化学平衡范文
时间:2023-03-17 20:51:49
导语:如何才能写好一篇化学平衡,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
1.化学平衡状态的判断原则
1.1 可逆反应平衡状态的标志有两个:
(1)v正=v逆;
(2)反应混合物中各组分的浓度不再变化。
这两个条件互相关联,只要判定其中一个成立,另一个也必成立。如对反应
aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g):
1.2 以下三种情况均可表示反应已达平衡状态:
(1)VA(生)=VA(消);
(2)VA(生)∶VA(消)=a∶b;
(3)VB(消)∶VC(消)=b∶c。
1.3 各组分的浓度保持不变时,下列情况下均可表明反应已达平衡:
(1)各物质的质量或质量分数一定;
(2)各物质的物质的量、物质的量分数或物质的量浓度一定;
(3)各气体的体积或体积分数一定;
(4)a+b≠c+d,总压强一定(其他条件一定);
(5)a+b≠c+d时,混合气体的平均相对分子质量一定;
(6)反应中混合气体的颜色一定(其他条件一定)。
2.平衡正向移动与反应物的转化率关系
2.1 由温度或压强改变引起平衡正向移动时,反应物的转化率必定增大。
2.2 由增加反应物浓度引起平衡正向移动时,对于反应aA(g)+bB(g)=cC(g),增加反应物浓度,平衡正向移动。因反应物浓度增大,v正=v逆,平衡正向移动:
若a>b+c,转化率增大;若a=b+c,转化率增大;若a< b+c,转化率减小。
例:(2008宁夏卷)已知在容积不变的密闭容器内发生的可逆反应:M(g)+N(g)=P(g)+Q(g);ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的起始物质的量分别为:n(M)=1mol,n(N)=2.4 mol,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为_。
(2)若反应温度升高,M的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若反应温度不变,反应物的物质的量为:n(M)=n(N)=b mol,达到平衡后,M的转化率为_ 。
3.化学平衡常数
化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,也不管反应物起始浓度大小,最后都达到平衡,这时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是个常数,用K表示,这个常数叫化学平衡常数。化学平衡常数需要注意的几点如下:
3.1 化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。
3.2 反应物或生成物中只有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看做“1”而不代入公式。
3.3 平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关,对于同一个反应,当化学方程式的系数发生变化时,平衡常数的数值及单位均发生变化。当化学方程式逆写时,此时平衡常数为原平衡常数的倒数。
3.4 化学平衡常数表示反应进行的程度,不表示反应的快慢,即化学反应速率快,值不一定大。
3.5 K的大小表示可逆反应进行的程度,K大说明反应进行程度大,反应物的转化率大。K小说明反应进行程度小,反应物的转化率小。
4.技巧性的计算化学平衡
4.1 等价变换化学平衡只与起始状态和最终状态有关,而与所经历的途径无关,即无论反应从正向开始还是从逆向开始,只要加人的量相当,经一段时间后,最终将会达到同一平衡状态。
如:温度压强不变的容器,充入2摩A和1摩B发生如下反应:
2A(g)+B(g)=2C(g),达到平衡时C的浓度为w摩/升,则按下列配比作为起始物质,达到平衡时c的浓度仍为w摩/升,则按下列配比作为起始物质,达到平衡时C的浓度仍为w摩/升的是:( )
A. 2molC B、1molB+2mole:
C.4molA+2molB D.1molA+0.5molB+lmolC
分析:A项2molC相当于起始加入2molA+1molB,B项相当于加入2molA+2molB达平衡后与原平衡状态不同。C项相当于加人2molA+1molB达平衡后,又加入2molA十1molB则平衡正向移动。D项相当于加入2molA+lmolB、则答案选D、A。
4.2 部分转换对可逆反应来说,在一定条件下达平衡后,反应并没有终止,说明各组分并没有全部反应完,因而是部分转换.即各物质的量都大于零。
如:某条件下,容器有A+4B=2C+D+Q(Q>O),此时A、B、C、均为a摩,而D的物质的量为d摩。1.若改变a值,再通过改变反应条件达到新的平衡,并限定达平衡D的物质的量允许在d/2~d问,则取值范围 (用和关系式表示)。2.如果要在本反应重新建立的平衡中,D的物质的量允许在d~2d间取值,则应该采取的措施是。( )
A.升高反应物温度; B.增大反应容器的压强;
C.增大反应容器的容积; D.降低反应温度;
E.减小反应容器的压强; F.减小反应容器的容积。
分析:(1)欲使D的物质的量小于2d。平衡正向移动.则a>d,a>4d,欲使D的物质的量大于d/2则平衡遵向移动,则a>4d。
(2)D的物质的量在d~4d间.改变条件使平衡右移。由于A、B、C、D聚集状态未知,则体积、压强改变平衡的移动就不确定.则只有降低温度。故答案选D。
4.3 利用质量守恒解决平衡浓度问题
加热N2O5(g)=N2O3(g)+O2(g)
N2O3(g)=N2O(g)+O2(g)在容积为2升的密闱容器中将4摩N2O,加热T℃达平衡后,O2浓度0.5mol/L,N2O5。浓度0.7mol/L,则T℃时,N2O2的平衡浓度:
A.0.1 mol/LB.0.2mol/L
C.0.9mol/LD.1.5mol/L
分析:可根据质量守衡来解。没[N2O3]=Xmol/L,[N2O]=ymol/L
平衡时,对N:2x+2y+2×0.7=2×2对0:5×0.7十y+2×0.5=3×2
解得:x=0.1mol/Ly=1.2mol/LA正确。
4.4 差量法如某体积可变的密闭容器中,盛有适量的A和B的混合气体,在一定条件发生反应A+3B =2C,若温度和压强不变.当达到平衡时容器的体积为V升.其中C的体积占l0%。下列判断正确的是:①原混合气体的体积为1.2V升。②原混合气体的体积为l.lV升。③反应达平衡时气体消耗0.05V升。④反应达平衡时气体消耗掉0.05V升
A.(2)(3) B.(2)(4)
C.(1)(3) D.(1)(4)
分析:A + 3B = 2C 减少体积
1 3 2 2
0.05vL 0.15vL 0.1vL 0.1vL
则原体积为1.1vL,应选A。
篇2
使学生建立化学平衡的观点;理解化学平衡的特征;理解浓度、压强和温度等条件对化学平衡的影响;理解平衡移动的原理。
能力目标
培养学生对知识的理解能力,通过对变化规律本质的认识,培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。
情感目标
培养学生实事求是的科学态度及从微观到宏观,从现象到本质的科学的研究方法。
教学建议
化学平衡教材分析
本节教材分为两部分。第一部分为化学平衡的建立,这是本章教学的重点。第二部分为化学平衡常数,在最新的高中化学教学大纲(2002年版)中,该部分没有要求。
化学平衡观点的建立是很重要的,也具有一定的难度。教材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。教材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,并进而以的可逆反应为例,说明在上述可逆反应中,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,借以
在一定程度上突破化学平衡状态建立的教学难点。
教材接着通过对19世纪后期,在英国曾出现的用建造高大高炉的方法来减少高炉气中含量的错误做法展开讨论。通过对该史实的讨论,使学生对化学平衡的建立和特征有更深刻的理解,培养学生分析实际问题的能力,并训练学生的科学方法。
化学平衡教法建议
教学中应注意精心设置知识台阶,充分利用教材的章图、本节内的图画等启发学生联想,借以建立化学平衡的观点。
教学可采取以下步骤:
1.以合成氨工业为例,引入新课,明确化学平衡研究的课题。
(1)复习提问,工业上合成氨的化学方程式
(2)明确合成氨的反应是一个可逆反应,并提问可逆反应的定义,强调“二同”——即正反应、逆反应在同一条件下,同时进行;强调可逆反应不能进行到底,所以对任一可逆反应来讲,都有一个化学反应进行的程度问题。
(3)由以上得出合成氨工业中要考虑的两个问题,一是化学反应速率问题,即如何在单位时间里提高合成氨的产量;一是如何使和尽可能多地转变为,即可逆反应进行的程度以及各种条件对反应进行程度的影响——化学平衡研究的问题。
2.从具体的化学反应入手,层层引导,建立化学平衡的观点。
如蔗糖饱和溶液中,蔗糖溶解的速率与结晶的速率相等时,处于溶解平衡状态。
又如,说明一定温度下,正、逆反应速率相等时,可逆反应就处于化学平衡状态,反应无论进行多长时间,反应混合物中各气体的浓度都不再发生变化。
通过向学生提出问题:达到化学平衡状态时有何特征?让学生讨论。最后得出:化学平衡状态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(此时化学反应进行到最大限度)。并指出某一化学平衡状态是在一定条件下建立的。
3.为进一步深刻理解化学平衡的建立和特征,可以书中的史实为例引导学生讨论分析。得出在一定条件下当达到化学平衡状态时,增加高炉高度只是增加了CO和铁矿石的接触时间,并没有改变化学平衡建立时的条件,所以平衡状态不变,即CO的浓度是相同的。关于CO浓度的变化是一个化学平衡移动的问题,将在下一节教学中主要讨论。从而使学生明白本节的讨论题的涵义。
“影响化学平衡的条件”教材分析
本节教材在本章中起承上启下的作用。在影响化学反应速率的条件和化学平衡等知识的基础上进行本节的教学,系统性较好,有利于启发学生思考,便于学生接受。
本节重点:浓度、压强和温度对化学平衡的影响。难点:平衡移动原理的应用。
因浓度、温度等外界条件对化学反应速率的影响等内容,不仅在知识上为本节的教学奠定了基础,而且其探讨问题的思路和方法,也可迁移用来指导学生进行本书的学习。所以本节教材在前言中就明确指出,当浓度、温度等外界条件改变时,化学平衡就会发生移动。同时指出,研究化学平衡的目的,并不是为了保持平衡状态不变,而是为了利用外界条件的改变,使化学平衡向有利的方向移动,如向提高反应物转化率的方向移动,由此说明学习本节的实际意义。
教材重视由实验引入教学,通过对实验现象的观察和分析,引导学生得出增大反应物的浓度或减小生成物的浓度都可以使化学平衡向正反应方向移动的结论。反之,则化学平衡向逆反应方向移动。并在温度对化学平衡影响后通过对实验现象的分析,归纳出平衡移动原理。
压强对化学平衡的影响,教材中采用对合成氨反应实验数据的分析,引导学生得出压强对化学平衡移动的影响。
教材在充分肯定平衡移动原理的同时,也指出该原理的局限性,以教育学生在应用原理
时,应注意原理的适用范围,对学生进行科学态度的熏陶和科学方法的训练。
“影响化学平衡的条件”教学建议
本节教学可从演示实验入手,采用边演示实验边讲解的方法,引导学生认真观察实验现象,启发学生充分讨论,由师生共同归纳出平衡移动原理。
新课的引入:
①复习上一节讲过的“化学平衡状态”的概念,强调化学平衡状态是建立在一定条件基础上的,当浓度、压强、温度等反应条件改变时,原平衡的反应混合物里各组分的浓度也会随着改变,从而达到新的平衡状态。
②给出“化学平衡的移动”概念,强调化学平衡的移动是可逆反应中旧平衡的破坏、新平衡的建立的过程,在这个过程中,反应混合物中各组分的浓度一直在变化着。
③指出学习和研究化学平衡的实际意义正是利用外界条件的改变,使旧的化学平衡破坏并建立新的较理想的化学平衡。
具体的教学建议如下:
1.重点讲解浓度对化学平衡的影响
(1)观察上一节教材中的表3-l,对比第1和第4组数据,让学生思考:可从中得出什么结论?
