高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第2节 化学反应的限度（第2课时）反应条件对化学平衡的影响教学设计1 鲁科版选修4.doc

第二章第2节 化学反应的限度第2课时反应条件对化学平衡的影响【教学目标】知识与技能1、知道平衡移动的涵义。2、了解温度、浓度对化学平衡的影响，并能够判断平衡移动的方向。3、通过“温度、浓度对化学平衡的影响”的实验探究，培养学生设计实验的能力，以及分析实验现象并获取有价值信息的能力。4、能够应用平衡移动原理对生产、生活中的实际情况进行分析、解释。过程与方法1、解通过实验探究，认识、解决问题的一般程序与方法。情感态度价值观2、在学习、研究、解决问题的过程中，体验化学学习的乐趣。【教学过程】引入：上节课我们已经学习了化学反应速率的表示方法及简单的计算，也认识到不同的化学反应进行的快慢程度是千差万别的。比如，以下一组图片展示的是我们在生活中经常见到的一些反应，大家比较一下他们的反应快慢程度。 铁生锈 烟花燃放 爆炸 溶洞的形成 爆炸 溶洞的形成一、温度的影响【引导】假如在座各位的都是科学家，你们如何利用所给的仪器和药品设计实验来探究温度对化学平衡的影响呢？【问题】温度的变化通过什么方法来实现呢？【分组讨论】分组讨论并制定出可行的实验方案。分别将两只充有二氧化氮的密闭烧瓶浸入盛有冷水和热水的烧杯中，持续一段时间直到颜色不再发生变化为止，观察并记录实验现象。序号实验内容实验现象实验结论(平衡移动方向)温度变化混合气体颜色no21将no2平衡球放入冷水中2将no2球平衡放入热水中1.改变温度，平衡是否有发生移动？判断的依据是什么？2. 对反应2no2(g) n2o4(g) h =57.2kjmol-1来说，改变温度时平衡移动的方向与化学反应热效应(吸热或放热)有什么关系？【阅读】课本p47表2-2-3【疑问】温度升高平衡为什么会向生成no2的方向移动呢？会不会所有的可逆反应都是向逆向移动？【引导】1此反应有能量变化。2温度对平衡的影响与反应的热效应（h）有关。 降低温度，平衡向生成n2o4的方向即 方向移动；升高温度，平衡向生成no2的方向即 方向移动。3.温度变化时，该反应的化学平衡常数会改变吗？可逆反应平衡常数表达式降低温度升高温度结论2no2(g) n2o4(g)h = -57.2kjmol-1n2o4变（）no2 变（）n2o4变（）no2 变（）k值变（）k值变（）结论： 升高温度，平衡向 方向移动；降低温度，平衡向 方向移动。改变温度，平衡常数 改变，温度对化学平衡的影响是通过 来实现的。可以利用温度对化学平衡的影响来判断某反应是吸热反应还是放热反应。【思考】那温度不变，平衡常数不变，但其他条件变，平衡会不会移动？二、浓度的影响【讨论】如何通过改变物质浓度来改变平衡？【引导】选择研究对象：可逆反应，容易观察，能够改变浓度，反应现象明显等。以kscn和fecl3反应为例。【问题】改变物质浓度的方法有哪些？怎样改变物质的浓度？要使平衡向右进行，可以用增加反应物浓度，或减少生成物浓度的方法；要使平衡向左进行，可以用减少反应物浓度，或增加生成物浓度的方法。【过渡】我们的推断正确吗？【试验探究二】（2）浓度对化学平衡的影响【引导】如何完成实验【学生讨论】【实验方案确定】（师生共同活动的结果。对学生的方案，教师在此环节可以追问实验的方法、目的，预期的现象等）将0.01mol/l的fecl3溶液中和0.03mol/l的kscn溶液等体积混合，把混合后的溶液分成5等分进行下列操作：序号实验内容实验现象离子浓度变化结论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固体5参照物1.上述实验中，化学平衡状态是否发生了改变？你是如何判断的？2.请根据反应fe3+3scn- fe(scn)3的化学平衡常数表达式k与浓度商q的关系,讨论增大fecl3溶液或kscn溶液浓度对化学平衡的影响。可逆反应平衡常数k的表达式浓度商q的表达式增大c( fecl3)或c( kscn)q、k关系平衡移动方向fe3+3scn-fe(scn)3讨论1.若减小反应物的浓度时，化学平衡将怎样移动？为什么？2.增大或者减小生成物的浓度，化学平衡将怎样移动？为什么？三、催化剂能加快化学反应速率。【解释】为什么催化剂能加快化学反应速率？（有催化剂与无催化剂的反应过程能量关系） （生活实例） 【分析】当温度和反应物浓度一定时，使用催化剂可使反应途径发生改变，从而降低了反应的活化能，使得活化分子的百分比增大，因此单位体积内活化分子的数目增多，有效碰撞频率增大，故化学反应速率加大。