【2012优化方案 精品课件】苏教版 化学 选修6专题4课题3　反应条件对化学平衡的影响（共56张PPT）

(共56张PPT)
课题3　反应条件对化学平衡的影响
学习目标
1.通过实验加深对可逆反应的了解和认识、加深对化学平衡移动的理解。
2.学习乙酸乙酯水解反应条件的控制。
3.用实验的方法了解和初步探究温度、浓度、压强等因素对化学平衡的影响。
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
探究整合应用
课题3
课前自主学案
自主学习
一、实验原理
1．化学平衡状态
对于可逆反应，当正、逆反应速率_____时，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变，反应达到平衡状态。化学平衡状态是一种_________。
相等
动态平衡
2．化学平衡移动
化学平衡是可逆反应体系中的一种特殊状态。反应物浓度、反应温度是影响化学平衡移动的主要因素。对反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言，压强也能影响平衡的移动。总之，当外界条件如____、____、____等改变时，平衡就会发生移动，直到建立起新的平衡状态。当可逆反应达到平衡时，如果其他条件不变：
温度
浓度
压强
(1)增大反应物浓度或减小生成物浓度，都会使平衡向_______方向移动；反之，则向________方向移动。由此得出下面两点结论：①在可逆反应中，为了尽可能利用某一反应物，经常用过量的另一种物质和它作用；②不断将产物从反应体系中分离出来，则平衡将不断地向生成物的方向移动。
正反应
逆反应
(2)反应前后气态物质总物质的量发生变化的反应，在恒温下增大压强，会使平衡向气态物质物质的量______的方向移动。
(3)升高温度，平衡向_____反应方向移动；降低温度，平衡向_____反应方向移动。
(4)加催化剂只能缩短达到平衡的时间，并不能使平衡发生移动。
减小
吸热
放热
3．氯化钴溶液的变色原理
在氯化钴溶液中，四氯合钴(Ⅱ)离子与六水合钴(Ⅱ)离子间存在如下平衡：
[CoCl4]2－＋6H2O?? [Co(H2O)6]2＋＋4Cl－
　蓝色　　　　　　　　　粉红色
将溶液稀释时，平衡向_______方向移动，溶液的颜色由___色逐渐转变为_____色；加入能取代[Co(H2O)6]2＋中的水分子的物质(如_______、_______等)，会使上述平衡向_______方向移动，溶液逐渐转变为___色。
正反应
蓝
粉红
浓盐酸
氯化钙
逆反应
蓝
思考感悟
1．有人将棉球用氯化钴溶液浸泡后，悬挂在家中，粗略测估室内的空气湿度，原理是什么？
【提示】　氯化钴在溶液中存在下列平衡：[CoCl4]2－＋6H2O?? [Co(H2O)6]2＋＋4Cl－，其中[CoCl4]2－显蓝色，[Co(H2O)6]2＋显粉红色，随着空气中水分的不同，棉球会发生颜色的变化，由此估计空气的湿度。
酸或碱
水解
思考感悟
2．试分析常用热的纯碱液清洗餐具的原因是什么？
【提示】　加热条件下能够促进Na2CO3的水解，而Na2CO3水解成的NaOH能够促进油脂的水解，故常用热的纯碱液洗涤餐具上的油污。
二、实验步骤
1．氯化钴溶液颜色的变化
(1)观察稀释酸性CoCl2溶液时颜色的变化
在一支试管中加入约3 mL 0.5 mol·L－1CoCl2溶液，再慢慢滴加约6 mL浓盐酸，观察到溶液显蓝色的现象。将上述试管中的溶液一分为二，置于两支试管中，向一支试管中加入约3 mL蒸馏水，与另一支试管作对照，观察到的现象是加水后的溶液变_____色。
粉红
(2)观察稀释、加热CoCl2·6H2O乙醇溶液时颜色的变化
取一支试管，加入3 mL 95 %乙醇溶液和少量(2～3小粒)氯化钻晶体(COCl2·6H2O)，振荡使其溶解，再逐滴滴加蒸馏水，至溶液恰好呈粉红色，然后用酒精灯加热该试管片刻。观察到加热后，溶液颜色变___色的现象。
紫
2．乙酸乙酯水解条件的比较
(1)取三支试管，编为1、2、3号，分别注入4 mL蒸馏水、4 mL 2 mol·L－1H2SO4溶液、4 mL 4 mol·L－1NaOH溶液。在试管1、2中各滴加一些甲基橙指示剂，试管3中滴加一些石蕊溶液，使三支试管中溶液的颜色分别为__色、__色和__色。
(2)在三支试管中各加入2 mL乙酸乙酯，振荡后将三支试管同时插入_______ (约75 ℃)中，加热约5 min(加热过程中注意不要振荡)。观察现象，比较各试管中无色的乙酸乙酯层剩余体积的大小是____________。
橙
红
蓝
热水浴
1号>2号>3号
思考感悟
3．试解释乙酸乙酯的水解实验中要用“水浴”加热的原因。
【提示】　水浴加热的特点是：①受热均匀，②受热温度不超过100 ℃，易控制。乙酸乙酯的沸点低，易挥发，在实验中为了防止乙酸乙酯过度挥发而影响结果，故选用水浴加热的方法。