(2)从演示实验或学生实验入手,通过对实验现象的观察和分析,引导学生得出结论。这里应明确,溶液颜色的深浅变化,实质是浓度的增大与减小而造成的。
(3)引导学生运用浓度对化学反应速率的影响展开讨论,说明浓度的改变为什么会使化学平衡发生移动。讨论时,应研究一个具体的可逆反应。讨论后,应明确浓度的改变使正、逆反应速率不再相等,使化学平衡发生移动;增加某一反应物的浓度,会使反应混合物中各组分的浓度进行调整;新平衡建立时,生成物的浓度要较原平衡时增加,该反应物的浓度较刚增加时减小,但较原平衡时增加。
2.压强和温度对化学平衡的影响:应引导学生分析实验数据,并从中得出正确的结论。温度对化学平衡影响也是从实验入手。要引导学生通过观察实验现象,归纳出压强和温度的改变对化学平衡的影响。
3.勒夏特列原理的教学:在明确了浓度、压强、温度的改变对化学平衡的影响以后,可采用归纳法,突破对勒夏特列原理表述中“减弱这种改变”含义理解上的困难:
其他几个问题:
1.关于催化剂问题,应明确:①由于催化剂能同等程度增加正、逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响;②使用催化剂,能改变达到平衡所需要的时间。
2.关于化学平衡移动原理的应用范围和局限性,应明确:①平衡移动原理对所有的动态平衡都适用,为后面将要学习的电离平衡、水解平衡作铺垫;②平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向,但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。教育学生在应用原理时应注意原理的适用范围,对学生进行科学态度的熏陶和科学方法的训练。
3.对本节设置的讨论题,可在学生思考的基础上,提问学生回答,这是对本节教学内容较全面的复习和巩固。
4.对于本节编入的资料,可结合勒夏特列原理的教学,让学生当堂阅读,以了解勒夏特列的研究成果和对人类的贡献;可回顾第二节“工程师的设想”的讨论,明确:欲减少炼铁高炉气中CO的含量,这属于化学平衡的移动问题,而利用增加高炉高度以增加CO和铁矿石的接触时间的做法并未改变可逆反应的条件,因而是徒劳的。--示例
第一课时化学平衡的概念与计算
教学目标
知识目标:掌握化学平衡的概念极其特点;掌握化学平衡的有关计算。
能力目标:培养学生分析、归纳,语言表达与综合计算能力。
情感目标:结合化学平衡是相对的、有条件的、动态的等特点对学生进行辩证唯物主义教育;培养学生严谨的学习态度和思维习惯。
教学过程设计
【复习提问】什么是可逆反应?在一定条件下2molSO2与1molO2反应能否得到2molSO3?
【引入】得不到2molSO3,能得到多少摩SO3?也就是说反应到底进行到什么程度?这就是化学平衡所研究的问题。
思考并作答:在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。SO2与O2的反应为可逆反应不能进行完全,因此得不到2molSO3。
提出反应程度的问题,引入化学平衡的概念。
结合所学过的速率、浓度知识有助于理解抽象的化学平衡的概念的实质。
【分析】在一定条件下,2molSO2与1molO2反应体系中各组分速率与浓度的变化并画图。
回忆,思考并作答。
【板书】一、化学平衡状态
1.定义:见课本P38页
【分析】引导学生从化学平衡研究的范围,达到平衡的原因与结果进行分析、归纳。
研究对象:可逆反应
平衡前提:温度、压强、浓度一定
原因:v正=v逆(同一种物质)
结果:各组成成分的质量分数保持不变。
准确掌握化学平衡的概念,弄清概念的内涵和外延。
【提问】化学平衡有什么特点?
【引导】引导学生讨论并和学生一起小结。
讨论并小结。
平衡特点:
等(正逆反应速率相等)
定(浓度与质量分数恒定)
动(动态平衡)
变(条件改变,平衡发生变化)
培养学生分析问题与解决问题的能力,并进行辩证唯物主义观点的教育。加深对平衡概念的理解。
讨论题:在一定温度下,反应达平衡的标志是()。
(A)混合气颜色不随时间的变化
(B)数值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
(C)单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数
(D)压强不随时间的变化而变化
(E)混合气的平均分子量不变
篇3
关键词:化学平衡原理 平衡的移动影响因素
中图分类号: O6 文献标识码: A 文章编号:
化学平衡是高中阶段学习的重点,也是难点,在高中化学的新教材里必修2、选修2、选修4里均有涉及,虽然难易程度不同,涉及范围、层次不同,但不难看出化学平衡原理的重要性,因此掌握好这部分知识,对于我们学好化学是非常有利也是非常必要的。
化学平衡状态是指在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。它是无数先辈们前赴后继不断研究,不断完善的结果,是先辈们心血的结晶。
19世纪50-60年代,热力学的基本规律已明确起来,丹麦人汤姆生和贝特罗作出了巨大贡献,初步产生了“自由焓”的概念。19世纪60-80年代,霍斯特曼、勒夏特列和范霍夫在这一方面也有了更深一步的理解; 1874年和1879年,穆迪埃和罗宾也分别提出了这样的原理。穆迪埃提出,压力的增加,有利于体积相应减少的反应发生。在这之后,勒夏特列又进一步普遍地阐释了这一原理。吉布斯,美国人洛易斯等将这一理论逐步完善,成熟。
要了解化学平衡就必须先要了解什么是可逆反应,例如对于反应
2SO2 + O2 2SO3来说,在同一条件下,反应既可以正向进行,又可以逆向进行的就称为可逆反应。但需注意这样几个问题:
(1)、反应物和生成物必须同时存在于同一体系中,而且反应条件相同,正、逆反应都能自动进行;
(2)、正、逆反应是相对的,不是绝对的,通常把向右的反应称为正反应,向左的反应称为逆反应;
(3)、任何可逆反应,在正反应进行的同时,逆反应也在进行;
(4)、一般意义上的可逆反应不能进行到底,也就是说,任何物质的物质的量都不可能为0。
化学平衡是化学反应的一种特殊状态,可以概括为“逆”“动”“等”“定”“同”“变”6个字
(1)逆:研究的对象必须是可逆反应。
(2)动:化学平衡的动态平衡,即当反应达到平衡的,正反应和逆反应仍在继续进行。
(3)等:正反应速率等于逆反应速率,即V正=V逆不等于零
(4)定:反应混合物中,各组分的百分含量是定量
(5)同:在相同条件下,无论从正反应开始还是从逆反应开始,都能达到相同的平衡状态。
(6)变:改变影响平衡的外界条件,平衡会移动,然后达到新的平衡。
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等),平衡就向能减弱这种改变的方向移动。这就是平衡移动原理,也称为勒夏特列原理。
但需注意的是如果可逆反应在密闭容器中进行,且往容器中充入氦气等不参与反应的气体,虽然容器中气体增多,压强增大,但因反应物和生成物浓度未改变,因此平衡不移动。此处为常考点,易出错,需特别注意!
