2019-2020年魯科版高中化學(xué)選修4第2章第2節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的限度第2課時(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響教學(xué)設(shè)計(jì)1.doc

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2019-2020年魯科版高中化學(xué)選修4第2章第2節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的限度第2課時(shí)反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響教學(xué)設(shè)計(jì)1 【教學(xué)目標(biāo)】 知識(shí)與技能 1、知道平衡移動(dòng)的涵義。[~中國教育#出版網(wǎng)%^@] 2、了解溫度、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，并能夠判斷平衡移動(dòng)的方向。 3、通過“溫度、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響”的實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力，以及分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并獲取有價(jià)值信息的能力。[來源#:zzst*ep%.co^@m] 4、能夠應(yīng)用平衡移動(dòng)原理對(duì)生產(chǎn)、生活中的實(shí)際情況進(jìn)行分析、解釋。 過程與方法 1、解通過實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)、解決問題的一般程序與方法。 情感態(tài)度價(jià)值觀 2、在學(xué)習(xí)、研究、解決問題的過程中，體驗(yàn)化學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣。 【教學(xué)過程】 引入：上節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法及簡單的計(jì)算，也認(rèn)識(shí)到不同的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度是千差萬別的。比如，以下一組圖片展示的是我們在生活中經(jīng)常見到的一些反應(yīng)，大家比較一下他們的反應(yīng)快慢程度。 鐵生銹 煙花燃放 爆炸 溶洞的形成 爆炸 溶洞的形成 一、溫度的影響 【引導(dǎo)】假如在座各位的都是科學(xué)家，你們?nèi)绾卫盟o的儀器和藥品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來探究溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響呢？ 【問題】溫度的變化通過什么方法來實(shí)現(xiàn)呢？ 【分組討論】分組討論并制定出可行的實(shí)驗(yàn)方案。 分別將兩只充有二氧化氮的密閉燒瓶浸入盛有冷水和熱水的燒杯中，持續(xù)一段時(shí)間直到顏色不再發(fā)生變化為止，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 序號(hào) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (平衡移動(dòng)方向) 溫度變化 混合氣體顏色 [NO2] 1 將NO2平衡球放入冷水中 2 將NO2球平衡放入熱水中 1.改變溫度，平衡是否有發(fā)生移動(dòng)？判斷的依據(jù)是什么？ 2. 對(duì)反應(yīng)2NO2(g) N2O4(g) △H =－57.2kJmol-1來說，改變溫度時(shí)平衡移動(dòng)的方向與化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)(吸熱或放熱)有什么關(guān)系？ 【閱讀】　課本P47表2-2-3 【疑問】　溫度升高平衡為什么會(huì)向生成NO2的方向移動(dòng)呢？會(huì)不會(huì)所有的可逆反應(yīng)都是向逆向移動(dòng)？ 【引導(dǎo)】　1．此反應(yīng)有能量變化。 　　　2．溫度對(duì)平衡的影響與反應(yīng)的熱效應(yīng)（△H）有關(guān)。 降低溫度，平衡向生成N2O4的方向即 方向移動(dòng)； 升高溫度，平衡向生成NO2的方向即 方向移動(dòng)。 3.溫度變化時(shí)，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)會(huì)改變嗎？ 可逆反應(yīng) 平衡常數(shù)表達(dá)式 降低溫度 升高溫度 結(jié)論 2NO2(g) N2O4(g)△H = -57.2kJmol-1 ［N2O4］變（） [NO2] 變（） ［N2O4］變（） [NO2] 變（） K值變（） K值變（） 結(jié)論： 升高溫度，平衡向 方向移動(dòng)； 降低溫度，平衡向 方向移動(dòng)。 