高中化学 22《化学反应的方向和限度》教案 苏教版选修4.docx
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高中化学22《化学反应的方向和限度》教案苏教版选修4
2019-2020年高中化学2.2《化学反应的方向和限度》教案苏教版选修4
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
知识点
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
2NH3
CaCO3=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。
知识点
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(天津.xx)一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2molSO2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1molSO2(g)
B.保持温度和容器内压强不变,充入1molSO3(g)
C.保持温度和容器内压强不变,充入1molO2(g)
D.保持温度和容器内压强不变,充入1molAr(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1(北京.xx)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
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。
答案:
B
例2(全国卷二.xx)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1(北京春季.xx)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
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。
答案:
C
例3(广东.xx)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1(北京春季.xx)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
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。
答案:
B
夯实双基
1.100ml,6mol/LH2SO4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v1N2+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Cv1增大,v2减小Dv1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
ANa2S溶液BAlCl3溶液CNaOH溶液DCaCl2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:
2NO2N2O4+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3.03×105PaB.温度25℃、压强1.01×105Pa
C.温度130℃、压强5.05×104PaD.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.2B.3C.4D.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1.1VB.原混合气体体积为1.2V
C.反应达到平衡时,气体A消耗了0.2VD.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.8.96LB.17.92LC.22.4LD.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=0b=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49.7gCl2,将其通入到足量70℃的NaOH水溶液中,反应完全后得500ml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、2mol和4mol。
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1molD.均减少1mol
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
AT1P2
CT1>T2P1>P2DT1>T2P15.在密闭容器中通人A、B两种气体,在一定条件下反应:
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
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
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:
尿酸根离子
尿酸
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>0B.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.amol铜跟含bmolHNO3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)molB.b/4molC.2a/3molD.2amol
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2molH2O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+O22CO+O22CO2
(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=amol,n(CO2)平=bmol。
试求:
n(H2O)平=__________________。
(用含ab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amolC,这时A的物质的量为mol。
(2)若开始时放入3molA和3molB,到达平衡后,生成C的物质的量为mol。
(3)若开始时放入xmolA,2molB和1molC,到达平衡后,A和C的物质的量分别是ymol和3amol,则x=mol,y=mol。
平衡时,B的物质的量(选填一个编号)
(甲)大于2mol(乙)等于2mol
(丙)小于2mol(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bmolC。
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。
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xmolNO的同时,消耗xmolNH3,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1molN2和3molH2,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
5.在某一容积为2L的密闭容器内,加入0.8mol的H2和0.6mol的I2,在一定的条件下发生如下反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g),△H<0
反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为;
(2)根据图1数据,反应开始至达到平衡时,平均速率v(HI)为;
(3)反应达到平衡后,第8分钟时:
①若升高温度,化学平衡常数K(填写增大、减小或不变)HI浓度的变化正确;
(用图2中a~c的编号回答)
②若加入I2,H2浓度的变化正确的是。
(用图2中d~f的编号回答)
(4)反应达到平衡后,第8分钟时,若反容器的容积扩大一倍,请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。
参考答案
夯实双基答案:
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=22b+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)H2OH2,COCO2
(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)23-3a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。
2019-2020年高中化学2.2《化学平衡》第一课时教案大纲人教版
●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