例如:09年山东高考:2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)是制备硫酸的重
要反应。下列叙述正确的是()
A、催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B、增大反应体系的压强,反应速率一定增大
C、该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D、在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1–t2内,SO3(g)生成的平均速率为V=________
篇4
知识目标
使学生建立化学平衡的观点;理解化学平衡的特征;理解浓度、压强和温度等条件对化学平衡的影响;理解平衡移动的原理。
能力目标
培养学生对知识的理解能力,通过对变化规律本质的认识,培养学生分析、推理、归纳、总结的能力。
情感目标
培养学生实事求是的科学态度及从微观到宏观,从现象到本质的科学的研究方法。
教学建议
化学平衡教材分析
本节教材分为两部分。第一部分为化学平衡的建立,这是本章教学的重点。第二部分为化学平衡常数,在最新的高中化学教学大纲(2002年版)中,该部分没有要求。
化学平衡观点的建立是很重要的,也具有一定的难度。教材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。教材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,并进而以的可逆反应为例,说明在上述可逆反应中,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,借以
在一定程度上突破化学平衡状态建立的教学难点。
教材接着通过对19世纪后期,在英国曾出现的用建造高大高炉的方法来减少高炉气中含量的错误做法展开讨论。通过对该史实的讨论,使学生对化学平衡的建立和特征有更深刻的理解,培养学生分析实际问题的能力,并训练学生的科学方法。
化学平衡教法建议
教学中应注意精心设置知识台阶,充分利用教材的章图、本节内的图画等启发学生联想,借以建立化学平衡的观点。
教学可采取以下步骤:
1.以合成氨工业为例,引入新课,明确化学平衡研究的课题。
(1)复习提问,工业上合成氨的化学方程式
(2)明确合成氨的反应是一个可逆反应,并提问可逆反应的定义,强调“二同”——即正反应、逆反应在同一条件下,同时进行;强调可逆反应不能进行到底,所以对任一可逆反应来讲,都有一个化学反应进行的程度问题。
(3)由以上得出合成氨工业中要考虑的两个问题,一是化学反应速率问题,即如何在单位时间里提高合成氨的产量;一是如何使和尽可能多地转变为,即可逆反应进行的程度以及各种条件对反应进行程度的影响——化学平衡研究的问题。
2.从具体的化学反应入手,层层引导,建立化学平衡的观点。
如蔗糖饱和溶液中,蔗糖溶解的速率与结晶的速率相等时,处于溶解平衡状态。
又如,说明一定温度下,正、逆反应速率相等时,可逆反应就处于化学平衡状态,反应无论进行多长时间,反应混合物中各气体的浓度都不再发生变化。
通过向学生提出问题:达到化学平衡状态时有何特征?让学生讨论。最后得出:化学平衡状态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(此时化学反应进行到最大限度)。并指出某一化学平衡状态是在一定条件下建立的。
3.为进一步深刻理解化学平衡的建立和特征,可以书中的史实为例引导学生讨论分析。得出在一定条件下当达到化学平衡状态时,增加高炉高度只是增加了CO和铁矿石的接触时间,并没有改变化学平衡建立时的条件,所以平衡状态不变,即CO的浓度是相同的。关于CO浓度的变化是一个化学平衡移动的问题,将在下一节教学中主要讨论。从而使学生明白本节的讨论题的涵义。
“影响化学平衡的条件”教材分析
本节教材在本章中起承上启下的作用。在影响化学反应速率的条件和化学平衡等知识的基础上进行本节的教学,系统性较好,有利于启发学生思考,便于学生接受。
本节重点:浓度、压强和温度对化学平衡的影响。难点:平衡移动原理的应用。
因浓度、温度等外界条件对化学反应速率的影响等内容,不仅在知识上为本节的教学奠定了基础,而且其探讨问题的思路和方法,也可迁移用来指导学生进行本书的学习。所以本节教材在前言中就明确指出,当浓度、温度等外界条件改变时,化学平衡就会发生移动。同时指出,研究化学平衡的目的,并不是为了保持平衡状态不变,而是为了利用外界条件的改变,使化学平衡向有利的方向移动,如向提高反应物转化率的方向移动,由此说明学习本节的实际意义。
教材重视由实验引入教学,通过对实验现象的观察和分析,引导学生得出增大反应物的浓度或减小生成物的浓度都可以使化学平衡向正反应方向移动的结论。反之,则化学平衡向逆反应方向移动。并在温度对化学平衡影响后通过对实验现象的分析,归纳出平衡移动原理。
压强对化学平衡的影响,教材中采用对合成氨反应实验数据的分析,引导学生得出压强对化学平衡移动的影响。
教材在充分肯定平衡移动原理的同时,也指出该原理的局限性,以教育学生在应用原理
时,应注意原理的适用范围,对学生进行科学态度的熏陶和科学方法的训练。
“影响化学平衡的条件”教学建议
本节教学可从演示实验入手,采用边演示实验边讲解的方法,引导学生认真观察实验现象,启发学生充分讨论,由师生共同归纳出平衡移动原理。
新课的引入:
①复习上一节讲过的“化学平衡状态”的概念,强调化学平衡状态是建立在一定条件基础上的,当浓度、压强、温度等反应条件改变时,原平衡的反应混合物里各组分的浓度也会随着改变,从而达到新的平衡状态。
②给出“化学平衡的移动”概念,强调化学平衡的移动是可逆反应中旧平衡的破坏、新平衡的建立的过程,在这个过程中,反应混合物中各组分的浓度一直在变化着。
③指出学习和研究化学平衡的实际意义正是利用外界条件的改变,使旧的化学平衡破坏并建立新的较理想的化学平衡。
具体的教学建议如下:
1.重点讲解浓度对化学平衡的影响
(1)观察上一节教材中的表3-l,对比第1和第4组数据,让学生思考:可从中得出什么结论?
(2)从演示实验或学生实验入手,通过对实验现象的观察和分析,引导学生得出结论。这里应明确,溶液颜色的深浅变化,实质是浓度的增大与减小而造成的。
(3)引导学生运用浓度对化学反应速率的影响展开讨论,说明浓度的改变为什么会使化学平衡发生移动。讨论时,应研究一个具体的可逆反应。讨论后,应明确浓度的改变使正、逆反应速率不再相等,使化学平衡发生移动;增加某一反应物的浓度,会使反应混合物中各组分的浓度进行调整;新平衡建立时,生成物的浓度要较原平衡时增加,该反应物的浓度较刚增加时减小,但较原平衡时增加。
2.压强和温度对化学平衡的影响:应引导学生分析实验数据,并从中得出正确的结论。温度对化学平衡影响也是从实验入手。要引导学生通过观察实验现象,归纳出压强和温度的改变对化学平衡的影响。
3.勒夏特列原理的教学:在明确了浓度、压强、温度的改变对化学平衡的影响以后,可采用归纳法,突破对勒夏特列原理表述中“减弱这种改变”含义理解上的困难:
其他几个问题:
1.关于催化剂问题,应明确:①由于催化剂能同等程度增加正、逆反应速率,因此它对化学平衡的移动没有影响;②使用催化剂,能改变达到平衡所需要的时间。
2.关于化学平衡移动原理的应用范围和局限性,应明确:①平衡移动原理对所有的动态平衡都适用,为后面将要学习的电离平衡、水解平衡作铺垫;②平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向,但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。教育学生在应用原理时应注意原理的适用范围,对学生进行科学态度的熏陶和科学方法的训练。
3.对本节设置的讨论题,可在学生思考的基础上,提问学生回答,这是对本节教学内容较全面的复习和巩固。
4.对于本节编入的资料,可结合勒夏特列原理的教学,让学生当堂阅读,以了解勒夏特列的研究成果和对人类的贡献;可回顾第二节“工程师的设想”的讨论,明确:欲减少炼铁高炉气中CO的含量,这属于化学平衡的移动问题,而利用增加高炉高度以增加CO和铁矿石的接触时间的做法并未改变可逆反应的条件,因而是徒劳的。教学设计示例
第一课时化学平衡的概念与计算
教学目标
知识目标:掌握化学平衡的概念极其特点;掌握化学平衡的有关计算。
能力目标:培养学生分析、归纳,语言表达与综合计算能力。
情感目标:结合化学平衡是相对的、有条件的、动态的等特点对学生进行辩证唯物主义教育;培养学生严谨的学习态度和思维习惯。
教学过程设计
【复习提问】什么是可逆反应?在一定条件下2molSO2与1molO2反应能否得到2molSO3?
【引入】得不到2molSO3,能得到多少摩SO3?也就是说反应到底进行到什么程度?这就是化学平衡所研究的问题。
思考并作答:在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。SO2与O2的反应为可逆反应不能进行完全,因此得不到2molSO3。
提出反应程度的问题,引入化学平衡的概念。
结合所学过的速率、浓度知识有助于理解抽象的化学平衡的概念的实质。
【分析】在一定条件下,2molSO2与1molO2反应体系中各组分速率与浓度的变化并画图。
回忆,思考并作答。
【板书】一、化学平衡状态
1.定义:见课本P38页
【分析】引导学生从化学平衡研究的范围,达到平衡的原因与结果进行分析、归纳。
研究对象:可逆反应
平衡前提:温度、压强、浓度一定
原因:v正=v逆(同一种物质)
结果:各组成成分的质量分数保持不变。
准确掌握化学平衡的概念,弄清概念的内涵和外延。
【提问】化学平衡有什么特点?
【引导】引导学生讨论并和学生一起小结。
讨论并小结。
平衡特点:
等(正逆反应速率相等)
定(浓度与质量分数恒定)
动(动态平衡)
变(条件改变,平衡发生变化)
培养学生分析问题与解决问题的能力,并进行辩证唯物主义观点的教育。加深对平衡概念的理解。
讨论题:在一定温度下,反应达平衡的标志是()。
(A)混合气颜色不随时间的变化
(B)数值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
(C)单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数
(D)压强不随时间的变化而变化
(E)混合气的平均分子量不变
讨论结果:因为该反应如果达平衡,混合物体系中各组分的浓度与总物质的量均保持不变,即颜色不变,压强、平均分子量也不变。因此可作为达平衡的标志(A)、(D)、(E)。
加深对平衡概念的理解,培养学生分析问题和解决问题的能力。
【过渡】化学平衡状态代表了化学反应进行达到了最大程度,如何定量的表示化学反应进行的程度呢?