改變溫度，平衡常數(shù) 改變，溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是通過 來實(shí)現(xiàn)的。可以利用溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響來判斷某反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。 【思考】　那溫度不變，平衡常數(shù)不變，但其他條件變，平衡會(huì)不會(huì)移動(dòng)？ 二、濃度的影響 【討論】　如何通過改變物質(zhì)濃度來改變平衡？ 【引導(dǎo)】　選擇研究對(duì)象：可逆反應(yīng)，容易觀察，能夠改變濃度，反應(yīng)現(xiàn)象明顯等。 以KSCN和FeCl3反應(yīng)為例。 【問題】　改變物質(zhì)濃度的方法有哪些？怎樣改變物質(zhì)的濃度？ 要使平衡向右進(jìn)行，可以用增加反應(yīng)物濃度，或減少生成物濃度的方法； 要使平衡向左進(jìn)行，可以用減少反應(yīng)物濃度，或增加生成物濃度的方法。 【過渡】　我們的推斷正確嗎？ 【試驗(yàn)探究二】（2）濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響 【引導(dǎo)】如何完成實(shí)驗(yàn) 【學(xué)生討論】 【實(shí)驗(yàn)方案確定】（師生共同活動(dòng)的結(jié)果。對(duì)學(xué)生的方案，教師在此環(huán)節(jié)可以追問實(shí)驗(yàn)的方法、目的，預(yù)期的現(xiàn)象等） 將0.01mol/L的FeCl3溶液中和0.03mol/L的KSCN溶液等體積混合，把混合后的溶液分成5等分進(jìn)行下列操作： 序號(hào) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 離子濃度變化 結(jié)論 1 加入少量1mol/L FeCl3 溶液 2 加入少量1mol/L KSCN溶液 3 加入少量1mol/L NaOH溶液 4 加入KCl固體 5 參照物 1.上述實(shí)驗(yàn)中，化學(xué)平衡狀態(tài)是否發(fā)生了改變？你是如何判斷的？ 2.請根據(jù)反應(yīng)Fe3++3SCN- Fe(SCN)3的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K與濃度商Q的關(guān)系,討論增大FeCl3溶液或KSCN溶液濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響。 可逆反應(yīng) 平衡常數(shù)K的表達(dá)式 濃度商Q的表達(dá)式 增大c( FeCl3)或c( KSCN)Q、K關(guān)系 平衡移動(dòng)方向 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 〖討論〗 1.若減小反應(yīng)物的濃度時(shí)，化學(xué)平衡將怎樣移動(dòng)？為什么？ 2.增大或者減小生成物的濃度，化學(xué)平衡將怎樣移動(dòng)？為什么？ 三、催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率。 【解釋】為什么催化劑能加快化學(xué)反應(yīng)速率？ （有催化劑與無催化劑的反應(yīng)過程能量關(guān)系） （生活實(shí)例） 【分析】當(dāng)溫度和反應(yīng)物濃度一定時(shí)，使用催化劑可使反應(yīng)途徑發(fā)生改變，從而降低了反應(yīng)的活化能，使得活化分子的百分比增大，因此單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目增多，有效碰撞頻率增大，故化學(xué)反應(yīng)速率加大。 催化劑能改變反應(yīng)的歷程，新反應(yīng)歷程(催化反應(yīng))和原有反應(yīng)歷程(催化反應(yīng))相比，所需要的活化能降低，加快了反應(yīng)速率。催化劑還有以下特性： ①催化劑只能縮短反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡所需的時(shí)間，但不能使化學(xué)平衡移動(dòng)。這是因?yàn)樵诳赡娣磻?yīng)中，催化劑對(duì)正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率都按相同的比例發(fā)生作用。 ②催化劑具有選擇性，不同類型的反應(yīng)需要選擇不同的催化劑。例如，SO2的氧化用V2O5催化劑，而乙烯的氧化用Ag作催化劑。對(duì)于同樣的反應(yīng)物，使用不同的催化劑，可以得到不同的產(chǎn)物。例如： ③催化劑有一定的活化溫度。催化劑的活性與溫度有關(guān)，低于某一溫度，催化活性很低，在一定溫度范圍內(nèi)，催化劑的活性最高，超過一定溫度，催化活性又降低。