化學平衡范文
時間:2023-03-17 20:51:49
導語:如何才能寫好一篇化學平衡,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。
篇1
1.化學平衡狀態的判斷原則
1.1 可逆反應平衡狀態的標志有兩個:
(1)v正=v逆;
(2)反應混合物中各組分的濃度不再變化。
這兩個條件互相關聯,只要判定其中一個成立,另一個也必成立。如對反應
aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g):
1.2 以下三種情況均可表示反應已達平衡狀態:
(1)VA(生)=VA(消);
(2)VA(生)∶VA(消)=a∶b;
(3)VB(消)∶VC(消)=b∶c。
1.3 各組分的濃度保持不變時,下列情況下均可表明反應已達平衡:
(1)各物質的質量或質量分數一定;
(2)各物質的物質的量、物質的量分數或物質的量濃度一定;
(3)各氣體的體積或體積分數一定;
(4)a+b≠c+d,總壓強一定(其他條件一定);
(5)a+b≠c+d時,混合氣體的平均相對分子質量一定;
(6)反應中混合氣體的顏色一定(其他條件一定)。
2.平衡正向移動與反應物的轉化率關系
2.1 由溫度或壓強改變引起平衡正向移動時,反應物的轉化率必定增大。
2.2 由增加反應物濃度引起平衡正向移動時,對于反應aA(g)+bB(g)=cC(g),增加反應物濃度,平衡正向移動。因反應物濃度增大,v正=v逆,平衡正向移動:
若a>b+c,轉化率增大;若a=b+c,轉化率增大;若a< b+c,轉化率減小。
例:(2008寧夏卷)已知在容積不變的密閉容器內發生的可逆反應:M(g)+N(g)=P(g)+Q(g);ΔH>0,請回答下列問題:
(1)在某溫度下,反應物的起始物質的量分別為:n(M)=1mol,n(N)=2.4 mol,達到平衡后,M的轉化率為60%,此時N的轉化率為_。
(2)若反應溫度升高,M的轉化率 (填“增大”“減小”或“不變”)。
(3)若反應溫度不變,反應物的物質的量為:n(M)=n(N)=b mol,達到平衡后,M的轉化率為_ 。
3.化學平衡常數
化學平衡常數,是指在一定溫度下,可逆反應無論從正反應開始,還是從逆反應開始,也不管反應物起始濃度大小,最后都達到平衡,這時各生成物濃度的化學計量數次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數次冪的乘積所得的比值是個常數,用K表示,這個常數叫化學平衡常數。化學平衡常數需要注意的幾點如下:
3.1 化學平衡常數只與溫度有關,與反應物或生成物的濃度無關。
3.2 反應物或生成物中只有固體和純液體存在時,由于其濃度可看做“1”而不代入公式。
3.3 平衡常數表達式與化學方程式的書寫形式有關,對于同一個反應,當化學方程式的系數發生變化時,平衡常數的數值及單位均發生變化。當化學方程式逆寫時,此時平衡常數為原平衡常數的倒數。
3.4 化學平衡常數表示反應進行的程度,不表示反應的快慢,即化學反應速率快,值不一定大。
3.5 K的大小表示可逆反應進行的程度,K大說明反應進行程度大,反應物的轉化率大。K小說明反應進行程度小,反應物的轉化率小。
4.技巧性的計算化學平衡
4.1 等價變換化學平衡只與起始狀態和最終狀態有關,而與所經歷的途徑無關,即無論反應從正向開始還是從逆向開始,只要加人的量相當,經一段時間后,最終將會達到同一平衡狀態。
如:溫度壓強不變的容器,充入2摩A和1摩B發生如下反應:
2A(g)+B(g)=2C(g),達到平衡時C的濃度為w摩/升,則按下列配比作為起始物質,達到平衡時c的濃度仍為w摩/升,則按下列配比作為起始物質,達到平衡時C的濃度仍為w摩/升的是:( )
A. 2molC B、1molB+2mole:
C.4molA+2molB D.1molA+0.5molB+lmolC
分析:A項2molC相當于起始加入2molA+1molB,B項相當于加入2molA+2molB達平衡后與原平衡狀態不同。C項相當于加人2molA+1molB達平衡后,又加入2molA十1molB則平衡正向移動。D項相當于加入2molA+lmolB、則答案選D、A。
4.2 部分轉換對可逆反應來說,在一定條件下達平衡后,反應并沒有終止,說明各組分并沒有全部反應完,因而是部分轉換.即各物質的量都大于零。
如:某條件下,容器有A+4B=2C+D+Q(Q>O),此時A、B、C、均為a摩,而D的物質的量為d摩。1.若改變a值,再通過改變反應條件達到新的平衡,并限定達平衡D的物質的量允許在d/2~d問,則取值范圍 (用和關系式表示)。2.如果要在本反應重新建立的平衡中,D的物質的量允許在d~2d間取值,則應該采取的措施是。( )
A.升高反應物溫度; B.增大反應容器的壓強;
C.增大反應容器的容積; D.降低反應溫度;
E.減小反應容器的壓強; F.減小反應容器的容積。
分析:(1)欲使D的物質的量小于2d。平衡正向移動.則a>d,a>4d,欲使D的物質的量大于d/2則平衡遵向移動,則a>4d。
(2)D的物質的量在d~4d間.改變條件使平衡右移。由于A、B、C、D聚集狀態未知,則體積、壓強改變平衡的移動就不確定.則只有降低溫度。故答案選D。
4.3 利用質量守恒解決平衡濃度問題
加熱N2O5(g)=N2O3(g)+O2(g)
N2O3(g)=N2O(g)+O2(g)在容積為2升的密闈容器中將4摩N2O,加熱T℃達平衡后,O2濃度0.5mol/L,N2O5。濃度0.7mol/L,則T℃時,N2O2的平衡濃度:
A.0.1 mol/LB.0.2mol/L
C.0.9mol/LD.1.5mol/L
分析:可根據質量守衡來解。沒[N2O3]=Xmol/L,[N2O]=ymol/L
平衡時,對N:2x+2y+2×0.7=2×2對0:5×0.7十y+2×0.5=3×2
解得:x=0.1mol/Ly=1.2mol/LA正確。
4.4 差量法如某體積可變的密閉容器中,盛有適量的A和B的混合氣體,在一定條件發生反應A+3B =2C,若溫度和壓強不變.當達到平衡時容器的體積為V升.其中C的體積占l0%。下列判斷正確的是:①原混合氣體的體積為1.2V升。②原混合氣體的體積為l.lV升。③反應達平衡時氣體消耗0.05V升。④反應達平衡時氣體消耗掉0.05V升
A.(2)(3) B.(2)(4)
C.(1)(3) D.(1)(4)
分析:A + 3B = 2C 減少體積
1 3 2 2
0.05vL 0.15vL 0.1vL 0.1vL
則原體積為1.1vL,應選A。
篇2
使學生建立化學平衡的觀點;理解化學平衡的特征;理解濃度、壓強和溫度等條件對化學平衡的影響;理解平衡移動的原理。
能力目標
培養學生對知識的理解能力,通過對變化規律本質的認識,培養學生分析、推理、歸納、總結的能力。
情感目標
培養學生實事求是的科學態度及從微觀到宏觀,從現象到本質的科學的研究方法。
教學建議
化學平衡教材分析
本節教材分為兩部分。第一部分為化學平衡的建立,這是本章教學的重點。第二部分為化學平衡常數,在最新的高中化學教學大綱(2002年版)中,該部分沒有要求。
化學平衡觀點的建立是很重要的,也具有一定的難度。教材注意精心設置知識臺階,采用圖畫和聯想等方法,幫助學生建立化學平衡的觀點。
教材以合成氨工業為例,指出在化學研究和化工生產中,只考慮化學反應速率是不夠的,還需要考慮化學反應進行的程度,即化學平衡。建立化學平衡觀點的關鍵,是幫助學生理解在一定條件下的可逆反應中,正、逆反應速率會趨于相等。教材以蔗糖溶解為例指出在飽和溶液中,當蔗糖溶解的速率與結晶速率相等時,處于溶解平衡狀態,并進而以的可逆反應為例,說明在上述可逆反應中,當正反應速率與逆反應速率相等時,就處于化學平衡狀態。這樣層層引導,通過圖畫等幫助學生聯想,借以
在一定程度上突破化學平衡狀態建立的教學難點。
教材接著通過對19世紀后期,在英國曾出現的用建造高大高爐的方法來減少高爐氣中含量的錯誤做法展開討論。通過對該史實的討論,使學生對化學平衡的建立和特征有更深刻的理解,培養學生分析實際問題的能力,并訓練學生的科學方法。
化學平衡教法建議
教學中應注意精心設置知識臺階,充分利用教材的章圖、本節內的圖畫等啟發學生聯想,借以建立化學平衡的觀點。
教學可采取以下步驟:
1.以合成氨工業為例,引入新課,明確化學平衡研究的課題。
(1)復習提問,工業上合成氨的化學方程式
(2)明確合成氨的反應是一個可逆反應,并提問可逆反應的定義,強調“二同”——即正反應、逆反應在同一條件下,同時進行;強調可逆反應不能進行到底,所以對任一可逆反應來講,都有一個化學反應進行的程度問題。
(3)由以上得出合成氨工業中要考慮的兩個問題,一是化學反應速率問題,即如何在單位時間里提高合成氨的產量;一是如何使和盡可能多地轉變為,即可逆反應進行的程度以及各種條件對反應進行程度的影響——化學平衡研究的問題。
2.從具體的化學反應入手,層層引導,建立化學平衡的觀點。
如蔗糖飽和溶液中,蔗糖溶解的速率與結晶的速率相等時,處于溶解平衡狀態。
又如,說明一定溫度下,正、逆反應速率相等時,可逆反應就處于化學平衡狀態,反應無論進行多長時間,反應混合物中各氣體的濃度都不再發生變化。
通過向學生提出問題:達到化學平衡狀態時有何特征?讓學生討論。最后得出:化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應里,正反應和逆反應的速率相等,反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(此時化學反應進行到最大限度)。并指出某一化學平衡狀態是在一定條件下建立的。
3.為進一步深刻理解化學平衡的建立和特征,可以書中的史實為例引導學生討論分析。得出在一定條件下當達到化學平衡狀態時,增加高爐高度只是增加了CO和鐵礦石的接觸時間,并沒有改變化學平衡建立時的條件,所以平衡狀態不變,即CO的濃度是相同的。關于CO濃度的變化是一個化學平衡移動的問題,將在下一節教學中主要討論。從而使學生明白本節的討論題的涵義。
“影響化學平衡的條件”教材分析
本節教材在本章中起承上啟下的作用。在影響化學反應速率的條件和化學平衡等知識的基礎上進行本節的教學,系統性較好,有利于啟發學生思考,便于學生接受。
本節重點:濃度、壓強和溫度對化學平衡的影響。難點:平衡移動原理的應用。
因濃度、溫度等外界條件對化學反應速率的影響等內容,不僅在知識上為本節的教學奠定了基礎,而且其探討問題的思路和方法,也可遷移用來指導學生進行本書的學習。所以本節教材在前言中就明確指出,當濃度、溫度等外界條件改變時,化學平衡就會發生移動。同時指出,研究化學平衡的目的,并不是為了保持平衡狀態不變,而是為了利用外界條件的改變,使化學平衡向有利的方向移動,如向提高反應物轉化率的方向移動,由此說明學習本節的實際意義。
教材重視由實驗引入教學,通過對實驗現象的觀察和分析,引導學生得出增大反應物的濃度或減小生成物的濃度都可以使化學平衡向正反應方向移動的結論。反之,則化學平衡向逆反應方向移動。并在溫度對化學平衡影響后通過對實驗現象的分析,歸納出平衡移動原理。
壓強對化學平衡的影響,教材中采用對合成氨反應實驗數據的分析,引導學生得出壓強對化學平衡移動的影響。
教材在充分肯定平衡移動原理的同時,也指出該原理的局限性,以教育學生在應用原理
時,應注意原理的適用范圍,對學生進行科學態度的熏陶和科學方法的訓練。
“影響化學平衡的條件”教學建議
本節教學可從演示實驗入手,采用邊演示實驗邊講解的方法,引導學生認真觀察實驗現象,啟發學生充分討論,由師生共同歸納出平衡移動原理。
新課的引入:
①復習上一節講過的“化學平衡狀態”的概念,強調化學平衡狀態是建立在一定條件基礎上的,當濃度、壓強、溫度等反應條件改變時,原平衡的反應混合物里各組分的濃度也會隨著改變,從而達到新的平衡狀態。
②給出“化學平衡的移動”概念,強調化學平衡的移動是可逆反應中舊平衡的破壞、新平衡的建立的過程,在這個過程中,反應混合物中各組分的濃度一直在變化著。
③指出學習和研究化學平衡的實際意義正是利用外界條件的改變,使舊的化學平衡破壞并建立新的較理想的化學平衡。
具體的教學建議如下:
1.重點講解濃度對化學平衡的影響
(1)觀察上一節教材中的表3-l,對比第1和第4組數據,讓學生思考:可從中得出什么結論?
