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1、2022年高中化學(xué)(大綱版)第二冊 第二章 化學(xué)平衡 第二節(jié)化學(xué)平衡(第二課時(shí))
[復(fù)習(xí)提問]什么叫化學(xué)平衡?化學(xué)平衡的特征有哪些?
[回答]化學(xué)平衡是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)混合物各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。其特征有:一定條件下、可逆反應(yīng)、“動(dòng)”、“定”、“等”等。
[師]盡管就這么幾句話,但真正在學(xué)習(xí)中能否準(zhǔn)確把握和處理好關(guān)于化學(xué)平衡的問題,還需大家對該概念及相關(guān)特征進(jìn)行深入的理解,這里我們先做一個(gè)練習(xí)(鞏固化學(xué)平衡知識(shí))。
[投影練習(xí)]1. 在一定溫度下,把2 mol SO2和1 mol O2通入一個(gè)一定容積的密閉容器
催化劑
△
2、
里,發(fā)生如下反應(yīng):2SO2+O2 2SO3,當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),反應(yīng)混合物就處于化
學(xué)平衡狀態(tài)?,F(xiàn)在該容器中,維持溫度不變,令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量(mol)。如果a、b、c取不同的數(shù)值,它們必須滿足一定的相互關(guān)系,才能保證達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時(shí)完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?
(1)若a=0,b=0,則c= 。
(2)若a=0.5,b= 和c= 。
(3)a、b、c取值必須滿足的一般條件是(請用兩個(gè)方程式表示,其中一個(gè)只含a
3、和c,另一個(gè)只含b和c) 。
[生]運(yùn)用化學(xué)平衡知識(shí)思考、分析、討論
[解析]本題是對可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡狀態(tài)的理解以及利用題給信息將化學(xué)問題以及內(nèi)在規(guī)律抽象為數(shù)學(xué)問題,利用數(shù)學(xué)工具解決化學(xué)問題的思維能力的綜合考查。
對于平衡狀態(tài)的建立,只與條件相關(guān),即與溫度、壓強(qiáng)(或容器的容積)、反應(yīng)物或生成物的起始量的相對關(guān)系有關(guān),而與反應(yīng)進(jìn)行的方向無關(guān)。因此對于該條件下的反應(yīng),初始態(tài)是2 mol SO2和1 mol O2的混合物,或是2 mol純凈的SO3,兩者是等價(jià)的,最終到達(dá)的平衡狀態(tài)完全相同。因此(1)中答案應(yīng)為c=2。而(2)中初始態(tài)包含了三種氣態(tài)物質(zhì),此時(shí)需
4、要進(jìn)行思維轉(zhuǎn)換,將初始物質(zhì)的加入量轉(zhuǎn)換為相當(dāng)于a=2,b=1,就可以達(dá)到題設(shè)的平衡狀態(tài)?,F(xiàn)在a=0.5,則b==0.25,此時(shí)與題干所設(shè)初始態(tài)的差別是Δa=2-0.5=1.5,Δb=1-0.25=
0.75,由此SO3的初始加入量c必須轉(zhuǎn)化為等效于a=1.5和b=0.75的量,根據(jù)該反應(yīng)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)比推斷知c=1.5。(3)中要求將具體問題抽象為普遍規(guī)律,此時(shí)必須把握“把所有初始物都轉(zhuǎn)換為反應(yīng)物,則必須相當(dāng)于2 mol SO2和1 mol O2的混合物,把所有的初始物轉(zhuǎn)換為生成物,則必須相當(dāng)于2 mol純凈的SO3”。才能得出正確結(jié)論:必須同時(shí)滿足a+c=2和2b+c=2兩個(gè)關(guān)系式。
5、
[答案](1)c=2 (2)b=0.25,c=1.5 (3)a+c=2,2b+c=2
[過渡]化學(xué)平衡狀態(tài)的特征,不僅包括上邊大家回答的那些,還有其他方面的特征,這就是今天咱們學(xué)習(xí)和討論的主題——化學(xué)平衡常數(shù)。
[板書]三、化學(xué)平衡常數(shù)
[引導(dǎo)]請同學(xué)們閱讀教材P39標(biāo)題二下面的內(nèi)容以及表2—1,分析并驗(yàn)算表中所給的數(shù)據(jù),最后可以得到什么結(jié)論?并把教材P38中那組數(shù)據(jù)也代入表中進(jìn)行處理。
[生]閱讀教材和表2—1,對表中數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察并驗(yàn)證,并把P38中的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入表中進(jìn)行處理:
起始時(shí)各物質(zhì)的濃度/mol·L-1
平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度/mol·L-1
平衡時(shí)
c(
6、CO)
c(H2O)
c(CO2)
c(H2)
c(CO)
c(H2O)
c(CO2)
c(H2)
0
0
0.01
0.01
0.005
0.005
0.005
0.005
1.0
結(jié)論:達(dá)到平衡時(shí) =1.0(常數(shù))
[問]上述系列實(shí)驗(yàn)中是不是都是從正反應(yīng)開始的?