2.转化率:在一定条件下,可逆反应达化学平衡状态时,某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数,叫该反应物的转化率。
公式:a=c/c始×100%
通过讨论明确由于反应可逆,达平衡时反应物的转化率小于100%。
通过掌握转化率的概念,公式进一步理解化学平衡的意义。
3.平衡的有关计算
(1)起始浓度,变化浓度,平衡浓度。
例1445℃时,将0.1molI2与0.02molH2通入2L密闭容器中,达平衡后有0.03molHI生成。求:①各物质的起始浓度与平衡浓度。
②平衡混合气中氢气的体积分数。
引导学生分析:
c始/mol/L0.010.050
c变/mol/Lxx2x
c平/mol/L0.015
0+2x=0.015mol/L
x=0.0075mol/L
平衡浓度:
c(I2)平=C(I2)始-C(I2)
=0.05mol/L-0.0075mol/L
=0.0425mol/L
c(H2)平=0.01-0.0075=0.0025mol/L
c(HI)平=c(HI)始+c(HI)
=0.015mol/L
w(H2)=0.0025/(0.05+0.01)
通过具体计算弄清起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者之间的关系,掌握有关化学平衡的计算。
【小结】①起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者的关系,只有变化浓度才与方程式前面的系数成比例。
②可逆反应中任一组分的平衡浓度不可能为0。
(2)转化率的有关计算
例202molCO与0.02×100%=4.2%mol水蒸气在2L密闭容器里加热至1200℃经2min达平衡,生成CO2和H2,已知V(CO)=0.003mol/(L·min),求平衡时各物质的浓度及CO的转化率。
c(CO)=V(CO)·t
=0.003mol/(L·min)×2min
=0.006mol/L
a=c/c(始)×100%
=0.006/0.01×100%
=60%
【小结】变化浓度是联系化学方程式,平衡浓度与起始浓度,转化率,化学反应速率的桥梁。因此,抓变化浓度是解题的关键。
(3)综合计算
例3一定条件下,在密闭容器内将N2和H2以体积比为1∶3混合,当反应达平衡时,混合气中氨占25%(体积比),若混合前有100molN2,求平衡后N2、H2、NH3的物质的量及N2的转化率。
思考分析:
方法一:
设反应消耗xmolN2
n(始)1003000
nx3x2x
n(平)100-x300-3x2x
(mol)
x=40mol
n(N2)平=100mol-xmol=100mol-40mol
=60mol
n(N2)平=300mol-3xmol=180mol
a=40/100×100%=40%
方法二:设有xmolN2反应
n
122
x2x2x
【小结】方法一是结合新学的起始量与平衡量之间的关系从每种物质入手来考虑,方法二是根据以前学过的差量从总效应列式,方法二有时更简单。
巩固转化率的概念并弄清转化率与变化浓度,速率化学方程式之间的关系。
通过一题多解将不同过程的差量计算与平衡计算联系起来加深对平衡的理解,加强对所学知识(如差量的计算,阿伏加德罗定律的计算)的运用,培养学生综合思维能力和计算能力。
强调重点,加强学法指导。
【课堂小结】今天我们重点学习了化学平衡的概念及有关计算,比较抽象,希望大家加强练习,以便熟练地掌握平衡的概念。
【随堂检测】1.对于一定温度下的密闭容器中,可逆反应达平衡的标志是()。
(A)压强不随时间的变化而变化
(B)混合气的平均分子量一定
(C)生成nmolH2同时生成2nmolHI
(D)v(H2)=v(I2)
2.合成氨生产中,进入塔内的氮气和氢气体积比为1∶3,p=1.52×107Pa(150atm),从合成塔出来的氨占平衡混合气体积的16%,求合成塔出来的气体的压强。
平衡时NH3的体积分数为:
n(平NH3)/n(平总)×100%
=n(平NH3)/(n始-n)
=2x/(400-2x)×100%
=25%
x=40mol
(以下计算与上面相同)
巩固课堂所学内容。
附:随堂检测答案1.(C)2.1.31×107Pa(129.4atm)
探究活动
探究活动(一)
温度对化学平衡的影响
硫酸铜溶液中加入溴化钾,发生下列反应:
蓝色绿色
将上述平衡体系加热,使溶液温度升高,颜色怎样变化?冷却后,颜色又怎样改变?做实验检验你的答案。
在试管中加入0.1M的溶液5毫升,再加1M溶液2毫升,观察所得溶液的颜色。倒出3毫升于另一试管,然后在酒精灯上加热,观察颜色变化(与没加热的溶液对比)。等加热的试管稍稍冷却后,把试管浸入冷水中,观察颜色变化。
平衡体系温度升高,溶液的绿色加深;冷却后,颜色又变浅。
[仪器和药品]
1.学生用:烧杯(50毫升)、滴定管2支、量筒(10毫升)、搅拌棒、试管、石棉网、铁架台(附铁杯)、保温瓶(贮开水)、酒精灯、火柴。
3M氢氧化钠溶液、3M硫酸溶液、0.5M氯化铁溶液、0.1M硫酸铜、1M溴化钾溶液。
2.讲台上公用:1M铬酸钾溶液0.5升、1M重铬酸钾溶液0.1升。
探究活动(二)
浓度对化学平衡的影响
让同学复述勒沙特里原理,然后提出并演示,铬酸根呈黄色,重铬酸根呈橙色。在水溶液中,铬酸根离子和重铬酸根离子存在下列平衡:
提问:
(1)若往铬酸钾溶液里加入硫酸,溶液颜色有什么变化?
(2)再加氢氧化钠溶液,颜色又有什么变化?
(3)若又加酸溶液,颜色将怎样变化?
篇5
1.
例1 对可逆反应,下列叙述正确的是( )
A. 达到化学平衡时,
B. 若单位时间内生成x mol NO的同时,消耗x mol NH3,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. 化学反应速率的关系是:
解析 本题直接考查可逆反应达到平衡状态的本质标志:v正=v逆。根据反应速率之比等于化学计量数之比,由反应方程式可得:,所以表示v正=v逆,A项正确;不论可逆反应是否达到化学平衡,单位时间内生成的同时必消耗,B项错误;由于反应中各物质都是气体,所以增加容器体积,v正、v逆 都减小,C项错误;D项错误。
答案 A
例2 下列说法可以证明反应已达到平衡状态的是( )
A. 1个NN键断裂的同时,有3个H—H键形成
B. 1个NN键断裂的同时,有3个H—H键断裂
C. 1个NN键断裂的同时,有6个N—H键断裂
D. 1个NN键断裂的同时,有6个N—H键形成
解析 根据化学平衡的定义,当一个可逆反应达平衡时,v正=v逆,同时各物质的质量分数保持不变。从本质上来讲,反应虽然仍在进行,但各种物质的绝对量不再变化,我们称达到平衡状态。对本题要分清谁表示v正,谁表示v逆,例如,1个NN键断裂和生成6个N—H键,表示向右进行生成NH3,即v正;6个N—H键断裂和一个NN键生成表示向左进行,即v逆。所以C项中,v正=v逆。
答案 C
点拨 (1)同一物质,该物质的生成速率等于它的消耗速率。(2)不同的物质分两种情况:在方程式同一侧的不同物质,它们的生成速率与消耗速率之比等于反应方程式中化学计量数之比;方程式不同侧的物质,它们的生成速率与生成速率之比等于反应方程式中化学计量数之比。
2. 各组分的含量保持不变
例3 一定条件下,可逆反应,下列说法能作为达到化学平衡状态的标志的是( )
A. I2在混合气体中体积分数保持不变
B. H2、I2、HI的浓度相等
C. H2、I2、HI的浓度不再变化
D. c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2
解析 达到化学平衡时,反应混合物中各组分的浓度是保持不变,而不是相等,所以A、C项正确,B项错误。达到化学平衡时,c(H2)∶c(I2)∶c(HI)不一定等于1∶1∶2,这只是它们的化学计量数之比与是否达到平衡状态无关,所以D项错误。
答案 AC
点拨 正因为v正=v逆≠0,所以同一瞬间、同一物质的生成量等于其消耗量。总的结果是混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、各组分的百分含量(体积分数、质量分数)、转化率等不随时间变化而改变。
二、间接判断标志
1. 压强、体积、平均相对分子质量
A. 单位时间内生成2n mol A,同时生成n mol D
B. 容器内压强不随时间而变化
