高中化学大纲版第二册第二章化学平衡 第三节影响化学平衡的条件第二课时.docx
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高中化学大纲版第二册第二章化学平衡第三节影响化学平衡的条件第二课时
2019-2020年高中化学(大纲版)第二册第二章化学平衡第三节影响化学平衡的条件(第二课时)
[引言]从上节课的学习我们知道,改变一种反应物或生成物的浓度,可以引起平衡移动,那么压强、温度的改变能否引起平衡移动呢?
我们这节课就来讨论这些问题。
[板书]二、压强对化学平衡的影响
[师]对于有气体参加的反应来说,当其他条件不变时,增大压强,对化学平衡速率有何影响?
[生]反应速率增大。
[问]对于任何一个反应,增大压强都会增大速率吗?
[生]对于没有气体参加或生成的反应无影响。
[师]对。
增大压强时,几乎不能改变固体或液体的浓度,因此,对于反应体系无气体的反应,不会改变速率。
如果该反应已达平衡,改变压强也不会引起平衡移动。
那么,对于体系有气体的反应,是否一定引起平衡移动呢?
下面我们来看这两个反应:
[投影]①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)②2HI(g)H2(g)+I2(g)
[师]请同学们阅读课本内容,分析增大压强平衡是否移动。
[学生推导后得出结论]第一个平衡向正反应方向移动,第二个平衡不移动。
[师]大家得出的结论很正确。
那么什么样的反应改变压强时平衡移动,什么样的反应平衡不移动呢?
请大家注意观察上面两个反应,能看出它们各有何特点吗?
[生]第一个反应正方向是气体体积缩小的反应,第二个反应前后气体体积不变。
[师]由此我们可以得出什么样的结论呢?
请大家说我写。
[板书]1.结论:
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缩小的方向移动;减小压强,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,改变压强化学平衡不移动。
[师]请大家根据得出的结论,做下面的练习题。
[投影练习]
下列反应达到化学平衡时,增大压强,平衡是否移动?
若移动,向哪个方向移动?
①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
②H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)
③H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)
④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
⑤H2S(g)H2(g)+S(s)
答案:
①正向移动②不移动③逆向移动④逆向移动⑤不移动
[问]对于反应②和⑤,增大压强时,平衡虽然没有移动,但正、逆反应速率有无变化?
[生]有变化。
[师]如何变化?
[生]均增大。
[师]增大倍数是否相同?
[生]相同。
[问]对于反应①,增大压强的瞬间正、逆反应速率如何变化?
对于反应③和④呢?
请同学们根据刚才得出的平衡移动方向,讨论一下这个问题。
[讨论后得出结论]对于反应①,增大压强,正、逆反应速率均增大,但增大的倍数不同,正反应速率增大倍数大于逆反应速率增大倍数;对于③和④,正、逆反应速率均减小,逆反应速率减小的倍数大于正反应速率减小倍数。
[师]请大家根据压强改变时速率的变化特点,画出改变压强时的速率~时间图。
[板书]2.速率~时间图:
[投影]对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)一定条件下达平衡,画出t时刻改变压强时,以下几种情况的速率~时间图:
(学生练习后,把学生练习的结果用实物投影显示出来,师生共同分析、修改,最后得出正确结论)
结论如下:
[过渡]从上面的分析可知,改变一种反应物或生成物的浓度,一定会引起平衡移动,而改变压强却不一定能引起平衡移动。
若是改变温度是否会引起平衡移动呢?
下面我们通过实验来得出结论。
[板书]三、温度对化学平衡的影响
[师]我们在第一章学过一种氮的氧化物——NO2,还记得它是什么颜色的吗?
[生]红棕色。
[师]对。
但通常情况下,没有纯净的NO2气体,而是与无色的N2O4共存,在NO2气体中存在如下平衡。
[板书]2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)
[讲述]一个可逆反应,正反应为放热反应,逆反应必为吸热反应。
对于该反应,在升高或降低温度时,如果平衡正向移动,我们会看到什么现象?