(2)從演示實驗或學生實驗入手,通過對實驗現象的觀察和分析,引導學生得出結論。這里應明確,溶液顏色的深淺變化,實質是濃度的增大與減小而造成的。
(3)引導學生運用濃度對化學反應速率的影響展開討論,說明濃度的改變為什么會使化學平衡發生移動。討論時,應研究一個具體的可逆反應。討論后,應明確濃度的改變使正、逆反應速率不再相等,使化學平衡發生移動;增加某一反應物的濃度,會使反應混合物中各組分的濃度進行調整;新平衡建立時,生成物的濃度要較原平衡時增加,該反應物的濃度較剛增加時減小,但較原平衡時增加。
2.壓強和溫度對化學平衡的影響:應引導學生分析實驗數據,并從中得出正確的結論。溫度對化學平衡影響也是從實驗入手。要引導學生通過觀察實驗現象,歸納出壓強和溫度的改變對化學平衡的影響。
3.勒夏特列原理的教學:在明確了濃度、壓強、溫度的改變對化學平衡的影響以后,可采用歸納法,突破對勒夏特列原理表述中“減弱這種改變”含義理解上的困難:
其他幾個問題:
1.關于催化劑問題,應明確:①由于催化劑能同等程度增加正、逆反應速率,因此它對化學平衡的移動沒有影響;②使用催化劑,能改變達到平衡所需要的時間。
2.關于化學平衡移動原理的應用范圍和局限性,應明確:①平衡移動原理對所有的動態平衡都適用,為后面將要學習的電離平衡、水解平衡作鋪墊;②平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向,但不能用來判斷建立新平衡所需要的時間。教育學生在應用原理時應注意原理的適用范圍,對學生進行科學態度的熏陶和科學方法的訓練。
3.對本節設置的討論題,可在學生思考的基礎上,提問學生回答,這是對本節教學內容較全面的復習和鞏固。
4.對于本節編入的資料,可結合勒夏特列原理的教學,讓學生當堂閱讀,以了解勒夏特列的研究成果和對人類的貢獻;可回顧第二節“工程師的設想”的討論,明確:欲減少煉鐵高爐氣中CO的含量,這屬于化學平衡的移動問題,而利用增加高爐高度以增加CO和鐵礦石的接觸時間的做法并未改變可逆反應的條件,因而是徒勞的。--示例
第一課時化學平衡的概念與計算
教學目標
知識目標:掌握化學平衡的概念極其特點;掌握化學平衡的有關計算。
能力目標:培養學生分析、歸納,語言表達與綜合計算能力。
情感目標:結合化學平衡是相對的、有條件的、動態的等特點對學生進行辯證唯物主義教育;培養學生嚴謹的學習態度和思維習慣。
教學過程設計
【復習提問】什么是可逆反應?在一定條件下2molSO2與1molO2反應能否得到2molSO3?
【引入】得不到2molSO3,能得到多少摩SO3?也就是說反應到底進行到什么程度?這就是化學平衡所研究的問題。
思考并作答:在相同條件下既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進行的反應叫做可逆反應。SO2與O2的反應為可逆反應不能進行完全,因此得不到2molSO3。
提出反應程度的問題,引入化學平衡的概念。
結合所學過的速率、濃度知識有助于理解抽象的化學平衡的概念的實質。
【分析】在一定條件下,2molSO2與1molO2反應體系中各組分速率與濃度的變化并畫圖。
回憶,思考并作答。
【板書】一、化學平衡狀態
1.定義:見課本P38頁
【分析】引導學生從化學平衡研究的范圍,達到平衡的原因與結果進行分析、歸納。
研究對象:可逆反應
平衡前提:溫度、壓強、濃度一定
原因:v正=v逆(同一種物質)
結果:各組成成分的質量分數保持不變。
準確掌握化學平衡的概念,弄清概念的內涵和外延。
【提問】化學平衡有什么特點?
【引導】引導學生討論并和學生一起小結。
討論并小結。
平衡特點:
等(正逆反應速率相等)
定(濃度與質量分數恒定)
動(動態平衡)
變(條件改變,平衡發生變化)
培養學生分析問題與解決問題的能力,并進行辯證唯物主義觀點的教育。加深對平衡概念的理解。
討論題:在一定溫度下,反應達平衡的標志是()。
(A)混合氣顏色不隨時間的變化
(B)數值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
(C)單位時間內反應物減少的分子數等于生成物增加的分子數
(D)壓強不隨時間的變化而變化
(E)混合氣的平均分子量不變
篇3
關鍵詞:化學平衡原理 平衡的移動影響因素
中圖分類號: O6 文獻標識碼: A 文章編號:
化學平衡是高中階段學習的重點,也是難點,在高中化學的新教材里必修2、選修2、選修4里均有涉及,雖然難易程度不同,涉及范圍、層次不同,但不難看出化學平衡原理的重要性,因此掌握好這部分知識,對于我們學好化學是非常有利也是非常必要的。
化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應,正反應和逆反應的速率相等,反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。它是無數先輩們前赴后繼不斷研究,不斷完善的結果,是先輩們心血的結晶。
19世紀50-60年代,熱力學的基本規律已明確起來,丹麥人湯姆生和貝特羅作出了巨大貢獻,初步產生了“自由焓”的概念。19世紀60-80年代,霍斯特曼、勒夏特列和范霍夫在這一方面也有了更深一步的理解; 1874年和1879年,穆迪埃和羅賓也分別提出了這樣的原理。穆迪埃提出,壓力的增加,有利于體積相應減少的反應發生。在這之后,勒夏特列又進一步普遍地闡釋了這一原理。吉布斯,美國人洛易斯等將這一理論逐步完善,成熟。
要了解化學平衡就必須先要了解什么是可逆反應,例如對于反應
2SO2 + O2 2SO3來說,在同一條件下,反應既可以正向進行,又可以逆向進行的就稱為可逆反應。但需注意這樣幾個問題:
(1)、反應物和生成物必須同時存在于同一體系中,而且反應條件相同,正、逆反應都能自動進行;
(2)、正、逆反應是相對的,不是絕對的,通常把向右的反應稱為正反應,向左的反應稱為逆反應;
(3)、任何可逆反應,在正反應進行的同時,逆反應也在進行;
(4)、一般意義上的可逆反應不能進行到底,也就是說,任何物質的物質的量都不可能為0。
化學平衡是化學反應的一種特殊狀態,可以概括為“逆”“動”“等”“定”“同”“變”6個字
(1)逆:研究的對象必須是可逆反應。
(2)動:化學平衡的動態平衡,即當反應達到平衡的,正反應和逆反應仍在繼續進行。
(3)等:正反應速率等于逆反應速率,即V正=V逆不等于零
(4)定:反應混合物中,各組分的百分含量是定量
(5)同:在相同條件下,無論從正反應開始還是從逆反應開始,都能達到相同的平衡狀態。
(6)變:改變影響平衡的外界條件,平衡會移動,然后達到新的平衡。
如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、溫度、壓強等),平衡就向能減弱這種改變的方向移動。這就是平衡移動原理,也稱為勒夏特列原理。
但需注意的是如果可逆反應在密閉容器中進行,且往容器中充入氦氣等不參與反應的氣體,雖然容器中氣體增多,壓強增大,但因反應物和生成物濃度未改變,因此平衡不移動。此處為常考點,易出錯,需特別注意!