C. 单位时间内生成n mol B,同时消耗1.5n mol C
D. 容器内混合气体平均相对分子质量不随时间而变化
解析 本题考查判断可逆反应达到平衡状态的特征。化学平衡的根本原因是正、逆反应速率相等,反应混合物中各组分的百分含量保持不变。但必须明确:正、逆反应同时在进行,单位时间内生成2n mol A,同时生成n mol D,A项是正确的。C项中单位时间内生成n mol B,同时消耗1.5n mol C,说明反应在逆向进行,未达到平衡状态,C项是错误的。B项,因为反应前后气体总体积不变,不论反应开始进行,还是达到平衡,体系的压强始终不变,B项不能作为判定依据。D项,本反应是一个气态反应,在恒容条件下,无论起始还是达到平衡,混合气体的密度始终不变,D项不能作为判定依据。
答案 A
2. 密度
例5 在一定温度下的定容密闭容器中,当物质的下列物理量不再变化时,表明反应已达平衡的是( )
A. 混合气体的压强
B. 混合气体的密度
C. B的物质的量浓度
D. 气体的总物质的量
解析 对反应,反应方程式两边气体分子的化学计量数相等,显然不能用混合气体总压强不变来判断其是否已达平衡,故A项错误。由于该反应在容积不变的密闭容器中进行,如果只有气体参加反应,“密度不变”是不能作为判断已达到平衡的标志的〔因为反应过程中质量不变、气体体积不变,则密度([ρ=mV])也不变,始终为一定值〕。但现在有固体A参加反应,只要A的消耗速率不等于A的生成速率,混合气体的密度就会不断地变化。反之,只要A消耗的速率等于A生成的速率,混合气体的密度就不会再发生变化,故B项可作为判断已达平衡的标志。同样道理,B为非固态物质,其浓度不会是一个常数。因此,当B的浓度(或体积分数)不再发生变化时,就意味着正反应速率等于逆反应速率,反应已达平衡,所以C项也正确。该反应方程式两边气体分子数相等,因此,不论反应进行到什么程度,气体的总物质的量始终为一定值,故D项错误。
答案 BC
点拨 混合气体密度[ρ=m总V总]保持不变,能否用来判断达到平衡状态,取决于m总、V总的情况。
3. 体系温度、颜色
例5 可逆反应:在体积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2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混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.全部
解析 ①中反应方向相反,且满足速率之比是相应的化学计量数之比,可以说明。②中反应方向相同,即使满足速率之比是相应的化学计量数之比,也不能说明。用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态,该状态不能说明物质的各种含量是否不变,所以③不能说明。颜色的深浅与其自身的浓度大小有关,颜色不再改变,即其浓度也不再变化,可以说明。混合气体的密度是混合气体的质量和容器容积的比值,根据题意,二者是不变的,所以密度也是不变的,⑤不能说明。反应前后气体的体积是变化的,所以压强也是变化的,当压强不再变化时,可以说明,⑥正确。混合气体的平均相对分子质量是混合气的质量和混合气的物质的量的比值,质量不变,但混合气的物质的量是变化的,所以当混合气体的平均相对分子质量不再改变时,是可以说明的,⑦正确。
篇6
关键词:高中化学;化学平衡;教学策略;等效平衡;教学优化
中图分类号:G633.8
化学平衡是整个高中化学的重点、难点,也是热点,对课任教师来说也是难点。如何把握好本节内容,突破难点就显得尤为重要。本文志在通过多年的授课整合本节的教学思路,提出对本节内容的处理方法,以优化课堂教学,提高课堂教学效率。
一、高考考试说明对本节知识的要求。
了解化学平衡建立的过程。理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,认识其一般规律。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。
本节内容主要包括四个知识点:1、可逆反应;2、化学平衡状态;3、化学平衡移动原理;4、化学平衡常数。从功能上分,可逆反应是化学平衡的载体,化学平衡常数是对化学平衡的定量描述,化学平衡移动原理是外界因素对化学平衡影响的定性分析。
二、如何进行化学平衡的教学优化
怎么突出《化学平衡》知识板块的教学重点,突破本节的教学难点呢?方法如下,了解学生认知结构;运用化学实验;调整知识顺序;进行定量描述;定性判断;避免死记硬背以及突破难点。具体阐述如下。
1、了解学生认知结构
《化学平衡》知识板块与上节课的教学内容在学生的头脑中并不是简单的加和,原有知识因新知识的介入会使两者之间相互干扰和影响,导致知识内化的困难。因此在教学设计时,教师要考虑如何激活学生的已有知识,在学生"已经知道的"与"将要知道的"知识间构架桥梁,然后运用同化机制促进新旧知识的相互作用,以利于难点的突破和重点的强化。
2、充分运用化学实验
《化学平衡》知识板块的实验具有素材丰富、实验现象明显、说服力强的特点。教学中最好采用边讲边实验的形式进行,引导学生认真观察实验现象,启发学生充分讨论。一方面要提供建构知识的基础,同时又要留给学生广阔的建构空间,让学生针对具体的情境采用适当的策略,师生共同归纳出化学平衡移动原理。
3、合理调整知识顺序
人教版教材《化学平衡》一节的知识呈现顺序是:可逆反应与不可逆反应;化学平衡状态(包含影响平衡的因素);化学平衡常数。在实际教学中感觉"化学平衡常数"的呈现有点滞后,故建议将其放在影响平衡的因素浓度、压强、温度之前引入,把定性的分析判断变成定量的分析推导,有利于突破压强教学难点。
4、具体教学方案参考:
《化学平衡》知识板块的教材的主要特点是实验研究与理论分析并重。教师在教学过程中,既要做好演示实验,引导学生通过分析实验现象得出结论,也要充分利用化学图像和化学平衡常数,组织学生通过逻辑推导深刻理解知识的内涵。
首先结合《化学(必修2》中的相关内容,让学生回忆可逆反应、化学平衡状态等已有知识。其次,列举一些生活或实验室中存在的化学平衡现象,如固体溶质在某溶剂中形成饱和溶液、指示剂变色、弱电解质的电离等。在丰富学生对可逆过程的认识的同时,引导学生关注如何定量描述化学反应的限度(即认识和运用化学平衡常数定量描述),以及怎样控制和改变反应的限度(即影响化学平衡的因素及如何定性判断和定量分析影响结果)。
对"化学平衡常数"的主要要求学生了解其含义,建议①充分发挥数据的功能,培养学生对数据的分析和处理能力;②让学生明确化学平衡常数与化学平衡状态的关系:化学平衡常数只受温度影响,温度不变平衡常数不变;③补充浓度商、平衡常数与化学平衡状态的关系。为避免学生混淆浓度商Q和平衡常数K概念,教学中突出它们的定义及表示的异同,明确浓度商是表示一个反应的任意时刻、任何状态下的各物质的浓度关系。有了这一知识基础就为下一步定量判断温度、浓度和压强对化学平衡的影响铺平了道路。
对"反应条件对化学平衡的影响"的教学,一方面要注重通过实验先让学生获得感性认识,得出结论;另一方面引导学生利用学过的平衡常数、(时间~速率)平衡图像等知识对所得结论进行定量分析,加深对规律的理解,避免死记硬背。应是学生明确化学平衡移动有两种情况:①温度一定时,平衡常数为定值,但对应的平衡状态有多种。对于已达到化学平衡的体系,改变任意组分的浓度时,必然引起其他组分浓度的变化,以保持其平衡常数不变。符合这一条件的因素包括增大或减小反应物浓度、增大或减小生成物浓度、增大或者减小压强。②温度改变引起平衡常数的变化,即体系中各组分间浓度关系发生改变,体系必将建立新的平衡状态。
教学中切忌让学生死记硬背结论,讨论时仅仅抓住外界因素对浓度商Q的影响,通过Q与K的比较判断平衡如何移动。这种定量判断非常可靠,适用于所有体系,但是需要一些定量计算。最后归纳总结得出勒夏特列原理,化学平衡移动的定性规律只适用于封闭体系且只改变一个条件的情况下。
总之,正确掌握化学平衡基本理论,能在处理化学平衡难题时节省时间,这在高考中可以争取到一定的优势。学生若能自由运用化学平衡原理,那么日常学习中的很多难题就可以迎刃而解了。并且假设学生的解题思路清晰,那么就可以更好的提升学习效率,并且还能够增加学生的自信心,如此一来,化学学习中的许多难题将会变得简单化,达到触类旁通的效果。
参考文献:
1.张成贤.等效化学平衡教学研究[J].福建基础教育分析,2010,(8).
