高二化學教案：《化學平衡學案》教學設計

　　本文題目：高二化學教案：化學平衡學案

　　第三節(jié) 化學平衡學案

　　學習目標：

　�、倮斫饣瘜W反應的可逆性;

　�、谡莆栈瘜W平衡的涵義，理解化學平衡和化學反應速率之間的內(nèi)在聯(lián)系;

　�、劾斫饫障奶亓性�理的涵義，掌握濃度、壓強、溫度等條件對化學反應速率的影響;

　�、苷莆栈瘜W平衡常數(shù)的含義及其簡單計算;

　�、菡莆栈瘜W平衡的有關計算，如平衡濃度轉(zhuǎn)化率、反應前后氣體壓強變化，平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量等。

　　學習重點：化學平衡的特征

　　濃度、壓強和溫度對化學平衡的影響

　　學習難點：化學平衡的建立

　　平衡移動原理的應用

　　學習過程：

　　一、 可逆反應與不可逆反應

　　結(jié)合初中你學過的溶解平衡問題，說一說日常生活中你遇到的平衡現(xiàn)象。

　　通過對以上平衡現(xiàn)象待分析，你能否為可逆反應下一定義：

　　可逆反應：

　　練習：在一密閉容器中通入2molSO2和1mol18O2(加入V2O5并加熱)，若隔一段時間后做同位素示蹤檢測18O原子，在哪些物質(zhì)中存在18O原子?經(jīng)過足夠長的時間，最終能否得到2mol SO3?

　　二、 化學平衡狀態(tài)

　　討論1：可逆反應CO+H2O(g) CO2+H2，在1L密閉容器中進行，已知起始時，CO和H2O(g)的物質(zhì)的量均為0.05mol，請你畫出反應物濃度和生成物濃度隨時間變化的圖形(c—t圖)及反應速率(v正、v逆)隨時間變化的圖形(v—t圖)并總結(jié)規(guī)律。

　　由以上分析，總結(jié)什么是化學平衡狀態(tài)。

　　化學平衡狀態(tài)是指：

　　化學平衡狀態(tài)研究的對象是：

　　討論2、(1)當一個可逆反應達到平衡時，各物質(zhì)的濃度保持不變，這時反應是否停止了?(強調(diào)v正=v逆≠0;平衡是動態(tài)的，而不是靜止的)

　　(2)為什么達到平衡狀態(tài)時反應混合物中各物質(zhì)的濃度保持不變?(強調(diào)動和靜以及現(xiàn)象與本質(zhì)的關系)

　　(3)化學平衡狀態(tài)是不是永恒不變的?(強調(diào)化學平衡是有條件的、暫時的、相對的平衡，強調(diào)內(nèi)因和外因的關系)

　　練習：在一定條件下，密閉容器中進行如下的可逆反應：N2+3H2 2NH3請判斷下列情況是否說明該反應已經(jīng)達到化學平衡狀態(tài)：

　　(1) 反應物濃度等于生成物濃度;

　　(2) 容器中N2、H2、NH3的濃度之比為1：3：2;

　　(3) 單位時間內(nèi)生成nmolN2同時生成3nmolH2;

　　(4) 反應物混合體系的壓強不隨時間段的變化而變化;

　　(5) H2的生成速率等于NH3的生成速率;

　　(6) 容器內(nèi)混合其體的密度不再變化。

　　探究：外界條件對化學平衡的影響

　　1、 濃度對化學平衡的影響

　　仔細觀察教材[實驗2—5]和[實驗2—6]可以得出什么結(jié)論?

　　結(jié)論：增大反應物濃度，正反應速率 ，平衡向 移動;

　　增大生成物濃度，逆反應速率 ，平衡向 移動;

　　減小反應物濃度，正反應速率 ，平衡向 移動;

　　減小生成物濃度，逆反應速率 ，平衡向 移動。

　　討論：在v—t圖中表示出增加FeCl3和增加NaOH溶液后，正、逆反應速率的變化情況。

　　練習：畫出以下幾種情況的速率—時間圖

　　減小生成物濃度 減小反應物濃度 增大生成物濃度 增大反應物濃度

　　分組討論：以上平衡移動的v—t圖有何特點?

　　(討論后每組選出一個代表回答)

　　a、 改變反應物濃度，只能使正反應速率瞬間增大或減小;改變生成物濃度，只能使逆反應速率瞬間增大或減小。

　　b、 只要正反應速率在上面，逆反應速率在下面，即v正>v逆化學平衡一定向正反應方向移動;反之向逆反應方向移動。

　　c、 只要是增大濃度，不論增大的是反應物濃度，還是生成物濃度，新平衡狀態(tài)下的反應速率一定大于原平衡狀態(tài);減小濃度，新平衡條件下的速率一定小于原平衡狀態(tài)。

　　練習：可逆反應C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一定條件下達到平衡狀態(tài)，改變下列條件，能否引起平衡的移動?CO濃度有何變化?

　�、僭龃笏�蒸氣濃度 ②加入更多的碳 ③增加氫氣濃度

　　2、壓強對化學平衡的影響

　　下表是450℃時，N2和H2反應生成NH3(N2+3 H2 2 NH3)的實驗數(shù)據(jù)。

　　壓強 /Mpa 1 5 10 30 60 100

　　NH3 /% 2.0 9.2 16.4 35.5 53.6 69.4

　　分析上述數(shù)據(jù)，你可以得出什么結(jié)論：

　　在其他條件不變的情況下，增大壓強，平衡向 移動，減小壓強，平衡向 移動。

　　討論：1、對于H2(g)+I2(g) 2HI反應，若改變壓強，平衡有何變化?為什么?