例如:09年山東高考:2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g)是制備硫酸的重
要反應。下列敘述正確的是()
A、催化劑V2O5不改變該反應的逆反應速率
B、增大反應體系的壓強,反應速率一定增大
C、該反應是放熱反應,降低溫度將縮短反應達到平衡的時間
D、在t1、t2時刻,SO3(g)的濃度分別是c1、c2,則時間間隔t1–t2內,SO3(g)生成的平均速率為V=________
篇4
知識目標
使學生建立化學平衡的觀點;理解化學平衡的特征;理解濃度、壓強和溫度等條件對化學平衡的影響;理解平衡移動的原理。
能力目標
培養學生對知識的理解能力,通過對變化規律本質的認識,培養學生分析、推理、歸納、總結的能力。
情感目標
培養學生實事求是的科學態度及從微觀到宏觀,從現象到本質的科學的研究方法。
教學建議
化學平衡教材分析
本節教材分為兩部分。第一部分為化學平衡的建立,這是本章教學的重點。第二部分為化學平衡常數,在最新的高中化學教學大綱(2002年版)中,該部分沒有要求。
化學平衡觀點的建立是很重要的,也具有一定的難度。教材注意精心設置知識臺階,采用圖畫和聯想等方法,幫助學生建立化學平衡的觀點。
教材以合成氨工業為例,指出在化學研究和化工生產中,只考慮化學反應速率是不夠的,還需要考慮化學反應進行的程度,即化學平衡。建立化學平衡觀點的關鍵,是幫助學生理解在一定條件下的可逆反應中,正、逆反應速率會趨于相等。教材以蔗糖溶解為例指出在飽和溶液中,當蔗糖溶解的速率與結晶速率相等時,處于溶解平衡狀態,并進而以的可逆反應為例,說明在上述可逆反應中,當正反應速率與逆反應速率相等時,就處于化學平衡狀態。這樣層層引導,通過圖畫等幫助學生聯想,借以
在一定程度上突破化學平衡狀態建立的教學難點。
教材接著通過對19世紀后期,在英國曾出現的用建造高大高爐的方法來減少高爐氣中含量的錯誤做法展開討論。通過對該史實的討論,使學生對化學平衡的建立和特征有更深刻的理解,培養學生分析實際問題的能力,并訓練學生的科學方法。
化學平衡教法建議
教學中應注意精心設置知識臺階,充分利用教材的章圖、本節內的圖畫等啟發學生聯想,借以建立化學平衡的觀點。
教學可采取以下步驟:
1.以合成氨工業為例,引入新課,明確化學平衡研究的課題。
(1)復習提問,工業上合成氨的化學方程式
(2)明確合成氨的反應是一個可逆反應,并提問可逆反應的定義,強調“二同”——即正反應、逆反應在同一條件下,同時進行;強調可逆反應不能進行到底,所以對任一可逆反應來講,都有一個化學反應進行的程度問題。
(3)由以上得出合成氨工業中要考慮的兩個問題,一是化學反應速率問題,即如何在單位時間里提高合成氨的產量;一是如何使和盡可能多地轉變為,即可逆反應進行的程度以及各種條件對反應進行程度的影響——化學平衡研究的問題。
2.從具體的化學反應入手,層層引導,建立化學平衡的觀點。
如蔗糖飽和溶液中,蔗糖溶解的速率與結晶的速率相等時,處于溶解平衡狀態。
又如,說明一定溫度下,正、逆反應速率相等時,可逆反應就處于化學平衡狀態,反應無論進行多長時間,反應混合物中各氣體的濃度都不再發生變化。
通過向學生提出問題:達到化學平衡狀態時有何特征?讓學生討論。最后得出:化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應里,正反應和逆反應的速率相等,反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(此時化學反應進行到最大限度)。并指出某一化學平衡狀態是在一定條件下建立的。
3.為進一步深刻理解化學平衡的建立和特征,可以書中的史實為例引導學生討論分析。得出在一定條件下當達到化學平衡狀態時,增加高爐高度只是增加了CO和鐵礦石的接觸時間,并沒有改變化學平衡建立時的條件,所以平衡狀態不變,即CO的濃度是相同的。關于CO濃度的變化是一個化學平衡移動的問題,將在下一節教學中主要討論。從而使學生明白本節的討論題的涵義。
“影響化學平衡的條件”教材分析
本節教材在本章中起承上啟下的作用。在影響化學反應速率的條件和化學平衡等知識的基礎上進行本節的教學,系統性較好,有利于啟發學生思考,便于學生接受。
本節重點:濃度、壓強和溫度對化學平衡的影響。難點:平衡移動原理的應用。
因濃度、溫度等外界條件對化學反應速率的影響等內容,不僅在知識上為本節的教學奠定了基礎,而且其探討問題的思路和方法,也可遷移用來指導學生進行本書的學習。所以本節教材在前言中就明確指出,當濃度、溫度等外界條件改變時,化學平衡就會發生移動。同時指出,研究化學平衡的目的,并不是為了保持平衡狀態不變,而是為了利用外界條件的改變,使化學平衡向有利的方向移動,如向提高反應物轉化率的方向移動,由此說明學習本節的實際意義。
教材重視由實驗引入教學,通過對實驗現象的觀察和分析,引導學生得出增大反應物的濃度或減小生成物的濃度都可以使化學平衡向正反應方向移動的結論。反之,則化學平衡向逆反應方向移動。并在溫度對化學平衡影響后通過對實驗現象的分析,歸納出平衡移動原理。
壓強對化學平衡的影響,教材中采用對合成氨反應實驗數據的分析,引導學生得出壓強對化學平衡移動的影響。
教材在充分肯定平衡移動原理的同時,也指出該原理的局限性,以教育學生在應用原理
時,應注意原理的適用范圍,對學生進行科學態度的熏陶和科學方法的訓練。
“影響化學平衡的條件”教學建議
本節教學可從演示實驗入手,采用邊演示實驗邊講解的方法,引導學生認真觀察實驗現象,啟發學生充分討論,由師生共同歸納出平衡移動原理。
新課的引入:
①復習上一節講過的“化學平衡狀態”的概念,強調化學平衡狀態是建立在一定條件基礎上的,當濃度、壓強、溫度等反應條件改變時,原平衡的反應混合物里各組分的濃度也會隨著改變,從而達到新的平衡狀態。
②給出“化學平衡的移動”概念,強調化學平衡的移動是可逆反應中舊平衡的破壞、新平衡的建立的過程,在這個過程中,反應混合物中各組分的濃度一直在變化著。
③指出學習和研究化學平衡的實際意義正是利用外界條件的改變,使舊的化學平衡破壞并建立新的較理想的化學平衡。
具體的教學建議如下:
1.重點講解濃度對化學平衡的影響
(1)觀察上一節教材中的表3-l,對比第1和第4組數據,讓學生思考:可從中得出什么結論?
(2)從演示實驗或學生實驗入手,通過對實驗現象的觀察和分析,引導學生得出結論。這里應明確,溶液顏色的深淺變化,實質是濃度的增大與減小而造成的。
(3)引導學生運用濃度對化學反應速率的影響展開討論,說明濃度的改變為什么會使化學平衡發生移動。討論時,應研究一個具體的可逆反應。討論后,應明確濃度的改變使正、逆反應速率不再相等,使化學平衡發生移動;增加某一反應物的濃度,會使反應混合物中各組分的濃度進行調整;新平衡建立時,生成物的濃度要較原平衡時增加,該反應物的濃度較剛增加時減小,但較原平衡時增加。
2.壓強和溫度對化學平衡的影響:應引導學生分析實驗數據,并從中得出正確的結論。溫度對化學平衡影響也是從實驗入手。要引導學生通過觀察實驗現象,歸納出壓強和溫度的改變對化學平衡的影響。
3.勒夏特列原理的教學:在明確了濃度、壓強、溫度的改變對化學平衡的影響以后,可采用歸納法,突破對勒夏特列原理表述中“減弱這種改變”含義理解上的困難:
其他幾個問題:
1.關于催化劑問題,應明確:①由于催化劑能同等程度增加正、逆反應速率,因此它對化學平衡的移動沒有影響;②使用催化劑,能改變達到平衡所需要的時間。
2.關于化學平衡移動原理的應用范圍和局限性,應明確:①平衡移動原理對所有的動態平衡都適用,為后面將要學習的電離平衡、水解平衡作鋪墊;②平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向,但不能用來判斷建立新平衡所需要的時間。教育學生在應用原理時應注意原理的適用范圍,對學生進行科學態度的熏陶和科學方法的訓練。
3.對本節設置的討論題,可在學生思考的基礎上,提問學生回答,這是對本節教學內容較全面的復習和鞏固。
4.對于本節編入的資料,可結合勒夏特列原理的教學,讓學生當堂閱讀,以了解勒夏特列的研究成果和對人類的貢獻;可回顧第二節“工程師的設想”的討論,明確:欲減少煉鐵高爐氣中CO的含量,這屬于化學平衡的移動問題,而利用增加高爐高度以增加CO和鐵礦石的接觸時間的做法并未改變可逆反應的條件,因而是徒勞的。教學設計示例
第一課時化學平衡的概念與計算
教學目標
知識目標:掌握化學平衡的概念極其特點;掌握化學平衡的有關計算。
能力目標:培養學生分析、歸納,語言表達與綜合計算能力。
情感目標:結合化學平衡是相對的、有條件的、動態的等特點對學生進行辯證唯物主義教育;培養學生嚴謹的學習態度和思維習慣。
教學過程設計
【復習提問】什么是可逆反應?在一定條件下2molSO2與1molO2反應能否得到2molSO3?
【引入】得不到2molSO3,能得到多少摩SO3?也就是說反應到底進行到什么程度?這就是化學平衡所研究的問題。
思考并作答:在相同條件下既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進行的反應叫做可逆反應。SO2與O2的反應為可逆反應不能進行完全,因此得不到2molSO3。
提出反應程度的問題,引入化學平衡的概念。
結合所學過的速率、濃度知識有助于理解抽象的化學平衡的概念的實質。
【分析】在一定條件下,2molSO2與1molO2反應體系中各組分速率與濃度的變化并畫圖。
回憶,思考并作答。
【板書】一、化學平衡狀態
1.定義:見課本P38頁
【分析】引導學生從化學平衡研究的范圍,達到平衡的原因與結果進行分析、歸納。
研究對象:可逆反應
平衡前提:溫度、壓強、濃度一定
原因:v正=v逆(同一種物質)
結果:各組成成分的質量分數保持不變。
準確掌握化學平衡的概念,弄清概念的內涵和外延。
【提問】化學平衡有什么特點?
