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2019-2020年高中化学第2章第1节化学反应的方向第1课时化学反应的限度教案鲁科版选修4[考纲要求] 1了解化学反应的可逆性
2.了解化学平衡的特征,建立化学平衡的观点,认识化学反应的进行是有一定限度的,化学平衡是相对的3了解化学平衡的标志4了解化学平衡建立的过程理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算教学重点1化学平衡的标志2化学平衡常数的含义3能够利用化学平衡常数及平衡转化率进行简单的计算教学难点1化学平衡状态的判断2利用化学平衡常数及平衡转化率进行简单的计算[基础再现]考点一 化学反应方向的判断学生回顾在一定的条件下,化学反应的方向是由反应的和共同影响的结果,反应方向的判据为;,反应能自发进行;,反应达到平衡;,反应不能自发进行练习下列说法中,正确的是 A.化学反应总是伴随着能量变化的 B.能够自发进行的反应不一定都是放热反应 C.只有放热反应才能够自发进行 D.能够自发进行的反应就一定能够发生并完成小结
11.放热过程(△H﹤0)、(△S﹥0)常常是容易自发进行;
2.很多情况下,简单地只用其中一个判据去判断同一个反应,可能会出现相反的判断结果,所以我们应两个判据兼顾由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的反应过程;
3.过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程的速率;
4.在讨论过程的方向时,我们指的是没有外界干扰时体系的性质如果允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果;
5.反应的自发性也受外界条件的影响考点二 化学平衡的概念学生回顾
一、可逆反应1定义在条件下,能同时向两个方向进行的反应称可逆反应2可逆反应的特点A正反两个方向的反应同时进行B进行到底,有一定限度,即反应物、生成物共存C一定条件下,正逆反应达
二、化学平衡状态1.定义在下,反应进行到一定程度时,相等,反应物和生成物的浓度的状态,简称化学平衡2.特点六个字
(1)逆研究的对象是反应
(2)动
(3)定各组成成分含量
(4)等
(5)变外界条件改变,平衡会
(6)同化学平衡的建立与途径,只要外界条件相同,都可以建立相同的平衡状态
3.判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据实质特征相当于“反应停止”小结2 一定条件下的可逆反应,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叫做化学平衡状态 可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动 要从以下几个方面理解化学平衡 1.“等” 处于密闭体系的可逆反应,化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等,即v正=v逆≠0这是可逆反应达到平衡状态的本质 2.“定” 当一定条件下可逆反应一旦达到平衡可逆反应进行到最大程度状态时,在平衡体系的混合物中,各组分的含量即反应物与生成物的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数等保持不变即不随时间的改变而改变这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要特征 3.“动” 指化学反应达化学平衡状态时,反应并没有停止,实际上正反应与逆反应始终在进行,且正反应速率等于逆反应速率,所以化学平衡状态是动态平衡状态 4.“变” 任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的与浓度、压强、温度等有关,而与达到平衡的过程无关化学平衡状态既可从正反应方向开始而达到平衡,也可以从逆反应方向开始而达到平衡当外界条件变化时,原来的化学平衡被打破,在新的条件下建立起新的化学平衡,即化学平衡移动(学生对上面的“同”提出疑惑,理解模糊,复习等效平衡后,分析自主丛书42页第9题,然后再分析40页例4,学生清楚了,再做42页第10题,学生非常快速的完成了)[深度思考]思考
(1)在一定条件下,向某密闭容器中投入一定量的二氧化硫和氧气,请分析从反应开始到达到化学平衡的过程中,正反应速率和逆反应速率的变化情况,如何用示意图表示出来.
(2)如何从微观的角度(分子数)描述一下可逆反应的化学平衡状态?考点三化学平衡状态的判断学生回顾举例反应mAg+nBgpCg+qDg是否平衡混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定
②各物质的质量或各物质质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④总体积、总压力、总物质的量一定正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA,即v正=v逆
②在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC,则v正=v逆
③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q,V正不一定等于V逆
④在单位时间内生成nmolB,同时消耗了qmolD,因均指v逆压强
①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定)
②m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定)混合气体平均相对分子质量Mr
①Mr一定时,只有当m+n≠p+q时?!
