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時(shí)間:2023-08-23 16:26:13
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化學(xué)平衡移動(dòng)意義在于,當(dāng)改變外界條件比如溫度、壓力和反應(yīng)物、生成物濃度時(shí),打破了原有化學(xué)平衡狀態(tài)使其最大限度的向正方向進(jìn)行,這在工業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。
(1)濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響
從化學(xué)平衡常數(shù)定義分析來(lái)看,當(dāng)反應(yīng)溫度不變時(shí),增加反應(yīng)物濃度必然會(huì)使化學(xué)反應(yīng)向正方向移動(dòng),從而引起生成物濃度的增加這樣才能達(dá)到最終的平衡狀態(tài);同樣將生成物移走,對(duì)于原有的平衡狀態(tài)來(lái)看,相當(dāng)于增加了反應(yīng)物的濃度,反應(yīng)也會(huì)向正方向移動(dòng),提高反應(yīng)物的利用率,這在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用比較廣泛。例如,對(duì)于N2+3H2=2NH3可逆反應(yīng)來(lái)講,讓化學(xué)平衡向生成NH3的方向移動(dòng),在其他條件不變的前提下,可以在反應(yīng)容器中充入N2或者H2使它們的濃度增加。在實(shí)際的生產(chǎn)中為了獲得多的NH3,需要將生成的NH3盡快的移走,降低NH3的濃度。這樣反應(yīng)就能向正方向移動(dòng)。
(2)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響
改變濃度是在化學(xué)平衡常數(shù)不變的情況下遵循的規(guī)律,但是當(dāng)化學(xué)反應(yīng)溫度發(fā)生變化會(huì)引起化學(xué)平衡常數(shù)的變化。經(jīng)過(guò)物理化學(xué)家們的潛心研究,終于發(fā)現(xiàn)了溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,其滿(mǎn)足克拉伯龍方程,即當(dāng)升高溫度化學(xué)反應(yīng)向吸熱的方向移動(dòng),降低溫度化學(xué)反應(yīng)向放熱方向移動(dòng)。所以,在工業(yè)生產(chǎn)中根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的吸、放熱采取相應(yīng)的措施,讓其向著生成物方向移動(dòng)。
(3)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響
壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響主要針對(duì)反應(yīng)物中有氣體或者是生成物有氣體反應(yīng),由化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)看,化學(xué)方程式中分子數(shù)增加和減少的反應(yīng),壓強(qiáng)對(duì)其產(chǎn)生的影響也不同。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明,在其他條件時(shí),增大壓強(qiáng)有利于向化學(xué)分子數(shù)小的方向移動(dòng),減小壓強(qiáng)有利于向化學(xué)分子數(shù)增大的方向移動(dòng)。
二、化學(xué)反應(yīng)速率理論
不同化學(xué)反應(yīng)其反應(yīng)速率有著明顯的區(qū)別,比如,酸堿中和以及爆炸反應(yīng)比較猛烈,部分氧化反應(yīng)進(jìn)行緩慢。為了將化學(xué)反應(yīng)更好的為化工生產(chǎn)服務(wù),需要對(duì)化學(xué)反應(yīng)詳細(xì)的研究,經(jīng)過(guò)研究最終用化學(xué)反應(yīng)速率來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢。
1、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,是通過(guò)影響化學(xué)平衡進(jìn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于大多數(shù)化學(xué)反應(yīng),增加生成物或者降低生成物濃度有利于向正方向移動(dòng),但是并不是所有的化學(xué)反應(yīng)都遵守這個(gè)規(guī)律。比如,某組分對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的分級(jí)數(shù)是零,不管增加還是減少該組分都不會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率造成影響;當(dāng)某組分反應(yīng)分級(jí)數(shù)是負(fù)數(shù),增加其濃度不會(huì)提高原反應(yīng)的速率,相反會(huì)降低其速率。對(duì)于某化學(xué)反應(yīng),當(dāng)確定了催化劑和外界溫度后,濃度就成為影響其反應(yīng)速率是重要因素。
2、溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響很早以前人們就發(fā)現(xiàn)溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有重要影響?;瘜W(xué)反應(yīng)除了濃度對(duì)反應(yīng)速率有影響外,和化學(xué)速率常數(shù)也有著密切的聯(lián)系,溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響主要通過(guò)影響反應(yīng)速率常數(shù)實(shí)現(xiàn)。反應(yīng)中如果整個(gè)體系的活化能降低,其反應(yīng)溫度就越高,反應(yīng)速率也就越快。但是對(duì)于復(fù)雜的反應(yīng)體系來(lái)講,溫度升高有利于向活化能高的方向移動(dòng)。
3、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化性具有選擇性,比如某種物質(zhì)在一個(gè)反應(yīng)中是催化劑,在其他反應(yīng)中就不一定是催化劑。對(duì)于具有主副反應(yīng)的體系,可以選擇合適的催化劑達(dá)到促進(jìn)主反應(yīng)抑制副反應(yīng)的目的。另外,在化工生產(chǎn)中需要研究影響催化劑中毒的因素,避免由于使用工業(yè)設(shè)施不慎,導(dǎo)致催化劑中毒情況的發(fā)生。催化劑中毒使催化劑不能發(fā)揮最佳的催化效果,影響反應(yīng)的進(jìn)行。
溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響比較直觀(guān)、顯著,其影響效果一般分為以下五種。第一種是最常見(jiàn)的,它是指化學(xué)反應(yīng)速率與溫度間呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系,即隨著溫度的升高,化學(xué)反應(yīng)速率呈現(xiàn)出加快的趨勢(shì),比如鹽酸和燒堿的反應(yīng)。范特霍夫是首位提出溫度與化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)間影響關(guān)系的化學(xué)家,而他研究的正是第一類(lèi)反應(yīng)。范特霍夫指出,在反應(yīng)物濃度一定的情況下,溫度每升高10K,化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)隨著加快2~4倍,相應(yīng)地,化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)也會(huì)增加2~4倍。第二種是爆炸極限反應(yīng),也就是說(shuō),當(dāng)溫度升高時(shí),K增大,但達(dá)到極限時(shí),K增加得非???,甚至?xí)鸨ā5谌N是常見(jiàn)的催化反應(yīng),在這類(lèi)反應(yīng)中,溫度是通過(guò)影響催化劑的活性來(lái)影響反應(yīng)速率的。例如,F(xiàn)e這種催化劑的活性,從500~550℃開(kāi)始,隨著溫度升高,活性逐漸增強(qiáng),并且當(dāng)催化劑Fe達(dá)到最大活性值時(shí),化學(xué)反應(yīng)速率最大,而超過(guò)這一極限對(duì)應(yīng)的溫度時(shí),F(xiàn)e的活性會(huì)隨溫度升高而下降,此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)也會(huì)隨著減小。第四種類(lèi)比較反常,比如2NO+O2——2NO2,當(dāng)溫度升高時(shí),化學(xué)反應(yīng)速率反而會(huì)降低。第五種指的是溫度變化會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)的生成物,會(huì)致使副反應(yīng)的發(fā)生或者反應(yīng)復(fù)雜化,在這類(lèi)反應(yīng)中,化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)的變化趨勢(shì)較為復(fù)雜,通常有起有伏,較難把握。
二、溶劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
溶劑是影響化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素,而考慮溶劑對(duì)反應(yīng)速率的影響結(jié)果時(shí),通常要綜合分析,即全面考慮溶劑的極性,溶劑介電常數(shù),原電池原理等。換言之,溶劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響主要表面在以下四方面。第一,如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng),它的生成物的極性大于反應(yīng)物,那么在極性溶劑中反應(yīng)速率較大,相反地,如果生成物的極性小于反應(yīng)物,那么在極性溶劑中化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)減慢。第二,在化學(xué)反應(yīng)中,溶劑的介電常數(shù)越大,表示著離子間的吸引力越弱,所以溶劑的介電常數(shù)越大,離子間的化合反應(yīng)越難進(jìn)行。第三,當(dāng)化學(xué)反應(yīng)是金屬與電解質(zhì)溶液間的反應(yīng),若金屬中含有雜質(zhì),那么將形成原電池,而這將加快化學(xué)反應(yīng)速率。第四,如果反應(yīng)物都是電解質(zhì),那么在稀溶液下,溶液中的離子強(qiáng)度直接影響著化學(xué)反應(yīng)速率,也就是說(shuō),若溶液中存在其他離子,則將會(huì)對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。
三、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響
催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響主要通過(guò)改變反應(yīng)途徑、降低活化能等來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而催化劑的種類(lèi),表面狀態(tài),表面性質(zhì)等都對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有顯著影響。就催化劑種類(lèi)而言,催化劑有普通催化劑和負(fù)催化劑之分,其中負(fù)催化劑的作用效果是阻礙反應(yīng)進(jìn)行,也就是說(shuō)當(dāng)溫度升高時(shí),化學(xué)反應(yīng)速率會(huì)降低,比如保鮮劑和防腐劑。而催化劑的表面狀態(tài)是催化劑的物理性質(zhì),它主要包括催化劑的表面積、表面孔徑大小。通常情況下,催化劑的表面積越大、表面空穴越多,催化劑的活性就越大,相應(yīng)地,化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)就會(huì)越大。比如在H2O2的分解反應(yīng)中,不同狀態(tài)的鉑催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響不同,具體而言,在粉狀鉑的催化下,H2O2分解反應(yīng)速率快于絲狀鉑,而絲狀鉑催化下的反應(yīng)速率快于塊狀鉑。另外由于鉑黑是鉑的膠體分散狀態(tài),活性比粉狀鉑、絲狀鉑都大,所以在它的催化下可能會(huì)使H2O2的分解反應(yīng)伴隨著猛烈爆炸。
結(jié)束語(yǔ)
研究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素及其影響結(jié)果,具有重大意義。一方面,探究的過(guò)程就是學(xué)習(xí)和鞏固的過(guò)程。在教師教學(xué)完成后,再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),再歸納總結(jié)相關(guān)知識(shí),不僅有利于溫故知新,增強(qiáng)我們的學(xué)習(xí)效果,還有助于我們學(xué)生分析、探究等能力的提高。另一方面,這有助于教學(xué)評(píng)價(jià),有利于教師教學(xué)。其實(shí),研究結(jié)果能反應(yīng)出我們學(xué)生的學(xué)習(xí)成效、探究能力以及學(xué)習(xí)態(tài)度,而了解這些,能在極大程度上幫助教師認(rèn)識(shí)到我們學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)以及不足,有助于因材施教。
參考文獻(xiàn)
[1]劉美玲.影響化學(xué)反應(yīng)速率因素之探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2013,(32):90.