【引導】引導學生討論并和學生一起小結。
討論并小結。
平衡特點:
等(正逆反應速率相等)
定(濃度與質量分數恒定)
動(動態平衡)
變(條件改變,平衡發生變化)
培養學生分析問題與解決問題的能力,并進行辯證唯物主義觀點的教育。加深對平衡概念的理解。
討論題:在一定溫度下,反應達平衡的標志是()。
(A)混合氣顏色不隨時間的變化
(B)數值上v(NO2生成)=2v(N2O4消耗)
(C)單位時間內反應物減少的分子數等于生成物增加的分子數
(D)壓強不隨時間的變化而變化
(E)混合氣的平均分子量不變
討論結果:因為該反應如果達平衡,混合物體系中各組分的濃度與總物質的量均保持不變,即顏色不變,壓強、平均分子量也不變。因此可作為達平衡的標志(A)、(D)、(E)。
加深對平衡概念的理解,培養學生分析問題和解決問題的能力。
【過渡】化學平衡狀態代表了化學反應進行達到了最大程度,如何定量的表示化學反應進行的程度呢?
2.轉化率:在一定條件下,可逆反應達化學平衡狀態時,某一反應物消耗量占該反應物起始量的質量分數,叫該反應物的轉化率。
公式:a=c/c始×100%
通過討論明確由于反應可逆,達平衡時反應物的轉化率小于100%。
通過掌握轉化率的概念,公式進一步理解化學平衡的意義。
3.平衡的有關計算
(1)起始濃度,變化濃度,平衡濃度。
例1445℃時,將0.1molI2與0.02molH2通入2L密閉容器中,達平衡后有0.03molHI生成。求:①各物質的起始濃度與平衡濃度。
②平衡混合氣中氫氣的體積分數。
引導學生分析:
c始/mol/L0.010.050
c變/mol/Lxx2x
c平/mol/L0.015
0+2x=0.015mol/L
x=0.0075mol/L
平衡濃度:
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)
通過具體計算弄清起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者之間的關系,掌握有關化學平衡的計算。
【小結】①起始濃度、變化濃度、平衡濃度三者的關系,只有變化濃度才與方程式前面的系數成比例。
②可逆反應中任一組分的平衡濃度不可能為0。
(2)轉化率的有關計算
例202molCO與0.02×100%=4.2%mol水蒸氣在2L密閉容器里加熱至1200℃經2min達平衡,生成CO2和H2,已知V(CO)=0.003mol/(L·min),求平衡時各物質的濃度及CO的轉化率。
c(CO)=V(CO)·t
=0.003mol/(L·min)×2min
=0.006mol/L
a=c/c(始)×100%
=0.006/0.01×100%
=60%
【小結】變化濃度是聯系化學方程式,平衡濃度與起始濃度,轉化率,化學反應速率的橋梁。因此,抓變化濃度是解題的關鍵。
(3)綜合計算
例3一定條件下,在密閉容器內將N2和H2以體積比為1∶3混合,當反應達平衡時,混合氣中氨占25%(體積比),若混合前有100molN2,求平衡后N2、H2、NH3的物質的量及N2的轉化率。
思考分析:
方法一:
設反應消耗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:設有xmolN2反應
n
122
x2x2x
【小結】方法一是結合新學的起始量與平衡量之間的關系從每種物質入手來考慮,方法二是根據以前學過的差量從總效應列式,方法二有時更簡單。
鞏固轉化率的概念并弄清轉化率與變化濃度,速率化學方程式之間的關系。
通過一題多解將不同過程的差量計算與平衡計算聯系起來加深對平衡的理解,加強對所學知識(如差量的計算,阿伏加德羅定律的計算)的運用,培養學生綜合思維能力和計算能力。
強調重點,加強學法指導。
【課堂小結】今天我們重點學習了化學平衡的概念及有關計算,比較抽象,希望大家加強練習,以便熟練地掌握平衡的概念。
【隨堂檢測】1.對于一定溫度下的密閉容器中,可逆反應達平衡的標志是()。
(A)壓強不隨時間的變化而變化
(B)混合氣的平均分子量一定
(C)生成nmolH2同時生成2nmolHI
(D)v(H2)=v(I2)
2.合成氨生產中,進入塔內的氮氣和氫氣體積比為1∶3,p=1.52×107Pa(150atm),從合成塔出來的氨占平衡混合氣體積的16%,求合成塔出來的氣體的壓強。
平衡時NH3的體積分數為:
n(平NH3)/n(平總)×100%
=n(平NH3)/(n始-n)
=2x/(400-2x)×100%
=25%
x=40mol
(以下計算與上面相同)
鞏固課堂所學內容。
附:隨堂檢測答案1.(C)2.1.31×107Pa(129.4atm)
探究活動
探究活動(一)
溫度對化學平衡的影響
硫酸銅溶液中加入溴化鉀,發生下列反應:
藍色綠色
將上述平衡體系加熱,使溶液溫度升高,顏色怎樣變化?冷卻后,顏色又怎樣改變?做實驗檢驗你的答案。
在試管中加入0.1M的溶液5毫升,再加1M溶液2毫升,觀察所得溶液的顏色。倒出3毫升于另一試管,然后在酒精燈上加熱,觀察顏色變化(與沒加熱的溶液對比)。等加熱的試管稍稍冷卻后,把試管浸入冷水中,觀察顏色變化。
平衡體系溫度升高,溶液的綠色加深;冷卻后,顏色又變淺。
[儀器和藥品]
1.學生用:燒杯(50毫升)、滴定管2支、量筒(10毫升)、攪拌棒、試管、石棉網、鐵架臺(附鐵杯)、保溫瓶(貯開水)、酒精燈、火柴。
3M氫氧化鈉溶液、3M硫酸溶液、0.5M氯化鐵溶液、0.1M硫酸銅、1M溴化鉀溶液。
2.講臺上公用:1M鉻酸鉀溶液0.5升、1M重鉻酸鉀溶液0.1升。
探究活動(二)
濃度對化學平衡的影響
讓同學復述勒沙特里原理,然后提出并演示,鉻酸根呈黃色,重鉻酸根呈橙色。在水溶液中,鉻酸根離子和重鉻酸根離子存在下列平衡:
提問:
(1)若往鉻酸鉀溶液里加入硫酸,溶液顏色有什么變化?
(2)再加氫氧化鈉溶液,顏色又有什么變化?
(3)若又加酸溶液,顏色將怎樣變化?
篇5
1.
例1 對可逆反應,下列敘述正確的是( )
A. 達到化學平衡時,
B. 若單位時間內生成x mol NO的同時,消耗x mol NH3,則反應達到平衡狀態
C. 達到化學平衡時,若增加容器體積,則正反應速率減小,逆反應速率增大
D. 化學反應速率的關系是:
解析 本題直接考查可逆反應達到平衡狀態的本質標志:v正=v逆。根據反應速率之比等于化學計量數之比,由反應方程式可得:,所以表示v正=v逆,A項正確;不論可逆反應是否達到化學平衡,單位時間內生成的同時必消耗,B項錯誤;由于反應中各物質都是氣體,所以增加容器體積,v正、v逆 都減小,C項錯誤;D項錯誤。
答案 A
例2 下列說法可以證明反應已達到平衡狀態的是( )
A. 1個NN鍵斷裂的同時,有3個H—H鍵形成
B. 1個NN鍵斷裂的同時,有3個H—H鍵斷裂
C. 1個NN鍵斷裂的同時,有6個N—H鍵斷裂
D. 1個NN鍵斷裂的同時,有6個N—H鍵形成
解析 根據化學平衡的定義,當一個可逆反應達平衡時,v正=v逆,同時各物質的質量分數保持不變。從本質上來講,反應雖然仍在進行,但各種物質的絕對量不再變化,我們稱達到平衡狀態。對本題要分清誰表示v正,誰表示v逆,例如,1個NN鍵斷裂和生成6個N—H鍵,表示向右進行生成NH3,即v正;6個N—H鍵斷裂和一個NN鍵生成表示向左進行,即v逆。所以C項中,v正=v逆。
答案 C
點撥 (1)同一物質,該物質的生成速率等于它的消耗速率。(2)不同的物質分兩種情況:在方程式同一側的不同物質,它們的生成速率與消耗速率之比等于反應方程式中化學計量數之比;方程式不同側的物質,它們的生成速率與生成速率之比等于反應方程式中化學計量數之比。
2. 各組分的含量保持不變
例3 一定條件下,可逆反應,下列說法能作為達到化學平衡狀態的標志的是( )
A. I2在混合氣體中體積分數保持不變
B. H2、I2、HI的濃度相等
C. H2、I2、HI的濃度不再變化
D. c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2
解析 達到化學平衡時,反應混合物中各組分的濃度是保持不變,而不是相等,所以A、C項正確,B項錯誤。達到化學平衡時,c(H2)∶c(I2)∶c(HI)不一定等于1∶1∶2,這只是它們的化學計量數之比與是否達到平衡狀態無關,所以D項錯誤。
答案 AC
點撥 正因為v正=v逆≠0,所以同一瞬間、同一物質的生成量等于其消耗量。總的結果是混合體系中各組分的物質的量、質量、物質的量濃度、各組分的百分含量(體積分數、質量分數)、轉化率等不隨時間變化而改變。
二、間接判斷標志
1. 壓強、體積、平均相對分子質量
A. 單位時間內生成2n mol A,同時生成n mol D
B. 容器內壓強不隨時間而變化
C. 單位時間內生成n mol B,同時消耗1.5n mol C