[回答]不是。有的從正反應(yīng)開始,有的從逆反應(yīng)開始。
[追問]大家可以看到反應(yīng)物的起始濃度并不相等,但結(jié)果經(jīng)過足夠長的時(shí)間都怎么樣了?
[回答]都達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
[問]表2—1中是如何處理平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)的?
[回答]把平衡混合物中各生成物濃度的乘積作分子,把各反應(yīng)物濃度的乘積
7、作為分母,求其比值。
[問]結(jié)果如何?
[回答]是一個(gè)常數(shù),幾乎都等于1.0。
[小結(jié)]在一定溫度下,可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,又無論反應(yīng)物起始濃度為多少,最后都能達(dá)到化學(xué)平衡。這時(shí)生成物的濃度乘積除以反應(yīng)物濃度的乘積,所得到的比是一個(gè)常數(shù),這個(gè)常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),簡稱平衡常數(shù),用符號(hào)K表示。
[板書]1. 定義:在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),生成物濃度乘積除以反應(yīng)物濃度乘積所得到的比是一個(gè)常數(shù),叫化學(xué)平衡常數(shù),用K表示。
[啟發(fā)]剛才得出的平衡常數(shù)K是由一個(gè)特殊的反應(yīng)引出的,其K=,但如果對于任意一個(gè)可逆化學(xué)反應(yīng):mA+nB pC+qD其
8、平衡常數(shù)K又該如何表示呢?
[生]閱讀注釋①,理解并回答:平衡常數(shù)實(shí)際上是平衡混合物中各生成物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次方的乘積除以反應(yīng)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次方的乘積。即 K=
[板書]2. 表達(dá)式對于任意反應(yīng)
mA+nB pC+qD
K=
[師]化學(xué)平衡常數(shù)實(shí)際上是化學(xué)平衡的又一特征,那么化學(xué)平衡常數(shù)K的大小有什么意義呢?
[生]自學(xué),了解K的意義并回答:可以從平衡常數(shù)K的大小推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度,K越大,表示化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)生成物濃度對反應(yīng)物濃度的比越大,也就是反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率也越大;反之K越小,表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越小。
[問]什么叫反
9、應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率?
