1),可推测该反应是______反应,理由是_______
教学回顾:
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盐山中学 李龙中 15130816636教 案
课题:专题四 化学平衡中的图象问题 授课班级
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:
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V正
V逆
V’逆
V ’正
D
盐山中学 李龙中 15130816636教 案
课题:专题一 影响化学平衡的条件 ------ 勒沙特列原理 授课班级
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
[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
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盐山中学 李龙中 15130816636第二单元 化学反应的方向和限度
课标解读
课标要求 学习目标
1.了解反应能否自发进行的判据---焓变和熵变判据,能用焓变和熵变说明化学反应自发进行的方向.2. 认识反应条件控制在化学研究中的意义和作用,初步掌握控制反应条件的一些方法。 1.通过实验探究,理解浓度对化学平衡的影响;了解温度、压强对化学平衡的影响;掌握化学平衡移动原理。2.通过实验探究,理解浓度、温度、催化剂、介质对化学反应速率的影响.
知识再现
一、化学反应自发进行的方向的判断
科学家根据体系存在着力图使自己的能量趋于“最低”和“有序”的自然规律。发掘出相互关联的焓变和熵变判据为反应自发进行的依据。
反应热 混乱度 自发性 举例
放热放热吸热吸热 增大减小增大减小 任何温度都自发较低温度时候能自发较高温度时候能自发任何温度都不能自发 2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)N2 + 3H2 2NH3CaCO3=CaO+CO2
可见由焓变和熵变判据组合的复合判据适合于所有的过程。即
ΔH-TΔS <0, 反应能自发进行
ΔH-TΔS =0,反应处于平衡状态
ΔH-TΔS <0 反应不能自发进行。
二、化学平衡移动原理
化学平衡移动原理(勒夏特列原理):如果改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
1.浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动。减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动。
例:AgCl在溶液中存AgCl Ag+ + Cl- 的平衡,当向其中加入氨水时,NH3和Ag+结合存在:Ag+ + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ 的平衡。因此,当NH3达到一定浓度时(较大), AgCl就溶解了。用总反应式 AgCl+ 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl- 来说明,当NH3浓度增大时,平衡向右移动,AgCl溶解。
2.压强
对于有气体参加的反应,增大压强平衡向气体体积减小的方向移动,减小压强平衡向气体体积增大的方向移动。
对于没有气体参加的可逆反应及反应前后气体体积不改变的反应,改变压强化学平衡不移动。
例:工业合成氨 N2 + 3H2 2NH3 ,采取的条件之一是高压,目的就是通过增大压强使平衡向右移动,增加原料气的转化率,提高平衡混合气中NH3的含量。
3. 温度
升高温度平衡向吸热方向移动,降低温度平衡向放热方向移动。
无论是吸热反应还是放热反应,升高温度反应速率都加快,达到化学平衡的时间就短,降低温度反应速率则减慢,达到化学平衡状态所需时间就长。
例:在一恒容密闭容器中存在 2NO2 N2O4(放热) 的平衡,当给容器加热时,可以看到混合气体颜色加深;当降低温度时,混合气体颜色变浅。
典题解悟
例1 一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2mol SO2和1molO2,发生下列反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡后改变下述条件,SO3气体平衡浓度不改变的是
A. 保持温度和容器体积不变,充入1mol SO2(g)
B. 保持温度和容器内压强不变,充入1mol SO3(g)
C. 保持温度和容器内压强不变,充入1mol O2(g)
D. 保持温度和容器内压强不变,充入1mol Ar(g)
解析:A项体积不变,充入 SO2即增加反应物浓度,平衡向右移动,SO3的浓度增大。B项压强不变,充入 SO3时,虽然平衡向左移动,但由于开始加入的SO2与O2的物质的量之比为2:1,达新平衡时,其平衡状态与原平衡相同,所以SO3的浓度也与原来相等。C项压强不变,充入 O2,一方面平衡向左移动SO3的量增加,另一方面气体体积增大使物质的浓度减小,我们可以用极限法来思考,当加入无限多的O2时,SO3的浓度应趋于零,即SO3的浓度应是逐渐减小的。D项压强不变,充入 Ar气,相当于扩大容器体积,平衡向左移动,SO3的量减少,SO3的浓度也减少。