一、化學(xué)反應(yīng)速率及其影響因素
1.化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的,通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示,是一段時(shí)間內(nèi)的平均速率。固體或純液體(不是溶液)的濃度可視為不變的常數(shù),故一般不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率。用不同物質(zhì)表示同一反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率時(shí),其數(shù)值可能不同(因此,必須指明具體物質(zhì)),但各種物質(zhì)表示的速率之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
2.參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素,外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率也有影響。
(1)濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響只適用于氣體反應(yīng)或溶液中的反應(yīng);
(2)壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響只適用于有氣體參加的反應(yīng);
(3)溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響:實(shí)驗(yàn)測(cè)得,其他條件不變時(shí),溫度每升高10℃,化學(xué)反應(yīng)速率通常增加到原來(lái)的2-4倍;
(4)使用催化劑,使原來(lái)難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)分步進(jìn)行(本身參與了反應(yīng),但反應(yīng)前后化學(xué)性質(zhì)不變),從而大幅度改變了化學(xué)反應(yīng)速率;
(5)光、電磁波、超聲波、反應(yīng)物顆粒的大小、溶劑的性質(zhì)等也會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。
3.濃度和壓強(qiáng)的改變僅僅改變了單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目,溫度的改變和催化劑的存在卻能改變單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子中活化分子所占的百分?jǐn)?shù)。
A.升高溫度可使該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率降低
B.使用高效催化劑可有效提高正反應(yīng)速率
C.反應(yīng)達(dá)到平衡后,NO的反應(yīng)速率保持恒定
D.單位時(shí)間內(nèi)消耗CO和CO2的物質(zhì)的量相等時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡
解析:升高溫度、使用催化劑都會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速率增大,既包括正反應(yīng)速率,又包括逆反應(yīng)速率,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。反應(yīng)達(dá)到平衡后,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,因此C、D項(xiàng)都是正確的。
答案:A
二、化學(xué)平衡的建立及外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響
1.化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里,正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。
化學(xué)平衡狀態(tài)的特征,(1)逆:化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng),可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底,即反應(yīng)過(guò)程中反應(yīng)物(生成物),不能全部轉(zhuǎn)化為生成物(反應(yīng)物)。(2)動(dòng):化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡,化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)正反應(yīng)和逆反應(yīng)仍在繼續(xù)進(jìn)行。(3)等:指反應(yīng)體系中的用同一種物質(zhì)來(lái)表示的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。對(duì)于不同種物質(zhì)而言,速率不一定相等。(4)定:平衡混合物中各組分的物質(zhì)的量、質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度,各組分的百分含量(體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù))、轉(zhuǎn)化率等不隨時(shí)間變化而改變。(5)變:改變影響化學(xué)平衡的條件,平衡發(fā)生移動(dòng)。(6)化學(xué)平衡的建立與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān),化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是化學(xué)平衡狀態(tài)特征的具體體現(xiàn)。
2.平衡移動(dòng)原理:如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。它是濃度、壓強(qiáng)和溫度等外界條件對(duì)平衡移動(dòng)影響的概括和總結(jié),只適用于已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng),未處于平衡狀態(tài)的體系不能用此原理分析,但它也適用于其他動(dòng)態(tài)平衡體系,如溶解平衡、電離平衡和水解平衡等。催化劑能夠同等程度地增加正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率,因此它對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒(méi)有影響。
A.升高溫度和減小壓強(qiáng)
B.降低溫度和減小壓強(qiáng)
C.降低溫度和增大壓強(qiáng)
D.升高溫度和增大壓強(qiáng)
解析:本題考查了條件改變對(duì)平衡移動(dòng)的影響。由題意知,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故升高溫度有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行;又知該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng),故減小壓強(qiáng)有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行。
答案:A
三、化學(xué)平衡常數(shù)(濃度平衡常數(shù))及轉(zhuǎn)化率的應(yīng)用
1.化學(xué)平衡常數(shù)
(1)化學(xué)平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
(2)化學(xué)平衡常數(shù)表示的意義。
平衡常數(shù)數(shù)值的大小可以反映可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度大小,K值越大,反應(yīng)進(jìn)行越完全,反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高,反之則越低。
2.化學(xué)平衡的基本計(jì)算
(1)物質(zhì)濃度的變化關(guān)系。
反應(yīng)物:平衡濃度=起始濃度-轉(zhuǎn)化濃度;生成物:平衡濃度=起始濃度+轉(zhuǎn)化濃度。
其中,各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們?cè)诨瘜W(xué)方程式中物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。
(4)計(jì)算模式:
(5)化學(xué)平衡計(jì)算的關(guān)鍵是準(zhǔn)確掌握相關(guān)的基本概念及它們相互之間的關(guān)系。化學(xué)平衡的計(jì)算步驟,通常是先寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式,列出反應(yīng)起始時(shí)或平衡時(shí)有關(guān)物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量,然后再通過(guò)相關(guān)的轉(zhuǎn)換,分別求出其他物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)化率。概括為:建立解題模式、確立平衡狀態(tài)方程。說(shuō)明:①反應(yīng)起始時(shí),反應(yīng)物和生成物可能同時(shí)存在;②由于起始濃度是人為控制的,故不同的物質(zhì)起始濃度不一定呈化學(xué)計(jì)量數(shù)比,若反應(yīng)物起始濃度呈計(jì)量數(shù)比,則隱含反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等,且平衡時(shí)反應(yīng)物的濃度呈計(jì)量數(shù)比;③起始濃度、平衡濃度不一定呈計(jì)量數(shù)比,但物質(zhì)之間是按計(jì)量數(shù)反應(yīng)和生成的,故各物質(zhì)的濃度變化一定呈計(jì)量數(shù)比,這是計(jì)算的關(guān)鍵。
答案:C
四、學(xué)習(xí)化學(xué)平衡應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題
1.等效平衡:在兩種不同的初始狀態(tài)下,同一個(gè)可逆反應(yīng)在一定條件(恒溫、恒容或恒溫、恒壓)下分別達(dá)到平衡時(shí),各組成成分的物質(zhì)的量(或體積)分?jǐn)?shù)相等的狀態(tài)。在恒溫恒容條件下,建立等效平衡的一般條件是:反應(yīng)物投料量相當(dāng);在恒溫恒壓條件下,建立等效平衡的條件是:相同反應(yīng)物的投料比相等。
2.平衡移動(dòng)的思維基點(diǎn):
(1)先同后變。進(jìn)行判斷時(shí),可設(shè)置相同的平衡狀態(tài)(參照標(biāo)準(zhǔn)),再根據(jù)題設(shè)條件觀(guān)察變化的趨勢(shì)。
(2)不為零原則。對(duì)于可逆反應(yīng)而言,無(wú)論使用任何外部條件,都不可能使其平衡體系中的任何物質(zhì)濃度變化到零。
3.在實(shí)際生產(chǎn)中,需要綜合考慮反應(yīng)速率、化學(xué)平衡、原料選擇、產(chǎn)量和設(shè)備等各方面情況,以確定最佳生產(chǎn)條件。合成氨選擇的適宜條件通常是:20MPa-50MPa、500℃左右、鐵觸媒;及時(shí)補(bǔ)充N(xiāo)2和H2,及時(shí)將生成氨分離出來(lái)。
答案:B
五、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像題
解題策略:(1)首先要看清楚橫軸和縱軸的意義(特別是縱軸,表示轉(zhuǎn)化率和表示反應(yīng)物的百分含量情況就完全相反)以及曲線(xiàn)本身屬等溫線(xiàn)還是等壓線(xiàn)。(當(dāng)有多余曲線(xiàn)及兩個(gè)以
解析:在恒容狀態(tài)下,在5個(gè)相同的容器中同時(shí)通入等量的NO2,反應(yīng)相同時(shí)間,那么有兩種可能:一是已達(dá)到平衡狀態(tài),二是還沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài),仍然在向正反應(yīng)方向移動(dòng)。若5個(gè)容器在反應(yīng)相同時(shí)間下,均已達(dá)到平衡,因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),NO2的百分含量隨溫度升高而升高,所以B項(xiàng)正確。若5個(gè)容器中有未達(dá)到平衡狀態(tài)的,那么溫度升高,反應(yīng)速率增大,會(huì)出現(xiàn)溫度高的NO2轉(zhuǎn)化得快,導(dǎo)致NO2的百分含量減少的情況,在D圖中轉(zhuǎn)折點(diǎn)為平衡狀態(tài),轉(zhuǎn)折點(diǎn)左則為未平衡狀態(tài),右則為平衡狀態(tài),D項(xiàng)正確。
答案:BD
【跟蹤訓(xùn)練】
下列說(shuō)法不正確的是()
A.第4min至第6min該化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)
B.第2min時(shí),如果只改變某一條件,則改變的條件可能是降低溫度
C.第2min時(shí),如果只改變某一條件,則改變的條件可能是使用催化劑
D.第6min時(shí),其他條件不變,如果升高溫度,正反應(yīng)速率增大
3.B解析:根據(jù)表中數(shù)據(jù)得,第4min后體系中各物質(zhì)的濃度保持不變,即反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);該反應(yīng)在2—4min內(nèi)的反應(yīng)速率大于0—2min內(nèi)的反應(yīng)速率,即第2min時(shí)反應(yīng)速率增大,因此改變的條件不可能為降低溫度,可能為使用催化劑;6min時(shí),升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大。