　　2、對于平衡混合物都是固體或液體的反應，改變壓強，平衡怎樣移動?

　　練習：下列反應達到化學平衡時，增大壓強，平衡是否移動?向哪個方向移動?

　�、�2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)

　　③ H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)

　�、軭2S(g) H2(g)+S(s)

　　3、溫度對化學平衡的影響

　　觀察[實驗2—7]

　　NO2為 色氣體，N2O4為 色氣體

　　對于反應2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9KJ/mol，升高溫度，混合氣體的顏色 ，

　　降低溫度，混合氣體顏色 。

　　升高溫度，化學平衡向 方向移動

　　降低溫度，化學平衡向 方向移動

　　練習：對于可逆反應2SO2+O2 2SO3,正反應為放熱反應。升高溫度產(chǎn)生的影響是( )

　　A、v(正)增大，v(逆)減小 B、v(正)、v(逆)不同程度增大

　　C、v(正)減小，v(逆)增大 D、v(正)、v(逆)同等程度增大

　　4、催化劑對平衡無影響

　　討論：催化劑對化學平衡有沒有影響?工業(yè)生產(chǎn)往往采用催化劑，其目的是什么?

　　根據(jù)以上外界條件對化學平衡的影響可發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?

　　勒夏特列原理：如果改變影響化學平衡的條件之一(如溫度、壓強以及參加反應的化學物質(zhì)的濃度)，平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。

　　三、 化學平衡常數(shù)

　　閱讀教材28—29頁，分析29頁表可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?

　　化學平衡常數(shù)是指：

　　對于一般的可逆反應：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) K=

　　K值越大，說明平衡體系中 越大，它向正反應進行的 越大，即該反應進行的越完全， 越大。

　　討論：K受什么因素影響?

　　閱讀教材例1、例2完成練習。

　　【練習】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應之一如下：FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)(正反應為吸熱反應)，其平衡常數(shù)可表示為K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃時K=0.263。

　　(1)溫度升高，化學平衡移動后達到新的平衡，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值 ，平衡常數(shù)K值 。(均填增大、減小或不變)

　　(2)1100℃時測得高爐中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在這種情況下，該反應是否處于化學平衡狀態(tài) (填是或否)，此時化學反應速率是v正 v逆，其原因是：此時c(CO2)/c(CO)<0.263因溫度不變，K值不變，為增大c(CO2)/c(CO)到比值需v正> v逆.

　　當堂達標：

　　1、對可逆反應4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)，下列敘述正確的是

　　A.達到化學平衡時，4υ正(O2)=5υ逆(NO )

　　B.若單位時間內(nèi)生成x mol NO的同時，消耗x mol NH3 ，則反應達到平衡狀態(tài)

　　C.達到化學平衡時，若增加容器體積，則正反應速率減少，逆反應速率增大

　　D.化學反應速率關系是：2υ正(NH3)=3υ正(H2O)

　　2、在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是

　　A.容器中壓強不變 B.混合氣體中 c(CO)不變

　　C.υ正(H2)=υ逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)

　　3、反應2A(g)+B(g) 2C(g);△H>0。下列的反應條件有利于生成C的是

　　A.低溫、低壓 B.低溫、高壓

　　C.高溫、高壓 D.高溫、低壓

　　4、已知反應mX(g)+nY(g) qZ(g)的△H<0，m+n>q，在恒容密閉容器中反應達到平衡時，下列說法正確的是

　　A.通入稀有氣體使壓強增大，平衡將正向移動

　　B.X的正反應速率是Y的逆反應速率的m/n倍

　　C.降低溫度，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變小

　　D.增加X的物質(zhì)的量，Y的轉(zhuǎn)化率降低

　　5、某溫度下，體積一定的密閉容器中進行如下可逆反應：

　　X(g)+Y(g) Z(g)+W(s);△H>0

　　下列敘述正確的是

　　A.加入少量W，逆反應速率增大 B.當容器中氣體壓強不變時，反應達到平衡

　　C.升高溫度，平衡逆向移動 D.平衡后加入X，上述反應的△H增大

　　6、.在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，其化學平衡常數(shù) K 和溫度 t的關系如下表：

　　t℃ 700 800 830 1000 1200

　　K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

　　回答下列問題：

　　(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為 K = 。

　　(2)該反應為 反應(選填吸熱、放熱)。

　　(3)能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。

　　(a)容器中壓強不變 (b)混合氣體中 c(CO)不變

　　(c)v正(H2)= v逆(H2O) (d)c(CO2)= c(CO)

　　(4)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)?c(H2)= c(CO)?c(H2O)，試判斷此時的溫度為 ℃ 。

　　答案：1、AD 2、C 3、C 4、B 5、B

　　6、(1)K =c(CO)?c(H2O)/c(CO2)?c(H2);(2)吸熱;(3)b、c;(4)830

　　(1)根據(jù)化學平衡常數(shù)的表達式書寫要求，即可寫出 K 的表達式。

　　(2)從表中可知，K 的值隨著溫度的升高而逐漸增大，說明正反應是吸熱反應

　　(3)化學平衡狀態(tài)的特征是正、逆反應速率相等，各組分的濃度保持不變，以此作為依據(jù)可判斷反應是否達到平衡狀態(tài)。應注意的是不能用容器內(nèi)的壓強不變作為平衡與否的判斷依據(jù)，因為有的反應若是氣體體積不變的，則反應過程中容器的壓強始終保持不變。

　　(4)根據(jù) c(CO2)?c(H2)= c(CO)?c(H2O)，變形得 K =c(CO)?c(H2O)/c(CO2)?c(H2O)= 1.0，查表 K = 1.0時溫度 830℃