答案:B
变形题在一定温度不同压强(p1<p2)下,可逆反应2X(g) 2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反应混合物中的体积分数()与反应时间(t)的关系有以下图示,正确的是
答案:B
例2 已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g)的△H<0,下列说法正确的是
A. 升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率减小
B. 升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C. 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D. 达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
解析: A项升高温度,正逆反应速率都增加;B项升高温度反应速率增加,达到平衡所用的时间缩短;C项,此反应为放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,D项,此反应为气体体积减少的反应,减小压强平衡向逆反应方向移动。
答案:B
变形题 (北京春季.2003)反应:A(气)+3B(气) 2C(气)+Q达平衡后,将气体混和物的温度降低,下列叙述中正确的是
A.正反应速率加大,逆反应速率变小,平衡向正反应方向移动
B.正反应速率变小,逆反应速率加大,平衡向逆反应方向移动
C.正反应速率和逆反应速率变小,平衡向正反应方向移动
D.正反应速率和逆反应速率变小,平衡向逆反应方向移动
答案:C
例3 用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是
A 加热 B 不用稀硫酸,改用98%浓硫酸
C 滴加少量CuSO4溶液 D 不用铁片,改用铁粉
解析:A项的温度升高及D项的增加固体反应物的表面积都可以加快反应速率;B项铁与浓硫酸在常温下发生钝化,加热时反应产物是SO2,不能得到氢气;C项中铁可以置换铜并附着在铁表面形成Fe-Cu原电池使反应速率加快。
答案:B
变形题100mL浓度为2mol.L-1的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成氢气的总量,可采用的方法是
A 加入适量的6mol.L-1的盐酸 B 加入数滴氯化铜溶液
C 加入适量蒸馏水 D 加入适量的氯化钠溶液
答案:B
夯实双基
1. 100ml, 6mol/L H2SO4 跟过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速度,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的
A 碳酸钠(固体) B 水 C 硫酸钾溶液 D 硫酸铵(固体)
2.设C+CO2=2CO(吸热反应)反应速率为v1 N2+3H2=2NH3(放热反应)反应速率为v2 对于上述反应,当温度升高时,v1和v2的变化情况为
A 同时增大 B 同时减小 C v1增大,v2减小 D v1减小,v2增大
3.可逆反应N2+3H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是
A. B.
C. D.
4.一定温度下,反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡状态的标志是
A.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
B.N2,H2和NH3的物质的量分数不再改变
C.N2与H2的物质的量之和是NH3的物质的量的2倍
D.单位时间里每增加1molN2,同时增加3molH2
5. 把氢氧化钙放入蒸馏水中,一定时间后达到如下平衡 Ca(OH)2(固) Ca2+ + 2OH-
加入下列溶液,可使Ca(OH)2固体减少的是
A .Na2S溶液 B. AlCl3溶液 C. NaOH溶液 D. CaCl2溶液
6. 体积相同的甲.乙两个容器中,分别都充有等物质的量的SO2和O2, 在相同温度下发生反应 2SO2+O2=2SO3并达到平衡,在这过程中甲容器保持体积不变,乙容器保持压强不变,若甲容器中SO2的转化率为P%,则乙容器中SO2的转化率
A 等于P% B 大于P% C 小于P% D 无法判断
7.二氧化氮存在下列平衡:2NO2 N2O4 +Q在测定NO2的相对分子质量时,下列条件中较为适宜的是
A.温度130℃、压强3.03×105Pa B.温度 25℃、压强1.01×105Pa
C.温度130℃、压强5.05×104Pa D.温度 0℃、压强5.05×104Pa
8. 在一定体积的密闭容器中放入3L 气体R和5L气体Q,在一定条件下发生反应