因此，催化劑都有一定的使用溫度范圍。 ④催化劑的活性與中毒 固體催化劑的表面有活性中心存在，反應(yīng)分子與活性中心之間相互作用的結(jié)果是化學(xué)鍵發(fā)生改組，從而生成新的物質(zhì)。 催化劑的催化能力稱為催化活性。催化劑在使用過程中，其活性從小到大，逐漸達(dá)到正常水平，并在一段時(shí)間里保持穩(wěn)定的活性，即為催化劑的壽命，然后活性下降，一直到衰老不能使用。催化劑在穩(wěn)定活性期間，因接觸少量的雜質(zhì)，而使活性明顯下降甚至破壞，這種現(xiàn)象稱為催化劑的中毒。工業(yè)上為了防止催化劑中毒，要把反應(yīng)物原料加以凈化，以除去毒物。 催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的原因是什么？ 催化劑加快反應(yīng)速率的原因與溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響是根本不同的。催化劑可以改變反應(yīng)的路線，降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù)增大，反應(yīng)速率加快。(如圖) 　　 催化作用可分為均相催化和非均相催化兩種。如果催化劑和反應(yīng)物同處于氣態(tài)或液態(tài)，即為均相催化。若催化劑為固態(tài)物質(zhì)，反應(yīng)物是氣態(tài)或液態(tài)時(shí)，即稱為非均相催化。 在均相催化中，催化劑跟反應(yīng)物分子或離子通常結(jié)合形成不穩(wěn)定的中間物即活化絡(luò)合物。這一過程的活化能通常比較低，因此反應(yīng)速率快，然后中間物又跟另一反應(yīng)物迅速作用(活化能也較低)生成最終產(chǎn)物，并再生出催化劑。該過程可表示為： A＋B=AB(慢) A＋C=AC(快) AC＋B=AB＋C(快)式中A、B為反應(yīng)物，AB為產(chǎn)物，C為催化劑。 由于反應(yīng)的途徑發(fā)生了改變，將一步進(jìn)行的反應(yīng)分為兩步進(jìn)行，兩步反應(yīng)的活化能之和也遠(yuǎn)比一步反應(yīng)的低。該理論被稱為“中間產(chǎn)物理論”。 在非均相催化過程中，催化劑是固體物質(zhì)，固體催化劑的表面存在一些能吸附反應(yīng)物分子的特別活躍中心，稱為活化中心。反應(yīng)物在催化劑表面的活性中心形成不穩(wěn)定的中間化合物，從而降低了原反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)能迅速進(jìn)行。催化劑表面積越大，其催化活性越高。因此催化劑通常被做成細(xì)顆粒狀或?qū)⑵涓捷d在多孔載體上。許多工業(yè)生產(chǎn)中都使用了這種非均相催化劑，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金屬氧化物固體催化劑。該理論稱為“活化中心理論”。 催化劑可以同樣程度地加快正、逆反應(yīng)的速率，不能使化學(xué)平衡移動(dòng)，不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。 四、濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 1．（1）規(guī)律：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度，可以增大化學(xué)反應(yīng)速率，減少反應(yīng)物的濃度，可以減少化學(xué)反應(yīng)速率。 （2）原因：化學(xué)反應(yīng)的過程就是反應(yīng)物分子中的原子重新組合成生成物分子的過程，也就是反應(yīng)物分子中化學(xué)鍵斷裂，生成物分子化學(xué)鍵形成的過程。舊鍵的斷裂和新鍵的形成都是通過反應(yīng)物分子（或離子的相互碰撞來實(shí)現(xiàn)的。而反應(yīng)物的分子的每次碰撞不一定都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，我們把能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞叫有效碰撞，能夠發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子。 （3）在其他條件不變時(shí)，對(duì)某一反應(yīng)來說，活化分子在反應(yīng)物分子中占的百分?jǐn)?shù)是一定的，因此單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子的總數(shù)成正比。也就是和反應(yīng)物的濃度成正比。當(dāng)反應(yīng)物濃度增大時(shí)，單位體積內(nèi)分子數(shù)增多，活化分子數(shù)也相應(yīng)增加，反應(yīng)速率必然增大。 2．注意： （1）此規(guī)律只適用于氣體反應(yīng)或溶液中的反應(yīng)，對(duì)于純液體或固體反應(yīng)物一般情況下其濃度是常數(shù)，因此改變它們的量不會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。 