4.A解析:由于t2時(shí)刻,反應(yīng)再次達(dá)到平衡后的反應(yīng)速率大于原平衡時(shí)的反應(yīng)速率,則可判斷t1時(shí)正反應(yīng)速率減小,而逆反應(yīng)速率增大,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
5.A解析:縮小容器容積使這兩個(gè)反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率增大;升高溫度,反應(yīng)(Ⅰ)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),A的轉(zhuǎn)化率減??;③使A的轉(zhuǎn)化率都減小。
例1 某研究小組在實(shí)驗(yàn)室探究氨基甲酸銨(NH2COONH4)的水解反應(yīng)速率的測(cè)定。
已知:NH2COONH4+2H2O?NH4HCO3+NH3?H2O。該研究小組分別用三份初始濃度不同的氨基甲酸銨溶液測(cè)定其水解反應(yīng)速率,得到c(NH2COO-)隨時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖所示。
計(jì)算25.0 ℃時(shí),0~6 min 內(nèi)氨基甲酸銨水解反應(yīng)的平均速率: 。
解析 25.0 ℃時(shí),0~6 min 內(nèi)氨基甲酸銨水解的平均速率為:[(2.2-1.9)mol?L-16 min]=0.05 mol?L-1?min-1。
例2 對(duì)于可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)?2C(g),在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下,其中表示反應(yīng)速率最快的是( )
A. v(A)=0.5 mol?L-1?min-1
B. v(B)=1.2 mol?L-1?min-1
C. v(C)=0.4 mol?L-1?min-1
D. v(C)=1.1 mol?L-1?min-1
解析 比較反應(yīng)速率的大小時(shí),可以用各物質(zhì)表示的速率除以對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù),然后對(duì)求出的數(shù)值進(jìn)行大小排序,數(shù)值大的,表示該反應(yīng)速率快;也可以利用比例關(guān)系轉(zhuǎn)化為用同一種表示的反應(yīng)速率,再比較大小。以物質(zhì)A為基礎(chǔ),當(dāng)A以0.5 mol?L-1?min-1的速率反應(yīng)時(shí),此時(shí)v(B)應(yīng)為1.5 mol?L-1?min-1,v(C) 應(yīng)為1.0 mol?L-1?min-1,所以表示反應(yīng)速率最快的是D項(xiàng)。
答案 D
例3 某溫度下,濃度都是1 mol?L-1的兩種氣體X2和Y2,在密閉容器中反應(yīng),生成氣體Z,經(jīng)過(guò)t min后,測(cè)得各物質(zhì)的濃度分別為c(X2)=0.4 mol?L-1,c(Y2)=0.6 mol?L-1,c(Z)=0.4 mol?L-1,則該反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為( )
A. 2X2+3Y2?2X2Y3 B. 3X2+2Y2?2X3Y2
C. X2+2Y2?2XY2 D. 2X2+Y2?2X2Y
解析 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的表示可以求得v(X2)=[1-0.4t]mol?L-1?min-1, v(Y2)=[1-0.6t]mol?L-1?min-1, v(Z)=[0.4t]mol?L-1?min-1。在一個(gè)反應(yīng)體系內(nèi),各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)比,所以該反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為3X2+2Y2?2Z。根據(jù)質(zhì)量守恒,得Z的化學(xué)式為X3Y2。
答案 B
點(diǎn)撥 (1)化學(xué)反應(yīng)速率從測(cè)定時(shí)間分,平均速率和瞬時(shí)速率;從反應(yīng)的方向分,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率。所以同一反應(yīng)用不同物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率數(shù)值可能不同,但表示的意義是相同的,而且必須注明反應(yīng)物質(zhì)。(2)在一個(gè)反應(yīng)體系內(nèi),各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于其相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量系數(shù)比,所以依據(jù)化學(xué)方程式可以計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。比較化學(xué)反應(yīng)速率的大?。孩倮蒙鲜鲫P(guān)系,可求解用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率;②利用上述關(guān)系,可求解方程式中未知的化學(xué)計(jì)量數(shù)。
二、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素
例4 為探究鋅與稀硫酸的反應(yīng)速率(以v(H2)表示),向反應(yīng)混合液中加入某些物質(zhì),下列判斷正確的是( )
A. 加入NH4HSO4固體,v(H2)不變
B. 加入少量水,v(H2)減小
C. 加入CH3COONa固體,v(H2)減小
D. 滴加少量CuSO4溶液,v(H2)減小
解析 對(duì)一個(gè)液相反應(yīng)來(lái)說(shuō),影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素主要有:溫度、濃度、催化劑以及其它影響因素。鋅與稀硫酸的反應(yīng)速率的外界因素主要是溫度、氫離子的濃度以及其它影響因素。選項(xiàng)A,加入NH4HSO4固體,增加了體系中的氫離子的濃度,v(H2)增大,錯(cuò)誤;選項(xiàng)B,加入少量水,減小了體系中的氫離子的濃度,v(H2)減小,正確;選項(xiàng)C,加入CH3COONa固體,CH3COONa固體電離出來(lái)的CH3COO-與溶液中的H+反應(yīng)生成弱酸分子CH3COOH,使溶液中的氫離子的濃度減小,v(H2)減小,正確;選項(xiàng)D,滴加少量CuSO4溶液,因?yàn)殇\可以置換出單質(zhì)銅,使得體系中形成銅鋅原電池,加快了反應(yīng)速率, v(H2)增大,錯(cuò)誤。
答案 B
例5 下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( )
A. CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說(shuō)明該反應(yīng)的ΔH
B. 鍍銅鐵制品鍍層受損后,鐵制品比受損前更容易生銹
C. N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) ΔH
D. 水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大,說(shuō)明水的電離是放熱反應(yīng)
解析 選項(xiàng)A,室溫下該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,所以該反應(yīng)的ΔG>0,而且該反應(yīng)的ΔS>0,則ΔH>0,錯(cuò)誤;選項(xiàng)B,鍍銅鐵制品鍍層受損后,在環(huán)境中形成原電池,鐵作負(fù)極更容易生銹,正確;選項(xiàng)C,升高溫度,反應(yīng)速率增大,但該反應(yīng)是放熱反應(yīng),氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率減小,錯(cuò)誤;選項(xiàng)D,水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大,說(shuō)明水的電離是吸熱反應(yīng),錯(cuò)誤。
答案 B
例6 某實(shí)驗(yàn)小組以H2O2分解為例,研究濃度、催化劑、溶液酸堿性對(duì)反應(yīng)速率的影響。在常溫下按照如下方案完成實(shí)驗(yàn)。
(1)催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率的原因是 。
(2)常溫下5% H2O2溶液的pH約為6,H2O2的電離方程式為 。
(3)實(shí)驗(yàn)①和②的目的是 。實(shí)驗(yàn)時(shí)由于沒(méi)有觀(guān)察到明顯現(xiàn)象而無(wú)法得出結(jié)論。資料顯示,通常條件下H2O2穩(wěn)定,不易分解。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模銓?duì)原實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)是 。
(4)實(shí)驗(yàn)③④⑤中,測(cè)得生成氧氣的體積隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖。
分析上圖能夠得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 。
解析 (1)加入催化劑,能降低反應(yīng)的活化能,使更多的分子成為活化分子,從而加快化學(xué)反應(yīng)速率。
(2)常溫下,H2O2的pH約為6,則H2O2為弱酸,其電離方程式為:H2O2?H++HO2-。
(3)實(shí)驗(yàn)①②中均沒(méi)有使用催化劑,只是增大了H2O2的濃度,故實(shí)驗(yàn)①②的目的是探究濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。因?qū)嶒?yàn)過(guò)程中現(xiàn)象不明顯,可采用升溫或使用同種催化劑的方法加快反應(yīng)速率來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
(4)實(shí)驗(yàn)③④⑤中H2O2的濃度相同,并加入相同量的催化劑,而改變的條件是④中酸性增強(qiáng),⑤中堿性增強(qiáng)。通過(guò)相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生O2的快慢(⑤>③>④)可得出如下結(jié)論:溶液的堿性增強(qiáng),能加快H2O2的分解;而溶液的酸性增強(qiáng),能抑制H2O2的分解。
點(diǎn)撥 (1)在一定溫度下,固體和純液體物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為定值,不因其量的增減而影響化學(xué)反應(yīng)速率;(2)溫度對(duì)正、逆反應(yīng)速率都有影響;(3)壓強(qiáng)的改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響只是對(duì)有氣體參加的反應(yīng)而言的;(4)對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng),催化劑既是正反應(yīng)的催化劑,也是逆反應(yīng)的催化劑。
練習(xí)
1. 在一定條件下,反應(yīng)N2+3H2?2NH3,在2 L密閉容器中進(jìn)行,5 min內(nèi)氨的質(zhì)量增加了1.7 g,則反應(yīng)速率為( )
A. v(H2)=0.03 mol?L-1?min-1
B. v(N2)=0.02 mol?L-1?min-1
C. v(NH3)=0.17 g?L-1?min-1
D. v(NH3)=0.01 mol?L-1?min-1
2. 將等物質(zhì)的量的氣體A2和B2注入容積為1 L的密閉容器中反應(yīng)生成C,平衡時(shí)測(cè)得c(A2)=0.58 mol?L-1,則c(B2)=0.16 mol?L-1,c(C)=0.84 mol?L-1,則C的分子式為( )
A. AB2 B. A2B4 C. AB D. A2B
3. 將4 mol A氣體和2 mol B氣體在2 L容器中混合并在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):2A(g)+B(g)?2C(g)。若經(jīng)2 s后測(cè)得C的濃度為0.6 mol?L-1,現(xiàn)有下列幾種說(shuō)法,其中正確的是( )
①用物質(zhì)A表示的反應(yīng)的平均速率為0.3 mol?L-1?s-1
②用物質(zhì)B表示的反應(yīng)的平均速率為0.6 mol?L-1?s-1
③2 s時(shí)物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率為70%
④2 s時(shí)物質(zhì)B的濃度為0.7 mol?L-1
A. ①③? B. ①④?? C. ②③ D. ③④
4. 0.1 mol?L-1 Na2S2O3溶液與0.1 mol?L-1 H2SO4溶液各5 mL和10 mL水混合,反應(yīng)速率為v1 mol?L-1?s-1;0.2 mol?L-1 Na2S2O3溶液與0.2 mol?L-1 H2SO4溶液各5 mL和20 mL水混合,反應(yīng)速率為v2 mol?L-1?s-1。則v1和v2的關(guān)系是( )
A. 大于 B. 小于
C. 等于 D. 不能確定
5. 在一定條件下,NO能跟H2發(fā)生如下反應(yīng):2NO+2H2=N2+2H2O。經(jīng)研究,上述反應(yīng)是按以下三步反應(yīng)依次進(jìn)行的總反應(yīng)(括號(hào)中是該條件下反應(yīng)的相對(duì)速率):(Ⅰ)2NO+H2=N2O+H2O(慢);(Ⅱ)2N2O=2N2+O2(快);(Ⅲ)2H2+O2=2H2O(更快)。以上總反應(yīng)的速率主要取決于三步反應(yīng)中的( )
A. (Ⅰ) B. (Ⅱ)
C. (Ⅲ) D. (Ⅱ)和(Ⅲ)
6. 亞氯酸鹽(NaClO2)可用作漂白劑,在常溫下、不見(jiàn)光時(shí)可保存一年,但在酸性溶液中因生成亞氯酸而發(fā)生分解:5HClO2=4ClO2+H++Cl-+2H2O。分解時(shí),剛加入硫酸時(shí)反應(yīng)緩慢,隨后突然反應(yīng)釋放出ClO2,這是因?yàn)椋?)