2R(g)+5Q(g) 4X(g)+nY(g) 反应完全后,容器温度不变,混合气体压强是原来的87.5%,则化学方程式中的n值是
A.2 B.3 C.4 D.5
9. 某容积可变的密闭容器中放入一定量的A和B的混合气体, 在一定条件下发生反应:A(气)+2B(气)=2C(气).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C气体的体积占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
10.在某稀溶液中含有4molKNO3和4molH2SO4,往其中加入1.2mol金属铜,充分反应后产生的气体在标准状况下的体积为
A.8.96L B.17.92L C.22.4L D.26.88L
11.在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里。发生如下反应:2SO2+O2 2SO3当此反应进行到一定程度时,反应混合物就处于化学平衡状态,现在该容器中,维持温度不变,令a,b,c,分别代表初始加入的SO2、O2、SO3的物质的量(mol)如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同,请填写下列空白:
(1)若a=0 b=0 则c=___
(2)若a=0.5 则b=___ 和c=___
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式来表示,其中一个只含a和c,L另一个只含b和c) ___________________ ____________________
12. 已知Cl2在70℃的NaOH水溶液中,能发生氧化还原反应,反应完全后测得溶液中NaClO与NaClO3的物质的量比为4∶1。现有49.7g Cl2,将其通入到足量70℃的NaOH水溶液中,反应完全后得500 ml溶液。
(1)写出Cl2在70℃的NaOH水溶液中符合上述条件的总反应方程式。
(2)计算完全反应后生成物NaClO3的物质的量浓度。
能力提高
1.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的物质的量分别为4mol、2 mol和4 mol。保持温度和压强不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,可使平衡右移的是
A.均减半 B.均加倍
C.均增加1 mol D.均减少1 mol
2.在恒温、恒容的条件下,有反应2A(气)+2B(气) C(气)+3D(气),现从两条途径分别建立平衡。途径I:A、B的起始浓度为2mol/L 途径Ⅱ:C、D的起始浓度分别为2mol/L 和6mol/L;则以下叙述中正确的是
A.两途径最终达到平衡时,体系内混合气百分组成相同
B.两途径最终达到平衡时,体系内混合气百分组成不同
C.达到平衡时,途径I的反应速率V(A)等于途径Ⅱ的反应速率为V(A)
D.达到平衡时,途径I所得混合气的密度为途径Ⅱ所得混合气密度的1/2
3.在密闭的容器中,对于反应2SO2(g)+Q2(g) 2SO3(g),SO2和O2起开始时分别为20mol和10mol;达平衡时SO2的转化率为80%。若从SO3开始进行反应,在相同的温度下,欲使平衡时各成分的百分含量与前者相同,则起始时SO3的物质的量及其转化率为
A.10mol和10% B.20mol和20% C.20mol和40% D.20mol和80%
4. 反应 2X(气)+Y(气)=2Z(气)+热量,在不同温度(T1和T2)及
压强(P1和P2)下, 产物Z的物质的量(nZ)与反应时间(t)的关
系如图所示.下列判断正确的是
A .T1
C .T1>T2 P1>P2 D .T1>T2 P1
2A(g)+B(g) 2C(g) △H<0
达到平衡后,改变一个条件,下列量(Y)的变化一定符合图中曲线的是
6.关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体,尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛其化学机理为:
①HUr+H2O Ur-+H3O+
②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s)
下列对反应②叙述中正确的是
A.反应的△H>0 B.反应的△H<0
C.升高温度平衡向正反应方向移动 D.降低温度平衡向正反应方向移动
7.在加热条件下,木炭与浓H2SO4反应,产生的气体所具有的性质是
A.能使BaCl2溶液变浑浊 B.能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.能使品红试液褪色 D.能使灼热的氧化铜变为亮红色
8.a mol铜跟含b molHNO3的硝酸溶液恰好完全反应,则被还原的HNO3的物质的量一定是
A.(b-2a)mol B.b/4 mol C.2a/3 mol D.2a mol
9.下列关于浓硫酸的叙述正确的是
A.浓硫酸具有吸水性,因而能使蔗糖炭化
B.浓硫酸在常温下可迅速与铜片反应放出二氧化硫气体