一般來說，固體反應(yīng)物表面積越大，反應(yīng)速率越大，固體反應(yīng)物表面積越小，反應(yīng)速率越小。 （2）化學(xué)反應(yīng)或是可逆反應(yīng)，反應(yīng)物或生成物濃度的改變，其正反應(yīng)速率或逆反應(yīng)速率的變化也符合上述的規(guī)律。 （3）對(duì)平衡體系中的固態(tài)和純液態(tài)物質(zhì)，其濃度可看作 一個(gè)常數(shù)，增加或減小固態(tài)或液態(tài)純凈物的量并不影響V正、V逆的大小，所以化學(xué)平衡不移動(dòng)。 （4）只要是增大濃度，不論增大的是反應(yīng)物濃度，還是生成物濃度，新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定大于原 平衡狀態(tài)；減小濃度，新平衡狀態(tài)下的速率一定小 于原平衡狀態(tài)。 （5）③反應(yīng)物有兩種或兩種以上, 增加一種物質(zhì)的濃度, 該物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率降低, 而其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率提高。 3．結(jié)論：當(dāng)其他條件不變時(shí)，增加反應(yīng)物的濃度可以加快化學(xué)反應(yīng)速率；降低反應(yīng)物的濃度，可以減慢化學(xué)反應(yīng)速率。 【在其它條件不變的情況下，增加反應(yīng)物的 濃度(或減少生成物的濃度)，平衡向正反應(yīng)方向 移動(dòng)；反之，增加生成物的濃度(或減少反應(yīng)物的濃度 )，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)?！? 意義：增大成本較低的反應(yīng)物的濃度，提高成本較高的原料的轉(zhuǎn)化率。 五、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 1．適用范圍：僅適用于有氣體參加的反應(yīng) 2．實(shí)質(zhì)：壓強(qiáng)改變引起體積變化，從而引起濃度的改變，因此反應(yīng)速率改變。 73. 對(duì)于壓強(qiáng)的改變，只有引起反應(yīng)體系中物質(zhì)濃度的變化，才對(duì)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。 4. 當(dāng)溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)就是增加單位體積里反應(yīng)物的物質(zhì)的量，即增大反應(yīng)物的濃度，使反應(yīng)速率增大。減小壓強(qiáng)，氣體體積增大，濃度減小，反應(yīng)速率減小。 討論：增大壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率一定增大嗎？在討論的基礎(chǔ)上要明確：壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，只限于有氣體的反應(yīng)，即反應(yīng)體系中至少有一種氣體。在恒溫的條件下，壓強(qiáng)的變化是通過體積改變（即濃度的變化）來實(shí)現(xiàn)的，如果壓強(qiáng)的變化對(duì)反應(yīng)體系的體積沒有太大影響，這種壓強(qiáng)的變化對(duì)于此體系的反應(yīng)速率幾乎就沒有什么影響。 由此可知，如果參加反應(yīng)的物質(zhì)是固體、液體或溶液時(shí)，由于改變壓強(qiáng)對(duì)它們的體積改變很小，因而對(duì)它們的濃度改變很小，可以認(rèn)為壓強(qiáng)與它們的反應(yīng)速率無關(guān)。 【板書設(shè)計(jì)】三、反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響 舊平衡平衡移動(dòng)新平衡 過程 （1）溫度的影響： 升溫，平衡向吸熱方向移動(dòng)； 降溫，平衡向放熱方向移動(dòng)。 （2）濃度的影響 若QK,平衡左移（逆向）。 六、檢測題 1. 下列體系加壓后，對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率沒有影響的是（ ） A.2SO2＋O2 =2SO3 B.CO＋H2O(氣)= CO2＋H2 C.CO2＋H2O =H2CO3 D.OH－＋H＋＝H2O 2. 在一密閉的容器中充入2mol A和1mol B發(fā)生反應(yīng)： 2A(g)＋B(g)xC(g)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為w％；若維持容器的容積和溫度不變，按起始物質(zhì)的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol充入容器，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為w％，則x的值為（ ） A．