篇7
化学平衡(第1课时)
化学平衡贯穿高中必修与选修内容,主要体现在必修二“化学反应与能量”和选修四“化学反应速率与化学平衡”、“水溶液中的离子平衡”等主题中,承前而又启后,是学生认识化学、学习化学过程中不可缺少的一部分。但是从化学平衡中抽象出的化学平衡模型往往是学生的认知难点,因此化学平衡这一节不仅是中学化学教学的重点也是难点。
一、单元课程理念分析
本单元主题为“化学反应速率与化学平衡”,从化学反应速率入手,延伸到影响化学反应速率的影响因素,最后过渡到化学平衡。化学反应速率与化学平衡不仅是高中化学学习的重点与难点,同时它也遍布在我们的日常生活中、工业生产中,在这一单元的学习中,教师应该注重引导学生进行实验探究,并进行归纳总结。从课程基本理念来看,通过本单元的学习,教师应该引导学生进一步学习化学的基本原理与基本方法,形成科学的世界观;要从学生的已有经验和将要经历的社会生活实际出发,包括生活经验以及前面已经学习过的化学知识,帮助学生认识化学与人类生活的密切关系,关注人类面临的化学相关的社会问题,培养学生的责任感、参与意识和决策能力。贯彻落实以化学实验为主的课程理念,使学生体验科学究过程,激发学生学习化学的兴趣,强化科学探究意识,促进学习方式的转变,培养学生的创新精神和实践能力。同时,教师应该用更加多元化的评价方式对学生进行评价,学生也应该主动的进行自我评价。
二、内容标准分析
在义务教育的化学学习过程中,已经学习过饱和溶液以及溶解度的概念,这对于学生理解蔗糖的溶解、结晶平衡很有帮助。在必修二“化学反应与能量”的学习过程中,学生学习了化学反应速率的概念以及浅显的化学反应限度问题,并学习了催化剂温度对化学反应速率的影响,以及炼铁高炉尾气中存在的化学反应的限度问题。但是前面学习的这些内容仅是学习化学平衡章节的铺垫内容,虽然有部分交叉,但却是螺旋式上升的知识结构,在内容标准的要求上也有很大不同,但是也有着紧密的联系。
内容标准对比:
教材章节
内容标准
活动与探究建议
九年级下册第九单元第二节:溶解度
1.认识溶解现象,知道水是最重要的溶剂,酒精、汽油等也是常见的溶剂。
2.了解饱和溶液和溶解度的涵义。
3.了解结晶现象。
4.了解溶液在生产、生活中的重要意义。
①利用溶解性表或溶解度曲线,查阅有关物质的溶解性或溶解度;依据给定的数据绘制溶解度曲线。
②
探究氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的温度变化。
必修二第二章第三节:化学反应的速率和限度
1.认识提高燃料燃烧效率的重要性。
2.通过实验认识化学反应的速率和化学反应的限度,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
①实验探究:温度、催化剂对过氧化氢分解速率的影响。
②设计实验:证明某些化学反应的可逆性。
选修四第二章第三节:化学平衡
1.描述化学平衡建立的过程,知道化学平衡常数的含义,能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。
2.通过实验探究温度、浓度、压强对化学平衡的影响,并能用理论加以解释。
3.认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
①实验:温度、浓度对溴离子与铜离子配位平衡的影响。
②讨论:化学反应的趋势和速率。
③讨论:合成氨反应条件选择的依据。
从内容标准的动词上来看,从初中时期的知道、认识阶段,到必修二认识、了解阶段,再到本章节的探究、解释阶段,可见对于化学平衡的学习是一个不断进阶的过程,也是一个螺旋上升的过程。初中时期学过的溶解度概念是我们研究溶解、结晶平衡的基础;必修二中的化学反应的速率和限度引入了化学反应速率的概念,并通过实验初步探究了可逆反应的限度问题,并认识到控制反应条件在生产生活中的重要应用。而在本章节的学习中,学生要进一步深入了解可逆反应、可逆过程,掌握可逆反应到达平衡时的特征,描述平衡的建立过程,并能够将可逆过程的平衡状态迁移到化学平衡状态,能够判断反应是否达到平衡。进一步认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用,培养对化学学习的兴趣以及对社会的责任感。
从活动与探究建议来看,实验探究贯穿三个板块,可见教师在讲授化学平衡这一章节时,一定要注重运用探究性教学,引导学生进行合作学习,提高学生探究能力、合作意识以及归纳总结的能力。
三、单元知识类型分析
从化学知识的分类上来看,本单元主要涉及化学用语、概念原理、化学计算以及化学实验四种知识类型。
化学用语
元素符号、化学式、化学方程式
概念原理
可逆过程、可逆反应、化学平衡
化学计算
浓度的计算、化学反应速率的计算,
化学平衡状态时一些简单的逻辑推理运算
化学实验
蔗糖溶解、结晶平衡,二氧化氮与四氧化二氮的可逆平衡
四、单元概念图的概念编排顺序及特点
从这一单元的概念图来看,化学平衡是与化学反应速率以及反应进行的方向同一层级的概念,不同的是,化学反应速率是化学动力学问题,而化学平衡与反应进行的方向是化学热力学问题。化学平衡下面是发散出的更加细化的相关的概念,化学平衡是基于可逆反应的平衡,因此可逆反应是下层概念,可逆反应又有自己的下层概念,即它自身具有可逆性和限度。化学平衡的改变带来的就是平衡的移动,因此平衡移动是与可逆反应平行的下层概念,而影响平衡移动的因素以及解释平衡移动的勒夏特列原理又是平衡移动的下层概念。化学平衡常数作为衡量可逆反应是否到达平衡的有效手段,也是化学平衡的下层概念。影响化学平衡的三大因素作为影响化学平衡因素这一概念下的三个平行概念。不难看出,化学反应作为本节的中心概念向外辐射,概念与概念之间层层递进也层层细化。
五、教材分析
化学平衡这一节位于选修四第二章第二节,承接必修二第二章第三节的化学反应速率与限度,同时也是选修四第三章水溶液中的离子平衡的理论基础,地位十分重要,同时也是教学的和学生学习的重难点。
栏目分析:
先行组织者分析——P25页第一段作为本节内容的先行组织者,通过例举了几个学生之前就已经接触过的化学反应,提出我们从前没有考虑反应的限度问题。然后通过物质的溶解引入溶解平衡这一物理平衡,引导学生在可逆过程平衡的基础上,构建可逆反应的化学平衡。从学生已有的经验入手,利于学生理解,进行知识建构;从哪可逆过程到可逆反应,从简到易,符合学生的认知顺序。
P25资料卡片——详细讲解了固体溶质的溶解、结晶过程作为可逆过程的特点,便于学生理解可逆过程以及可逆过程的平衡,同时有助于学生深入了解溶液理论。
P26资料卡片——对可逆反应进行了明确定义,并将反应限度为100%以及为0%的反应作为特殊情况处理,那么所有的化学反应就实现了统一。有利于学生加深对于可逆反应的理解,在可逆反应的基础上建构化学平衡。
六、学情分析(三维目标起点状态)
知识与技能:
1、了解溶解度的概念,明确蔗糖在水中不能无限溶解,在过饱和溶液中会有结晶析出。
2、了解温度能够影响固体物质在水中的溶解度。
3、了解化学反应速率的概念并能够进行简单计算。
4、知道催化剂与温度能够影响化学反应速率。
5、对可逆反应有一定的了解。
过程与方法:
1、有一定实验探究与合作学习的能力。
2、有一定的知识迁移能力但是不强。
3、抽象思维能力不强。
情感态度价值观:
1、认识到控制化学反应速率在生产生活中有重要的意义。
2、知道在工业生产(高炉炼铁)中存在化学反应的限度问题,改变化学反应的限度可以提高转化率。
七、三维目标设计
知识与技能:
1、通过对溶解平衡这一可逆过程的理解和迁移,使学生建立起化学平衡的概念,并理解可逆反应,明确可逆反应的表达方式。
2、通过实验探究以及小组合作学习,提高实验探究能力、科学素养以及团队协作能力。
2、通过对化学平衡概念的理解,归纳出一个可逆反应达到平衡状态时的特征。3、能用平衡状态的特征来判断可逆反应是否达到平衡。
过程与方法:
1、从学生已有关于溶解的知识——溶解平衡,导入化学平衡,通过对溶解平衡的理解和迁移,使学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。
2、通过实验探究以及小组合作学习的形式探究可逆过程、可逆反应以及化学平衡的特点。
3、引导学生理解化学平衡的概念,讨论并归纳出反应达到平衡时所具有的特征。
4、通过适当的练习让学生用已归纳的平衡特征来判断在一定条件下,一个可逆反应进行到某种程度时是否达到平衡。
5、通过课下查阅资料,提高搜集信息、筛选信息以及提取信息的能力。
情感态度价值观:
1、认识到化学平衡普遍存在于在我们的日常生活中与工业生产中,改变化学平衡在人类的生产生活中具有重要的意义。
2、化学平衡的核心内容——动态平衡,日常生活中的溶解平衡、环保等平衡问题与化学理论密切联系在一起——化学与生活息息相关。
八、教学重难点分析
教学重点:
1、对可逆过程以及可逆反应的认识和理解。
2、化学平衡状态的建立过程以及概念理解。
3、化学平衡状态的特征。
4、化学平衡状态的判断。
教学难点:
1、化学平衡状态的建立过程。
2、化学平衡状态的特征以及判断。
重难点确定理论依据:
对于本节内容而言,一切教学活动都是围绕化学平衡展开,化学平衡这一节是下一章“水溶液中的离子平衡”的理论基础,同时也是选修二“化学反应速率与限度”的延伸,无论在教材中还是在化学学科的知识体系中,都有着十分重要的地位,因此是对于可逆过程以及可逆反应的认识和理解、化学平衡状态的建立过程以及概念理解、化学平衡状态的特征以及化学平衡状态的判断都是教师教学的重点。
对于学生而言,他们对可逆过程以及可逆反应的认识都比较浅显,而在此基础上建立起来的化学平衡又十分抽象,不利于他们的理解,因此化学平衡状态的建立过程、化学平衡状态的特征以及判断是教学难点。
九、教学方法
多媒体演示法、提问法、谈话法、实验探究法、讲解法
十、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
环节一
可逆过程及平衡
【提问】:大家结合我们的日常生活并回顾以前学过的知识,思考一下,蔗糖能够在水中无限的溶解吗?
【讲解】我们以前就已经学习过蔗糖、食盐等固体是不能在水溶液中无限溶解的,因为他们都有一定的溶解度。
【PPT展示】展示一杯饱和蔗糖溶液,杯内仍有没有溶解的蔗糖固体。
【提问】大家思考一下,当蔗糖溶液达到饱和的时候,溶解现象还存在吗,如果存在,如何通过实验验证呢?
【教师引导】向饱和蔗糖溶液中加入继续加入蔗糖晶体,蔗糖晶体的总质量不会再减少,但是如果蔗糖晶体能够在别的地方析出,就能证明蔗糖在析出的同时也在不断的溶解,因为在一定温度下,蔗糖的溶解度是一定的。大家思考一下,我们可以通过什么样的手段让蔗糖在别的地方析出呢?