②Mr一定时,但m+n=p+q时?!温度任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变)体系的密度密度一定其他如体系颜色不再变化等小结3判断化学平衡状态的关键找某一物理量由“变”到“不变”,即达到平衡状态练习巩固例题
1、下列方法中可以证明2HIg=H2g+I2g已达平衡状态的是
①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI
②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂
③百分组成HI%=I2%
④反应速率vH2=vI2=1/2vHI时
⑤[HI]∶[H2]∶[I2]=2∶2∶1时
⑥温度和体积一定时,某一生成物的浓度不再变化
⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化
⑧条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑨温度和体积一定时,混合气体颜色不再变化⑩温度和压强一定时,混合气体密度不再变化在上述
⑥-⑩的说法中能说明2NO2N2O4达到平衡状态是(学生对于混合气体密度和混合气体的平均相对分子质量不会判断,利用公式ρ=m/V 和M=m/n分析,学生很快也掌握了)考点四化学平衡常数及其计算学生回顾对于一般的可逆反应aAg+bBgcCg+dDg,化学平衡常数表达式为
1.化学平衡常数描述的对象是反应
2.式中的浓度为时的浓度
3.式子中的物质不包括和,可以是气体或是溶液中的4.不同反应,K的表达式不相同,K的单位相同,使用K时,一定要注意其,这是最容易忽略的,也是最常见的错误5.同一反应,如果化学方程式的写法不同,K的表达式6.一个正反应的K与其逆反应的K的关系是7.如果反应1与反应2加和得到反应3,则K1、K2、K3之间的关系是8.K只受_的影响,与物质的浓度、压强等均没有关系,即定方程、定温度,K定
9.K的意义反应可能进行的程度,如果某反应的K,可以认为;如果某反应的K,可以认为该反应很难进行
10、对于放热反应,升高温度,K对于吸热反应,升高温度,K小结
41.对于可逆反应aAg+bBg====cCg+dDg,在一定温度条件下,可逆反应无论从正反应开始或是从逆反应开始,也无论起始时反应物浓度的大小,反应达到平衡时,各物质的浓度有如下关系,式中Kc称为平衡常数,Kc仅随温度变化平衡常数是表明化学反应在一定条件下进行的最大程度(即反应限度)的特征值,一般可认为,平衡常数越大,反应进行得越完全注意1如果有固体或纯液体参加反应或生成,它们的浓度视为1,例如CaCO3s====CaOs+CO2gKc==[CO2]2稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度也视为1,不写在平衡关系式中;非水溶液中进行的反应,如有水参加或生成,则水的浓度必须写入平衡关系式
2.反应物的转化率=反应物的转化量/该反应物起始量×100%对于可逆反应aAg+bBg cCg+dDg,若增大某一反应物浓度可使另一反应物转化率增大,而自身转化率下降,学生对转化率的这种变化很难接受,故可以设计以下例题帮助学生理解概念例1在557℃时,密闭容器中进行下列反应CO+H2OCO2+H2若CO起始浓度为2mol/L,水蒸气浓度为3mol/L,达到平衡时,测得CO2的浓度为
1.2mol/L求CO及H2O的转化率 结论
1、增大某一反应物浓度可使其它反应物转化率增大,自身转化率下降;
2、若容器体积不变,使其它反应物的浓度减小,则自身的转化率也下降
3、若容器体积不变,对于反应aAg+bBg cCg+dDg,达到平衡后,按原比例同倍数的增加反应物A和B的量若a+bc+d,A、B的转化率均减小若a+bc+d,A、B的转化率均增大若a+b=c+d,A、B的转化率均不变由此可反映出反应物转化率的变化可能是化学平衡向正向移动的结果,也可能是化学平衡向逆向移动的结果(学生对于2NO2gN2O4g的反应改变物质的量时平衡的移动方向和转化率的理解模糊,利用分析化学平衡移动的方向是过程函数,学生理解了)课后练习
1.在一定温度下,可逆反应Xg+3Yg2Zg达到平衡的标志是A.X的生成速率与Z的生成速率相等B.单位时间生成amolX同时生成3amolYC.X、Y、Z的浓度不再变化D.X、Y、Z的分子数比为1∶3∶
22.下述说法可充分证明P(g)+Q(g)R(g)+S(g),在恒温下已达平衡的是A、容器压强不随时间变化 B、容器内P、Q、R、S四者共存C、P和S的生成速率相等 D、P的转化率和S的产率相等
3.可逆反应2NO2g2NOg+O2g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NO
2、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、
①④⑥ B、
②③⑤C、
①③④ D、
①②③④⑤⑥
4.把6molA气体和5molB气体混合放入4L的密闭容器中,在一定条件下发生反应3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g),经5min达到平衡,此时生成C为2mol,测定D的平均反应速率为
0.1mol/L·min,下列说法中错误的是 A、A的平均反应速率为
0.15mol/L·min B、恒温达平衡时容器内压强为开始时的85%C、B的转化率为20%D、平衡时A的浓度为
0.8mol/L
5.在373K时,把
0.5molN2O4气体通入为5L的真空密闭容器中,立即出现棕色,反应进行到2s时,N2O4的浓度减少了
0.02mol/L,在60s时,体系已达到平衡,此时容器内压强为开始时的
1.6倍,下列说法正确的是A、前2s,以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为
0.01mol/(L·s)B、在2s时体系内压强为开始时压强的
1.1倍C、在平衡体系内含N2O
40.25molD、平衡时,如果压缩容器体积,则可降低N2O4的转化率
6.在一密闭容器中,用等物质的量的A和B发生如下反应A(g)+2B(g)2C(g),反应达到平衡时,若混合气体A和B的物质的量之和与C的物质的量相等,则这时A的转化率为 A、40% B、50% C、60% D、70%
7.在密闭容器中,将NO2加热到某温度时,可进行如下反应2NO22NO+O2,在平衡时各物质的浓度分别是=
0.06mol/L,c(NO)=
0.24mol/L,=
0.12mol/L试求
(1)该温度下反应的平衡常数
(2)开始时NO2的浓度
(3)NO2的转化率课堂评析教师引导学生通过对化学平衡状态的分析,知道化学平衡状态的特征,以及平衡标志的判断方法,对于学生典型模糊的地方进行比较直观的分析和判断,从而更全面地认识化学反应,更好地认识化学反应的实际应用价值,理解控制化学反应条件的实际意义这一节中有关平衡的判断和三段式计算平衡常数是高考的热点,要通过各种情况去练习、掌握通过复习讲解效果较好,学生比较清晰地掌握了分析化学平衡的方法。