D. 容器內混合氣體平均相對分子質量不隨時間而變化
解析 本題考查判斷可逆反應達到平衡狀態的特征。化學平衡的根本原因是正、逆反應速率相等,反應混合物中各組分的百分含量保持不變。但必須明確:正、逆反應同時在進行,單位時間內生成2n mol A,同時生成n mol D,A項是正確的。C項中單位時間內生成n mol B,同時消耗1.5n mol C,說明反應在逆向進行,未達到平衡狀態,C項是錯誤的。B項,因為反應前后氣體總體積不變,不論反應開始進行,還是達到平衡,體系的壓強始終不變,B項不能作為判定依據。D項,本反應是一個氣態反應,在恒容條件下,無論起始還是達到平衡,混合氣體的密度始終不變,D項不能作為判定依據。
答案 A
2. 密度
例5 在一定溫度下的定容密閉容器中,當物質的下列物理量不再變化時,表明反應已達平衡的是( )
A. 混合氣體的壓強
B. 混合氣體的密度
C. B的物質的量濃度
D. 氣體的總物質的量
解析 對反應,反應方程式兩邊氣體分子的化學計量數相等,顯然不能用混合氣體總壓強不變來判斷其是否已達平衡,故A項錯誤。由于該反應在容積不變的密閉容器中進行,如果只有氣體參加反應,“密度不變”是不能作為判斷已達到平衡的標志的〔因為反應過程中質量不變、氣體體積不變,則密度([ρ=mV])也不變,始終為一定值〕。但現在有固體A參加反應,只要A的消耗速率不等于A的生成速率,混合氣體的密度就會不斷地變化。反之,只要A消耗的速率等于A生成的速率,混合氣體的密度就不會再發生變化,故B項可作為判斷已達平衡的標志。同樣道理,B為非固態物質,其濃度不會是一個常數。因此,當B的濃度(或體積分數)不再發生變化時,就意味著正反應速率等于逆反應速率,反應已達平衡,所以C項也正確。該反應方程式兩邊氣體分子數相等,因此,不論反應進行到什么程度,氣體的總物質的量始終為一定值,故D項錯誤。
答案 BC
點撥 混合氣體密度[ρ=m總V總]保持不變,能否用來判斷達到平衡狀態,取決于m總、V總的情況。
3. 體系溫度、顏色
例5 可逆反應:在體積固定的密閉容器中,達到平衡狀態的標志是( )
①單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2
②單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為2∶2∶1的狀態
④混合氣體的顏色不再改變的狀態
⑤混合氣體的密度不再改變的狀態
⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態
⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態
A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
C.①③④⑤ D.全部
解析 ①中反應方向相反,且滿足速率之比是相應的化學計量數之比,可以說明。②中反應方向相同,即使滿足速率之比是相應的化學計量數之比,也不能說明。用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為2∶2∶1的狀態,該狀態不能說明物質的各種含量是否不變,所以③不能說明。顏色的深淺與其自身的濃度大小有關,顏色不再改變,即其濃度也不再變化,可以說明。混合氣體的密度是混合氣體的質量和容器容積的比值,根據題意,二者是不變的,所以密度也是不變的,⑤不能說明。反應前后氣體的體積是變化的,所以壓強也是變化的,當壓強不再變化時,可以說明,⑥正確。混合氣體的平均相對分子質量是混合氣的質量和混合氣的物質的量的比值,質量不變,但混合氣的物質的量是變化的,所以當混合氣體的平均相對分子質量不再改變時,是可以說明的,⑦正確。
篇6
關鍵詞:高中化學;化學平衡;教學策略;等效平衡;教學優化
中圖分類號:G633.8
化學平衡是整個高中化學的重點、難點,也是熱點,對課任教師來說也是難點。如何把握好本節內容,突破難點就顯得尤為重要。本文志在通過多年的授課整合本節的教學思路,提出對本節內容的處理方法,以優化課堂教學,提高課堂教學效率。
一、高考考試說明對本節知識的要求。
了解化學平衡建立的過程。理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對化學平衡的影響,認識其一般規律。理解化學平衡常數的含義,能夠利用化學平衡常數進行簡單的計算。
本節內容主要包括四個知識點:1、可逆反應;2、化學平衡狀態;3、化學平衡移動原理;4、化學平衡常數。從功能上分,可逆反應是化學平衡的載體,化學平衡常數是對化學平衡的定量描述,化學平衡移動原理是外界因素對化學平衡影響的定性分析。
二、如何進行化學平衡的教學優化
怎么突出《化學平衡》知識板塊的教學重點,突破本節的教學難點呢?方法如下,了解學生認知結構;運用化學實驗;調整知識順序;進行定量描述;定性判斷;避免死記硬背以及突破難點。具體闡述如下。
1、了解學生認知結構
《化學平衡》知識板塊與上節課的教學內容在學生的頭腦中并不是簡單的加和,原有知識因新知識的介入會使兩者之間相互干擾和影響,導致知識內化的困難。因此在教學設計時,教師要考慮如何激活學生的已有知識,在學生"已經知道的"與"將要知道的"知識間構架橋梁,然后運用同化機制促進新舊知識的相互作用,以利于難點的突破和重點的強化。
2、充分運用化學實驗
《化學平衡》知識板塊的實驗具有素材豐富、實驗現象明顯、說服力強的特點。教學中最好采用邊講邊實驗的形式進行,引導學生認真觀察實驗現象,啟發學生充分討論。一方面要提供建構知識的基礎,同時又要留給學生廣闊的建構空間,讓學生針對具體的情境采用適當的策略,師生共同歸納出化學平衡移動原理。
3、合理調整知識順序
人教版教材《化學平衡》一節的知識呈現順序是:可逆反應與不可逆反應;化學平衡狀態(包含影響平衡的因素);化學平衡常數。在實際教學中感覺"化學平衡常數"的呈現有點滯后,故建議將其放在影響平衡的因素濃度、壓強、溫度之前引入,把定性的分析判斷變成定量的分析推導,有利于突破壓強教學難點。
4、具體教學方案參考:
《化學平衡》知識板塊的教材的主要特點是實驗研究與理論分析并重。教師在教學過程中,既要做好演示實驗,引導學生通過分析實驗現象得出結論,也要充分利用化學圖像和化學平衡常數,組織學生通過邏輯推導深刻理解知識的內涵。
首先結合《化學(必修2》中的相關內容,讓學生回憶可逆反應、化學平衡狀態等已有知識。其次,列舉一些生活或實驗室中存在的化學平衡現象,如固體溶質在某溶劑中形成飽和溶液、指示劑變色、弱電解質的電離等。在豐富學生對可逆過程的認識的同時,引導學生關注如何定量描述化學反應的限度(即認識和運用化學平衡常數定量描述),以及怎樣控制和改變反應的限度(即影響化學平衡的因素及如何定性判斷和定量分析影響結果)。
對"化學平衡常數"的主要要求學生了解其含義,建議①充分發揮數據的功能,培養學生對數據的分析和處理能力;②讓學生明確化學平衡常數與化學平衡狀態的關系:化學平衡常數只受溫度影響,溫度不變平衡常數不變;③補充濃度商、平衡常數與化學平衡狀態的關系。為避免學生混淆濃度商Q和平衡常數K概念,教學中突出它們的定義及表示的異同,明確濃度商是表示一個反應的任意時刻、任何狀態下的各物質的濃度關系。有了這一知識基礎就為下一步定量判斷溫度、濃度和壓強對化學平衡的影響鋪平了道路。
對"反應條件對化學平衡的影響"的教學,一方面要注重通過實驗先讓學生獲得感性認識,得出結論;另一方面引導學生利用學過的平衡常數、(時間~速率)平衡圖像等知識對所得結論進行定量分析,加深對規律的理解,避免死記硬背。應是學生明確化學平衡移動有兩種情況:①溫度一定時,平衡常數為定值,但對應的平衡狀態有多種。對于已達到化學平衡的體系,改變任意組分的濃度時,必然引起其他組分濃度的變化,以保持其平衡常數不變。符合這一條件的因素包括增大或減小反應物濃度、增大或減小生成物濃度、增大或者減小壓強。②溫度改變引起平衡常數的變化,即體系中各組分間濃度關系發生改變,體系必將建立新的平衡狀態。
教學中切忌讓學生死記硬背結論,討論時僅僅抓住外界因素對濃度商Q的影響,通過Q與K的比較判斷平衡如何移動。這種定量判斷非常可靠,適用于所有體系,但是需要一些定量計算。最后歸納總結得出勒夏特列原理,化學平衡移動的定性規律只適用于封閉體系且只改變一個條件的情況下。
總之,正確掌握化學平衡基本理論,能在處理化學平衡難題時節省時間,這在高考中可以爭取到一定的優勢。學生若能自由運用化學平衡原理,那么日常學習中的很多難題就可以迎刃而解了。并且假設學生的解題思路清晰,那么就可以更好的提升學習效率,并且還能夠增加學生的自信心,如此一來,化學學習中的許多難題將會變得簡單化,達到觸類旁通的效果。
參考文獻:
1.張成賢.等效化學平衡教學研究[J].福建基礎教育分析,2010,(8).