【PPT展示】播放向蔗糖溶液中插入棉线并有蔗糖晶体在棉线析出的视频,验证先前提出的假设。
【板书】蔗糖溶液
可逆过程
在溶液达到饱和时,v溶解=v结晶
【总结】蔗糖溶解是一个可逆过程,溶液达到饱和时,并非是一个静止的过程,而是蔗糖晶体的溶解速度与析出速度相同。
【提问】既然溶液中一直存在着溶解和结晶的过程,那在溶液还未达到饱和前,这两种过程间的关系是怎样的呢?在过饱和的情况下,这两种过程之间的关系又是怎样的呢?引导学生阅读P25资料卡片。
【总结并板书】
未饱和时:v溶解>v结晶
过饱和时:v溶解
【思考并回答】
蔗糖在水中有一定的溶解度,因此不会无限度的溶解。
【仔细观察】通过观察图片确定自己回答的正确性。
【思考并进行交流】溶解现象可能仍然存在,只不过溶解过程与结晶过程速度一样。
【实验设计】通过回顾初中知识,想到向饱和蔗糖溶液中插入棉线,观察是否有蔗糖晶体析出。
【仔细观察实验现象】得出饱和蔗糖溶液中同时存在溶解与结晶两个过程,且v溶解=v结晶的结论。
【思考并回答】在没有达到饱和前,v溶解>v结晶;在过饱和的情况下v溶解
回顾溶解度概念,让学生明确蔗糖在水溶液中的溶解是有一定
“限度”的。
温故知新,在溶解度、饱和溶液的基础上进一步通过实验探究蔗糖的溶解是一个可逆过程,在饱和溶液状态下溶解与结晶达到平衡。
实验设计过程如果学生没有想到插入棉线,其他可行的方案也可以,教师可以进行适当干预
明确蔗糖溶解过程是一个可逆过程,在达到平衡时正过程与逆过程的进行速度一样。在没有达到饱和前,v溶解>v结晶;在过饱和的情况下v溶解
环节二
可逆反应
【导入】我们刚刚研究了蔗糖溶解这一可逆过程,但是我们不仅接触过像蔗糖溶解这样的可逆过程,还接触过可逆反应,比如说在高炉炼铁中存在的焦炭和氧气生成一氧化碳的反应,以及我们工业上的合成氨反应。
【板书】可逆反应
高炉炼铁:
2C+O2=2CO
工业及合成氨:
2N2+3H2=2NH3
【讨论】我们现在已经举出了几个可逆反应的例子,让我们来归纳一下,到底什么样的反应叫做可逆反应,可逆反应应该用什么特殊的表示符号呢?
这个反应叫做可逆反应吗?
【总结】在相同的条件下能够同时从正向和逆向两个方向进行化学的化学反应称为可逆反应,可逆反应要用可逆符号来表示。
【回顾】回顾从前学过的可逆反应,以及他们在工业生产的体现。
【交流讨论】可逆反应是正向和逆向均能进行的反应,但是要在同样的条件下,氧气与氢气生成水的过程与水电解生成氢气和氧气的过程反应条件不一样,所以不是可逆反应;可逆反应要用可逆号而不是等号来表示。
从可逆过程过渡到可逆反应,是知识进阶,也是知识迁移的一个过程,符合学生的认知顺序,能够让学生更好的把握可逆过程与可逆反应之间的关系。
通过交流讨论以及教师引导明确可逆反应的定义以及基本特征,能够判断可逆反应。
环节三
化学平衡
【类比探究】我们已经研究过,对于可逆过程,当它达到平衡时,存在v溶解=v结晶的动态平衡,那么可逆反应作为可逆过程的一种,是不是也存在这样的平衡呢?
【追问】那在达到平衡之前,这个可逆反应是怎样进行的呢?
【PPT展示】二氧化氮在容器里的反应过程,并引导学生仔细观察气体颜色。预测达到平衡时的现象。
【继续PPT展示】将刚刚的实验装置进行热水浴操作,气体颜色改变,引导学生思考原因。
【讲解】气体颜色的改变意味着v正≠v逆了,说明平衡发生了移动,这意味化学平衡是可以改变的。
【回顾总结】在到达平衡时,这个体系有什么特点呢?
【总结归纳并板书】化学平衡
定义:
研究对象:可逆反应
标志:各组分浓度都不再改变
实质:v正=v逆
特征:
①逆:只有可逆反应才有化学平衡
②等:v正=v逆
③动:反应并没有停止,而是达到了动态平衡。
④定:各组分的物质的量浓度都不在改变。
⑤变:化学平衡是可以改变的。
【思考交流并回答】可逆反应同样存在这样的平衡,在达到平衡时v正=v逆,反应物不再减少,生成物也不再增加。
【回答】在到达平衡之前v正>v逆,,
反应物不断减少,生成物不断增加。
【观察并思考】
反应达到平衡时,v正=v逆,反应物与生成物的浓度不再改变,装置里的气体颜色不再改变。
【思考并回答】NO2变少了N2O2变多了,反应进行的程度加深了一些。
【归纳思考并回答】到达平衡时v正=v逆,反应物与生成物的浓度不再改变,化学平衡会因为环境的影响而发生改变。
通过类比推理、知识迁移,以及小组间的合作交流,发掘出可逆反应的平衡特征。
教师引导,通过类比和迁移,自我构建化学平衡的建立过程。
通过实验探究,归纳思考、讨论交流等方式发现化学平衡的特征
通过归纳总结以及教师讲解,在化学平衡建立的基础上掌握化学平衡的特征。
环节四
巩固提升
【习题巩固】
【例1】
在一定温度下,可逆反应达到平衡的标志是 (AC
)
A.
C的生成速率与C分解的速率相等
B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB
C.
A、B、C的浓度不再变化
D.
A、B、C的分子数比为1:3:2
【例2】
下列说法中可以充分说明反应:
在恒温下已达平衡状态的是(
B
)
A.反应容器内压强不随时间变化
B.P和S的生成速率相等
C.反应容器内P、Q、R、S四者共存
D.反应容器内总物质的量不随时间而变化
【例3】
下列说法可以证明反应已达平衡状态的是(
AC
)
A.1个NN键断裂的同时,有3个H-H键形成
B.1个NN键断裂的同时,有3个H-H键断裂
C.1个NN键断裂的同时,有6个N-H键断裂
D.1个NN键断裂的同时,有6个N-H键形成
【教师讲解】
【思考作答】
回顾刚刚讲到的化学平衡的相关知识,并通过逻辑推理,简单运算等方式来确定答案。
【聆听讲解】仔细听教师讲解,审查自己的错误以及思维漏洞。
这是三道均是判断可逆是否达到平衡的题目,但是切入点却不一样,即从不同的方面来判断各组分是否还在变化,可逆反应是否达到平衡。有利于学生对化学平衡更加深层次的理解,同时也增强他们逻辑推理能力。
环节五
情感升华
【PPT展示】合成氨工业在人类历史上起着至关重要的作用,如果没有合成氨工业,就不会有今天迅猛发展的农业,也就不能养活地球上的七十多亿人口,尽管合成氨工业给人类带来了极大的收益,但事实上反应:
2N2+3H2=2NH3
它的转化率并不高,而提高合成氨的转化率,仍然是科学家们一直在研究的问题,如何让反应朝我们希望的方向进行?请大家思考这个问题并查阅相关资料,我们下一节课会讲解影响化学平衡移动的因素。
【倾听、思考】感受化学给人类文明带来的巨大贡献,并结合合成氨工业中的可逆反应,加深对本节课知识的印象,同时积极思考老师留下的问题并进行资料的查找。
通过讲述化学在工业生产中的重要应用以及贡献,让学生感受化学的魅力,提高学习化学的兴趣,同时增强对社会发展的责任感。
十一:板书设计
主板书
三、化学平衡
研究对象:可逆反应
定义:在一定条件下的可逆反应里,当正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的百分含量(浓度、质量、质量分数、体积分数)保持不变的状态。
标志:各组分浓度都不再改变
实质:v正=v逆
化学平衡特征:
逆、等、动、定、变
主板书
一、可逆过程
在溶液达到饱和时,v溶解=v结晶
未饱和时:v溶解>v结晶
过饱和时:v溶解
二、可逆反应
特点:在相同的条件下能够同时从正向和逆向两个方向进行化学的化学反应。
表示:可逆符号
到达平衡:v正=v逆
未达平衡:v正>v逆
副板书
练习题目的一些讲解
十二:教学设计反思
困难:
1.
不能准确判断一课时教学具体能够进行到什么地方,因为没有进行过具体授课,因此无法确定每一部分的教学过程具体需要多长时间。
2.
评价方式比较单一,只有习题和口头提问。
3.
教学设计过程中,不能准确判断哪一种教学活动更有助于学生理解。
解决策略:
1.
上网查找一些精品课程,同时学习老师发的一些案例,将一课时教学内容确定在影响化学平衡的因素之前。
2.