催化剂能改变反应的历程，新反应历程(催化反应)和原有反应历程(催化反应)相比，所需要的活化能降低，加快了反应速率。催化剂还有以下特性：催化剂只能缩短反应达到化学平衡所需的时间，但不能使化学平衡移动。这是因为在可逆反应中，催化剂对正反应和逆反应速率都按相同的比例发生作用。催化剂具有选择性，不同类型的反应需要选择不同的催化剂。例如，so2的氧化用v2o5催化剂，而乙烯的氧化用ag作催化剂。对于同样的反应物，使用不同的催化剂，可以得到不同的产物。例如：催化剂有一定的活化温度。催化剂的活性与温度有关，低于某一温度，催化活性很低，在一定温度范围内，催化剂的活性最高，超过一定温度，催化活性又降低。因此，催化剂都有一定的使用温度范围。催化剂的活性与中毒固体催化剂的表面有活性中心存在，反应分子与活性中心之间相互作用的结果是化学键发生改组，从而生成新的物质。催化剂的催化能力称为催化活性。催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，并在一段时间里保持稳定的活性，即为催化剂的寿命，然后活性下降，一直到衰老不能使用。催化剂在稳定活性期间，因接触少量的杂质，而使活性明显下降甚至破坏，这种现象称为催化剂的中毒。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物。催化剂对化学反应速率影响的原因是什么？催化剂加快反应速率的原因与温度对反应速率的影响是根本不同的。催化剂可以改变反应的路线，降低反应的活化能，使反应物分子中活化分子的百分数增大，反应速率加快。(如图)催化作用可分为均相催化和非均相催化两种。如果催化剂和反应物同处于气态或液态，即为均相催化。若催化剂为固态物质，反应物是气态或液态时，即称为非均相催化。在均相催化中，催化剂跟反应物分子或离子通常结合形成不稳定的中间物即活化络合物。这一过程的活化能通常比较低，因此反应速率快，然后中间物又跟另一反应物迅速作用(活化能也较低)生成最终产物，并再生出催化剂。该过程可表示为：ab=ab(慢) ac=ac(快) acb=abc(快)式中a、b为反应物，ab为产物，c为催化剂。由于反应的途径发生了改变，将一步进行的反应分为两步进行，两步反应的活化能之和也远比一步反应的低。该理论被称为“中间产物理论”。在非均相催化过程中，催化剂是固体物质，固体催化剂的表面存在一些能吸附反应物分子的特别活跃中心，称为活化中心。反应物在催化剂表面的活性中心形成不稳定的中间化合物，从而降低了原反应的活化能，使反应能迅速进行。催化剂表面积越大，其催化活性越高。因此催化剂通常被做成细颗粒状或将其附载在多孔载体上。许多工业生产中都使用了这种非均相催化剂，如石油裂化，合成氨等，使用大量的金属氧化物固体催化剂。该理论称为“活化中心理论”。催化剂可以同样程度地加快正、逆反应的速率，不能使化学平衡移动，不能改变反应物的转化率。四、浓度对化学反应速率的影响1（1）规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率，减少反应物的浓度，可以减少化学反应速率。（2）原因：化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，也就是反应物分子中化学键断裂，生成物分子化学键形成的过程。旧键的断裂和新键的形成都是通过反应物分子（或离子的相互碰撞来实现的。而反应物的分子的每次碰撞不一定都能发生化学反应，我们把能够发生化学反应的碰撞叫有效碰撞，能够发生有效碰撞的分子称为活化分子。（3）在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子在反应物分子中占的百分数是一定的，因此单位体积内活化分子的数目与单位体积内反应物分子的总数成正比。也就是和反应物的浓度成正比。当反应物浓度增大时，单位体积内分子数增多，活化分子数也相应增加，反应速率必然增大。2注意：（1）此规律只适用于气体反应或溶液中的反应，对于纯液体或固体反应物一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。一般来说，固体反应物表面积越大，反应速率越大，固体反应物表面积越小，反应速率越小。（2）化学反应或是可逆反应，反应物或生成物浓度的改变，其正反应速率或逆反应速率的变化也符合上述的规律。