[生]气体颜色变浅。
[师]如果平衡逆向移动呢?
[生]颜色加深。
[师]下面我们把盛NO2和N2O4混合气体的两个烧瓶分别放入盛热水和冰水的两烧杯中,大家注意观察现象。
[演示]实验2—10
[问]大家看到了什么现象?
[生]放在热水中的烧瓶内气体颜色变深,放在冰水中的烧瓶内气体颜色变浅。
[问]由此我们可以得出什么结论?
(学生回答,教师板书)
[板书]1.结论:
在其他条件不变的情况下,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。
[师]升高温度,正反应速率和逆反应速率均会增大,但从平衡移动方向来看,谁增大幅度大?
[生]逆反应速率。
[师]降低温度,谁降低幅度更大?
[生]逆反应速率。
[师]请大家根据改变温度时,正、逆反应速率的变化,画出正反应为放热反应和正反应为吸热反应两种情况下,升高和降低温度时,平衡移动过程的速率~时间图。
[板书]2.速率~时间图:
(学生在练习本上画完后,投影显示其结果,由其他学生评价、修改,最后得出正确结论)
[投影]
[讲述]我们知道,影响化学反应速率的因素除浓度、压强、温度外,还有催化剂,但大量实验事实证明,催化剂只能同等程度地加快正、逆反应速率,缩短达到化学平衡所需时间,却不能引起平衡移动。
下面我们来做几道练习题。
[投影练习]
1.对于任何一个平衡体系,采取以下措施一定会引起平衡移动的是()
A.加入一种反应物B.增加体系的压强
C.升高温度D.使用催化剂
2.在高温下,反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g)(正反应为吸热反应)达平衡时,要使混合气体颜色加深,可采取的方法是()
A.减小压强B.缩小体积C.升高温度D.增大H2浓度
3.一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应:
mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,温度不变,将气体体积缩小到原来的,当达到新的平衡时,C的浓度为原来的1.8倍,则下列说法正确的是()
A.m+n>pB.A的转化率降低
C.平衡向正反应方向移动D.C的体积分数增加
答案:
1.C2.BC3.B
[布置作业]1.P45一、二
●板书设计
二、压强对化学平衡的影响
1.结论:
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缩小的方向移动;减小压强,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,改变压强化学平衡不移动。
2.速率~时间图
三、温度对化学平衡的影响
1.结论:
在其他条件不变的情况下,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应方向移动。
2.速率~时间图
●教学说明
通过上节课的学习,学生对浓度对化学平衡的影响已有充分认识,因此,本节在学习压强对化学平衡的影响时,我从压强改变会导致气体浓度改变引导学生利用温度不变平衡常数不变的原理,推出压强对化学平衡的影响规律并启发学生从压强改变时,浓度改变引起正、逆反应速率改变,画出平衡移动过程的速率~时间图。
在讲述温度对化学平衡影响时,我利用演示实验,引导学生通过分析和观察实验现象,得出温度对化学平衡的影响规律,并由学生自己画出速率~时间图,培养学生分析问题的能力。
最后,通过练习题,巩固本节课所学知识,为下节课学习平衡移动原理打下基础。
[参考练习]
1.一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应:
mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,温度不变,将气体体积增大到原来的2倍,当达到新的平衡时,C的浓度为原来的O.6倍,则下列说法正确的是()
A.m+n>p