篇7
化學平衡(第1課時)
化學平衡貫穿高中必修與選修內容,主要體現在必修二“化學反應與能量”和選修四“化學反應速率與化學平衡”、“水溶液中的離子平衡”等主題中,承前而又啟后,是學生認識化學、學習化學過程中不可缺少的一部分。但是從化學平衡中抽象出的化學平衡模型往往是學生的認知難點,因此化學平衡這一節不僅是中學化學教學的重點也是難點。
一、單元課程理念分析
本單元主題為“化學反應速率與化學平衡”,從化學反應速率入手,延伸到影響化學反應速率的影響因素,最后過渡到化學平衡。化學反應速率與化學平衡不僅是高中化學學習的重點與難點,同時它也遍布在我們的日常生活中、工業生產中,在這一單元的學習中,教師應該注重引導學生進行實驗探究,并進行歸納總結。從課程基本理念來看,通過本單元的學習,教師應該引導學生進一步學習化學的基本原理與基本方法,形成科學的世界觀;要從學生的已有經驗和將要經歷的社會生活實際出發,包括生活經驗以及前面已經學習過的化學知識,幫助學生認識化學與人類生活的密切關系,關注人類面臨的化學相關的社會問題,培養學生的責任感、參與意識和決策能力。貫徹落實以化學實驗為主的課程理念,使學生體驗科學究過程,激發學生學習化學的興趣,強化科學探究意識,促進學習方式的轉變,培養學生的創新精神和實踐能力。同時,教師應該用更加多元化的評價方式對學生進行評價,學生也應該主動的進行自我評價。
二、內容標準分析
在義務教育的化學學習過程中,已經學習過飽和溶液以及溶解度的概念,這對于學生理解蔗糖的溶解、結晶平衡很有幫助。在必修二“化學反應與能量”的學習過程中,學生學習了化學反應速率的概念以及淺顯的化學反應限度問題,并學習了催化劑溫度對化學反應速率的影響,以及煉鐵高爐尾氣中存在的化學反應的限度問題。但是前面學習的這些內容僅是學習化學平衡章節的鋪墊內容,雖然有部分交叉,但卻是螺旋式上升的知識結構,在內容標準的要求上也有很大不同,但是也有著緊密的聯系。
內容標準對比:
教材章節
內容標準
活動與探究建議
九年級下冊第九單元第二節:溶解度
1.認識溶解現象,知道水是最重要的溶劑,酒精、汽油等也是常見的溶劑。
2.了解飽和溶液和溶解度的涵義。
3.了解結晶現象。
4.了解溶液在生產、生活中的重要意義。
①利用溶解性表或溶解度曲線,查閱有關物質的溶解性或溶解度;依據給定的數據繪制溶解度曲線。
②
探究氯化鈉、硝酸銨、氫氧化鈉三種物質在水中溶解時的溫度變化。
必修二第二章第三節:化學反應的速率和限度
1.認識提高燃料燃燒效率的重要性。
2.通過實驗認識化學反應的速率和化學反應的限度,了解控制反應條件在生產和科學研究中的作用。
①實驗探究:溫度、催化劑對過氧化氫分解速率的影響。
②設計實驗:證明某些化學反應的可逆性。
選修四第二章第三節:化學平衡
1.描述化學平衡建立的過程,知道化學平衡常數的含義,能利用化學平衡常數計算反應物的轉化率。
2.通過實驗探究溫度、濃度、壓強對化學平衡的影響,并能用理論加以解釋。
3.認識化學反應速率和化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。
①實驗:溫度、濃度對溴離子與銅離子配位平衡的影響。
②討論:化學反應的趨勢和速率。
③討論:合成氨反應條件選擇的依據。
從內容標準的動詞上來看,從初中時期的知道、認識階段,到必修二認識、了解階段,再到本章節的探究、解釋階段,可見對于化學平衡的學習是一個不斷進階的過程,也是一個螺旋上升的過程。初中時期學過的溶解度概念是我們研究溶解、結晶平衡的基礎;必修二中的化學反應的速率和限度引入了化學反應速率的概念,并通過實驗初步探究了可逆反應的限度問題,并認識到控制反應條件在生產生活中的重要應用。而在本章節的學習中,學生要進一步深入了解可逆反應、可逆過程,掌握可逆反應到達平衡時的特征,描述平衡的建立過程,并能夠將可逆過程的平衡狀態遷移到化學平衡狀態,能夠判斷反應是否達到平衡。進一步認識化學反應速率和化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用,培養對化學學習的興趣以及對社會的責任感。
從活動與探究建議來看,實驗探究貫穿三個板塊,可見教師在講授化學平衡這一章節時,一定要注重運用探究性教學,引導學生進行合作學習,提高學生探究能力、合作意識以及歸納總結的能力。
三、單元知識類型分析
從化學知識的分類上來看,本單元主要涉及化學用語、概念原理、化學計算以及化學實驗四種知識類型。
化學用語
元素符號、化學式、化學方程式
概念原理
可逆過程、可逆反應、化學平衡
化學計算
濃度的計算、化學反應速率的計算,
化學平衡狀態時一些簡單的邏輯推理運算
化學實驗
蔗糖溶解、結晶平衡,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
從這一單元的概念圖來看,化學平衡是與化學反應速率以及反應進行的方向同一層級的概念,不同的是,化學反應速率是化學動力學問題,而化學平衡與反應進行的方向是化學熱力學問題。化學平衡下面是發散出的更加細化的相關的概念,化學平衡是基于可逆反應的平衡,因此可逆反應是下層概念,可逆反應又有自己的下層概念,即它自身具有可逆性和限度。化學平衡的改變帶來的就是平衡的移動,因此平衡移動是與可逆反應平行的下層概念,而影響平衡移動的因素以及解釋平衡移動的勒夏特列原理又是平衡移動的下層概念。化學平衡常數作為衡量可逆反應是否到達平衡的有效手段,也是化學平衡的下層概念。影響化學平衡的三大因素作為影響化學平衡因素這一概念下的三個平行概念。不難看出,化學反應作為本節的中心概念向外輻射,概念與概念之間層層遞進也層層細化。
五、教材分析
化學平衡這一節位于選修四第二章第二節,承接必修二第二章第三節的化學反應速率與限度,同時也是選修四第三章水溶液中的離子平衡的理論基礎,地位十分重要,同時也是教學的和學生學習的重難點。
欄目分析:
先行組織者分析——P25頁第一段作為本節內容的先行組織者,通過例舉了幾個學生之前就已經接觸過的化學反應,提出我們從前沒有考慮反應的限度問題。然后通過物質的溶解引入溶解平衡這一物理平衡,引導學生在可逆過程平衡的基礎上,構建可逆反應的化學平衡。從學生已有的經驗入手,利于學生理解,進行知識建構;從哪可逆過程到可逆反應,從簡到易,符合學生的認知順序。
P25資料卡片——詳細講解了固體溶質的溶解、結晶過程作為可逆過程的特點,便于學生理解可逆過程以及可逆過程的平衡,同時有助于學生深入了解溶液理論。
P26資料卡片——對可逆反應進行了明確定義,并將反應限度為100%以及為0%的反應作為特殊情況處理,那么所有的化學反應就實現了統一。有利于學生加深對于可逆反應的理解,在可逆反應的基礎上建構化學平衡。
六、學情分析(三維目標起點狀態)
知識與技能:
1、了解溶解度的概念,明確蔗糖在水中不能無限溶解,在過飽和溶液中會有結晶析出。
2、了解溫度能夠影響固體物質在水中的溶解度。
3、了解化學反應速率的概念并能夠進行簡單計算。
4、知道催化劑與溫度能夠影響化學反應速率。
5、對可逆反應有一定的了解。
過程與方法:
1、有一定實驗探究與合作學習的能力。
2、有一定的知識遷移能力但是不強。
3、抽象思維能力不強。
情感態度價值觀:
1、認識到控制化學反應速率在生產生活中有重要的意義。
2、知道在工業生產(高爐煉鐵)中存在化學反應的限度問題,改變化學反應的限度可以提高轉化率。
七、三維目標設計
知識與技能:
1、通過對溶解平衡這一可逆過程的理解和遷移,使學生建立起化學平衡的概念,并理解可逆反應,明確可逆反應的表達方式。
2、通過實驗探究以及小組合作學習,提高實驗探究能力、科學素養以及團隊協作能力。
2、通過對化學平衡概念的理解,歸納出一個可逆反應達到平衡狀態時的特征。3、能用平衡狀態的特征來判斷可逆反應是否達到平衡。
過程與方法:
1、從學生已有關于溶解的知識——溶解平衡,導入化學平衡,通過對溶解平衡的理解和遷移,使學生建立起化學平衡是個動態平衡的概念。
2、通過實驗探究以及小組合作學習的形式探究可逆過程、可逆反應以及化學平衡的特點。
3、引導學生理解化學平衡的概念,討論并歸納出反應達到平衡時所具有的特征。
4、通過適當的練習讓學生用已歸納的平衡特征來判斷在一定條件下,一個可逆反應進行到某種程度時是否達到平衡。
5、通過課下查閱資料,提高搜集信息、篩選信息以及提取信息的能力。
情感態度價值觀:
1、認識到化學平衡普遍存在于在我們的日常生活中與工業生產中,改變化學平衡在人類的生產生活中具有重要的意義。
2、化學平衡的核心內容——動態平衡,日常生活中的溶解平衡、環保等平衡問題與化學理論密切聯系在一起——化學與生活息息相關。
八、教學重難點分析
教學重點:
1、對可逆過程以及可逆反應的認識和理解。
2、化學平衡狀態的建立過程以及概念理解。
3、化學平衡狀態的特征。
4、化學平衡狀態的判斷。
教學難點:
1、化學平衡狀態的建立過程。
2、化學平衡狀態的特征以及判斷。
重難點確定理論依據:
對于本節內容而言,一切教學活動都是圍繞化學平衡展開,化學平衡這一節是下一章“水溶液中的離子平衡”的理論基礎,同時也是選修二“化學反應速率與限度”的延伸,無論在教材中還是在化學學科的知識體系中,都有著十分重要的地位,因此是對于可逆過程以及可逆反應的認識和理解、化學平衡狀態的建立過程以及概念理解、化學平衡狀態的特征以及化學平衡狀態的判斷都是教師教學的重點。
對于學生而言,他們對可逆過程以及可逆反應的認識都比較淺顯,而在此基礎上建立起來的化學平衡又十分抽象,不利于他們的理解,因此化學平衡狀態的建立過程、化學平衡狀態的特征以及判斷是教學難點。
九、教學方法
多媒體演示法、提問法、談話法、實驗探究法、講解法
十、教學過程
教學環節
教師活動
學生活動
設計意圖
環節一
可逆過程及平衡
【提問】:大家結合我們的日常生活并回顧以前學過的知識,思考一下,蔗糖能夠在水中無限的溶解嗎?
【講解】我們以前就已經學習過蔗糖、食鹽等固體是不能在水溶液中無限溶解的,因為他們都有一定的溶解度。
【PPT展示】展示一杯飽和蔗糖溶液,杯內仍有沒有溶解的蔗糖固體。
【提問】大家思考一下,當蔗糖溶液達到飽和的時候,溶解現象還存在嗎,如果存在,如何通過實驗驗證呢?