A. 酸使亞氯酸的氧化性增強(qiáng)
B. 溶液中的H+起催化作用
C. 溶液中的Cl-起催化作用
D. 逸出的ClO2使反應(yīng)的生成物濃度降低
7. 在體積恒定的密閉容器中,一定量的SO2與1.100 mol O2在催化劑作用下加熱到600℃發(fā)生反應(yīng):2SO2+O2?2SO3,當(dāng)氣體的物質(zhì)的量減少0.315 mol時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡,在相同的溫度下測(cè)得氣體壓強(qiáng)為反應(yīng)前的82.5%。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A. 反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),SO3的生成速率與SO2消耗速率相等
B. 降低溫度,正反應(yīng)速率減小而逆反應(yīng)速率增大
C. 將平衡混合氣體通入過(guò)量BaCl2溶液中,得到沉淀的質(zhì)量為161.980 g
D. 達(dá)到平衡時(shí),SO2的轉(zhuǎn)化率是90%
8. 某化學(xué)反應(yīng)2A?B+D在四種不同條件下進(jìn)行,B、D起始濃度為0。反應(yīng)物A的濃度(mol?L-1)隨反應(yīng)時(shí)間(min)的變化情況如下表:
根據(jù)上述數(shù)據(jù),完成下列填空:
(1)實(shí)驗(yàn)1,反應(yīng)在10至20分鐘時(shí)間內(nèi)平均速率為 mol?L-1?min-1。
(2)實(shí)驗(yàn)2,A的初始濃度c2= mol?L-1,反應(yīng)經(jīng)20分鐘就達(dá)到平衡,可推測(cè)實(shí)驗(yàn)2中還隱含的條件是 。
(3)設(shè)實(shí)驗(yàn)3的反應(yīng)速率為v3,實(shí)驗(yàn)1的反應(yīng)速率為v1,則v3 v1(填“>、=、、=、
參考答案
化學(xué)平衡(第1課時(shí))
化學(xué)平衡貫穿高中必修與選修內(nèi)容,主要體現(xiàn)在必修二“化學(xué)反應(yīng)與能量”和選修四“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”、“水溶液中的離子平衡”等主題中,承前而又啟后,是學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)、學(xué)習(xí)化學(xué)過(guò)程中不可缺少的一部分。但是從化學(xué)平衡中抽象出的化學(xué)平衡模型往往是學(xué)生的認(rèn)知難點(diǎn),因此化學(xué)平衡這一節(jié)不僅是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。
一、單元課程理念分析
本單元主題為“化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡”,從化學(xué)反應(yīng)速率入手,延伸到影響化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素,最后過(guò)渡到化學(xué)平衡?;瘜W(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡不僅是高中化學(xué)學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn),同時(shí)它也遍布在我們的日常生活中、工業(yè)生產(chǎn)中,在這一單元的學(xué)習(xí)中,教師應(yīng)該注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,并進(jìn)行歸納總結(jié)。從課程基本理念來(lái)看,通過(guò)本單元的學(xué)習(xí),教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)化學(xué)的基本原理與基本方法,形成科學(xué)的世界觀(guān);要從學(xué)生的已有經(jīng)驗(yàn)和將要經(jīng)歷的社會(huì)生活實(shí)際出發(fā),包括生活經(jīng)驗(yàn)以及前面已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的化學(xué)知識(shí),幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)與人類(lèi)生活的密切關(guān)系,關(guān)注人類(lèi)面臨的化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問(wèn)題,培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感、參與意識(shí)和決策能力。貫徹落實(shí)以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為主的課程理念,使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)究過(guò)程,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,強(qiáng)化科學(xué)探究意識(shí),促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。同時(shí),教師應(yīng)該用更加多元化的評(píng)價(jià)方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià),學(xué)生也應(yīng)該主動(dòng)的進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。
二、內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分析
在義務(wù)教育的化學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中,已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)飽和溶液以及溶解度的概念,這對(duì)于學(xué)生理解蔗糖的溶解、結(jié)晶平衡很有幫助。在必修二“化學(xué)反應(yīng)與能量”的學(xué)習(xí)過(guò)程中,學(xué)生學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)速率的概念以及淺顯的化學(xué)反應(yīng)限度問(wèn)題,并學(xué)習(xí)了催化劑溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,以及煉鐵高爐尾氣中存在的化學(xué)反應(yīng)的限度問(wèn)題。但是前面學(xué)習(xí)的這些內(nèi)容僅是學(xué)習(xí)化學(xué)平衡章節(jié)的鋪墊內(nèi)容,雖然有部分交叉,但卻是螺旋式上升的知識(shí)結(jié)構(gòu),在內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的要求上也有很大不同,但是也有著緊密的聯(lián)系。
內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比:
教材章節(jié)
內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)
活動(dòng)與探究建議
九年級(jí)下冊(cè)第九單元第二節(jié):溶解度
1.認(rèn)識(shí)溶解現(xiàn)象,知道水是最重要的溶劑,酒精、汽油等也是常見(jiàn)的溶劑。
2.了解飽和溶液和溶解度的涵義。
3.了解結(jié)晶現(xiàn)象。
4.了解溶液在生產(chǎn)、生活中的重要意義。
①利用溶解性表或溶解度曲線(xiàn),查閱有關(guān)物質(zhì)的溶解性或溶解度;依據(jù)給定的數(shù)據(jù)繪制溶解度曲線(xiàn)。
②
探究氯化鈉、硝酸銨、氫氧化鈉三種物質(zhì)在水中溶解時(shí)的溫度變化。
必修二第二章第三節(jié):化學(xué)反應(yīng)的速率和限度
1.認(rèn)識(shí)提高燃料燃燒效率的重要性。
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的速率和化學(xué)反應(yīng)的限度,了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用。
①實(shí)驗(yàn)探究:溫度、催化劑對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響。
②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):證明某些化學(xué)反應(yīng)的可逆性。
選修四第二章第三節(jié):化學(xué)平衡
1.描述化學(xué)平衡建立的過(guò)程,知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義,能利用化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響,并能用理論加以解釋。
3.認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用。
①實(shí)驗(yàn):溫度、濃度對(duì)溴離子與銅離子配位平衡的影響。
②討論:化學(xué)反應(yīng)的趨勢(shì)和速率。
③討論:合成氨反應(yīng)條件選擇的依據(jù)。
從內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)詞上來(lái)看,從初中時(shí)期的知道、認(rèn)識(shí)階段,到必修二認(rèn)識(shí)、了解階段,再到本章節(jié)的探究、解釋階段,可見(jiàn)對(duì)于化學(xué)平衡的學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷進(jìn)階的過(guò)程,也是一個(gè)螺旋上升的過(guò)程。初中時(shí)期學(xué)過(guò)的溶解度概念是我們研究溶解、結(jié)晶平衡的基礎(chǔ);必修二中的化學(xué)反應(yīng)的速率和限度引入了化學(xué)反應(yīng)速率的概念,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步探究了可逆反應(yīng)的限度問(wèn)題,并認(rèn)識(shí)到控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)生活中的重要應(yīng)用。而在本章節(jié)的學(xué)習(xí)中,學(xué)生要進(jìn)一步深入了解可逆反應(yīng)、可逆過(guò)程,掌握可逆反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)的特征,描述平衡的建立過(guò)程,并能夠?qū)⒖赡孢^(guò)程的平衡狀態(tài)遷移到化學(xué)平衡狀態(tài),能夠判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究領(lǐng)域中的重要作用,培養(yǎng)對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣以及對(duì)社會(huì)的責(zé)任感。
從活動(dòng)與探究建議來(lái)看,實(shí)驗(yàn)探究貫穿三個(gè)板塊,可見(jiàn)教師在講授化學(xué)平衡這一章節(jié)時(shí),一定要注重運(yùn)用探究性教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合作學(xué)習(xí),提高學(xué)生探究能力、合作意識(shí)以及歸納總結(jié)的能力。
三、單元知識(shí)類(lèi)型分析