B.A的转化率降低
C.平衡向正反应方向移动
D.C的体积分数增加
答案:
CD
2.在高温下反应:
2HBr(g)H2(g)+Br2(g)正反应为吸热反应,达平衡时,要使混合气体颜色加深,可采取的方法是()
A.减小压强C.升高温度
B.缩小体积D.增大H2的浓度
答案:
BC
3.对于可逆反应mA(g)+nB(s)pC(g)+qD(g),反应过程中,其他条件不变时,产物D的百分含量D%与温度T或压强p的关系如下图所示,请判断下列说法正确的是()
A.降温化学平衡向正反应方向移动
B.使用催化剂可使D%有所增加
C.化学方程式中气体的化学计量数m
D.B的颗粒越小,正反应速率越快,有利于平衡向正反应方向移动
答案:
AC
2019-2020年高中化学(大纲版)第二册第二章化学平衡第二节化学平衡(第一课时)
●从容说课
本节介绍了化学平衡的建立,这既是本节的教学重点也是本章的教学重点。
掌握化学平衡建立的观点是很重要的,也具有一定的难度。
教学中应注意精心设置知识台阶,采用图画和联想等方法,帮助学生建立化学平衡的观点。
教材以合成氨工业为例,指出在化学研究和化工生产中,只考虑化学反应速率是不够的,还需要考虑化学反应进行的程度,即化学平衡。
建立化学平衡观点的关键,是帮助学生理解在一定条件下的可逆反应中,正、逆反应速率会趋于相等。
教学中应以蔗糖溶解为例指出在饱和溶液中,当蔗糖溶解的速率与结晶速率相等时,处于溶解平衡状态,接着再以一可逆反应为例,如
CO+H2O(g)CO2+H2,说明当正反应速率与逆反应速率相等时,就处于化学平衡状态。
这样层层引导,通过图画等帮助学生联想,从而在一定程度上突破化学平衡状态建立的教学难点。
组织好本节的史实讨论。
19世纪后期,在英国出现的用建筑高大的高炉来减少高炉气中CO含量的错误做法,可以使学生对化学平衡的建立和特征有更深刻的理解,既培养了学生分析实际问题的能力,也训练了学生的科学学习方法。
教学目标
1.使学生建立化学平衡的观点,并通过分析化学平衡的建立,增强学生的归纳和形象思维能力。
2.使学生理解化学平衡的特征,从而使学生树立对立统一的辩证唯物主义观点。
●教学重点
化学平衡的建立和特征。
●教学难点
化学平衡观点的建立。
●课时安排
二课时
●教学方法
1.在教学中通过设置知识台阶,利用教材的章图、本节内的图画以及多媒体手段演示溶解平衡的建立等,启发学生联想从而建立化学平衡的观点。
2.组织讨论,使学生深刻理解化学平衡的特征。
●教学用具
投影仪、多媒体电脑
●教学过程
[引言]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]第二节化学平衡
[师]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进行程度的问题了,所以,化学平衡的研究对象是可逆反应。
[板书]一、化学平衡的研究对象——可逆反应
[师]那么什么是化学平衡?
化学平衡是如何建立的?
下面我们就来讨论这一问题。
[板书]二、化学平衡的建立
[师]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?
[生]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?
[生]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。
[师]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。
[多媒体电脑]三维动画演示一定量蔗糖分子在水中的溶解过程。
[生]观看动画效果,进一步理解溶解过程。
[师]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]1.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
[师]那么对于可逆反应来说,又是怎样的情形呢?
