王军高二化学《等效平衡》

等效平衡 教学设计 毕节市民族中学 王 军 化学平衡是历年来高考的重点和热点 而化学平衡中的 等效平衡 更是化学平衡中 的难点 若能洞悉各类 等效平衡 的有关问题 那么一切有关化学平衡的问题也就迎刃 而解了 等效平衡 的问题已有较多的文章见诸报刊杂志 但在教学实践中教师和学生 还是感到困难重重 如何突破这一难点 让学生不仅易于掌握 而且能灵活应用 就成为 教学研究的一个重要课题 教学目标教学目标 知识与技能知识与技能 认识从不同起始状态下化学平衡的建立过程 过程与方法过程与方法 通过典例分析 掌握分析等效平衡问题的方法 情感态度价值观情感态度价值观 进一步培养学生自主合作探究的能力 教学重难点教学重难点 1 教学重点 等效平衡问题 2 教学难点 应用勒夏特列原理分析各类等效平衡 教学设计思路教学设计思路 首先通过一些简单具体的例子 提出等效平衡的概念 然后应用勒夏特列原理分析各 类等效平衡 从而理解各种类型等效平衡的模式 最后应用结论 分析复杂的问题 本教学案例的突出之处在于 应用勒夏特列原理分析等效平衡 让学生理解过程 从 而能够深刻的理解应用 而不是简单的给出结论 让学生死记硬背 生搬硬套 如何设计 合适的问题 引导学生得出结论 正是本教学设计试图解决的问题 教学过程设计教学过程设计 教学环节 1 等效平衡的概念 比喻 从我家到你家的中间有一个美丽的花园 从我家出发可以去 从你家出发也 可以去 从我家和你家的任意一个地方出发都可以到达这个美丽的花园 引出课题 等效 平衡问题 例析 我们来看如下可逆反应 在一定条件下 按照不同的起始物质的量 达到平衡状态时 各种物质的物质的量分数之间有何关系 N2 3H2 2NH3 1mol 3mol 0 0 0 2mol 0 5mol 1 5mol 1mol 师生共同分析 采用极限假设法 通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物 质的物质的量浓度 与原平衡相等 则 的量相当 像这样的问题 我们称之为 等 效平衡 板书 一 等效平衡的概念 在一定条件下 可逆反应只要起始浓度相当 无论经过何种途径 但达到化学平衡时 在一定条件下 可逆反应只要起始浓度相当 无论经过何种途径 但达到化学平衡时 只要同种物质只要同种物质的物质的量分数 或体积分数 相同的物质的量分数 或体积分数 相同 这样的平衡称为等效平衡 这样的平衡称为等效平衡 说明 1 我们所说的 等效平衡 与 完全相同的平衡状态 不同 完全相同的 平衡状态 在达到平衡状态时 任何组分的物质的量分数 或体积分数 对应相等 并且 反应的速率等也相同 而 等效平衡 只要求平衡混合物中各组分的物质的量分数 或体 积分数 对应相同 反应的速率 压强 物质的量浓度等可以不同 2 一定条件指的是 同 T 同 V 或者 同 T 同 p 3 平衡状态 终态 只与始态有关 而与途径无关 无论从什么方向开始 投料是 一次还是分成几次 扩大 缩小或缩小 扩大的过程 只要起始浓度相当 就达到等效 平衡状态 教学环节 2 等效平衡的分类 例析 下面我们再来分析一下刚才的那个例子 然后看看能否找出这些反应物与生 成物之间满足如何关系 平衡才算是 等效 的 N2 3H2 2NH3 1mol 3mol 0 0 0 2mol 0 5mol 1 5mol 1mol a mol b mol c mol 2mol 6mol 0 讨论 按极限假设法分析 若 也与 是等效平衡 a b c之间应该满足什么关系 a b是否一定等于 N2和 H2的化学计量数之比 1 3 按 投料 也可与 形成等效平衡吗 若能 条件是什么 教师引导学生分析 若与 是等效平衡a b一定等于 N2和 H2的化学计量数之比 1 3 其他就不见得了 要看作参照的那种投料比了 例如若 中起始物质的量为n H2 1mol n N2 1mol 则 中a b就不应该为 1 3 咯 若是恒温恒容条件下 按照 投料 起始浓度都变为 的 2 倍 相当于增大压强 平衡会向正方向移动 故 与 不是等效平衡 若是恒温恒压条件下 起始物质的量变为 的 2 倍 容积也会扩大到原来的 2 倍 相当于是在 2 个等大的容器中分别反应 各自达 到平衡态 然后再混合 其中各组分的物质的量分数应该是不会变的 因此在恒温恒压条 件下 与 是等效平衡 例析 下面我们再看一个例子 CO g H2O g CO2 g H2 g A 2mol 2mol 0 0 B 0 0 4mol 4mol C 1mol 1mol 1mol 1mol D 4mol 4mol 2mol 2mol E x mol y mol z mol w mol 讨论 分别分析在恒温恒容和恒温恒压条件下 A B C D 是否是等效平衡 若 E 与 A 为等效平衡 x y z w 应满足如何关系 小结板书 二 等效平衡的分类二 等效平衡的分类 1 对于化学反应前后气体分子数对于化学反应前后气体分子数改变改变的可逆反应的可逆反应 