從化學(xué)知識(shí)的分類(lèi)上來(lái)看,本單元主要涉及化學(xué)用語(yǔ)、概念原理、化學(xué)計(jì)算以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)四種知識(shí)類(lèi)型。
化學(xué)用語(yǔ)
元素符號(hào)、化學(xué)式、化學(xué)方程式
概念原理
可逆過(guò)程、可逆反應(yīng)、化學(xué)平衡
化學(xué)計(jì)算
濃度的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算,
化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)一些簡(jiǎn)單的邏輯推理運(yùn)算
化學(xué)實(shí)驗(yàn)
蔗糖溶解、結(jié)晶平衡,二氧化氮與四氧化二氮的可逆平衡
四、單元概念圖的概念編排順序及特點(diǎn)
從這一單元的概念圖來(lái)看,化學(xué)平衡是與化學(xué)反應(yīng)速率以及反應(yīng)進(jìn)行的方向同一層級(jí)的概念,不同的是,化學(xué)反應(yīng)速率是化學(xué)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,而化學(xué)平衡與反應(yīng)進(jìn)行的方向是化學(xué)熱力學(xué)問(wèn)題。化學(xué)平衡下面是發(fā)散出的更加細(xì)化的相關(guān)的概念,化學(xué)平衡是基于可逆反應(yīng)的平衡,因此可逆反應(yīng)是下層概念,可逆反應(yīng)又有自己的下層概念,即它自身具有可逆性和限度?;瘜W(xué)平衡的改變帶來(lái)的就是平衡的移動(dòng),因此平衡移動(dòng)是與可逆反應(yīng)平行的下層概念,而影響平衡移動(dòng)的因素以及解釋平衡移動(dòng)的勒夏特列原理又是平衡移動(dòng)的下層概念?;瘜W(xué)平衡常數(shù)作為衡量可逆反應(yīng)是否到達(dá)平衡的有效手段,也是化學(xué)平衡的下層概念。影響化學(xué)平衡的三大因素作為影響化學(xué)平衡因素這一概念下的三個(gè)平行概念。不難看出,化學(xué)反應(yīng)作為本節(jié)的中心概念向外輻射,概念與概念之間層層遞進(jìn)也層層細(xì)化。
五、教材分析
化學(xué)平衡這一節(jié)位于選修四第二章第二節(jié),承接必修二第二章第三節(jié)的化學(xué)反應(yīng)速率與限度,同時(shí)也是選修四第三章水溶液中的離子平衡的理論基礎(chǔ),地位十分重要,同時(shí)也是教學(xué)的和學(xué)生學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)。
欄目分析:
先行組織者分析——P25頁(yè)第一段作為本節(jié)內(nèi)容的先行組織者,通過(guò)例舉了幾個(gè)學(xué)生之前就已經(jīng)接觸過(guò)的化學(xué)反應(yīng),提出我們從前沒(méi)有考慮反應(yīng)的限度問(wèn)題。然后通過(guò)物質(zhì)的溶解引入溶解平衡這一物理平衡,引導(dǎo)學(xué)生在可逆過(guò)程平衡的基礎(chǔ)上,構(gòu)建可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡。從學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)入手,利于學(xué)生理解,進(jìn)行知識(shí)建構(gòu);從哪可逆過(guò)程到可逆反應(yīng),從簡(jiǎn)到易,符合學(xué)生的認(rèn)知順序。
P25資料卡片——詳細(xì)講解了固體溶質(zhì)的溶解、結(jié)晶過(guò)程作為可逆過(guò)程的特點(diǎn),便于學(xué)生理解可逆過(guò)程以及可逆過(guò)程的平衡,同時(shí)有助于學(xué)生深入了解溶液理論。
P26資料卡片——對(duì)可逆反應(yīng)進(jìn)行了明確定義,并將反應(yīng)限度為100%以及為0%的反應(yīng)作為特殊情況處理,那么所有的化學(xué)反應(yīng)就實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一。有利于學(xué)生加深對(duì)于可逆反應(yīng)的理解,在可逆反應(yīng)的基礎(chǔ)上建構(gòu)化學(xué)平衡。
六、學(xué)情分析(三維目標(biāo)起點(diǎn)狀態(tài))
知識(shí)與技能:
1、了解溶解度的概念,明確蔗糖在水中不能無(wú)限溶解,在過(guò)飽和溶液中會(huì)有結(jié)晶析出。
2、了解溫度能夠影響固體物質(zhì)在水中的溶解度。
3、了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念并能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。
4、知道催化劑與溫度能夠影響化學(xué)反應(yīng)速率。
5、對(duì)可逆反應(yīng)有一定的了解。
過(guò)程與方法:
1、有一定實(shí)驗(yàn)探究與合作學(xué)習(xí)的能力。
2、有一定的知識(shí)遷移能力但是不強(qiáng)。
3、抽象思維能力不強(qiáng)。
情感態(tài)度價(jià)值觀(guān):
1、認(rèn)識(shí)到控制化學(xué)反應(yīng)速率在生產(chǎn)生活中有重要的意義。
2、知道在工業(yè)生產(chǎn)(高爐煉鐵)中存在化學(xué)反應(yīng)的限度問(wèn)題,改變化學(xué)反應(yīng)的限度可以提高轉(zhuǎn)化率。
七、三維目標(biāo)設(shè)計(jì)
知識(shí)與技能:
1、通過(guò)對(duì)溶解平衡這一可逆過(guò)程的理解和遷移,使學(xué)生建立起化學(xué)平衡的概念,并理解可逆反應(yīng),明確可逆反應(yīng)的表達(dá)方式。
2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究以及小組合作學(xué)習(xí),提高實(shí)驗(yàn)探究能力、科學(xué)素養(yǎng)以及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
2、通過(guò)對(duì)化學(xué)平衡概念的理解,歸納出一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的特征。3、能用平衡狀態(tài)的特征來(lái)判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡。
過(guò)程與方法:
1、從學(xué)生已有關(guān)于溶解的知識(shí)——溶解平衡,導(dǎo)入化學(xué)平衡,通過(guò)對(duì)溶解平衡的理解和遷移,使學(xué)生建立起化學(xué)平衡是個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的概念。
2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究以及小組合作學(xué)習(xí)的形式探究可逆過(guò)程、可逆反應(yīng)以及化學(xué)平衡的特點(diǎn)。
3、引導(dǎo)學(xué)生理解化學(xué)平衡的概念,討論并歸納出反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)所具有的特征。
4、通過(guò)適當(dāng)?shù)木毩?xí)讓學(xué)生用已歸納的平衡特征來(lái)判斷在一定條件下,一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到某種程度時(shí)是否達(dá)到平衡。
5、通過(guò)課下查閱資料,提高搜集信息、篩選信息以及提取信息的能力。
情感態(tài)度價(jià)值觀(guān):
1、認(rèn)識(shí)到化學(xué)平衡普遍存在于在我們的日常生活中與工業(yè)生產(chǎn)中,改變化學(xué)平衡在人類(lèi)的生產(chǎn)生活中具有重要的意義。
2、化學(xué)平衡的核心內(nèi)容——?jiǎng)討B(tài)平衡,日常生活中的溶解平衡、環(huán)保等平衡問(wèn)題與化學(xué)理論密切聯(lián)系在一起——化學(xué)與生活息息相關(guān)。
八、教學(xué)重難點(diǎn)分析
教學(xué)重點(diǎn):
1、對(duì)可逆過(guò)程以及可逆反應(yīng)的認(rèn)識(shí)和理解。
2、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過(guò)程以及概念理解。
3、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征。
4、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷。
教學(xué)難點(diǎn):
1、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過(guò)程。
2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征以及判斷。
重難點(diǎn)確定理論依據(jù):
對(duì)于本節(jié)內(nèi)容而言,一切教學(xué)活動(dòng)都是圍繞化學(xué)平衡展開(kāi),化學(xué)平衡這一節(jié)是下一章“水溶液中的離子平衡”的理論基礎(chǔ),同時(shí)也是選修二“化學(xué)反應(yīng)速率與限度”的延伸,無(wú)論在教材中還是在化學(xué)學(xué)科的知識(shí)體系中,都有著十分重要的地位,因此是對(duì)于可逆過(guò)程以及可逆反應(yīng)的認(rèn)識(shí)和理解、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過(guò)程以及概念理解、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征以及化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷都是教師教學(xué)的重點(diǎn)。
對(duì)于學(xué)生而言,他們對(duì)可逆過(guò)程以及可逆反應(yīng)的認(rèn)識(shí)都比較淺顯,而在此基礎(chǔ)上建立起來(lái)的化學(xué)平衡又十分抽象,不利于他們的理解,因此化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過(guò)程、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征以及判斷是教學(xué)難點(diǎn)。
九、教學(xué)方法
多媒體演示法、提問(wèn)法、談話(huà)法、實(shí)驗(yàn)探究法、講解法
十、教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
環(huán)節(jié)一
可逆過(guò)程及平衡
【提問(wèn)】:大家結(jié)合我們的日常生活并回顧以前學(xué)過(guò)的知識(shí),思考一下,蔗糖能夠在水中無(wú)限的溶解嗎?
【講解】我們以前就已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)蔗糖、食鹽等固體是不能在水溶液中無(wú)限溶解的,因?yàn)樗麄兌加幸欢ǖ娜芙舛取?/p>
【PPT展示】展示一杯飽和蔗糖溶液,杯內(nèi)仍有沒(méi)有溶解的蔗糖固體。
【提問(wèn)】大家思考一下,當(dāng)蔗糖溶液達(dá)到飽和的時(shí)候,溶解現(xiàn)象還存在嗎,如果存在,如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證呢?
【教師引導(dǎo)】向飽和蔗糖溶液中加入繼續(xù)加入蔗糖晶體,蔗糖晶體的總質(zhì)量不會(huì)再減少,但是如果蔗糖晶體能夠在別的地方析出,就能證明蔗糖在析出的同時(shí)也在不斷的溶解,因?yàn)樵谝欢囟认拢崽堑娜芙舛仁且欢ǖ?。大家思考一下,我們可以通過(guò)什么樣的手段讓蔗糖在別的地方析出呢?