我们以CO和H2O(g)的反应为例来说明化学平衡的建立过程。
[板书]2.化学平衡的建立
[师]请大家在下面阅读教材自学,利用在第一节中所学的化学反应速率的知识,要求把在800℃,1L容器中的CO和H2O(g)的反应情况,用一个时间——速率图象来表示,并能对图象的含义作出解释。
[学生活动]写出化学反应方程式,因容器体积为1L所以c(CO)=c(H2O)=0.01mol·L-1
催化剂
高温
CO+H2O(g)CO2+H2
开始浓度0.010.0100
一段时间后0.0050.0050.0050.005
作草图:
解释:
当反应开始时CO和H2O(g)的浓度最大,因而它们反应生成CO2和H2的正反应速率最大;而CO2和H2的起始浓度为零,因而它们反应生成CO和H2O(g)的逆反应速率也为零。
之后随着反应的进行,反应物CO和H2O(g)的浓度逐渐减小,正反应速率就逐渐减小;生成物CO2和H2的浓度逐渐增大,逆反应速率就逐渐增大,最后二者相等了。
[引导]大家把这一过程同开始的溶解平衡相比较,看是否有相似的地方。
[生]分析、比较溶解平衡和刚才的反应情况:
开始溶解速率大于结晶速率,后来二者相等了,建立溶解平衡;CO和H2O(g)反应,开始v正>v逆,后来二者也相等了,恍然大悟,说明可逆反应CO+H2O(g)CO2+H2此时也处于平衡状态了。
[师]确实如此,如果外界条件不发生变化,可逆反应进行到一程度的时候,正反应速率和逆反应速率相等了,此时化学反应进行到了最大限度,反应物和生成物的浓度不再发生变化,反应物和生成物的混合物就处于化学平衡状态了。
那么,同样是这一反应,如果在其他条件不变时反过来进行情况会怎么样。
[生]阅读教材,自学,然后朗读回答:
实验证明,如果不是从CO和H2O(g)开始反应,而是各取0.01molCO2和0.01molH2,以相同的条件进行反应,生成CO和H2O(g),当达到化学平衡状态时,反应混合物里CO、H2O(g)、CO2、H2各为0.005mol,其组成与前者完全相同。
[板书]反应开始v正>v逆
反应过程中:
v正减少,v逆增大
一定时间后:
v正=v逆,可逆反应达到平衡,化学平衡建立。
[师]请大家思考当可逆反应达到平衡状态时,反应是否停止进行了?
若停止了说明是一个静态平衡;若反应还在进行则应是一个动态平衡。
[生]以溶解平衡作比较,较容易得出结论:
当反应达到平衡状态时,正反应和逆反应都仍在继续进行,只是由于在同一瞬间,正反应生成CO2和H2的分子数和逆反应所消耗的CO2和H2的分子数相等,亦即正逆反应的速率相等,故反应混合物中各组分的浓度不变,所以说化学平衡是一种动态平衡。
[板书](让学生读出化学平衡状态的概念,教师板书)二、化学平衡状态(化学平衡)
1.定义:
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,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
[启发]大家能否从化学平衡状态的定义中,找出化学平衡有哪些基本特征?
[生]分析定义,归纳总结,化学平衡的特征:
(1)化学平衡研究的对象是可逆反应;
(2)达到平衡时正反应速率等于逆反应速率;(3)达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变;(4)由于化学平衡状态时反应仍在进行,故其是一种动态平衡。
[师]评价学生总结结果。
大家还应注意化学平衡状态是维持在一定条件下的,一旦条件发生变化,平衡状态就将遭到破坏。
动态平衡也体现了辩证唯物主义的基本观点,即运动是绝对的,而静止是相对的。
[板书]2.特征
(1)条件:
一定条件下。
(2)对象:
可逆反应。
(3)动:
动态平衡。
(4)等:
v(正)=v(逆)
(5)定:
反应混合物中各组分浓度保持不变
[补充说明]通过刚才大家的自学,发现无论可逆反应从反应物方向开始,还是从生成物方向开始,只要条件不变,达到平衡状态时就是一样的,所以可以说化学平衡的建立与化学反应途径无关。
[板书]3.化学平衡的建立与途径无关
[师]在具体的学习过程中,要判断一个可逆化学反应是否达到平衡状态,必须充分地利用化学平衡的特征,去灵活地寻找在问题的描述中的各种标志,最根本的原则就是看这些标志能否表明v正=v逆或反应混合物的各组分的浓度一定,就可知化学反应是否达到平衡状态了。
高温
[组织讨论]让学生根据化学平衡的特征分组讨论课本P39的讨论材料。
(使学生进一步深刻理解化学平衡的建立和特征)
[生]在教师引导下对该讨论材料进行分析:
首先高炉炼铁的反应Fe2O3+3CO2Fe
+3CO2是一个可逆反应;其次在增加炼铁高炉高度后,反应物的浓度、反应温度、催化剂等条件均未改变,说明其前提条件与原来相同;再则炼铁高炉高度的增加,只是增加了CO与铁矿石接触的时间,由于条件与原来相同,根据化学平衡建立的特征,当平衡建立后反应混合物的组分将不随时间的变化而改变。
结论:
这个工程师的这种设想是错误的。
不能改变炉气中CO的浓度。
[师]那么是不是说这个问题就不能解决了呢?