C.浓硫酸是一种干燥剂,能够干燥氨气、氢气等气体
D.浓硫酸在常温下能够使铁、铝等金属钝化
10. 将2mol H2O和2molCO置于1L容器中,在一定条件下,加热至高温,发生如下可逆反应:
2H2O(g) 2H2+O2 2CO+O2 2CO2
(1)当上述系统达到平衡时,欲求混合气体的平衡组成,则至少还需要知道两种气体的平衡浓度,但这两种气体不能同时是__________和_________,或_______和_________。(填它们的分子式)
(2)若平衡时O2和CO2的物质的量分别为n(O2)平=a mol,n(CO2)平=b mol。试求:
n(H2O)平=__________________。(用含a b的代数式表示)
11. 实验室可用氯气与铁粉反应制备无水氯化铁,该化合物显棕红色,易潮解,100°C左右升华。下图是两套实验装置,左边相同,右边产品收集装置不同,分别如图(Ⅰ)和(Ⅱ)所示:
试回答:
(1)B中反应的化学方程式为 ,
或 。
(2)D中反应前,需排除装置中空气,应采取的方法是
。
(3)D中反应的化学方程式为 。
(4)装置(Ⅰ)的主要缺点是 。
(5)装置(Ⅱ)的主要缺点是 。
如选用此装置来完成实验,则必须采取的改进措施是:
。
12.恒温、恒压下,在一个可变容积的容器中发生如下发应:
A(气)+B(气) C(气)
(1)若开始时放入1molA和1molB,到达平衡后,生成a molC,这时A的物质的量为 mol。
(2)若开始时放入3 molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为 mol。
(3)若开始时放入x molA,2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3a mol,则x= mol,y= mol。
平衡时,B的物质的量 (选填一个编号)
(甲)大于2 mol (乙)等于2 mol
(丙)小于2 mol (丁)可能大于、等于或小于2mol
作出此判断的理由是 。
(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC,待再次到达平衡后,C的物质的量分数是 。
II.若维持温度不变,在一个与(1)反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。
(5)开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成b molC。将b与(1)小题中的a进行比较 (选填一个编号)。
(甲)ab
(丙)a=b (丁)不能比较a和b的大小
作出此判断的理由是 。
参考答案
夯实双基
1.BC 2.A 3.C 4.B 5.B 6.B 7.C 9.BC 10.B
11.(1)c=2 (2)b=0.25和c=1.5 (3)a+c=2 2b+c=2
12. (1)7Cl2 + 14NaOH = 4NaClO + NaClO3 + 9NaCl +7H2O
(2)c(NaClO3)
能力提高
1.C 2.AD 3.B 4.C 5.AC 6.BD 7.BC 8.A 9.D
10.(1)H2O H2, CO CO2 (2)(2-2a-b) mol
11.(1)
或
(2)B中的反应进行一段时间后,看到共绿色气体充满装置,再开始加热D
(3)
(4)导管易被产品堵塞,尾气排入空气,易造成环境污染
(5)产品易受潮解 在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置
12.(1)(1-a) (2)3a (3)2 3-3a 丁
若,B的物质的量小于2mol; 若,B的物质的量等于2mol;
若,B的物质的量大于2mol
(4)
(5)乙 因为(5)小题中容器容积不变,而(1)小题中容器的容积缩小,所以(5)
小题的容器中的压力小于(1)小题容器中的压力,有利于逆向反应,故反应达到平衡
后。
高考聚焦
1.在一定条件下,固定容积的密闭容器中反应:
2NO2(g) 2NO(g) + O2(g);△H>0,达到平衡。当改变
其中一个条件X,Y随X的变化符合图中曲线的是
A.当X表示温度时,Y表示NO2的物质的量
B.当X表示压强时,Y表示NO2的转化率
C.当X表示反应时间时,Y表示混合气体的密度
D.当X表示NO2的物质的量时,Y表示O2的物质的量
答案:A
2.对可逆反应4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g),下列叙述正确的是
A.达到化学平衡时,4v正(O2) = 5v逆(NO)
B.若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态
C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.化学反应速率关系是:2v正(NH3) = 3v正(H2O)
答案:A
3.已知反应A2(g)+2B2(g)2AB2(g)的△H<0,下列说法正确的是
A 升高温度,正向反应速率增加,逆向反应速率减小
B 升高温度有利于反应速率增加,从而缩短达到平衡的时间