（3）对平衡体系中的固态和纯液态物质，其浓度可看作 一个常数，增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响v正、v逆的大小，所以化学平衡不移动。（4）只要是增大浓度，不论增大的是反应物浓度，还是生成物浓度，新平衡状态下的反应速率一定大于原 平衡状态；减小浓度，新平衡状态下的速率一定小 于原平衡状态。（5）反应物有两种或两种以上, 增加一种物质的浓度, 该物质的平衡转化率降低, 而其他物质的转化率提高。3结论：当其他条件不变时，增加反应物的浓度可以加快化学反应速率；降低反应物的浓度，可以减慢化学反应速率。【在其它条件不变的情况下，增加反应物的 浓度(或减少生成物的浓度)，平衡向正反应方向 移动；反之，增加生成物的浓度(或减少反应物的浓度 )，平衡向逆反应方向移动。】意义：增大成本较低的反应物的浓度，提高成本较高的原料的转化率。五、压强对化学反应速率的影响1适用范围：仅适用于有气体参加的反应2实质：压强改变引起体积变化，从而引起浓度的改变，因此反应速率改变。73. 对于压强的改变，只有引起反应体系中物质浓度的变化，才对反应速率产生影响。4. 当温度一定时，增大压强就是增加单位体积里反应物的物质的量，即增大反应物的浓度，使反应速率增大。减小压强，气体体积增大，浓度减小，反应速率减小。 讨论：增大压强，化学反应速率一定增大吗？在讨论的基础上要明确：压强对化学反应速率的影响，只限于有气体的反应，即反应体系中至少有一种气体。在恒温的条件下，压强的变化是通过体积改变（即浓度的变化）来实现的，如果压强的变化对反应体系的体积没有太大影响，这种压强的变化对于此体系的反应速率几乎就没有什么影响。 由此可知，如果参加反应的物质是固体、液体或溶液时，由于改变压强对它们的体积改变很小，因而对它们的浓度改变很小，可以认为压强与它们的反应速率无关。【板书设计】三、反应条件对化学平衡的影响旧平衡平衡移动新平衡过程（1）温度的影响：升温，平衡向吸热方向移动；降温，平衡向放热方向移动。（2）浓度的影响若qk,平衡左移（逆向）。六、检测题1. 下列体系加压后，对化学反应速率没有影响的是（ ）a.2so2o2 =2so3 b.coh2o(气)= co2h2c.co2h2o =h2co3 d.ohhh2o2. 在一密闭的容器中充入2mol a和1mol b发生反应： 2a(g)b(g)xc(g)，达到平衡后，c的体积分数为w；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量a：0.6mol、b：0.3mol、c：1.4mol充入容器，达到平衡后，c的体积分数仍为w，则x的值为（ ）a只能为2b只能为3c可能为2，也可能为3d无法确定3. no和co都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地起反应，生成n2和co2。对此反应的下列叙述中正确的是 （ ）a使用催化剂能加快反应的速率b使一种反应物过量能提高反应的速率c改变压强对反应速率没有影响d降低温度能加快反应速率4. 把下列四种x溶液分别加入四个盛有10ml，2mol/l盐酸的烧杯中，均加水稀释到50ml，此时，x和盐酸缓慢地进行反应，其中反应最快的是 （ ） a10 20ml 3mol/l的x溶液b20 30ml 2moll的x溶液c10 10ml 4mol/l的x溶液d10 10ml 2mol/l的x溶液5. 对于反应no2(气)so2(气)no(气)so3(气)q，下列叙述正确的是 （ ）a使用催化剂不能改变反应速率b改变压强对反应速率没有影响c升高温度能加快反应速率d减小压强会降低反应速率6. 其它条件不变，升高温度能增大反应速率的原因是 （ ）a单位体积内分子数增多b单位体积内活化分子数增多c单位体积内有效碰撞次数增多d单位体积内有效碰撞次数减少参考答案1. 【解析】压强对没有气体参加的反应无影响，b选项有气体参加反应加压后平衡不移动，但化学【答案】d2. 【解析】这是一道关于在恒温恒容条件下的等效平衡问题，应该包括两种情况。若x等于3，则这一反应是一个前后气体体积不变的类型，因此只要满足第二种投料方式中按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与第一种投料方式相等即可达到等效平衡。若x不等于3，则须满足第二种投料方式通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与第一种投料方式完全相等，才能使二平衡等效。正确答案为c。【答案】c3. 【解析】该反应的方程