【PPT展示】播放向蔗糖溶液中插入棉線(xiàn)并有蔗糖晶體在棉線(xiàn)析出的視頻,驗(yàn)證先前提出的假設(shè)。
【板書(shū)】蔗糖溶液
可逆過(guò)程
在溶液達(dá)到飽和時(shí),v溶解=v結(jié)晶
【總結(jié)】蔗糖溶解是一個(gè)可逆過(guò)程,溶液達(dá)到飽和時(shí),并非是一個(gè)靜止的過(guò)程,而是蔗糖晶體的溶解速度與析出速度相同。
【提問(wèn)】既然溶液中一直存在著溶解和結(jié)晶的過(guò)程,那在溶液還未達(dá)到飽和前,這兩種過(guò)程間的關(guān)系是怎樣的呢?在過(guò)飽和的情況下,這兩種過(guò)程之間的關(guān)系又是怎樣的呢?引導(dǎo)學(xué)生閱讀P25資料卡片。
【總結(jié)并板書(shū)】
未飽和時(shí):v溶解>v結(jié)晶
過(guò)飽和時(shí):v溶解
【思考并回答】
蔗糖在水中有一定的溶解度,因此不會(huì)無(wú)限度的溶解。
【仔細(xì)觀(guān)察】通過(guò)觀(guān)察圖片確定自己回答的正確性。
【思考并進(jìn)行交流】溶解現(xiàn)象可能仍然存在,只不過(guò)溶解過(guò)程與結(jié)晶過(guò)程速度一樣。
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】通過(guò)回顧初中知識(shí),想到向飽和蔗糖溶液中插入棉線(xiàn),觀(guān)察是否有蔗糖晶體析出。
【仔細(xì)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】得出飽和蔗糖溶液中同時(shí)存在溶解與結(jié)晶兩個(gè)過(guò)程,且v溶解=v結(jié)晶的結(jié)論。
【思考并回答】在沒(méi)有達(dá)到飽和前,v溶解>v結(jié)晶;在過(guò)飽和的情況下v溶解
回顧溶解度概念,讓學(xué)生明確蔗糖在水溶液中的溶解是有一定
“限度”的。
溫故知新,在溶解度、飽和溶液的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究蔗糖的溶解是一個(gè)可逆過(guò)程,在飽和溶液狀態(tài)下溶解與結(jié)晶達(dá)到平衡。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程如果學(xué)生沒(méi)有想到插入棉線(xiàn),其他可行的方案也可以,教師可以進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)
明確蔗糖溶解過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程,在達(dá)到平衡時(shí)正過(guò)程與逆過(guò)程的進(jìn)行速度一樣。在沒(méi)有達(dá)到飽和前,v溶解>v結(jié)晶;在過(guò)飽和的情況下v溶解
環(huán)節(jié)二
可逆反應(yīng)
【導(dǎo)入】我們剛剛研究了蔗糖溶解這一可逆過(guò)程,但是我們不僅接觸過(guò)像蔗糖溶解這樣的可逆過(guò)程,還接觸過(guò)可逆反應(yīng),比如說(shuō)在高爐煉鐵中存在的焦炭和氧氣生成一氧化碳的反應(yīng),以及我們工業(yè)上的合成氨反應(yīng)。
【板書(shū)】可逆反應(yīng)
高爐煉鐵:
2C+O2=2CO
工業(yè)及合成氨:
2N2+3H2=2NH3
【討論】我們現(xiàn)在已經(jīng)舉出了幾個(gè)可逆反應(yīng)的例子,讓我們來(lái)歸納一下,到底什么樣的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng),可逆反應(yīng)應(yīng)該用什么特殊的表示符號(hào)呢?
這個(gè)反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)嗎?
【總結(jié)】在相同的條件下能夠同時(shí)從正向和逆向兩個(gè)方向進(jìn)行化學(xué)的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為可逆反應(yīng),可逆反應(yīng)要用可逆符號(hào)來(lái)表示。
【回顧】回顧從前學(xué)過(guò)的可逆反應(yīng),以及他們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)的體現(xiàn)。
【交流討論】可逆反應(yīng)是正向和逆向均能進(jìn)行的反應(yīng),但是要在同樣的條件下,氧氣與氫氣生成水的過(guò)程與水電解生成氫氣和氧氣的過(guò)程反應(yīng)條件不一樣,所以不是可逆反應(yīng);可逆反應(yīng)要用可逆號(hào)而不是等號(hào)來(lái)表示。
從可逆過(guò)程過(guò)渡到可逆反應(yīng),是知識(shí)進(jìn)階,也是知識(shí)遷移的一個(gè)過(guò)程,符合學(xué)生的認(rèn)知順序,能夠讓學(xué)生更好的把握可逆過(guò)程與可逆反應(yīng)之間的關(guān)系。
通過(guò)交流討論以及教師引導(dǎo)明確可逆反應(yīng)的定義以及基本特征,能夠判斷可逆反應(yīng)。
環(huán)節(jié)三
化學(xué)平衡
【類(lèi)比探究】我們已經(jīng)研究過(guò),對(duì)于可逆過(guò)程,當(dāng)它達(dá)到平衡時(shí),存在v溶解=v結(jié)晶的動(dòng)態(tài)平衡,那么可逆反應(yīng)作為可逆過(guò)程的一種,是不是也存在這樣的平衡呢?
【追問(wèn)】那在達(dá)到平衡之前,這個(gè)可逆反應(yīng)是怎樣進(jìn)行的呢?
【PPT展示】二氧化氮在容器里的反應(yīng)過(guò)程,并引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀(guān)察氣體顏色。預(yù)測(cè)達(dá)到平衡時(shí)的現(xiàn)象。
【繼續(xù)PPT展示】將剛剛的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行熱水浴操作,氣體顏色改變,引導(dǎo)學(xué)生思考原因。
【講解】氣體顏色的改變意味著v正≠v逆了,說(shuō)明平衡發(fā)生了移動(dòng),這意味化學(xué)平衡是可以改變的。
【回顧總結(jié)】在到達(dá)平衡時(shí),這個(gè)體系有什么特點(diǎn)呢?
【總結(jié)歸納并板書(shū)】化學(xué)平衡
定義:
研究對(duì)象:可逆反應(yīng)
標(biāo)志:各組分濃度都不再改變
實(shí)質(zhì):v正=v逆
特征:
①逆:只有可逆反應(yīng)才有化學(xué)平衡
②等:v正=v逆
③動(dòng):反應(yīng)并沒(méi)有停止,而是達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡。
④定:各組分的物質(zhì)的量濃度都不在改變。
⑤變:化學(xué)平衡是可以改變的。
【思考交流并回答】可逆反應(yīng)同樣存在這樣的平衡,在達(dá)到平衡時(shí)v正=v逆,反應(yīng)物不再減少,生成物也不再增加。
【回答】在到達(dá)平衡之前v正>v逆,,
反應(yīng)物不斷減少,生成物不斷增加。
【觀(guān)察并思考】
反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),v正=v逆,反應(yīng)物與生成物的濃度不再改變,裝置里的氣體顏色不再改變。
【思考并回答】NO2變少了N2O2變多了,反應(yīng)進(jìn)行的程度加深了一些。
【歸納思考并回答】到達(dá)平衡時(shí)v正=v逆,反應(yīng)物與生成物的濃度不再改變,化學(xué)平衡會(huì)因?yàn)榄h(huán)境的影響而發(fā)生改變。
通過(guò)類(lèi)比推理、知識(shí)遷移,以及小組間的合作交流,發(fā)掘出可逆反應(yīng)的平衡特征。
教師引導(dǎo),通過(guò)類(lèi)比和遷移,自我構(gòu)建化學(xué)平衡的建立過(guò)程。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,歸納思考、討論交流等方式發(fā)現(xiàn)化學(xué)平衡的特征
通過(guò)歸納總結(jié)以及教師講解,在化學(xué)平衡建立的基礎(chǔ)上掌握化學(xué)平衡的特征。
環(huán)節(jié)四
鞏固提升
【習(xí)題鞏固】
【例1】
在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是 (AC
)
A.
C的生成速率與C分解的速率相等
B.單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA,同時(shí)生成3nmolB
C.
A、B、C的濃度不再變化
D.
A、B、C的分子數(shù)比為1:3:2
【例2】
下列說(shuō)法中可以充分說(shuō)明反應(yīng):
在恒溫下已達(dá)平衡狀態(tài)的是(
B
)
A.反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化
B.P和S的生成速率相等
C.反應(yīng)容器內(nèi)P、Q、R、S四者共存
D.反應(yīng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時(shí)間而變化
【例3】
下列說(shuō)法可以證明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是(
AC
)
A.1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)H-H鍵形成
B.1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)H-H鍵斷裂
C.1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)N-H鍵斷裂
D.1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)N-H鍵形成
【教師講解】
【思考作答】
回顧剛剛講到的化學(xué)平衡的相關(guān)知識(shí),并通過(guò)邏輯推理,簡(jiǎn)單運(yùn)算等方式來(lái)確定答案。
【聆聽(tīng)講解】仔細(xì)聽(tīng)教師講解,審查自己的錯(cuò)誤以及思維漏洞。
這是三道均是判斷可逆是否達(dá)到平衡的題目,但是切入點(diǎn)卻不一樣,即從不同的方面來(lái)判斷各組分是否還在變化,可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡。有利于學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡更加深層次的理解,同時(shí)也增強(qiáng)他們邏輯推理能力。
環(huán)節(jié)五
情感升華
【PPT展示】合成氨工業(yè)在人類(lèi)歷史上起著至關(guān)重要的作用,如果沒(méi)有合成氨工業(yè),就不會(huì)有今天迅猛發(fā)展的農(nóng)業(yè),也就不能養(yǎng)活地球上的七十多億人口,盡管合成氨工業(yè)給人類(lèi)帶來(lái)了極大的收益,但事實(shí)上反應(yīng):
2N2+3H2=2NH3
它的轉(zhuǎn)化率并不高,而提高合成氨的轉(zhuǎn)化率,仍然是科學(xué)家們一直在研究的問(wèn)題,如何讓反應(yīng)朝我們希望的方向進(jìn)行?請(qǐng)大家思考這個(gè)問(wèn)題并查閱相關(guān)資料,我們下一節(jié)課會(huì)講解影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素。
【傾聽(tīng)、思考】感受化學(xué)給人類(lèi)文明帶來(lái)的巨大貢獻(xiàn),并結(jié)合合成氨工業(yè)中的可逆反應(yīng),加深對(duì)本節(jié)課知識(shí)的印象,同時(shí)積極思考老師留下的問(wèn)題并進(jìn)行資料的查找。
通過(guò)講述化學(xué)在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用以及貢獻(xiàn),讓學(xué)生感受化學(xué)的魅力,提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,同時(shí)增強(qiáng)對(duì)社會(huì)發(fā)展的責(zé)任感。
十一:板書(shū)設(shè)計(jì)
主板書(shū)
三、化學(xué)平衡
研究對(duì)象:可逆反應(yīng)
定義:在一定條件下的可逆反應(yīng)里,當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的百分含量(濃度、質(zhì)量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù))保持不變的狀態(tài)。
標(biāo)志:各組分濃度都不再改變
實(shí)質(zhì):v正=v逆
化學(xué)平衡特征:
逆、等、動(dòng)、定、變
主板書(shū)
一、可逆過(guò)程
在溶液達(dá)到飽和時(shí),v溶解=v結(jié)晶
未飽和時(shí):v溶解>v結(jié)晶
過(guò)飽和時(shí):v溶解
二、可逆反應(yīng)
特點(diǎn):在相同的條件下能夠同時(shí)從正向和逆向兩個(gè)方向進(jìn)行化學(xué)的化學(xué)反應(yīng)。
表示:可逆符號(hào)
到達(dá)平衡:v正=v逆
未達(dá)平衡:v正>v逆
副板書(shū)
練習(xí)題目的一些講解
十二:教學(xué)設(shè)計(jì)反思
困難:
1.