C 达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动
D 达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动
答案:B
4.哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充人1mol N2和3mol H2,在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是
A 达到化学平衡时,N2将完全转化为NH3
B 达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C 达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D 达到化学平衡时,正反应和逆反应的速率都为零
答案:C
P1
P2
B
P1
P2
C
P1
P2
A
P1
P2
D
t
t
t
t
提示:压强越大,反应速率越快,达到平衡所用的时间就越少;此反应为气体体积增大的反应,增大压强平衡向左移动,平衡时Z的体积分数应减少。
提示:此反应为放热反应,降低温度平衡向放热方向即正反应方向移动;温度降低,无论是正反应还是逆反应反应速率均降低。
提示:增加反应物浓度可以加快反应速率;原电池的形成可以加速金属与酸的反应;水与NaCl溶液均使HCl的浓度减小而使反应速率降低。
T2 P1
nz
T2 P2
T1 P2
t
Y
X
X Y
A 再加入A B的转化率
B 再加入C A的体积分数
C 增大压强 A的转化率
D 升高温度 混合气体平均摩尔质量
尿酸根离子
尿酸
A
B
C
D
F
E
D
F
E
浓H2SO4
浓H2SO4
(I)
(II)
NaOH溶液
盐山中学 李龙中 15130816636教 案
课题:第三节 化学平衡的移动(一) 授课班级
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:
www.
相等
V正
时间
速率
V逆
盐山中学 李龙中 15130816636第三单元 第三课时 等效平衡
教学目标
1.知识目标:建立等效平衡的观点,理解等效平衡的特征。
2.能力目标:培养学生分析、归纳与综合计算能力。
3.情感目标:结合平衡是相对的、有条件的、动态的等特点对学生进行辩证唯物主义教育,培养学生严谨的学习态度和思维习惯。
重点和难点
等效平衡的建立和特征
教学过程
【引言】: 1L容器800℃时可逆反应
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
途径1:起始 0.01mol 0.01mol 0 0
平衡 0.005mol 0.005mol 0.005mol 0.005mol
途径2:起始 0 0 0.01mol 0.01mol
平衡 0.005mol 0.005mol 0.005mol 0.005mol
上述两种途径,同一可逆反应;外界条件相同;通过不同的途径(正向和逆向);平衡时同种物质的物质的量相等(同种物质的含量相等)-----效果相同的平衡(等效平衡)
一、等效平衡
当外界条件(恒温恒容或恒温恒压)一定时, 同一可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始,平衡时平衡混合物中任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相等,这样的化学平衡互称为等效平衡。
二、建立等效平衡的条件
1.在恒温恒容条件下,只改变起始时加入物质的物质的量,通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量,与原平衡相等,则两平衡等效。___________________
N2+3H22NH3
则①②③的量相当。
例1: 某温度下,在1L的密闭容器中加入1mol N2、3mol H2,使反应N2+3H2 2NH3达到平衡,测得平衡混合气中N2、H2、NH3分别为0.6 mol、1.8 mol、0.8 mol,如果温度不变,只改变初始加入的物质的量而要求达到平衡时N2、H2、NH3的物质的量仍分别为0.6 mol、1.8mol、0.8 mol,则N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示时应满足的条件:
(1)若X=0,Y=0,则Z=___________。
(2)若X=0.75,则Y=__________。
(3)若X=0.45,则Y=_____
(4)X、Y、Z应满足的一般条件是(用含X、Y、Z的关系式表示)______。
2.在恒温恒容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同,两平衡等效。___________________
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
途径1 2 mol 1mol 0
途径2 1mol 0 1mol
途径3 4mol 2mol 0
途径4 3mol 1mol 2mol
上述途径与1是否等效?
