學生通過必修化學2第二章第三節“化學反應的快慢和限度”已經了解到化學反應的條件對化學反應的限度是有影響的,但是為何會有影響?以及是如何影響的?學生并不明白其中的原理。本節課重新通過實驗探究的方式,進一步深入研究反應條件對化學平衡的影響,深入探讨勒•夏特列原理的應用。通過本節課的學習,學生可以更好地理解反應條件對化學反應限度的影響問題,同時對化學反應的限度有一個更完整和深入的認識。
變化觀念與平衡思想:能運用濃度、壓強、溫度對化學平衡的影響規律,推測平衡移動方向及濃度、轉化率等物理量的變化;
科學态度與社會責任:理解勒•夏特列原理的内容并學會應用。
反應條件對化學平衡的影響
學生複習必修2關于反應條件對化學平衡影響的相關知識,預習本課内容;教師準備多媒體課件。
【聯想質疑】
在19世紀後期,人們發現煉鐵高爐所排出的高爐氣中含有相當數量的一氧化碳。有的工程師認為,這是由于一氧化碳和鐵礦石的接觸時間不夠長造成的,于是英國耗費了大量資金建造了一個高大的煉鐵高爐,以增加一氧化碳和鐵礦石的接觸時間。可是後來發現,用這個高爐煉鐵,所排出的高爐氣中的一氧化碳并沒有減少,其原因是什麼?如果繼續增大鐵礦石的量能減少一氧化碳的含量嗎?
【學生活動】思考并交流。
【講解】高爐煉鐵的原理是利用CO還原氧化鐵,此反應為可逆反應,當反應達到平衡時,增加反應時間不能改變各種物質的百分含量;增加鐵礦石的量不能減少一氧化碳的含量。
【過渡】通過之前的學習,我們知道反應條件會對反應的限度産生影響,那麼我們該如何理解反應條件對化學平衡的影響呢?上述問題能否通過反應條件的改變得到解決呢?這節課我們就一起來探究一下反應條件對化學平衡的影響。
【闆書】2.2.3 反應條件對化學平衡的影響
【複習鞏固】
可逆反應aA bB ⇌ cC dD,通過比較平衡常數 Kc與濃度商Qc的大小,可以判斷反應狀态。
濃度商Qc= Kc 反應狀态: 。
Qc<Kc 反應狀态: 。
Qc> Kc反應狀态: 。
【活動探究】反應條件對化學平衡的影響
預測
某化學反應mA(g) nB(g)⇌pC(g) qD(g)的ΔH>0。溫度、濃度或壓強改變時,化學平衡狀态是否改變?如果發生改變,化學平衡将向哪個方向移動?說明預測理由。
資料在線
實驗目的
探究濃度、溫度對化學平衡的影響。
實驗用品
裝有二氧化氮—四氧化二氮混合氣體的裝置,1mol/L FeCl3溶液,0.01mol/LFeCl3溶液,1mol/L KSCN溶液,0.01mol/LKSCN溶液,鐵粉、冰水混合物,熱水;燒杯、試管、膠頭滴管。
實驗方案設計及實施
【學生活動】完成實驗,填寫上述表格。
【思考交流】
1.請描述你發現的外界條件(溫度、濃度)對化學平衡的影響規律,并結合實驗現象對你的觀點進行論證。
2.你還發現了哪些“意外”的現象?能否嘗試利用濃度商與化學平衡常數之間的關系對這些現象進行分析?
【思考交流1】
1.在溫度、體積一定的密閉容器中,發生反應N2 3H2 ⇌ 2NH3 ΔH<0。達到平衡時測得a molN2、b molH2、c molNH3。如果增大反應物濃度,Kc、Qc如何變化?平衡如何移動?
2.如果升高溫度,Kc、Qc如何變化?平衡如何移動?
【強調】溫度對化學平衡的影響是通過改變平衡常數來實現的
【遷移應用】在體積一定的密閉容器中,反應CO2(g) H2(g) ⇌ CO(g) H2O(g) 的化學平衡常數和溫度的關系如下表:
(1)該反應的正反應為
反應(填”吸熱”或”放熱”)。
(2)某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)c(H2)=c(CO) c(H2O),可判斷此時的溫度為 ℃。
【閱讀探究】
請閱讀以下材料,從中獲取證據,驗證你對壓強對化學平衡影響的預測。
某同學用傳感器進行了如下實驗,測定實驗過程中二氧化氮—四氧化二氮平衡體系透光率的變化,實驗結果如圖2-2-2所示。
實驗原理:透光率與氣體的顔色有關,氣體顔色越深,透光率越小。
實驗方案:取一支注射器針筒,吸入10mL二氧化氮氣體。将針筒前端封閉,連接傳感器,測定透光率。然後,将針筒活塞迅速推至5mL處,再将針筒活塞迅速拉回10mL處,測定活塞移動過程中透光率的變化。
【學生活動】思考回答問題。
壓縮針筒時體系内壓強增大,體積減小,氣體顔色加深,透光率減小,但平衡會向正反應方向移動,所以透光率又會有所增大;拉伸針筒時體系壓強又減小,氣體顔色變淺,透光率增大,但平衡又會向逆反應方向移動,所以透光率又會有所減小。
【思考交流2】
3. 如果壓縮體積增大壓強,Kc、Qc如何變化?平衡如何移動?
【強調】對于隻涉及固體或液體的反應,壓強對平衡體系的影響極其微弱,可以不予考慮。
【思考交流3】
4.如果使用催化劑,Kc、Qc如何變化?平衡如何移動?
【闆書】①改變濃度 ——Kc不變 Qc變小
增大反應物濃度, Qc<Kc, 平衡向右移動。
②改變溫度——Kc變小 Qc不變
升溫時,放熱反應的Kc減小,Qc>Kc,平衡向左移動。
③增大壓強 ——Kc不變 Qc變小
增大壓強,Kc不變, Qc變小。Qc<Kc,平衡向右移動。
④使用催化劑 ——Kc不變 Qc不變
Kc= Qc,平衡不移動。
【歸納小結】影響化學平衡移動的因素
(1)濃度:
改變濃度,若Q>K,平衡逆向移動;若Q<K,平衡正向移動 。
(2)溫度:升高溫度,有利于平衡向吸熱方向移動。
降低溫度,有利于平衡向放熱方向移動。
(3)壓強:(有氣體參與的反應)
改變壓強,若Q>K,平衡逆向移動;若Q<K,平衡正向移動 。
(4)催化劑:平衡不影響。
【歸納小結】
【資料在線】勒·夏特列原理(平衡移動原理)
如果改變平衡體系的一個條件(如濃度、壓強或溫度等),平衡将向減弱這個改變的方向移動。
1.适用範圍:适用于任何動态平衡體系。
2.平衡移動的結果是“減弱”外界條件的影響,而不能消除外界條件的影響
研究表明,在均相、封閉體系中,隻改變平衡體系中的一個條件時,勒·夏特列原理對平衡移動的分析與實際相符。
【應用實踐】
完成下述表格空白内容,感知勒·夏特列原理對平衡移動方向的指導意義。
【學生活動】完成上述表格内容。
【課堂小結】
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