不能準(zhǔn)確判斷一課時(shí)教學(xué)具體能夠進(jìn)行到什么地方,因?yàn)闆](méi)有進(jìn)行過(guò)具體授課,因此無(wú)法確定每一部分的教學(xué)過(guò)程具體需要多長(zhǎng)時(shí)間。
2.
評(píng)價(jià)方式比較單一,只有習(xí)題和口頭提問(wèn)。
3.
教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中,不能準(zhǔn)確判斷哪一種教學(xué)活動(dòng)更有助于學(xué)生理解。
解決策略:
1.
上網(wǎng)查找一些精品課程,同時(shí)學(xué)習(xí)老師發(fā)的一些案例,將一課時(shí)教學(xué)內(nèi)容確定在影響化學(xué)平衡的因素之前。
2.
應(yīng)該設(shè)計(jì)導(dǎo)學(xué)案對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。
知識(shí)目標(biāo)
使學(xué)生建立化學(xué)平衡的觀(guān)點(diǎn);理解化學(xué)平衡的特征;理解濃度、壓強(qiáng)和溫度等條件對(duì)化學(xué)平衡的影響;理解平衡移動(dòng)的原理。
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力,通過(guò)對(duì)變化規(guī)律本質(zhì)的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)學(xué)生分析、推理、歸納、總結(jié)的能力。
情感目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度及從微觀(guān)到宏觀(guān),從現(xiàn)象到本質(zhì)的科學(xué)的研究方法。
教學(xué)建議
化學(xué)平衡教材分析
本節(jié)教材分為兩部分。第一部分為化學(xué)平衡的建立,這是本章教學(xué)的重點(diǎn)。第二部分為化學(xué)平衡常數(shù),在最新的高中化學(xué)教學(xué)大綱(2002年版)中,該部分沒(méi)有要求。
化學(xué)平衡觀(guān)點(diǎn)的建立是很重要的,也具有一定的難度。教材注意精心設(shè)置知識(shí)臺(tái)階,采用圖畫(huà)和聯(lián)想等方法,幫助學(xué)生建立化學(xué)平衡的觀(guān)點(diǎn)。
教材以合成氨工業(yè)為例,指出在化學(xué)研究和化工生產(chǎn)中,只考慮化學(xué)反應(yīng)速率是不夠的,還需要考慮化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度,即化學(xué)平衡。建立化學(xué)平衡觀(guān)點(diǎn)的關(guān)鍵,是幫助學(xué)生理解在一定條件下的可逆反應(yīng)中,正、逆反應(yīng)速率會(huì)趨于相等。教材以蔗糖溶解為例指出在飽和溶液中,當(dāng)蔗糖溶解的速率與結(jié)晶速率相等時(shí),處于溶解平衡狀態(tài),并進(jìn)而以的可逆反應(yīng)為例,說(shuō)明在上述可逆反應(yīng)中,當(dāng)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等時(shí),就處于化學(xué)平衡狀態(tài)。這樣層層引導(dǎo),通過(guò)圖畫(huà)等幫助學(xué)生聯(lián)想,借以
在一定程度上突破化學(xué)平衡狀態(tài)建立的教學(xué)難點(diǎn)。
教材接著通過(guò)對(duì)19世紀(jì)后期,在英國(guó)曾出現(xiàn)的用建造高大高爐的方法來(lái)減少高爐氣中含量的錯(cuò)誤做法展開(kāi)討論。通過(guò)對(duì)該史實(shí)的討論,使學(xué)生對(duì)化學(xué)平衡的建立和特征有更深刻的理解,培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際問(wèn)題的能力,并訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法。
化學(xué)平衡教法建議
教學(xué)中應(yīng)注意精心設(shè)置知識(shí)臺(tái)階,充分利用教材的章圖、本節(jié)內(nèi)的圖畫(huà)等啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想,借以建立化學(xué)平衡的觀(guān)點(diǎn)。
教學(xué)可采取以下步驟:
1.以合成氨工業(yè)為例,引入新課,明確化學(xué)平衡研究的課題。
(1)復(fù)習(xí)提問(wèn),工業(yè)上合成氨的化學(xué)方程式
(2)明確合成氨的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng),并提問(wèn)可逆反應(yīng)的定義,強(qiáng)調(diào)“二同”——即正反應(yīng)、逆反應(yīng)在同一條件下,同時(shí)進(jìn)行;強(qiáng)調(diào)可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底,所以對(duì)任一可逆反應(yīng)來(lái)講,都有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度問(wèn)題。
(3)由以上得出合成氨工業(yè)中要考慮的兩個(gè)問(wèn)題,一是化學(xué)反應(yīng)速率問(wèn)題,即如何在單位時(shí)間里提高合成氨的產(chǎn)量;一是如何使和盡可能多地轉(zhuǎn)變?yōu)?,即可逆反?yīng)進(jìn)行的程度以及各種條件對(duì)反應(yīng)進(jìn)行程度的影響——化學(xué)平衡研究的問(wèn)題。
2.從具體的化學(xué)反應(yīng)入手,層層引導(dǎo),建立化學(xué)平衡的觀(guān)點(diǎn)。
如蔗糖飽和溶液中,蔗糖溶解的速率與結(jié)晶的速率相等時(shí),處于溶解平衡狀態(tài)。
又如,說(shuō)明一定溫度下,正、逆反應(yīng)速率相等時(shí),可逆反應(yīng)就處于化學(xué)平衡狀態(tài),反應(yīng)無(wú)論進(jìn)行多長(zhǎng)時(shí)間,反應(yīng)混合物中各氣體的濃度都不再發(fā)生變化。
通過(guò)向?qū)W生提出問(wèn)題:達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)有何特征?讓學(xué)生討論。最后得出:化學(xué)平衡狀態(tài)是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里,正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)(此時(shí)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行到最大限度)。并指出某一化學(xué)平衡狀態(tài)是在一定條件下建立的。
3.為進(jìn)一步深刻理解化學(xué)平衡的建立和特征,可以書(shū)中的史實(shí)為例引導(dǎo)學(xué)生討論分析。得出在一定條件下當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),增加高爐高度只是增加了CO和鐵礦石的接觸時(shí)間,并沒(méi)有改變化學(xué)平衡建立時(shí)的條件,所以平衡狀態(tài)不變,即CO的濃度是相同的。關(guān)于CO濃度的變化是一個(gè)化學(xué)平衡移動(dòng)的問(wèn)題,將在下一節(jié)教學(xué)中主要討論。從而使學(xué)生明白本節(jié)的討論題的涵義。
“影響化學(xué)平衡的條件”教材分析
本節(jié)教材在本章中起承上啟下的作用。在影響化學(xué)反應(yīng)速率的條件和化學(xué)平衡等知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行本節(jié)的教學(xué),系統(tǒng)性較好,有利于啟發(fā)學(xué)生思考,便于學(xué)生接受。
本節(jié)重點(diǎn):濃度、壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響。難點(diǎn):平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用。
因濃度、溫度等外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響等內(nèi)容,不僅在知識(shí)上為本節(jié)的教學(xué)奠定了基礎(chǔ),而且其探討問(wèn)題的思路和方法,也可遷移用來(lái)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行本書(shū)的學(xué)習(xí)。所以本節(jié)教材在前言中就明確指出,當(dāng)濃度、溫度等外界條件改變時(shí),化學(xué)平衡就會(huì)發(fā)生移動(dòng)。同時(shí)指出,研究化學(xué)平衡的目的,并不是為了保持平衡狀態(tài)不變,而是為了利用外界條件的改變,使化學(xué)平衡向有利的方向移動(dòng),如向提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的方向移動(dòng),由此說(shuō)明學(xué)習(xí)本節(jié)的實(shí)際意義。
教材重視由實(shí)驗(yàn)引入教學(xué),通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀(guān)察和分析,引導(dǎo)學(xué)生得出增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度都可以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的結(jié)論。反之,則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。并在溫度對(duì)化學(xué)平衡影響后通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析,歸納出平衡移動(dòng)原理。
壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響,教材中采用對(duì)合成氨反應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,引導(dǎo)學(xué)生得出壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。
教材在充分肯定平衡移動(dòng)原理的同時(shí),也指出該原理的局限性,以教育學(xué)生在應(yīng)用原理
時(shí),應(yīng)注意原理的適用范圍,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度的熏陶和科學(xué)方法的訓(xùn)練。
“影響化學(xué)平衡的條件”教學(xué)建議
本節(jié)教學(xué)可從演示實(shí)驗(yàn)入手,采用邊演示實(shí)驗(yàn)邊講解的方法,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,啟發(fā)學(xué)生充分討論,由師生共同歸納出平衡移動(dòng)原理。
新課的引入:
①?gòu)?fù)習(xí)上一節(jié)講過(guò)的“化學(xué)平衡狀態(tài)”的概念,強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡狀態(tài)是建立在一定條件基礎(chǔ)上的,當(dāng)濃度、壓強(qiáng)、溫度等反應(yīng)條件改變時(shí),原平衡的反應(yīng)混合物里各組分的濃度也會(huì)隨著改變,從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)。
②給出“化學(xué)平衡的移動(dòng)”概念,強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡的移動(dòng)是可逆反應(yīng)中舊平衡的破壞、新平衡的建立的過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中,反應(yīng)混合物中各組分的濃度一直在變化著。
③指出學(xué)習(xí)和研究化學(xué)平衡的實(shí)際意義正是利用外界條件的改變,使舊的化學(xué)平衡破壞并建立新的較理想的化學(xué)平衡。
具體的教學(xué)建議如下:
1.重點(diǎn)講解濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響
(1)觀(guān)察上一節(jié)教材中的表3-l,對(duì)比第1和第4組數(shù)據(jù),讓學(xué)生思考:可從中得出什么結(jié)論?