自主体验
解析：选B。盐酸中H＋结合碳酸钙中CO生成CO2气体，使碳酸钙的溶解平衡向溶解方向移动；B中反应前后气体分子数不变，缩小容积，反应速率增大，但平衡状态不变；Cl－浓度高有利于Cl2＋H2O?? H＋＋Cl－＋HClO平衡逆向移动，有利于氯气的溶解平衡逆向移动；溶解平衡CO2(g)?? CO2(aq)受体系压强和温度影响，打开冰镇啤酒瓶把啤酒倒入玻璃杯，由于压强减小、温度升高，平衡逆向移动，所以杯中立即泛起大量泡沫。
2．下图是表示2X(g)＋Y(s)?? Z(g)＋R(g)(正反应放热)的气体反应速率(v)与时间(t)的关系，t1时开始改变条件，则所改变的条件符合曲线的是(　　)
A．减少Z的物质的量　　 B．减小压强
C．升高温度 D．使用催化剂
解析：选D。因为速率同等倍数增大，说明改变的条件对正、逆反应速率的影响是相同的，所以选D项。
3．Fe(NO3)2溶液呈浅绿色，其中存在下列平衡：Fe2＋＋2H2O?? Fe(OH)2＋2H＋，往该溶液中逐滴加入盐酸，发生的变化是(　　)
A．平衡向逆反应方向移动
B．平衡向正反应方向移动
C．溶液颜色由黄色变为浅绿色
D．溶液颜色由浅绿色变为深绿色
解析：选A。根据勒夏特列原理判断平衡的移动，加入H＋后形成HNO3会将Fe2＋氧化成Fe3＋而使溶液变棕黄色且平衡逆向移动。
课堂互动讲练
化学平衡状态
1．化学平衡状态的建立
对于可逆反应，当正、逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变，反应达平衡状态。
2．化学平衡状态的特征
例1
【思路点拨】　解答本题应注意以下两点：
(1)实质：正、逆反应速率是否相等。
(2)特征：体系中各物质的含量是否保持不变。
【解析】　①与②是针对v(正)＝v(逆)，首先看方向是否为同向，如为同向则排除，②为同向排除。如为两个方向的再看量的关系是否正确，①为两个方向，且量的关系正确。③如果NO2为减少的量，NO和O2为增加的量，则为同向，也不正确。⑤当容器容积恒定时混合气体的密度为一定值，不能表明反应达平衡状态。⑥因为反应前后气体体积是变化的，当混合气体的平均相对分子质量不再改变时，反应也达平衡状态；④当反应前后气体颜色不同时，颜色不发生改变也达平衡状态。据此，逐项分析，可知①④⑥是平衡状态。
【答案】　①④⑥
变式训练1　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入1 mol N2和3 mol 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
解析：选C。在密闭容器中进行的任何可逆反应不可能进行到底，因此，达到化学平衡时，氮气不可能完全转化为氨气，A错；当正反应速率和逆反应速率相等(不为零)时，反应达到平衡，此时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化，但不能认为N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等。
化学平衡移动
外界条件对化学平衡移动的影响(只改变一个条件)
例2
A．由图甲知，A点SO2的平衡浓度为0.4 mol·L－1
B．由图甲知，B点SO2、O2、SO3的平衡浓度之比为2∶1∶2
C．达平衡后，缩小容器容积，则反应速率变化图象可以用图乙表示
D．压强为0.50 MPa时不同温度下SO2转化率与温度关系如丙图，则T2>T1
【思路点拨】　解答本题时要注意以下三点：
(1)平衡时SO2的物质的量＝SO2的起始量×(1－α)
(2)增大浓度，正、逆反应速率都加快，但速率改变的程度有可能不同。
(3)升高温度，反应速率加快，能缩短达到平衡的时间。
【解析】　由图甲知，在A点SO2转化率是0.80，则平衡时SO2的物质的量为2 mol－(0.80×2 mol)＝0.4 mol，所以A点SO2的平衡浓度为0.04 mol·L－1，同理可以计算出B点SO2、O2、SO3的平衡浓度分别是0.03 mol·L－1、0.015 mol·L－1、0.17 mol·L－1，故A、B错；达平衡后，缩小容器容积，各成分的浓度增大，正、逆反应速率都加快，平衡正向移动，故C正确；丙是一定压强不同温度下的图象，当温度为T1时先达平衡，说明在条件T1下反应速率快，所以T1>T2，D错。
【答案】　C
【规律方法】　观察反应速率与时间的关系曲线：(1)若达新平衡时反应速率比原平衡的大，则改变的条件是增大物质的浓度或增大压强或升高温度或使用催化剂。(2)根据改变条件的瞬间v(正)与v(逆)的相对大小可判定平衡移动的方向，进而确定改变的条件是增大还是减小反应物(或生成物)的浓度；反应是吸热反应还是放热反应；反应方程式两边气体物质化学计量数和的大小关系；是否使用了催化剂。
变式训练2　确认能发生化学平衡移动的是(　　)