3.在恒温恒压时,改变起始时加入物质的物质的量,只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同,两平衡等效。__________________
例如: N2O(g)+2O2(g)N2O5(g)
①中n(N2O)∶n(O2)=2∶3
②中n(N2O)∶n(O2)=3∶4.5=2∶3
③n(N2O)∶(O2)=(2.5+1.5)∶(3+3)=2∶3
则①②③的量相当。
例2: 在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定的温度和压强,进行以下反应:
N2+3H22NH3
已知加入1 mol N2、4 mol H2时,达到平衡后生成a mol NH3(见表中已知项),在相同温度和压强下保持平衡后各组分体积分数不变,对下列编号②~④的状态,填写表中空白。
已知编号 始态的物质的量/mol 平衡时NH3的物质的量/mol
N2 H2 NH3
① 1 4 0 a
② 1 0.5a
③ 1.5 6 0
④ m g(g≥4m)
盐山中学 李龙中 15130816636教 案
课题:专题三 化学平衡的有关计算 授课班级
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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盐山中学 李龙中 15130816636第一单元 化学反应中的热效应
知识点讲解
课标解读
课标要求 学习目标
知道键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化。能举例说明化学能与热能的相互转化,4.了解反应热和焓变的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。 1.化学反应中物质变化和能量变化的实质学会从微观角度认识化学反应的反应热及焓变。2.热化学方程式及其书写、燃烧热及中和热的定义。3.掌握盖斯定律及焓变的简单计算。
知识再现
知识点1. 化学变化中的物质变化与能量变化.
物质变化的实质:旧化学键的断裂和新化学键的生成.
能量变化的实质:破坏旧化学键需要吸收能量,形成新化学键需要放出能量,化学反应过成中,在发生物质变化的同时必然伴随着能量变化.如下图:
也可以从物质能量的角度来理解:
概念:
反应热: 化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以用热量(或换算成相应的热量)来表示,叫反应热.
放热反应: 化学反应过程中释放能量的反应叫放热反应.
吸热反应: 化学反应过程中吸收能量的反应叫吸热反应.
燃烧热:25°C、101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量叫做该物质的燃烧热.单位:kJ/mol或J/mol.
提示: (1)规定要在25°C,101kPa下测出热量,因为温度、压强不定反应热的数值也不相同.
(2)规定可燃物的物质的量为1mol.
(3)规定可燃物完全燃烧生成稳定的化合物所放出的热量为标准.所谓完全燃烧,是指物质中下列元素完全转化成对应的物质:C----CO2 ,H----H2O ,S----SO2 ,等.
中和热:在稀溶液中,酸和碱发生反应时生成1molH2O,这时的反应热叫做中和热.
提示: (1)必须是酸和碱的稀溶液,因为浓酸和浓碱在相互稀释的时候会放热;
(2)强酸和强碱的稀溶液反应才能保证中和热是57.3kJ/mol,而弱酸或弱碱在中和反应中电离吸收热量,其中和热小于57.3kJ/mol;
(3)以1mol水为基准,所以在写化学方程式的时候应该以生成1mol水为标准来配平其余物质的化学计量数.即H2O的系数为1.
常见的吸热反应和放热反应:
吸热反应:其特征是大多数反应过程需要持续加热,如CaCO3分解等大多数分解反应,H2和I2、S、P等不活泼的非金属化合,Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl固体反应,CO2和C的反应。
放热反应:燃烧、中和、金属和酸的反应、铝热反应等。
说明:吸热反应有的不需要加热如:Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl固体反应,多数需要加热,放热反应有的开始时需要加热以使反应启动。即反应的吸、放热与反应条件无关。
知识点2. 化学反应的焓变
概念:
焓:用于表示物质所具有的能量的这一固有性质的物理量,叫做焓。
化学反应的焓变:化学反应过程中反应物总能量与生成物总能量的变化叫做反应的焓变。热化学研究表明,对于在等压条件下进行的化学反应,如果反应中物质的能量变化全部转化为热能(同时可能伴随着反应体系体积的改变),而没有转化为电能、光能等其他形式的能,则该反应的反应热就等于反应前后物质的焓的变化。表达为: Qp=△H
其中:Qp表示在压强不变的条件下化学反应的反应热。
△H=H(反应产物)-H(反应物)
△H为反应产物的总焓与反应物的总焓之差,称为化学反应的焓变。