[回答]某指定反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率=×100%
[師]這里提醒大家,無論是化學(xué)平衡常數(shù)K,還是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均不要求大家掌握其計(jì)算,只需了解其意義即可。
[板書]3. 意義:K值的大小,表示一定溫度下,該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)進(jìn)行的程度,K值越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。
[師]化學(xué)平衡常數(shù)還有一個(gè)特點(diǎn),那就是不隨反應(yīng)或生成物的濃度的改變而改變,只
△
要溫度不變,K就不變,溫度發(fā)生變化,K也就變化,如H2(g)+I2(g) 2HI(g)
△
[投影顯示]表2—2,不同溫度反應(yīng):H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常數(shù)
溫度/℃
350
10、
425
490
平衡常數(shù)
66.9
54.4
45.9
[師]從表2—2大家可推知:該反應(yīng)溫度高時(shí)反應(yīng)程度大還是低溫時(shí)反應(yīng)程度大?(正向)
[生]根據(jù)平衡常數(shù)K的意義K值越大反應(yīng)正向進(jìn)行程度越大,故該反應(yīng)低溫時(shí)反應(yīng)程度較大。
[板書]4. 特點(diǎn):平衡常數(shù)K受溫度制約,溫度一定K一定,溫度變化K變化。
[師]根據(jù)平衡常數(shù)K的定義和表達(dá)式可知,即使是同一反應(yīng),若反應(yīng)方程式書寫不同則K的表示方式也不同。再則,這里所謂的濃度指的是氣體或溶液的濃度,對于固體、純液體的濃度一般規(guī)定為常數(shù)1,可以不寫。
[投影練習(xí)]2. 寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式
①PCl5(g) P
11、Cl3(g)+Cl2(g)
②2HI(g) H2(g)+I2(g)
③CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
④Fe3O4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g)
[解析]在寫表達(dá)式時(shí)注意③、④中固體物質(zhì)的濃度為1,不寫出。
[答案]①K=,②K=,③K=c(CO2),④K=
[小結(jié)]本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的知識(shí),作為化學(xué)平衡的又一特征要求大家對其定義、表達(dá)式及意義等有一個(gè)常識(shí)性的了解即可,不要求深層次進(jìn)行計(jì)算。
[布置作業(yè)]P41三
●板書設(shè)計(jì)
三、化學(xué)平衡常數(shù)
1. 定義:在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),生成物
12、的濃度乘積除以反應(yīng)物濃度的乘積所得到比是一個(gè)常數(shù),叫化學(xué)平衡常數(shù),用K表示。
2. 表達(dá)式 對于任意可逆反應(yīng):
mA+nB pC+qD
K=
3. 意義:K值的大小表示在一定溫度下該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)進(jìn)行的程度,K值越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。
4. 特點(diǎn):平衡常數(shù)K受溫度制約:溫度一定K一定,溫度變化K變化。
●教學(xué)說明
由于化學(xué)平衡知識(shí)既是本節(jié)又是本章的重點(diǎn),所以本節(jié)課一開始并沒有急于引入化學(xué)平衡常數(shù),而是通過一個(gè)典型例題來鞏固學(xué)生對化學(xué)平衡的理解,之后才轉(zhuǎn)入化學(xué)平衡常數(shù)的教學(xué),教學(xué)中通過讓學(xué)生自學(xué)、教師引導(dǎo)、設(shè)問、啟發(fā)等手段,得出了化學(xué)平
13、衡常數(shù)的定義、表達(dá)式、意義及特點(diǎn),為把握準(zhǔn)常識(shí)性了解這一認(rèn)知要求,教學(xué)中說明了不要求深入計(jì)算,以免使學(xué)生陷入誤區(qū)。
[參考練習(xí)]
1.下列說法中正確的是( )
A. 達(dá)到化學(xué)平衡,反應(yīng)物反應(yīng)掉的越多,化學(xué)反應(yīng)速率越快
B. 可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)較快,說明化學(xué)反應(yīng)速率較快
C. 化學(xué)反應(yīng)中,物質(zhì)含有的活化分子數(shù)越多,化學(xué)反應(yīng)速率越快
D. 可逆反應(yīng)維持的時(shí)間越長,生成物的百分含量必定越高
答案:B
2.已知氟化氫氣體中存在平衡關(guān)系
2H3F3 3H2F2 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
H2F2 2HF 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
若平衡體系中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為42g·mol-1,則H3F3的體積數(shù)為( )
A.大于10% B.等于10%
C.小于10% D.無法確定
答案:A