化學平衡
教學目標
知識技能:復習和強化對化學平衡狀態(tài)標志的認識、對同一平衡狀態(tài)的判斷;勒沙特列原理的廣泛應用,以及化學平衡計算知識。
能力培養(yǎng):培養(yǎng)學生應用化學平衡的概念、平衡移動的原理解決實際問題的能力,以及在化學計算中的另類思維能力。
科學思想:通過對化學平衡概念的深刻討論,使學生建立平衡思想,并能廣泛應用于一定條件下的可逆過程中。
科學品質:通過化學平衡例題的討論,培養(yǎng)學生認真的審題習慣,多方位的或換位的思維方式,嚴謹的科學態(tài)度。
科學方法:通過對化學平衡理論的復習,培養(yǎng)學生學會討論問題的科學方法。
重點、難點化學平衡概念的深刻剖析和化學平衡移動原理的應用。
教學過程設計
教師活動
一、建立化學平衡狀態(tài)的標志
1.從反應速率:v正=v逆來判斷。
①正逆反應的描述:
同一物質 消耗和生成
反應物和生成物 消耗或生成
②速率相等:
同一物質 速率的數值相等
不同物質 速率的數值與系數成正比即相等
2.從混合氣體中成分氣體的體積分數或物質的量濃度不變來判斷。
3.從容器內壓強、混合氣體平均分子量、混合氣體的平均密度、反應的熱效應不變等來判斷,與可逆反應中m+n和p+q是否相等,容器的體積是否可變,物質的狀態(tài)、反應過程中有無明顯的熱效應等因素有關,應具體情況具體分析。
【提問】從化學平衡的概念出發(fā),化學平衡的建立與哪些條件有關?
回答:反應溫度、壓強、物質的量濃度。
【過渡】對于同一可逆反應,如果反應的起始態(tài)不同,所達到的平衡狀態(tài),是否相同呢?
討論題:
二、同一平衡狀態(tài)
注意例1、例2中相關可逆反應的特征。
在討論例2時,可將濃度的改變轉化為容器體積的改變,從而由平衡移動的角度分析。
討論:
回答:例1,溫度相同,容器的體積相同(即壓強相同),雖然起始態(tài)不同,將②③轉換后與①中反應物的初始濃度相同,所以對同一個可逆反應,在相同的條件下,所達到的平衡狀態(tài)是同一平衡狀態(tài)。即三種不同的起始態(tài)的平衡混合體系中NH3的體積分數相同。
回答:例2,由于可逆反應的反應前后氣體體積不變,在固定體積的容器中充入2molA和4molB,就相當于把第一個起始態(tài)容器的體積減小到原來的一半,但由于壓強不影響該反應平衡狀態(tài),所以,達平衡時C的物質的量為2a mol,C在平衡混合氣體中的摩爾分數與R相等。
【評價】例1的答案正確。對同一可逆反應的三種不同的起始態(tài),在同一溫度和壓強下達到平衡,平衡混合體系中NH3的體積分數相同。例2答案正確。
【小結】
1.可逆反應的平衡狀態(tài)只與反應的條件有關,與反應的過程無關。
三、勒沙特列原理的應用
四、化學平衡的有關計算
1.極值思想
例題:
A.49.6
B.41.3
C.62
D.31
【分析】首先確定混合氣體的組成,用常規(guī)方法解題。
【引導】由于第二個反應是可逆反應,故可以采用化學計算中常用的方法――極端假設法。
【啟示】極端假設法常用在混合物的組成的計算中,同樣也可以應用在可逆反應的有關計算中。
解題:混合氣體是由O2、NO2、N2O4組成的。(解題過程略)
思考:
回答:假設混合氣體只是由1molO2和2mol NO2組成的,其平均分子量為41.3;假設混合氣體只是由1molO2和1 molN2O4組成的,其平均分子量為62。但實際上混合氣體是由O2、NO2、N2O4組成的,所以平均分子量應在二者之間。A正確。
2.代換思維
例題:
思考討論:</PGN0070.TXT/PGN>
回答:在同一容器中投入2molPCl5可相當于容器的體積減小一半,相當于對第一個平衡體系增大壓強,使平衡向左移動,PCl5的量增大,B正確。
【引導】為了回避這樣的問題,我們可以進行思維代換,把濃度的改變代換為體積的改變,然后再代換為壓強的改變。
【啟示】當需要比較兩個相同的可逆反應的不同平衡狀態(tài)時,即可采用這樣的代換思維方法:
①轉換為平衡移動問題;
3.差量方法
例題:
在一定條件下,合成氨反應達到平衡,混合氣中NH3的體積分數為25%,若反應條件不變,則反應后縮小的氣體體積與原反應物體積的比值是 [ ]
A.1/5 B.1/4
C.1/3 D.1/2
【分析】根據平衡時混合氣中NH3的體積分數為25%,可按常規(guī)計算方法列出方程后解題。
解題(略)。
【引導】若把有關化學方程式的差量法計算引入此題中,可簡約思維。
在一容積固定的反應容器中,有一可左右滑動的密封隔板,兩側分別進行如圖所示的可逆反應。各物質的起始加入量如下: A、 B和C均為4.0mol, D為 6.5mol, F為2.0mol,設E為xmol,x在一定范圍內變化時,均可以通過調節(jié)反應器的溫度,使兩側反應都達到平衡,并且隔板恰好處于反應器的正中間位置。
①若x=4.5,則右側反應在起始時向______方向進行,欲使起始反應維持向該方向進行,則x的取值范圍為____ 。
②若x分別為4.5和5.0,則在這兩種情況下,當反應達平衡時,A的物質的量是否相等?______,其理由是______。
【分析】左側可逆反應是反應前后氣體的物質的量不變的反應,右側可逆反應的正反應是氣體的物質的量縮小的反應。隔板在中間意味著左右兩側可逆反應在一定條件下達到平衡時,氣體的物質的量相等。左側氣體的起始量已知,共12mol,由此進行討論。
【引導啟發(fā)】在推算x的取值范圍時,可采用極端假設法進行討論。
思考討論。
回答:①當x=4.5時,氣體總物質的量為13.0mol,欲使右側反應的總物質的量為12mol,應在起始時向氣體體積縮小的方向進行。欲使反應向正反應方向進行,可以通過極端假設的方法來討論:假設平衡不移動,x=12.0 mol-6.5 mol-2.0 mol=3.5mol;假設平衡向正反應方向移動使E為0 mol,(6.5-0.5x)+(2.0+x)=12.0 mol,x=7.0 mol,故x取值范圍為3.5<x<7.0。
②當x的取值不同時,反應分別達到平衡的氣體總物質的量均為12mol,兩個反應的溫度肯定不同,所以左側中的氣體A的物質的量也肯定不同。
【評價】回答正確。
【啟示】解化學平衡綜合題,應圍繞著化學平衡概念,應用平衡的基本知識來綜合分析問題,解決問題。
精選題
一、選擇題
4.在一個固定體積的密閉容器中,保持一定的溫度,進行以下反應:
7.在CuCl2水溶液中存在下列平衡:
8.在接觸法制硫酸中,進入接觸室的氣體組成為(體積分數)SO27%、O211%、N282%。在一定條件下達到平衡時,SO2的轉化率為77%,則平衡時氣體總體積是反應前的 [ ]
A.38.5% B.77%
C.6.4% D.97.3%
A.0.8~2.0 mol?L-1 B.0~2.0mol?L-1
C.0~0.8mol?L-1 D.無法確定
A.0.0025 mol?L-1 B.0.0075 mol?L-1
C.0.010 mol?L-1 D.0.015 mol?L-1
二、非選擇題
11.下列平衡體系均有顏色,改變條件后,平衡怎樣移動?顏色怎樣變化?
一、選擇題
1.A、C 2.C 3.B、C 4.A、B 5.B、C 6.C、D 7.B、C提示:從圖象看,改變條件只加快反應速率,不使平衡發(fā)生移動! 8.D提示:采用差量法計算。 9.B提示:采用極值思想來確定取值范圍 10.B
二、非選擇題
11.(1)向右移動 先深后淺 向左移動 變深(2)不移動 變深 向右 移動 變深 向左移動 變淺
12.(1)a>4d(2)D提示:可以將題中的平衡看作是新平衡的起始態(tài),按照題中給出的D的物質的量變化范圍的下限(d/2)和上限(2d)來分別討論。討論時應注意平衡移動的方向,由哪一種物質來確定a的取值。
13.(1)提高降低(2)4(3)0.5(4)c/a+c/b
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