第三节影响化学平衡的条件教学目标:1、使学生理解浓度、温度、压强等条件对化学平衡的影响。
2、使学生理解平衡移动原理,学会利用平衡移动原理判断平衡移动的方向。
3、使学生学会利用速率——时间图来表示平衡移动过程,培养学生识图、析图能力。
教学重点:浓度、压强、温度对化学平衡的影响。
教学难点:1、平衡移动原理的应用。
2、平衡移动过程的速率——时间图。
课时安排:3课时教学方法:1、通过演示实验,启发学生总结,归纳出浓度、温度等条件对化学平衡的影响。
2、通过外界条件对速率的影响理论的复习,从理论上使学生认识平衡移动规律。
3、通过典型例题和练习,使学生进一步理解并掌握勒夏特列原理。
实验用品:1mol/l的FeCl3溶液、1mol/L的KSCN溶液、2mol/l的NaOH溶液、蒸馏水、冷水、热水、NO2气体、大试管、小试管(3支)、烧杯教学过程:第一课时(复习引入新课)[师]在上节课我们学习了化学平衡,它的研究对象是可逆反应。
可逆反应进行的最终结果是什么?[生]达到化学平衡状态。
[问]化学平衡状态有哪些特点?[生]1、同种物质的正反应速率等于逆反应速率;2、各组分的浓度保持不变;3、动态平衡。
[问]可逆反应达到平衡后,若外界条件的改变引起正、逆反应速率不相等,那么此平衡状态还能维持下去吗?[生]不能。
[师]对。
此时原平衡将被破坏,反应继续下去,直到再次达到平衡。
这种旧的化学平衡被破坏,新的化学平衡建立的过程,叫做化学平衡的移动。
我们学习化学平衡,并不是使某种可逆反应保持原有的平衡状态,而是为了利用外界条件的改变,使化学平衡向有利的方向移动。
这节课我们就学习影响化学平衡的条件。
[板书]第三节影响化学平衡的条件一、浓度对化学平衡的影响[问]影响化学反应速率的外界条件有哪些?[生]浓度、压强、温度、催化剂[师]反应物浓度的改变能引起反应速率的改变,那么能否引起化学平衡引动呢?下面我们来通过具体实验来说明这个问题。
[演示实验2——3] 第一步教师分别举起0.01mol/lFeCl3溶液和0.01mol/lKSCN (硫氰化钾)溶液的试剂瓶。
请同学们观察颜色[生] FeCl3 溶液呈黄色,KSCN溶液呈无色。
[师]第二步:在一个小烧杯里混合10ml0.01mol/lFeCl3溶液和10ml0.01mol/lKSCN 溶液,问学生看到了什么现象?[生]溶液立即变成血红色。
[师]生成了血红色的溶液说明它们发生了反应,生成了一种叫硫氰化铁的物质。
这是一个可逆反应。
[板书]FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+KCl把该红色溶液稀释后平均分入3支小试管中(大试管中留少量溶液用于比较颜色变化)。
在第一支试管中加入少量1mol’lFeCl3溶液,在第二支试管中加入少量1mol/lKSCN溶液。
观察颜色变化。
[问]有何变化?这说明什么问题?由此我们可以得到什么结论?[启发]红色的深浅由谁的多少决定/[学生讨论并总结]红色加深是因为生成更多的Fe(SCN)3,这说明增大反应物浓度,会使化学平衡向正反应方向移动。
[设问]如果我们在稀释后的溶液中加入NaOH溶液,又会有什么现象?(第四步)在第三支小试管中滴加NaOH溶液。
[生]有红褐色沉淀生成,溶液颜色变浅。
[师]红褐色沉淀是由Fe3+与OH-结合生成的。
那么,溶液颜色变浅又如何解释?[生]生成沉淀使Fe3+浓度降低,化学平衡逆向移动,Fe(SCN)3浓度降低,红色变浅。
[师]通过实验,我们可以得出这样的结论:增大反应物的浓度使化学平衡正向移动,减小反应物浓度化学平衡逆向移动。
那么,增大或减小生成物浓度,平衡将如何移动?[生]增大生成物浓度,化学平衡逆向移动;减小生成物浓度,化学平衡正向移动。
[板书]1、结论:在其它条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,都使化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,都使化学平衡向逆反应方向移动。