【教師引導】向飽和蔗糖溶液中加入繼續加入蔗糖晶體,蔗糖晶體的總質量不會再減少,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也在不斷的溶解,因為在一定溫度下,蔗糖的溶解度是一定的。大家思考一下,我們可以通過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并有蔗糖晶體在棉線析出的視頻,驗證先前提出的假設。
【板書】蔗糖溶液
可逆過程
在溶液達到飽和時,v溶解=v結晶
【總結】蔗糖溶解是一個可逆過程,溶液達到飽和時,并非是一個靜止的過程,而是蔗糖晶體的溶解速度與析出速度相同。
【提問】既然溶液中一直存在著溶解和結晶的過程,那在溶液還未達到飽和前,這兩種過程間的關系是怎樣的呢?在過飽和的情況下,這兩種過程之間的關系又是怎樣的呢?引導學生閱讀P25資料卡片。
【總結并板書】
未飽和時:v溶解>v結晶
過飽和時:v溶解
【思考并回答】
蔗糖在水中有一定的溶解度,因此不會無限度的溶解。
【仔細觀察】通過觀察圖片確定自己回答的正確性。
【思考并進行交流】溶解現象可能仍然存在,只不過溶解過程與結晶過程速度一樣。
【實驗設計】通過回顧初中知識,想到向飽和蔗糖溶液中插入棉線,觀察是否有蔗糖晶體析出。
【仔細觀察實驗現象】得出飽和蔗糖溶液中同時存在溶解與結晶兩個過程,且v溶解=v結晶的結論。
【思考并回答】在沒有達到飽和前,v溶解>v結晶;在過飽和的情況下v溶解
回顧溶解度概念,讓學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、飽和溶液的基礎上進一步通過實驗探究蔗糖的溶解是一個可逆過程,在飽和溶液狀態下溶解與結晶達到平衡。
實驗設計過程如果學生沒有想到插入棉線,其他可行的方案也可以,教師可以進行適當干預
明確蔗糖溶解過程是一個可逆過程,在達到平衡時正過程與逆過程的進行速度一樣。在沒有達到飽和前,v溶解>v結晶;在過飽和的情況下v溶解
環節二
可逆反應
【導入】我們剛剛研究了蔗糖溶解這一可逆過程,但是我們不僅接觸過像蔗糖溶解這樣的可逆過程,還接觸過可逆反應,比如說在高爐煉鐵中存在的焦炭和氧氣生成一氧化碳的反應,以及我們工業上的合成氨反應。
【板書】可逆反應
高爐煉鐵:
2C+O2=2CO
工業及合成氨:
2N2+3H2=2NH3
【討論】我們現在已經舉出了幾個可逆反應的例子,讓我們來歸納一下,到底什么樣的反應叫做可逆反應,可逆反應應該用什么特殊的表示符號呢?
這個反應叫做可逆反應嗎?
【總結】在相同的條件下能夠同時從正向和逆向兩個方向進行化學的化學反應稱為可逆反應,可逆反應要用可逆符號來表示。
【回顧】回顧從前學過的可逆反應,以及他們在工業生產的體現。
【交流討論】可逆反應是正向和逆向均能進行的反應,但是要在同樣的條件下,氧氣與氫氣生成水的過程與水電解生成氫氣和氧氣的過程反應條件不一樣,所以不是可逆反應;可逆反應要用可逆號而不是等號來表示。
從可逆過程過渡到可逆反應,是知識進階,也是知識遷移的一個過程,符合學生的認知順序,能夠讓學生更好的把握可逆過程與可逆反應之間的關系。
通過交流討論以及教師引導明確可逆反應的定義以及基本特征,能夠判斷可逆反應。
環節三
化學平衡
【類比探究】我們已經研究過,對于可逆過程,當它達到平衡時,存在v溶解=v結晶的動態平衡,那么可逆反應作為可逆過程的一種,是不是也存在這樣的平衡呢?
【追問】那在達到平衡之前,這個可逆反應是怎樣進行的呢?
【PPT展示】二氧化氮在容器里的反應過程,并引導學生仔細觀察氣體顏色。預測達到平衡時的現象。
【繼續PPT展示】將剛剛的實驗裝置進行熱水浴操作,氣體顏色改變,引導學生思考原因。
【講解】氣體顏色的改變意味著v正≠v逆了,說明平衡發生了移動,這意味化學平衡是可以改變的。
【回顧總結】在到達平衡時,這個體系有什么特點呢?
【總結歸納并板書】化學平衡
定義:
研究對象:可逆反應
標志:各組分濃度都不再改變
實質:v正=v逆
特征:
①逆:只有可逆反應才有化學平衡
②等:v正=v逆
③動:反應并沒有停止,而是達到了動態平衡。
④定:各組分的物質的量濃度都不在改變。
⑤變:化學平衡是可以改變的。
【思考交流并回答】可逆反應同樣存在這樣的平衡,在達到平衡時v正=v逆,反應物不再減少,生成物也不再增加。
【回答】在到達平衡之前v正>v逆,,
反應物不斷減少,生成物不斷增加。
【觀察并思考】
反應達到平衡時,v正=v逆,反應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,反應進行的程度加深了一些。
【歸納思考并回答】到達平衡時v正=v逆,反應物與生成物的濃度不再改變,化學平衡會因為環境的影響而發生改變。
通過類比推理、知識遷移,以及小組間的合作交流,發掘出可逆反應的平衡特征。
教師引導,通過類比和遷移,自我構建化學平衡的建立過程。
通過實驗探究,歸納思考、討論交流等方式發現化學平衡的特征
通過歸納總結以及教師講解,在化學平衡建立的基礎上掌握化學平衡的特征。
環節四
鞏固提升
【習題鞏固】
【例1】
在一定溫度下,可逆反應達到平衡的標志是 (AC
)
A.
C的生成速率與C分解的速率相等
B.單位時間內生成nmolA,同時生成3nmolB
C.
A、B、C的濃度不再變化
D.
A、B、C的分子數比為1:3:2
【例2】
下列說法中可以充分說明反應:
在恒溫下已達平衡狀態的是(
B
)
A.反應容器內壓強不隨時間變化
B.P和S的生成速率相等
C.反應容器內P、Q、R、S四者共存
D.反應容器內總物質的量不隨時間而變化
【例3】
下列說法可以證明反應已達平衡狀態的是(
AC
)
A.1個NN鍵斷裂的同時,有3個H-H鍵形成
B.1個NN鍵斷裂的同時,有3個H-H鍵斷裂
C.1個NN鍵斷裂的同時,有6個N-H鍵斷裂
D.1個NN鍵斷裂的同時,有6個N-H鍵形成
【教師講解】
【思考作答】
回顧剛剛講到的化學平衡的相關知識,并通過邏輯推理,簡單運算等方式來確定答案。
【聆聽講解】仔細聽教師講解,審查自己的錯誤以及思維漏洞。
這是三道均是判斷可逆是否達到平衡的題目,但是切入點卻不一樣,即從不同的方面來判斷各組分是否還在變化,可逆反應是否達到平衡。有利于學生對化學平衡更加深層次的理解,同時也增強他們邏輯推理能力。
環節五
情感升華
【PPT展示】合成氨工業在人類歷史上起著至關重要的作用,如果沒有合成氨工業,就不會有今天迅猛發展的農業,也就不能養活地球上的七十多億人口,盡管合成氨工業給人類帶來了極大的收益,但事實上反應:
2N2+3H2=2NH3
它的轉化率并不高,而提高合成氨的轉化率,仍然是科學家們一直在研究的問題,如何讓反應朝我們希望的方向進行?請大家思考這個問題并查閱相關資料,我們下一節課會講解影響化學平衡移動的因素。
【傾聽、思考】感受化學給人類文明帶來的巨大貢獻,并結合合成氨工業中的可逆反應,加深對本節課知識的印象,同時積極思考老師留下的問題并進行資料的查找。
通過講述化學在工業生產中的重要應用以及貢獻,讓學生感受化學的魅力,提高學習化學的興趣,同時增強對社會發展的責任感。
十一:板書設計
主板書
三、化學平衡
研究對象:可逆反應
定義:在一定條件下的可逆反應里,當正反應速率和逆反應速率相等,反應混合物中各組分的百分含量(濃度、質量、質量分數、體積分數)保持不變的狀態。
標志:各組分濃度都不再改變
實質:v正=v逆
化學平衡特征:
逆、等、動、定、變
主板書
一、可逆過程
在溶液達到飽和時,v溶解=v結晶
未飽和時:v溶解>v結晶
過飽和時:v溶解
二、可逆反應
特點:在相同的條件下能夠同時從正向和逆向兩個方向進行化學的化學反應。
表示:可逆符號
到達平衡:v正=v逆
未達平衡:v正>v逆
副板書
練習題目的一些講解
十二:教學設計反思
困難:
1.
不能準確判斷一課時教學具體能夠進行到什么地方,因為沒有進行過具體授課,因此無法確定每一部分的教學過程具體需要多長時間。
2.
評價方式比較單一,只有習題和口頭提問。
3.
教學設計過程中,不能準確判斷哪一種教學活動更有助于學生理解。
解決策略:
1.
上網查找一些精品課程,同時學習老師發的一些案例,將一課時教學內容確定在影響化學平衡的因素之前。
2.