应该设计导学案对学生进行评价。
篇8
化学平衡是高考的重点内容之一, 在化工生产中也具有十分重要的实际意义, 因此, 有关化学平衡的试题, 通常是以化工生产为背景, 考核学生运用化学平衡知识解决问题的能力。
[题目]乙醇是重要的化工产品和液体燃料,可以利用下列反应制取乙醇
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)①,25℃时, K=2.95×1011
2CO(g)+4H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g)②,25℃时, K=1.71×1022
(1)写出反应①的平衡常数表达式K=______。
(2)条件相同时,反应①与反应②相比,转化程度更大的是________。以CO2为原料合成乙醇的优点是_________(写出一条即可)。
(3)在一定压强下,测得反应①的实验数据如下表。
根据表中数据分析:
①温度升高,K值______(填增大、减小或不变)。
②提高氢碳比( ),对生成乙醇___(填有利、不利)。
(4)在右图的坐标中作图说明压强变化对反应①的化学平衡的影响。图中横坐标的含义是____,纵坐标含义是_________。
[命题意图]本题属于原创题,首次用于2007年徐汇区高考化学模拟测试中。在知识与技能目标上,本题重点考核学生对化学平衡的概念、平衡常数、影响平衡移动因素等知识的理解;在过程与方法目标上,本题以化学平衡知识为背景,让学生通过对文字、图表的阅读、观察,考核他们的分析、比较、综合、选择、评价等解决问题的能力;在情感、态度与价值观目标上,本题重点放在唤起学生的环保意识,同时,让学生感悟资源综合利用的重要价值与意义。试题看似简单,但由于在设计中突出了学科价值,将化学平衡原理和概念等学科知识,通过多种表述形式的转换,增加了试题的新颖性与综合性,提升了试题的难度,因此,本题适用于高三综合复习后的模拟测试。
[评析与解题思路]高考的重要原则是公平,反映在试题上,就是设计的问题在学生解答时,具有独立性,不会相互干扰。本题的四个小问题内容相互联系,形成整体,但在解答时又是独立的,即不会产生因为前面试题的解答错误而影响后面试题的正确解答。
本题的表述简单、明了、清晰;四个小问题由易到难编排,具有很好的层次。如:第一问,写出反应①平衡常数表述式,学生根据平衡常数的意义直接可写出;第二问,学生要通过对二个平衡常数的比较,以及结合环保、资源的综合利用等知识、经验来回答,能力要求显然有了提高;第三问,要求学生通过对实验数据的分析获取信息,再通过获取的信息来解决问题,难度更高;第四问,要求学生用图象来说明压强变化对反应①的平衡影响,这一问还具有半开放性,能力要求更高。这样的编排有利于测量学生的知识与能力水平,有利于提高试题的区分度。
本题选择以二氧化碳、一氧化碳为原料合成乙醇的新方法为背景,给出了平衡常数以及相关数据等信息,要求学生通过比较的方法,即比较相同条件的平衡常数大小,得出正确结论,同时,通过学生回答以CO2为原料合成乙醇的优点,引导学生关注环境问题、资源综合利用问题,以及科技的发展与社会的进步。
本题还突出了化学与生产的关系,除了让学生回答以CO2为原料合成乙醇的优点外,还在第三问中,要求学生对实验数据表分析获得:随温度的升高,CO2转化率降低;以及随n(H2)/n(CO2)增大,CO2转化率升高的信息。然后根据获得的信息,综合影响化学平衡移动因素,分析得出正确的结论。即K值随温度的升高而减小; n(H2)/n(CO2)增大,有利于乙醇的生成。
化学高考命题改革中,开放性与半开放性试题的出现是一大亮点,它改变了答案是唯一的考试习惯,给考生发挥个性提供了更大的空间。本题在这方面做了有益的尝试,第四问设计成半开放形式,既适当放大了学生发挥的空间,又照顾到评分标准的制定与评分公正性的把握。解答第四问,学生可以在题干要求的前提下,自己定义坐标意义,解释压强变化对反应①的平衡的影响。
总之本题最明显的特点是,背景材料简洁,突出学科特色与价值,把学科知识,学科思想方法,化学与生产、生活、社会、科技的联系,自然无痕地渗透在学生审题、解题的思考与分析之中,既考核了学生掌握化学知识、应用知识解决问题的水平,又考查了学生化学学科素养,同时起到了引导学生感悟科学技术对社会进步的重要意义,发挥了考试的教育功能。
[答案]
(1) ;
(2)反应②,废弃物利用,有利于环保(合理即可)
(3)①减小,②有利
(4)压强,CO2(或H2)的百分含量(图I);或:压强,乙醇的质量分数,图II。(答案合理即可)
篇9
化学反应速率是表示化学反应进行快慢程度的物理量,用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加表示。主要受浓度、压强、温度、催化剂四个外界条件的影响。反应物(除固体、纯液体外)浓度增大,反应速率增大;对有气体参加的反应,增大压强,反应速率增大;升高温度,任何反应速率均增大;使用催化剂,同等程度改变正、逆反应速率。化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应,当正反应速率和逆反应速率相等,混合物中各组分浓度保持不变的状态。化学平衡状态与条件相关,条件改变平衡移动,主要受浓度、压强、温度三个外界条件影响。增大反应物浓度或减小生成物浓度,平衡正向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡逆向移动;增大压强,平衡向气体体积缩小方向移动;减小压强,平衡向气体体积增大方向移动;升高温度,平衡向吸热反应方向移动;降低温度,平衡向放热反应方向移动。
理论部分概括起来不过几句话,但学生在运用这部分理论解题时,总是问题不断,如果题目是将理论的考查间接地用图像的形式呈现时,对大多学生而言,这更是难以逾越的障碍。本文对化学反应速率和化学平衡图像的类型进行总结,借图像的具象加深对理论的理解。
一、常见的化学平衡图像
以下图像均为对反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔHp+q所作的分析:
1.v-t图像
t1时,增大反应物A的浓度,瞬间增大正反应速率,在这一瞬间对逆反应速率没有影响,因此使得新的正反应速率大于逆反应速率,平衡正向移动。t2时,升高温度,正、逆反应速率均增大,但平衡逆向(逆反应为吸热反应)移动,新的逆反应速率大于正反应速率。t3时,减小压强,正、逆反应速率均减小,平衡逆向(逆反应为气体体积增大方向),新的逆反应速率大于正反应速率。t4时使用适当的催化剂同等程度增大正、逆反应速率,平衡不移动。
2.c(或百分含量)-t图像
压强P1达到平衡的时间于P2达到平衡的时间,因此P1P2(压强大,反应速率快,达到平衡时间短),P1到P2为增大压强,平衡正向移动,反应物A的百分含量减小。温度T1和T2变化亦进行类似分析,不再详述。
3.c(或百分含量)-p(T)图像
温度相同时,压强P2时A百分含量大于P1时A的百分含量,标志平衡正向(气体体积缩小)移动,因此P2到P1是压强增大的过程。温度T1至T2作压强相同时的类似分析即可。
4. 反应物转化率-t图像
使用催化剂,加快反应速率,缩短达到平衡的时间,平衡不移动,因此得出b是加入催化剂的曲线。
二、解题步骤和技巧
1.认真看清图像:一看横、纵坐标的物理意义;二看起点、拐点、交点、终点;三看线的变化趋势;四看浓度、温度、转化率、物质的量等物理量的变化;五看是否需要借助辅助线。
2.依据图像信息,联想平衡移动原理,分析可逆反应的特点:正反应为吸热还是放热;正反应为气体体积缩小还是气体体积增大。
3.充分利用“先拐先平”:即在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,先达到平衡的条件可能是温度高、浓度大、压强大或是使用了适当的催化剂。
篇10
关键词 化学平衡 移动过程 结果
中图分类号:O6-051 文献标识码:A
1疑问与思考
在讲解化学平衡移动原理时,会得出这样的结论――“V (正)>V (逆)平衡一定正向移动”;并且会提出了两个概念――“化学反应进行的方向”和“化学平衡移动的方向”。在查阅教科书及相关大学教材,本人对化学平衡的移动的理解并与其他教师深入探讨,认为这两个概念以及以下例题的结论都值得商榷。
例在恒温和恒容条件下,1L 密闭容器中充入1molSO3 ,发生反应 2SO3(g)? SO2(g) + O2(g),达到平衡后,再向容器中充入1mol SO3 ,此时平衡向什么方向移动?
结论①由勒夏特列原理可知,加入反应物,使V (正)>V (逆),平衡向正反应方向移动。
结论②由勒夏特列原理可知,对反应前后体积变化的反应,增大体系的压强,平向体积缩小的方向移动。所以平衡向逆反应方向移动。
用等效平衡的思想进行推导,如右图1,ⅠⅢ的过程等效于ⅠⅡⅢ的整个过程。而ⅡⅢ的压缩体积变化过程决定平衡的移动方向,所以平衡逆向移动,结论②正确。
本人觉得“过程”应改为“结果”更合理。很明显,这两种建立平衡的过程(途径)是不同的,只是最终的平衡结果是一样的。这如同物理学中的路程与位移的关系,“等效平衡”相当于只考虑“目的地”即化学平衡移动的结果;“平衡移动方向”相当于考虑“途径”即化学平衡移动的过程。
2 概念辨析
在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度,化学平衡向正反应的方向移动。其速率―时间图2,t1到 t2这一段时间内(即图中阴影部分)才是指平衡的移动。增大反应物浓度,结合勒夏特列原理,本人认为上述例题中再加1 mol SO3,从图中知道V (正)>V (逆),此时化学平衡一定向正反应方向移动,所以结论①正确。
3商榷与研讨
本人认为,在处理改变外界条件使化学平衡发生移动问题时,应该首先从真实的变化过程出发,虚拟的平衡过程始终不能替代和抹杀真实的平衡移动过程。我们重点应关注――化学平衡真实的移动过程和移动结果,具体分析如下:
(1)改变某个外界条件时旧平衡的破坏瞬间之后(化学平衡开始移动的方向)与新平衡的建立(化学平衡移动的最终结果),即平衡移动的始态和终态的情况是例题中最常见的问题。如上述例题中“达到平衡后,再向容器中充入1molSO3,此时平衡向什么方向移动?”属于始态问题,完全符合勒夏特列原理,所以此时的化学反应向正反应是在已经建立平衡的旧平衡体系的基础之上进行的,则该化学平衡也是向正反应方向移动。
(2)真实平衡移动过程(途径)是ⅠⅢ,平衡移动肯定向SO3分解的反应方向进行,但达新平衡后(平衡移动的结果),总的进行程度即SO3的新转化率怎样,反应混合物中各物质的百分含量与旧平衡比较如何,则无法从平衡移动的方向判断,此时则可通过等效平衡ⅠⅡⅢ的过程来进行判断。ⅠⅡ(虚拟平衡)两平衡的结果等效,SO3的转化率相等;ⅡⅢ是在虚拟平衡的基础上加压,虚拟平衡在破坏瞬间之后逆向移动,所以SO3新平衡Ⅲ的转化率比旧平衡Ⅰ降低。因此,虚拟等效平衡态只适合用于比较新平衡的结果与旧平衡时反应物的转化率,各物质的百分含量,而不能代替真实的平衡移动过程(途径)。