[问]浓度对化学平衡的影响如何从浓度对速率的影响来解释?[师]一个可逆反应达平衡时,对于同一反应物或生成物,正反应速率等于逆反应速率,即消耗速率等于生成速率,那么,增大某一反应物的浓度的瞬间,正反应速率和逆反应速率如何变化?还是否相等?逆反应速率的大小取决于那种物质浓度的大小?[生]生成物浓度的大小。
[师]在增大Fe3+浓度的瞬间,Fe(SCN)3浓度和SCN-浓度不变,所以Fe3+的生成速率不变,但Fe3+浓度的增大会使Fe3+的消耗速率瞬间增大,导致正反应速率大与逆反应速率,平衡发生移动。
在平衡移动的过程中,生成物浓度逐渐增大,使逆反应速率逐渐增大,反应物逐渐减小,使正反应速率逐渐减小,直至正反应速率再次等于逆反应速率,达到新的平衡状态。
[板书]2、浓度改变速率改变3、速率—时间图多媒体课件播放速率——时间图,学生观看。
[分组讨论]以上平衡移动的速率——时间图象有何特点?①改变反应物的浓度,只能使正反应速率瞬间正大或减小,改变生成物的浓度,只能使逆反应速率瞬间增大或减小。
②只要正反应速率在上面,即V正’〉V逆’。
化学平衡一定向正反应方向移动。
③只要是增大浓度,不论增大反应物浓度,还是增大生成物浓度,新平衡状态下的反应速率一定大与原平衡状态;减小浓度,新平衡条件下的速率一定小于原平衡状态。
[练习]1、可逆反应H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)在一定条件下达平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡移动?CO浓度有何变化?①增大水蒸气浓度②加入更多的碳③增加H2浓度答案:①平衡正向移动,CO浓度增大②平衡不移动,CO浓度不变③平衡逆向移动,CO浓度减小[问]加入更多的碳为什么平衡不移动?[生]因为增加碳的用量并不能改变其浓度,不能改变反应速率。
[师]对。
增加固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能改变速率,所以V正仍等于V逆,平衡不移动。
以上我们讨论了改变反应物浓度时,平衡移动的方向问题,那么改变反应物浓度时,各反应物转化率有何变化?[练习]2、500℃时,在密闭容器中进行下列反应:H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),起始只放入CO和水蒸气,其浓度均为4mol/l,平衡时,CO和水蒸气均为1 mol/l,达平衡后将水蒸气浓度增至3 mol/l,两次平衡状态下的H2O(g)和CO转化率(温度不变)如何变化?结论:增大一种反应物的浓度,会提高另一种反应物的转化率,而本身转化率降低。
第二课时[引言]从上节课的学习我们知道,改变一种反应物或生成物的浓度,可以引起平衡移动。
那么,压强、温度的改变是否也能引起平衡的移动?我们这节课来研究这些问题。
[师]对于有气体参加的反应来说,当其它条件不变时,增大压强,对化学反应速率有何影响?[生]反应速率增大[问]对于任何一个反应,增大压强都会引起速率增大吗?[生]对没有气体参加或生成的反应无影响。
[师]对。
增大压强时,几乎不能改变固体或液体的浓度,因此,对于反应体系无气体的反应,不会改变速率。
如果该反应已经达平衡,改变压强也不会引起平衡移动。
那么,对于体系有气体的反应,是否一定引起平衡移动呢?下面我们来看两个反应。
[投影]①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ②2HI(g)H2(g)+I2(g) [师]请同学们阅读课本内容,分析增大压强平衡是否移动?[生]阅读后得出结论;第一个反应平衡向正反应方向移动。
第二个平衡不移动。
[师]结论很正确。
那么,什么样的反应改变压强平衡移动?什么样的反应平衡不移动?上面两个反应有什么特点?[生]第一个正反应是气体体积缩小的反应,第二个反应前后气体体积不变。