知识点3. 热化学方程式及其书写
概念:热化学方程式:能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。
意义:既表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
书写注意事项:
要注明反应物和生成物的聚集状态(若为同素异形体、要注明名称),因为物质呈现哪一种聚集状态,与它们所具有的能量有关,即反应物的物质相同,状态不同,△H也不同。
要注明反应温度和压强。因为△H的大小和反应的温度、压强有关,如不注明,即表示在101kPa和25°C。
热化学方程式中的化学计量数不表示分子个数,而是表示物质的量,故化学计量数可以是整数,也可以是分数。相同物质的化学反应,当化学计量数改变时,其△H也同等倍数的改变。
△H的表示:在热化学方程式中△H的“+”“-”一定要注明,“+”代表吸热,“-”代表放热。△H的单位是:kJ/mol或J/mol。
知识点4. 焓变的计算――盖斯定律及其应用
盖斯定律:化学反应不管是一步完成还是几步完成,其反应热是相同的,也就是说,化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体的反应进行的途径无关。如果一个反应可以分几步进行,则各分步反应的反应热和该反应一步完成的反应热相同,这就是盖斯定律。
盖斯定律的应用
盖斯定律在科学研究中具有重要意义。因为有些反应进行的很慢,有些反应不容易直接发生,有些反应的产品不纯(有副反应发生),这给测定反应热造成了困难。此时如果应用盖斯定律,就可以间接的把它们的反应热计算出来。例如:
C(S)+0.5O2(g)=CO(g)
上述反应在O2供应充分时,可燃烧生成CO2、O2供应不充分时,虽可生成CO,但同时还部分生成CO2。因此该反应的△H无法直接测得。但是下述两个反应的△H却可以直接测得: C(S)+O2(g)=CO2(g) ; △H1=-393.5kJ/mol
CO(g) +0.5 O2(g)=CO2(g) ;△H2=-283.0kJ/mol
根据盖斯定律,就可以计算出欲求反应的△H。
分析上述反应的关系,即知
△H1=△H2+△H3
△H3=△H1-△H2=-393.5kJ/mol -(-283.0kJ/mol)
=-110.5kJ/mol
由以上可知,盖斯定律的实用性很强。
3.反应热计算
根据热化学方程式、盖斯定律和燃烧热的数据,可以计算一些反应的反应热。
反应热、燃烧热的简单计算都是以它们的定义为基础的,只要掌握了它们的定义的内涵,注意单位的转化即可。
关于热化学方程式的简单计算的依据
a热化学方程式中化学计量数之比等于各物质物质的量之比;还等于反应热之比。
b热化学方程式之间可以进行加减运算。
典题解悟
下列说法正确的是
物质发生化学变化都伴随着能量变化
伴有能量变化的物质变化都是化学变化
在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量与生成物的总能量一定不同
在一个确定的化学反应关系中,反应物的总能量总是高于生成物的总能量
〔解析〕该题主要考察化学反应中能量变化的理解与应用。
物质发生化学反应都伴随着能量变化,伴有能量变化的物质变化不一定是化学变化,物质发生物理变化、核变化(如原子弹的爆炸)也都伴随者能量变化。在一个确定的化学反应中反应物的总能量(设为x)与生成物的总能量(设为y)之间的关系为:①x>y,化学反应为放热反应;②x
已知化学反应2C(s)+O2(g)=2CO(g)、2CO(g)+O2=2 CO2(g)都是放热反应据此判断,下列说法不正确的是(其他条件相同)
12gC所具有的能量一定高于28gCO所具有的能量
56gCO和32gO2所具有的总能量大于88gCO2所具有的总能量
12gC和32gO2所具有的总能量大于44g CO2所具有的总能量
将一定量的C燃烧、生成CO2比生成CO时放出的热量多
〔解析〕放出热量的化学反应,反应物的总能量一定高于生成物的总能量。C和CO的燃烧反应都是放热反应因此,B、C两项的说法正确。12g并不是全部的反应物,所以A项的说法不正确。由于C CO放热、CO CO2放热,根据盖斯定律得C CO2比C CO放热多,即D项说法正确。
本题考察的主要是化学反应中的能量变化及其原理的理解和应用。
答案:A
例3. 1g炭与适量的水蒸气反应生成一氧化碳和氢气,吸收10.94kJ的热量,相应的热化学方程式为
C+H2O=CO+H2; △H=+10.94kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g); △H=+10.94kJ/mol
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g); △H=+131.3kJ/mol
0.5C(s)+0.5H2O(g)=0.5CO(g)+0.5H2(g); △H=-65.65kJ/mol
〔解析〕热化学方程式的书写应注意:需表明反应物、生成物的状态;放热与吸热,热量数值与反应物的量有关。
答案:C