不是的,只要改变维持平衡的某些条件就可以达到减少炉气中CO浓度的目的。
(为化学平衡移动的学习作复笔)关于这个问题等学习了化学平衡移动原理之后就很容易解决了。
△
[投影练习]可逆反应2NO22NO+O2在密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是()
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2;②单位时间内生成nmolO2的同时,生成2nmolNO;③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态;④混合气体的颜色不再改变的状态;⑤混合气体的密度不再改变的状态;⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥B.②③⑤C.①③④D.①②③④⑤⑥
[解析]①表示v(正)=v(逆),正确。
②不能表示v(正)=v(逆),不正确。
③只要发生反应v(NO2)∶v(NO)∶v(O2)=2∶2∶1,错误
④混合气体颜色不变,说明各物质浓度不变,正确
⑤因不知体积是否变化,因此混合气体密度不变不能说明已达平衡。
⑥混合气体的平均相对分子质量不变,说明气体的总物质的量不变,说明已达平衡。
[答案]A
[小结]本节课我们以蔗糖溶解平衡的建立为基础和参照,以CO和H2O(g)为例讨论了化学平衡建立的过程,总结了化学平衡状态的基本特征是:
一定条件、可逆反应、动、等、定等。
另外我们通过一个典型例题和对教材中材料的讨论,加深了对化学平衡知识的进一步理解。
本节课的重点是理解和掌握化学平衡的建立和基本特征。
[布置作业]P40一、二
●板书设计
第二节化学平衡
一、化学平衡的研究对象——可逆反应
二、化学平衡的建立
1.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)(特征)。
结论:
溶解平衡是一种动态平衡
2.化学平衡的建立
反应开始:
v(正)>v(逆)
反应过程中:
v(正)减小,v(逆)增大。
一定时间后:
v(正)=v(逆),可逆反应达到平衡,化学平衡建立。
二、化学平衡状态(化学平衡)
1.定义:
是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。
2.特征
(1)条件:
在一定条件下
(2)对象:
可逆反应
(3)动:
动态平衡
(4)等:
v(正)=v(逆)
(5)定:
反应混合物各组分浓度保持不变
3.化学平衡的建立与途径无关
●教学说明
化学反应速率及化学平衡知识都是很抽象的,在教学中只能从同学们所熟悉的蔗糖溶解平衡的建立入手,逐步设置知识台阶,应用所学的化学反应速率的知识,对可逆反应CO+H2O(g)
CO2+H2的数据作图象分析,慢慢地导入化学平衡的建立。
化学平衡的观点建立了,化学平衡的特征就顺理成章地总结出来了。
最后为了加深同学们对化学平衡知识的理解和运用,进行了分组讨论实际问题和一个典型例题,使同学们对知识的掌握符合由浅入深、由表及里的规律。
[参考练习]
1.对于可逆反应M+NQ达到平衡时,下列说法正确的是()
A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B.M、N全部变成了Q
C.反应混合物各成分的百分组成不再变化
D.反应已经停止
答案:
C
2.在一定条件下,某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述中错误的是()
A.开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为零
B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后正反应速率减小为零
C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定
D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定
答案:
B
3.对一定条件下,在密闭容器中已达到平衡状态的可逆反应:
NO2+CONO+CO2下列说法中不正确的是()
A.平衡体系中气体总的物质的量等于开始反应时体系中气体总的物质的量
B.从开始反应至达到平衡状态,容器内压强始终保持不变
C.达到平衡时,NO2、CO2、NO、CO的物质的量均相等
D.达到平衡时,NO和CO2的物质的量之和等于NO2和CO的物质的量之和
答案:
CD
4.下列哪种说法可以证明反应N2+3H22NH3已达到平衡状态()
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
答案:
AC