(2)從演示實(shí)驗(yàn)或?qū)W生實(shí)驗(yàn)入手,通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀(guān)察和分析,引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論。這里應(yīng)明確,溶液顏色的深淺變化,實(shí)質(zhì)是濃度的增大與減小而造成的。
(3)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響展開(kāi)討論,說(shuō)明濃度的改變?yōu)槭裁磿?huì)使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。討論時(shí),應(yīng)研究一個(gè)具體的可逆反應(yīng)。討論后,應(yīng)明確濃度的改變使正、逆反應(yīng)速率不再相等,使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng);增加某一反應(yīng)物的濃度,會(huì)使反應(yīng)混合物中各組分的濃度進(jìn)行調(diào)整;新平衡建立時(shí),生成物的濃度要較原平衡時(shí)增加,該反應(yīng)物的濃度較剛增加時(shí)減小,但較原平衡時(shí)增加。
2.壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響:應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并從中得出正確的結(jié)論。溫度對(duì)化學(xué)平衡影響也是從實(shí)驗(yàn)入手。要引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,歸納出壓強(qiáng)和溫度的改變對(duì)化學(xué)平衡的影響。
3.勒夏特列原理的教學(xué):在明確了濃度、壓強(qiáng)、溫度的改變對(duì)化學(xué)平衡的影響以后,可采用歸納法,突破對(duì)勒夏特列原理表述中“減弱這種改變”含義理解上的困難:
其他幾個(gè)問(wèn)題:
1.關(guān)于催化劑問(wèn)題,應(yīng)明確:①由于催化劑能同等程度增加正、逆反應(yīng)速率,因此它對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒(méi)有影響;②使用催化劑,能改變達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。
2.關(guān)于化學(xué)平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用范圍和局限性,應(yīng)明確:①平衡移動(dòng)原理對(duì)所有的動(dòng)態(tài)平衡都適用,為后面將要學(xué)習(xí)的電離平衡、水解平衡作鋪墊;②平衡移動(dòng)原理能用來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向,但不能用來(lái)判斷建立新平衡所需要的時(shí)間。教育學(xué)生在應(yīng)用原理時(shí)應(yīng)注意原理的適用范圍,對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度的熏陶和科學(xué)方法的訓(xùn)練。
關(guān)鍵詞:反應(yīng)速率;化學(xué)平衡;圖象問(wèn)題;解題策略
中圖分類(lèi)號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1992-7711(2014)05-0158
平衡圖象問(wèn)題形式多樣,能從多方面考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力和問(wèn)題的分析能力,能較好地體現(xiàn)思維素質(zhì),所以經(jīng)常在題目中出現(xiàn)。下面,筆者具體談?wù)勥@類(lèi)問(wèn)題的解題策略,并分類(lèi)加以例析。
一、策略妙談
1. 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)速率的有關(guān)圖象問(wèn)題,可按照以下方法進(jìn)行分析:(1)認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清橫、縱坐標(biāo)所表示的意義。(2)看起點(diǎn),分清反應(yīng)物和生成物,濃度減小的是反應(yīng)物,濃度增大的是生成物,生成物多數(shù)以原點(diǎn)為起點(diǎn)。(3)看變化趨勢(shì),分清正反應(yīng)和逆反應(yīng),分清放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。(4)看終點(diǎn),分清消耗的濃度和增大的濃度。反應(yīng)物消耗的濃度與生成物增大的濃度之比等于方程式中各物質(zhì)的計(jì)量系數(shù)之比。(5)對(duì)于時(shí)間――速率圖象,看清曲線(xiàn)是連續(xù)的,還是跳躍的。分清“漸變”和“突變”、“大變”和“小變”。
2. 對(duì)于化學(xué)平衡的有關(guān)圖象問(wèn)題,可按照以下方法進(jìn)行分析:(1)認(rèn)清坐標(biāo)系,搞清橫、縱坐標(biāo)所代表的意義,并與勒夏特列原理掛鉤。(2)緊扣可逆反應(yīng)的特征,搞清正反應(yīng)方向是吸熱還是放熱、體積是增是減還是不變,進(jìn)而推斷有無(wú)固體、純液體物質(zhì)參加或生成。(3)看清速率的變化及變化量的大小,在條件與變化之間搭橋。(4)看清起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn),看清曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)。(5)先拐先平。對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在轉(zhuǎn)化率――時(shí)間曲線(xiàn)中,先出拐點(diǎn)的曲線(xiàn)先達(dá)到平衡。它所代表的溫度高、壓強(qiáng)大。(6)定一議二。當(dāng)圖象中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變?cè)儆懻摿硗鈨蓚€(gè)量的關(guān)系。
二、題型歸類(lèi)
1. 速率――時(shí)間圖
例1. 在密閉容器中,在一定條件下進(jìn)行反應(yīng):mA(氣)+nB(氣)
pC(氣)+qD(氣)若增大壓強(qiáng)或升高溫度,重新達(dá)到平衡后,ν′正,ν′逆隨時(shí)間的變化過(guò)程均如圖所示,則對(duì)該反應(yīng)敘述正確的是( )。
A. 正反應(yīng)是放熱反應(yīng),m+n
B. 逆反應(yīng)是放熱反應(yīng),m+n>p+q
C. 正反應(yīng)是放熱反應(yīng),m+n>p+q
D. 逆反應(yīng)是放熱反應(yīng),m+n
解析:由圖象可看出在改變條件的瞬間,ν′逆>ν′正,故平衡發(fā)生了逆向移動(dòng)。
增大壓強(qiáng)時(shí),平衡逆向移動(dòng),說(shuō)明m+n
答案: A
2. 速率――壓強(qiáng)(或溫度)圖
例2. 下列反應(yīng)符合右圖p-v變化曲線(xiàn)的是( )。
A. H2(g)+I2 (g) 2HI(g)
B. 3NO2(g)+H2O(l) 2HNO3(l)+NO(g)
C. 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)
D. CO2(g)+C(s) 2CO(g)
解析:根據(jù)勒夏特列原理,增大壓強(qiáng)p,ν正、ν逆都增大,但氣體分子數(shù)多的一邊增大的幅度大,平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)。由圖示可知,ν正斜率大,即隨壓強(qiáng)p的增大,ν正增大的多,故ν正應(yīng)為氣體分子數(shù)較多的一邊。
答案:B
3. 轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分?jǐn)?shù))――壓強(qiáng)、溫度圖
例3. 已知反應(yīng)mA(g)+nB(g) xC(g)+yD(g),A的轉(zhuǎn)化率RA與p、T的關(guān)系如圖所示,根據(jù)圖示可以得出的正確結(jié)論是( )。
A. 正反應(yīng)吸熱,m+n>x+y
B. 正反應(yīng)吸熱,m+n
C. 正反應(yīng)放熱,m+n>x+y
D. 正反應(yīng)放熱,m+n
解析:相同壓強(qiáng)時(shí),升高溫度,轉(zhuǎn)化率RA提高,說(shuō)明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng);相同溫度時(shí),增大壓強(qiáng),轉(zhuǎn)化率RA提高,說(shuō)明正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng),即m+n>x+y。
答案:A
4. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)――時(shí)間圖
例4. 對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(s) pC(g)+qD(g),其他條件不變時(shí),產(chǎn)物D的質(zhì)量分?jǐn)?shù)D%與溫度T或壓強(qiáng)p的關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是( )。
A. 降溫,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
B. 使用催化劑可使D%有所增加
C. 化學(xué)方程式中氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)m
D. B的顆粒越小,正反應(yīng)速率越快,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
解析:這類(lèi)圖象題的解題方法是“先拐先平”,即曲線(xiàn)先折拐的首先達(dá)到平衡。因?yàn)樯邷囟然蛟龃髩簭?qiáng),都可以加快化學(xué)反應(yīng)速率,使反應(yīng)盡快達(dá)到平衡,所以T1
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答案:AC
5. 物質(zhì)的量(轉(zhuǎn)化率)――時(shí)間圖
例5. 反應(yīng)2X(g)+Y(g) 2Z(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)),在不同溫度(T1和T2)及壓強(qiáng)(P1和P2)下,產(chǎn)物Z的物質(zhì)的量nZ與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如圖所示,下述判斷正確的是( )。
A. T1
C. T1>T2,P1>P2 D. T1>T2,P1
解析:溫度相同時(shí)(上面2條曲線(xiàn)),壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越快,達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間越短,故P1>P2;若從縱坐標(biāo)nZ來(lái)分析,P1P2,nZ減小,平衡逆向移動(dòng),對(duì)照反應(yīng)特征(氣體體積減?。?,可知P1>P2。同理,壓強(qiáng)相同時(shí)(下面2條曲線(xiàn)),溫度越高,反應(yīng)速率越快,達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間越短,故T1>T2;若從nZ來(lái)分析,T2T1,nZ減小,平衡逆向移動(dòng)(正向放熱則逆向吸熱),說(shuō)明T1>T2。
答案:C
6. 體積分?jǐn)?shù)――壓強(qiáng)、時(shí)間圖
例6. 在一定溫度不同壓強(qiáng)(p1
2Y(g)+Z(g)中,生成物Z在反應(yīng)混合物中的體積分?jǐn)?shù)(φ)與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系有以下圖示,其中正確的是( )。
解析:因?yàn)閜1
答案:B