变形题:沼气是一种能源,它主要是CH4。0.5mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出445kJ的热量,则下列热化学方程式中正确的是( )
2 CH4(g)+4O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l); △H=+890kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l); △H=+890kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l); △H=-890kJ/mol
0.5CH4(g)+O2(g)=0.5CO2(g)+H2O(l); △H=-890kJ/mol
〔解析〕0.5mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时放出445kJ热量,即1mol CH4完全燃烧生成CO2和H2O时,放出890kJ的热量。根据热化学方程式的有关规定,要标明聚集状态,要标出热效应,故符合题意的是C项。
答案:C
例4. 在同温同压下,下列各组热化学方程式Q2>Q1的是
A. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g); △H=-Q1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); △H=-Q2
S(g)+ O2(g)=SO2(g); △H=-Q1
S(s)+ O2(g)=SO2(g); △H=-Q2
C(s)+0.5O2(g)=CO(g);△H=-Q1
C(s)+O2(g)=CO2(g); △H=-Q2
H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)△H=-Q1
0.5H2(g)+0.5Cl2(g)=HCl(g)△H=-Q2
〔解析〕应根据热化学方程式特性来分析此问题。①首先分析同一物质不同状态转化的能量变化。例如:A中因H2O(g) H2O(l)放热、故Q2>Q1;B中S(s) S(g) 吸热,而且S在燃烧时必须由固态变为气态才能燃烧。故Q2<Q1;②其次分析化学计量数的影响,例如:D中Q1=2Q2;③再分析不同物质在反应中相互关系及反应热的影响。例如:C中碳不完全燃烧生成CO,而CO还可以燃烧放出热量,故Q2>Q1。
答案:AC
变形题:已知:Zn(s)+S(斜方)=ZnS(s);△H1=-206.0kJ/mol
ZnS(s)+2 O2=ZnS O4(s);△H2=-776.8kJ/mol
试求由单质反应生成ZnS O4(s)的反应热,即Zn(s)+S(斜方)+2 O2=ZnS O4(s)的△H
〔解析〕虽然这个反应不能直接发生,但是将已知的两个反应式相加:即得:
Zn(s)+S(斜方)+2 O2(g)=ZnS O4(s)
根据盖斯定律:△H=△H1+△H2=-206.0kJ/mol+(-776.8kJ/mol)=-982.8kJ/mol
答案:由单质生成ZnS O4(s)的反应热△H=-982.8kJ/mol
变形题 已知热化学方程式:
Fe2O3(s)+3CO(s)=2Fe(s)+3CO2(g);△H=-25kJ/mol
3Fe2O3(s)+CO(s)=2 Fe3O4(s)+CO2(g);△H=-47kJ/mol
Fe3O4(s)+CO(s)=4 FeO(s)+CO2(g);△H=+19kJ/mol
写出FeO(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式 。
〔解析〕依据盖斯定律:不管反应是一步完成还是分几步完成,其反应热是相同的。我们可以从题目中的有关方程式分析:从方程式(3)与方程式(1)可看出有我们需要的物质。但是方程式(3)必须通过方程式(2)有关物质才能和方程式(1)结合起来。
答案:将方程式(1)×1/2-方程式(2)×1/6-方程式(3)×1/3;
可表示为(1)×1/2-(2)×1/6-(3)×1/3得:
FeO(s)+CO(s)= Fe(s)+CO2;△H=(-25kJ/mol)×1/2-(-47kJ/mol)×1/6-(+19kJ/mol)×1/3=-11kJ/mol
反应物总能量
反应物总能量
反应物总能量
生成物总能量
生成物总能量
生成物总能量
放热
反应
吸热
反应
反应过程
放热
反应物总能量
生成物总能量
反应过程
吸热
能
量
能
量
盐山中学 李龙中 15130816636教 案
课题:第三节 化学平衡的移动(三) 授课班级
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
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[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
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盐山中学 李龙中 15130816636