A．化学反应速率发生了改变
B．有气态物质参加的可逆反应达到平衡后，改变了压强
C．由于某一条件的改变，使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的改变
D．可逆反应达到平衡后，使用催化剂
解析：选C。对反应前后气体体积不变的可逆反应，若达到平衡改变压强，正、逆反应速率和各组分的浓度都会改变，但平衡不移动(等效平衡)，故A、B仍为平衡状态。但对气体体积改变的反应，平衡发生移动。催化剂可等倍数改变正、逆反应速率，平衡也不移动。而C项是各组分的浓度发生了不同程度的改变，不是同倍改变。故A、B、D不能确认为是平衡发生移动的标志。
平衡移动的几个应用
例3
实验步骤：
向试管中加入8 mL NaOH溶液，再加入2 mL乙酸乙酯，用直尺量出乙酸乙酯的高度。再把试管放入70 ℃的水浴中，每隔1 min将其取出，振荡，静置，立即测量并记录剩余酯层的高度，再迅速放回水浴中继续加热，如此反复进行。改变NaOH溶液的浓度，重复实验。
数据记录：
乙酸乙酯水解后剩余的高度/mm
组别 c(NaOH)/
mol·L－1 时间/min
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1 0.5 10.0 9.0 8.0 7.5 7.0 6.5 6.5 6.5 6.5
2 1.0 10.0 8.5 7.0 6.0 5.0 4.5 4.5 4.5 4.5
3 2.0 10.0 8.0 6.0 4.5 3.0 2.0 1.5 1.5 1.5
回答下列问题：
(1)完成上述对比实验时，每组实验都必须控制不变的因素有____________、____________、____________、反应时间、试管规格、操作流程等；
(2)分析上述数据，得到乙酸乙酯水解速率的结论是：
①NaOH溶液浓度越大，水解速率越________；
②_______________________________________
_________________________________；
(3)结论②的理论解释是
________________________________________________________________________；
(4)欲使乙酸乙酯完全水解，可采取的措施是
________________________________________________________________________；
(5)有同学认为有必要用蒸馏水代替NaOH溶液重复实验，对上述数据进行修正，主要原因是__________________________________
______________________________________。
【解析】　本题的目的是研究催化剂对反应的作用而不是研究化学平衡问题。催化剂的作用和反应程度问题是两个问题，要区分开来。用蒸馏水重复实验的目的就是研究NaOH以外的因素会不会造成乙酸乙酯高度的变化，题目的设问角度是确定有必要做而问这样做的原因，所以显然要回答NaOH以外的因素是如何影响乙酸乙酯高度的，这样答题方向就找准了。
【答案】　(1)NaOH溶液的体积　乙酸乙酯的用量　反应温度
(2)①快　②乙酸乙酯水解速率先快后慢，一段时间后停止水解
(3)NaOH能与水解产物醋酸发生中和反应，随着反应的进行，NaOH浓度逐渐减小直到完全消耗，其催化作用也逐渐减弱直到没有催化作用
(4)增大NaOH溶液的浓度(或体积)
(5)乙酸乙酯水解过程中部分挥发
【规律方法】　本题考查实验方案的分析、评价和实验数据的处理，其核心思想还是实验条件的控制，要从方案的合理性、物质的成分、反应的外界条件、操作的流程、反应装置等各个角度分析可能对实验结果造成影响的因素，并对可能的影响因素进一步比较，分清哪些是主要的，哪些是次要的，哪些可以通过改进或辅助实验来消除的。
(2)将5滴2 mol/L H2SO4溶液加入上述(1)所得溶液中，描述其现象并阐述理由
________________________________________________________________________。
(3)在上述(2)所得溶液中，再滴入5滴2 mol/L H2SO4溶液，描述其现象并阐述理由
________________________________________________________________________。
探究整合应用
压强对化学平衡的影响
对于可逆反应：2NO2(红棕色) N2O4(无色)，改变压强时，平衡会发生移动。
平衡正向移动，则体系颜色变浅；平衡逆向移动，则体系颜色变深。
例
【答案】　(1)变浅　变深
(2)0.0767 mol/L　83.7%
知能优化训练
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