應該設計導學案對學生進行評價。
篇8
化學平衡是高考的重點內容之一, 在化工生產中也具有十分重要的實際意義, 因此, 有關化學平衡的試題, 通常是以化工生產為背景, 考核學生運用化學平衡知識解決問題的能力。
[題目]乙醇是重要的化工產品和液體燃料,可以利用下列反應制取乙醇
2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)①,25℃時, K=2.95×1011
2CO(g)+4H2(g) CH3CH2OH(g)+H2O(g)②,25℃時, K=1.71×1022
(1)寫出反應①的平衡常數表達式K=______。
(2)條件相同時,反應①與反應②相比,轉化程度更大的是________。以CO2為原料合成乙醇的優點是_________(寫出一條即可)。
(3)在一定壓強下,測得反應①的實驗數據如下表。
根據表中數據分析:
①溫度升高,K值______(填增大、減小或不變)。
②提高氫碳比( ),對生成乙醇___(填有利、不利)。
(4)在右圖的坐標中作圖說明壓強變化對反應①的化學平衡的影響。圖中橫坐標的含義是____,縱坐標含義是_________。
[命題意圖]本題屬于原創題,首次用于2007年徐匯區高考化學模擬測試中。在知識與技能目標上,本題重點考核學生對化學平衡的概念、平衡常數、影響平衡移動因素等知識的理解;在過程與方法目標上,本題以化學平衡知識為背景,讓學生通過對文字、圖表的閱讀、觀察,考核他們的分析、比較、綜合、選擇、評價等解決問題的能力;在情感、態度與價值觀目標上,本題重點放在喚起學生的環保意識,同時,讓學生感悟資源綜合利用的重要價值與意義。試題看似簡單,但由于在設計中突出了學科價值,將化學平衡原理和概念等學科知識,通過多種表述形式的轉換,增加了試題的新穎性與綜合性,提升了試題的難度,因此,本題適用于高三綜合復習后的模擬測試。
[評析與解題思路]高考的重要原則是公平,反映在試題上,就是設計的問題在學生解答時,具有獨立性,不會相互干擾。本題的四個小問題內容相互聯系,形成整體,但在解答時又是獨立的,即不會產生因為前面試題的解答錯誤而影響后面試題的正確解答。
本題的表述簡單、明了、清晰;四個小問題由易到難編排,具有很好的層次。如:第一問,寫出反應①平衡常數表述式,學生根據平衡常數的意義直接可寫出;第二問,學生要通過對二個平衡常數的比較,以及結合環保、資源的綜合利用等知識、經驗來回答,能力要求顯然有了提高;第三問,要求學生通過對實驗數據的分析獲取信息,再通過獲取的信息來解決問題,難度更高;第四問,要求學生用圖象來說明壓強變化對反應①的平衡影響,這一問還具有半開放性,能力要求更高。這樣的編排有利于測量學生的知識與能力水平,有利于提高試題的區分度。
本題選擇以二氧化碳、一氧化碳為原料合成乙醇的新方法為背景,給出了平衡常數以及相關數據等信息,要求學生通過比較的方法,即比較相同條件的平衡常數大小,得出正確結論,同時,通過學生回答以CO2為原料合成乙醇的優點,引導學生關注環境問題、資源綜合利用問題,以及科技的發展與社會的進步。
本題還突出了化學與生產的關系,除了讓學生回答以CO2為原料合成乙醇的優點外,還在第三問中,要求學生對實驗數據表分析獲得:隨溫度的升高,CO2轉化率降低;以及隨n(H2)/n(CO2)增大,CO2轉化率升高的信息。然后根據獲得的信息,綜合影響化學平衡移動因素,分析得出正確的結論。即K值隨溫度的升高而減小; n(H2)/n(CO2)增大,有利于乙醇的生成。
化學高考命題改革中,開放性與半開放性試題的出現是一大亮點,它改變了答案是唯一的考試習慣,給考生發揮個性提供了更大的空間。本題在這方面做了有益的嘗試,第四問設計成半開放形式,既適當放大了學生發揮的空間,又照顧到評分標準的制定與評分公正性的把握。解答第四問,學生可以在題干要求的前提下,自己定義坐標意義,解釋壓強變化對反應①的平衡的影響。
總之本題最明顯的特點是,背景材料簡潔,突出學科特色與價值,把學科知識,學科思想方法,化學與生產、生活、社會、科技的聯系,自然無痕地滲透在學生審題、解題的思考與分析之中,既考核了學生掌握化學知識、應用知識解決問題的水平,又考查了學生化學學科素養,同時起到了引導學生感悟科學技術對社會進步的重要意義,發揮了考試的教育功能。
[答案]
(1) ;
(2)反應②,廢棄物利用,有利于環保(合理即可)
(3)①減小,②有利
(4)壓強,CO2(或H2)的百分含量(圖I);或:壓強,乙醇的質量分數,圖II。(答案合理即可)
篇9
化學反應速率是表示化學反應進行快慢程度的物理量,用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加表示。主要受濃度、壓強、溫度、催化劑四個外界條件的影響。反應物(除固體、純液體外)濃度增大,反應速率增大;對有氣體參加的反應,增大壓強,反應速率增大;升高溫度,任何反應速率均增大;使用催化劑,同等程度改變正、逆反應速率。化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應,當正反應速率和逆反應速率相等,混合物中各組分濃度保持不變的狀態。化學平衡狀態與條件相關,條件改變平衡移動,主要受濃度、壓強、溫度三個外界條件影響。增大反應物濃度或減小生成物濃度,平衡正向移動;減小反應物濃度或增大生成物濃度,平衡逆向移動;增大壓強,平衡向氣體體積縮小方向移動;減小壓強,平衡向氣體體積增大方向移動;升高溫度,平衡向吸熱反應方向移動;降低溫度,平衡向放熱反應方向移動。
理論部分概括起來不過幾句話,但學生在運用這部分理論解題時,總是問題不斷,如果題目是將理論的考查間接地用圖像的形式呈現時,對大多學生而言,這更是難以逾越的障礙。本文對化學反應速率和化學平衡圖像的類型進行總結,借圖像的具象加深對理論的理解。
一、常見的化學平衡圖像
以下圖像均為對反應mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔHp+q所作的分析:
1.v-t圖像
t1時,增大反應物A的濃度,瞬間增大正反應速率,在這一瞬間對逆反應速率沒有影響,因此使得新的正反應速率大于逆反應速率,平衡正向移動。t2時,升高溫度,正、逆反應速率均增大,但平衡逆向(逆反應為吸熱反應)移動,新的逆反應速率大于正反應速率。t3時,減小壓強,正、逆反應速率均減小,平衡逆向(逆反應為氣體體積增大方向),新的逆反應速率大于正反應速率。t4時使用適當的催化劑同等程度增大正、逆反應速率,平衡不移動。
2.c(或百分含量)-t圖像
壓強P1達到平衡的時間于P2達到平衡的時間,因此P1P2(壓強大,反應速率快,達到平衡時間短),P1到P2為增大壓強,平衡正向移動,反應物A的百分含量減小。溫度T1和T2變化亦進行類似分析,不再詳述。
3.c(或百分含量)-p(T)圖像
溫度相同時,壓強P2時A百分含量大于P1時A的百分含量,標志平衡正向(氣體體積縮小)移動,因此P2到P1是壓強增大的過程。溫度T1至T2作壓強相同時的類似分析即可。
4. 反應物轉化率-t圖像
使用催化劑,加快反應速率,縮短達到平衡的時間,平衡不移動,因此得出b是加入催化劑的曲線。
二、解題步驟和技巧
1.認真看清圖像:一看橫、縱坐標的物理意義;二看起點、拐點、交點、終點;三看線的變化趨勢;四看濃度、溫度、轉化率、物質的量等物理量的變化;五看是否需要借助輔助線。
2.依據圖像信息,聯想平衡移動原理,分析可逆反應的特點:正反應為吸熱還是放熱;正反應為氣體體積縮小還是氣體體積增大。
3.充分利用“先拐先平”:即在化學平衡圖像中,先出現拐點的反應先達到平衡,先達到平衡的條件可能是溫度高、濃度大、壓強大或是使用了適當的催化劑。
篇10
關鍵詞 化學平衡 移動過程 結果
中圖分類號:O6-051 文獻標識碼:A
1疑問與思考
在講解化學平衡移動原理時,會得出這樣的結論――“V (正)>V (逆)平衡一定正向移動”;并且會提出了兩個概念――“化學反應進行的方向”和“化學平衡移動的方向”。在查閱教科書及相關大學教材,本人對化學平衡的移動的理解并與其他教師深入探討,認為這兩個概念以及以下例題的結論都值得商榷。
例在恒溫和恒容條件下,1L 密閉容器中充入1molSO3 ,發生反應 2SO3(g)? SO2(g) + O2(g),達到平衡后,再向容器中充入1mol SO3 ,此時平衡向什么方向移動?
結論①由勒夏特列原理可知,加入反應物,使V (正)>V (逆),平衡向正反應方向移動。
結論②由勒夏特列原理可知,對反應前后體積變化的反應,增大體系的壓強,平向體積縮小的方向移動。所以平衡向逆反應方向移動。
用等效平衡的思想進行推導,如右圖1,ⅠⅢ的過程等效于ⅠⅡⅢ的整個過程。而ⅡⅢ的壓縮體積變化過程決定平衡的移動方向,所以平衡逆向移動,結論②正確。
本人覺得“過程”應改為“結果”更合理。很明顯,這兩種建立平衡的過程(途徑)是不同的,只是最終的平衡結果是一樣的。這如同物理學中的路程與位移的關系,“等效平衡”相當于只考慮“目的地”即化學平衡移動的結果;“平衡移動方向”相當于考慮“途徑”即化學平衡移動的過程。
2 概念辨析
在其他條件不變的情況下,增大反應物的濃度,化學平衡向正反應的方向移動。其速率―時間圖2,t1到 t2這一段時間內(即圖中陰影部分)才是指平衡的移動。增大反應物濃度,結合勒夏特列原理,本人認為上述例題中再加1 mol SO3,從圖中知道V (正)>V (逆),此時化學平衡一定向正反應方向移動,所以結論①正確。
3商榷與研討
本人認為,在處理改變外界條件使化學平衡發生移動問題時,應該首先從真實的變化過程出發,虛擬的平衡過程始終不能替代和抹殺真實的平衡移動過程。我們重點應關注――化學平衡真實的移動過程和移動結果,具體分析如下:
(1)改變某個外界條件時舊平衡的破壞瞬間之后(化學平衡開始移動的方向)與新平衡的建立(化學平衡移動的最終結果),即平衡移動的始態和終態的情況是例題中最常見的問題。如上述例題中“達到平衡后,再向容器中充入1molSO3,此時平衡向什么方向移動?”屬于始態問題,完全符合勒夏特列原理,所以此時的化學反應向正反應是在已經建立平衡的舊平衡體系的基礎之上進行的,則該化學平衡也是向正反應方向移動。
(2)真實平衡移動過程(途徑)是ⅠⅢ,平衡移動肯定向SO3分解的反應方向進行,但達新平衡后(平衡移動的結果),總的進行程度即SO3的新轉化率怎樣,反應混合物中各物質的百分含量與舊平衡比較如何,則無法從平衡移動的方向判斷,此時則可通過等效平衡ⅠⅡⅢ的過程來進行判斷。ⅠⅡ(虛擬平衡)兩平衡的結果等效,SO3的轉化率相等;ⅡⅢ是在虛擬平衡的基礎上加壓,虛擬平衡在破壞瞬間之后逆向移動,所以SO3新平衡Ⅲ的轉化率比舊平衡Ⅰ降低。因此,虛擬等效平衡態只適合用于比較新平衡的結果與舊平衡時反應物的轉化率,各物質的百分含量,而不能代替真實的平衡移動過程(途徑)。