[板书]1、结论;对于体系有气体,且反应前后体积有变化的可逆反应,增大压强,使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强,使化学平衡向气体体积增大的方向移动;对于反应前后气体体积无变化的反应,改变压强化学平衡不移动。
[板书]2、速率——时间图[师]请大家根据得出的结论,做下面的练习题。
[投影练习]下列反应达到化学平衡时,增大压强,平衡是否移动?若移动,向哪个方向移动?① 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)③H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g)④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)⑤H2S(g) H2(g)+S(s)答案:①正向移动②不移动③逆向移动④逆向移动⑤不移动[问]对于反应②和⑤,增大压强时,平衡虽然没有移动,但正、逆反应速率有无变化?[生]有变化。
均增大[师]增大倍数是否相同?[生]相同。
[问]对于反应①,增大压强的瞬间,正、逆放反应速率均增大,但增大的倍数不同,正反应速率增大的倍数大于逆反应速率增大的倍数;对于反应③,增大压强时,正、逆反应速率均增大,逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数。
[过渡]从上面的分析可知,改变一种反应物或生成物的浓度,一定会引起平衡移动,而改变压强却不一定能引起平衡移动。
若改变温度是否会引起平衡移动呢?下面我们通过实验来得出结论。
[板书]三、温度对化学平衡的影响[师]通常情况下,没有纯净的红棕色气体,而是与无色的N2O4共存,在NO2气体中存在下列平衡[板书]2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)[讲述]一个可逆反应,正反应为放热反应,逆反应必为吸热反应,对于该反应,在升高或降低温度时,如果平衡向正反应方向移动,我们会看到什么现象?[生]混合气体颜色变浅。
[师]如果平衡向逆反应方向移动呢?[生]混合气体颜色变深。
[演示实验]把装有NO2和N2O4混合气体的联体烧瓶分别放入盛热水和冷水的烧杯中,大家注意观察颜色变化。
[生]热水中的烧瓶气体颜色变深,而冷水中的烧瓶气体颜色变浅。
[问]由此我们可以得出什么结论?(学生回答)[板书]1、结论:在其他条件不变的情况下,升高温度,化学平衡向吸热方向移动;降低温度,化学平衡向放热方向移动。
[师]升高温度,正反应速率和逆反应速率均会增大,但从化学平衡的角度来看,谁增大的幅度更大一些?[生]逆反应速率[问]降低温度,谁速率降低幅度更大?[生]逆反应速率[师]请大家根据改变温度时,正、逆反应速率的变化,画出正反应为放热反应和正反应为吸热反应两种情况下,升高和降低温度时,平衡移动过程的速率——时间图。
[板书]2、时间——速率图[讲述]我们知道,影响化学反应速率的因素除浓度、压强、温度外,还有催化剂,但大量实验事实证明,催化剂只能同等程度地加快正、逆反应速率,缩短达到平衡所用的时间,却不能改变平衡移动。
[投影练习]1、对于任何一个平衡体系,采取以下措施一定会引起平衡移动的是()A、加入一种反应物B、增加体系的压强C、升高温度D、使用催化剂2、在高温下,反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g)(正反应为吸热反应)达平衡时,要使混合气体颜色加深,可采取的方法是()A、减小压强B、缩小体积C、升高温度D、增大H2的浓度3、一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应:mA(g)+nB(g) PC(g),达平衡后,温度不变,将气体体积缩小到原来的1/2,当达到新的平衡时,C的浓度为原来的1.8倍,则下列说法正确的是()A、m+n>pB、A的转化率降低C、平衡向正反应方向移动D、C的体积分数增加。