只能為2 B．只能為3 C．可能為2，也可能為3 D．無法確定 3. NO和CO都是汽車尾氣中的有害物質(zhì)，它們能緩慢地起反應(yīng)，生成N2和CO2。對(duì)此反應(yīng)的下列敘述中正確的是 （ ） A．使用催化劑能加快反應(yīng)的速率 B．使一種反應(yīng)物過量能提高反應(yīng)的速率 C．改變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率沒有影響 D．降低溫度能加快反應(yīng)速率 4. 把下列四種X溶液分別加入四個(gè)盛有10ml，2mol/L鹽酸的燒杯中，均加水稀釋到50mL，此時(shí)，X和鹽酸緩慢地進(jìn)行反應(yīng)，其中反應(yīng)最快的是 （ ） A．10℃ 20mL 3mol/L的X溶液 B．20℃ 30mL 2molL的X溶液 C．10℃ 10mL 4mol/L的X溶液 D．10℃ 10mL 2mol/L的X溶液 5. 對(duì)于反應(yīng)NO2(氣)＋SO2(氣)NO(氣)＋SO3(氣)＋Q，下列敘述正確的是 （ ） A．使用催化劑不能改變反應(yīng)速率 B．改變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率沒有影響 C．升高溫度能加快反應(yīng)速率 D．減小壓強(qiáng)會(huì)降低反應(yīng)速率 6. 其它條件不變，升高溫度能增大反應(yīng)速率的原因是　　 （ ） A．單位體積內(nèi)分子數(shù)增多 　　B．單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多 　　C．單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多 　　D．單位體積內(nèi)有效碰撞次數(shù)減少 參考答案 1. 【解析】壓強(qiáng)對(duì)沒有氣體參加的反應(yīng)無影響，B選項(xiàng)有氣體參加反應(yīng)加壓后平衡不移動(dòng)，但化學(xué) 【答案】D 2. 【解析】這是一道關(guān)于在恒溫恒容條件下的等效平衡問題，應(yīng)該包括兩種情況。若x等于3，則這一反應(yīng)是一個(gè)前后氣體體積不變的類型，因此只要滿足第二種投料方式中按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與第一種投料方式相等即可達(dá)到等效平衡。若x不等于3，則須滿足第二種投料方式通過可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成平衡式左右兩邊同一邊物質(zhì)的物質(zhì)的量與第一種投料方式完全相等，才能使二平衡等效。正確答案為C。 【答案】C 3. 【解析】該反應(yīng)的方程式為：2CO＋2NO=N2＋2CO2 這里雖然列出了化學(xué)方程式，其實(shí)反應(yīng)速率與化學(xué)方程式無關(guān)。反應(yīng)的速率只與濃度、溫度、催化劑有關(guān)，氣體的反應(yīng)還與壓強(qiáng)有關(guān)。本題中，B不正確，因?yàn)橐环N皮應(yīng)物過量并不一定是反應(yīng)物濃度增加。一種反應(yīng)物過量只能使另一種反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率提高，不涉及反應(yīng)的速率問題；C也不正確，對(duì)氣體來說，改變壓強(qiáng)必然影響速率；D也不正確，降低溫度只能降低反應(yīng)速率。【答案】A 4. 【解析】化學(xué)反應(yīng)的速率隨濃度的增大而加快，隨濃度的降低而減慢。當(dāng)在其它條件相同的情況下，溫度高化學(xué)反應(yīng)速率快，溫度低化學(xué)反應(yīng)速率慢。分析本題，要比較反應(yīng)速率的大小，在其它條件不變的情況下，比較速率大小，先比較濃度的大小。此時(shí)，濃度必須是混合后的濃度，由于混合后各燒杯中鹽酸濃度相等，所以只要求出X的濃度是最大者反應(yīng)最快，然后比較溫度的高低。 　　 　　 　　 由此可見，混合后A、B選項(xiàng)中x的濃度最大，但是二者溫度不同。A項(xiàng)中10℃，B項(xiàng)中20℃，故選項(xiàng)B中化學(xué)反應(yīng)的速率最大。 【答案】B 5. 【解析】這是一個(gè)有氣體物質(zhì)參加的化學(xué)反應(yīng)，因此，濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等因素能影響該反應(yīng)的反應(yīng)速率。 【答案】C D 6. 【解析升高溫度，壓強(qiáng)和濃度不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)不變，故A不正確。壓強(qiáng)和濃度雖不變，但升高溫度使一部分分子獲得能量而成為活化分子，所以活化分子百分?jǐn)?shù)增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，有效碰撞次數(shù)增多，所以BC正確。 【答案】B C