在定温定容条件下 只改变起始加入物质的物质的量 如果通过可逆反应的化学计在定温定容条件下 只改变起始加入物质的物质的量 如果通过可逆反应的化学计 量数之比换算成化学方程式的同一边物质的量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量物质的量与原平衡相同 则两平衡等效 与原平衡相同 则两平衡等效 在定温定压条件下 改变起始时加入物质的物质的量 只要按化学计量数之比换算在定温定压条件下 改变起始时加入物质的物质的量 只要按化学计量数之比换算 成化学方程式的同一边物质的成化学方程式的同一边物质的物质的量之比物质的量之比与原平衡相同 达到平衡状态后与原平衡等效 与原平衡相同 达到平衡状态后与原平衡等效 2 2 对于反应前后气体分子数对于反应前后气体分子数不变不变的可逆反应的可逆反应 不论是在定温定容条件下还是在定温定压条件下 改变起始时加入物质的物质的量 不论是在定温定容条件下还是在定温定压条件下 改变起始时加入物质的物质的量 只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的只要按化学计量数之比换算成化学方程式的同一边物质的物质的量之比物质的量之比与原平衡相同 达与原平衡相同 达 到平衡状态后与原平衡等效 到平衡状态后与原平衡等效 教学环节 3 等效平衡的应用 例 1 在一定温度下 把 2mol SO2和 1mol O2通入一定容积的密闭容器中 发生如 下反应 当此反应进行到一定程度时反应混合物就处于化学平 衡状态 现在该容器中维持温度不变 令 a b c 分别代表初始时加入的 的物质的量 mol 如果a b c取不同的数值 它们必须满足一定的 相互关系 才能保证达到平衡状态时 反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡完 全相同 请填空 若a 0 b 0 则c 若a 0 5 则b c a b c的取值必须满足的一般条件是 请用两个方 程式表示 其中一个只含a和c 另一个只含b和c 答案 答案 c 2 c 2 b 0 25 b 0 25 c 1 5c 1 5 例 2 如图所示 在一定温度下 把 2 体积 N2和 6 体积 H2通入一个带有活塞的容积 可变的容器中 活塞的一端与大气相通 容器中发生以下反应 正反应放热 若反应达到平衡后 测得混合气体的体积为 7 体积 据此回答下列问题 保持上述反应温度不变 设a b c分别代表初始加入的 N2 H2和 NH3的体积 如 果反应达到平衡后混合气体中各气体的体积分数仍与上述平衡相同 那么 若a 1 c 2 则b 在此情况下 反应起始时将向 填 正 或 逆 反应方向进行 若需规定起始时反应向逆反应方向进行 则c的取值范围是 在上述装置中 若需控制平衡后混合气体为 6 5 体积 则可采取的措施是 原因是 解析 解析 化学反应 在定温 定压下进行 要使平衡状态 与原平衡状态等效 只要起始时就可以达到 已知起始时各物质的体积分别为 1 体积 N2 b 体积 H2和 2 体积 根据 等价转换 法 将 2 体积通过反应的化学 计量数之比换算成和的体积 则相当于起始时有 1 1 体积和 b 3 体积 它们的比值为 解得 b 3 因反应前混合气体为 8 体积 反应后混合气体为 7 体积 体积差为 1 体积 由差量法 可解出平衡时为 1 体积 而在起始时 的体积为 c 2 体积 比平衡状态时大 为达到同一平衡状态 的体积必须减小 所以平衡逆向移动 若需让反应逆向进行 由上述 所求出的平衡时的体积为 1 可知 的体 积必须大于 1 最大值则为 2 体积和 6 体积完全反应时产生的的体积 即为 4 体积 则 1 c 2 由 6 5 7 可知 上述平衡应向体积缩小的方向移动 亦即向放热方向移动 所以采 取降温措施 例 3 甲 乙两恒温容器开始时压强相同 分别充入甲 2 molA 1 molB 乙 1 4mol A 0 7 mol B 0 6 mol C 发生反应 2A g B g x C g 达到平衡时两者中 C 的体积分数相同 1 若甲 乙均为恒容容器 则x 2 若甲 乙均为恒压容器 则x 3 若x 3 甲为恒容容器 乙为恒压容器 则平衡时两者中 C 的量较多是 解析 解析 根据恒温恒容 n g 0 即x 3 将物质折为一侧 对应物质的物质的 量 n 均相等 故有 2A g B g x C g 起始 1 4mol 0 7 mol 0 6 mol 转化 mol mol 0 6 mol 所以 1 4 2 或 0 7 1 解得 x 2 又根据恒温恒容时 当 n g 0 x 3 时 0 6 mol C 分解成 0 4molA 与 0 2molB 即折为一侧后 n A 1 4mol 0 4mol 1 8 mol n B 0 7mol 0 2mol 0 9 mol 显然 n A n B 2 1 同样