2019-2020年高中化學(xué)《化學(xué)反應(yīng)速率》教案1 新人教版選修4.doc
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2019-2020年高中化學(xué)化學(xué)反應(yīng)速率教案1 新人教版選修4教學(xué)目標(biāo)1了解化學(xué)反應(yīng)速率的概念和表示方式,認(rèn)識濃度、壓強(qiáng)(理科)、溫度和催化劑等條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響,了解改變化學(xué)反應(yīng)速率的意義。2能初步運(yùn)用有效碰撞、活化分子等概念解釋濃度、壓強(qiáng)、溫度等條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(理科)教學(xué)重點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率的概念及外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。教學(xué)難點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率的表示方式。課時安排2課時教學(xué)過程第一課時講解我們知道,化學(xué)反應(yīng)往往需要在一定的條件下進(jìn)行。例如,H2和N2化合生成NH3的反應(yīng),就需要高溫、高壓和催化劑存在的條件下進(jìn)行。又如,從理論上講,NO和CO可以反應(yīng)生成CO2和N2,但是在沒有催化劑存在時,這個反應(yīng)的速率非常小,否則,汽車尾氣中的這兩種有毒氣體在排放前就進(jìn)行反應(yīng),可以大大改善汽車尾氣對大氣的造成的污染,但實際上,迪個美好的愿望目前還未能順利實現(xiàn)??梢姡芯炕瘜W(xué)反應(yīng)的條件對日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究等具有重要的意義。為什么一個反應(yīng)的進(jìn)行,需要這樣或那樣的條件呢?這就要從以下兩個方面來認(rèn)識:一個是反應(yīng)進(jìn)行的快慢,即化學(xué)反應(yīng)速率問題;一個是反應(yīng)進(jìn)行的程度,也就是化學(xué)平衡問題。這兩個問題不僅是今后學(xué)習(xí)化學(xué)所必須的基礎(chǔ)理論知識,也是選擇化工生產(chǎn)適宜條件時所必須了解的化學(xué)變化的規(guī)律。過渡在這一章里,我們將重點(diǎn)學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)知識,然后將運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等有關(guān)理論,分析一些簡單的化工生產(chǎn)的實際問題。引言講述酸雨對北京故宮“云龍陛石”、太和殿周圍的漢白玉護(hù)欄的蟠龍柱以及吐水龍頭上的花紋;世界各地的古建筑等腰三角形的腐蝕。指出以前幾百年的腐蝕很慢,這些年來的腐蝕變快了,就與化學(xué)反應(yīng)速率有關(guān)。板書一、化學(xué)反應(yīng)速率講解不同的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢不一樣,有的反應(yīng)進(jìn)行得很快,瞬間就能完成。例如氫氣與氧氣混合遇火發(fā)生瀑炸,酸堿的中和反應(yīng)等;有的反應(yīng)進(jìn)行得很慢,例如,石油的形成要經(jīng)過幾百萬年甚至更長的時間。演示實驗2-1引導(dǎo)學(xué)生觀察:兩支試管中都有氣泡產(chǎn)生,但大理石與鹽酸反應(yīng)迅速,有大量氣泡產(chǎn)生,而與醋酸反應(yīng)較緩,只有少量氣泡產(chǎn)生。指出二者的反應(yīng)快慢不一樣,我們要用一個衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢程度的量來表示,這就是化學(xué)反應(yīng)速率。板書化學(xué)反應(yīng)速率:通常用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。單位:mol/L.min或mol/L.s。例題某一化學(xué)反應(yīng):A+B=2C,在2min鐘內(nèi),A的濃度由2mol/L減小到1mol/L,C濃度由0.5mol/L增加到2.5mol/L,則在這兩分鐘內(nèi),A的化學(xué)反應(yīng)速率為0.5mol/L.min,C的化學(xué)反應(yīng)速率為1mol/L.min。講解在同一段時間內(nèi),同一個化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)的反應(yīng)速率是成比例的:討論并板書引導(dǎo)學(xué)生填空在2升密閉容器中發(fā)生的可反應(yīng):A+2B2CA的物質(zhì)的量B的物質(zhì)的量C的物質(zhì)是量t=0min3mol1mol0t=1min2.8mol0.6mol0.4mol反應(yīng)速率0.1mol/L.min0.2mol/L.min0.2mol/L.minVA:VB:VC=1:2:3(為方程式中的系數(shù)比)引言不同的化學(xué)反應(yīng),具有不同的反應(yīng)速率,這說明,參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)是決定化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素。但由于受其它條件的影響,同一化學(xué)反應(yīng)在不同條件下可能會有不同的化學(xué)反應(yīng)速率,因此,我們可以通過改變反應(yīng)條件來改變化學(xué)反應(yīng)的速率。講解改變化學(xué)反應(yīng)速率在實踐中有很重要的意義,例如,我們可以根據(jù)生產(chǎn)和生活的需要,采取適當(dāng)?shù)拇胧┘涌炷承┖彤a(chǎn)過程,如使煉鋼、合成樹脂或合成橡膠的反應(yīng)加快等;也可以根據(jù)需要減慢某些反應(yīng)速率,如使鋼鐵生銹、塑料和橡膠老化的反應(yīng)速率減慢。下面我們來探討濃度、壓強(qiáng)(主要對有氣體參加的反應(yīng))、溫度、催化劑等條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。板書二、外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響(影響化學(xué)平衡的條件理科)提問我們曾做過硫與氧氣反應(yīng)的實驗:硫在空氣中燃燒時產(chǎn)生微弱的淡藍(lán)色火焰;而在純氧中燃燒時,則發(fā)出明亮的藍(lán)紫色火焰。這說明硫在純氧中與氧的反應(yīng)要比空氣中進(jìn)行得更快,更劇烈。1濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響演示實驗2-2 引導(dǎo)學(xué)生觀察:大理石與1mol/L的鹽酸反應(yīng)迅速,有大量氣泡產(chǎn)生,而與0.1mol/L的鹽酸反應(yīng)較緩,只有少量氣泡產(chǎn)生。分析得出結(jié)論濃度較大的鹽酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率比濃度較小的鹽酸與大理石反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大。講解并板書許多實驗證明,當(dāng)其它條件不變時,增加反應(yīng)物的濃度,可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。(理科)引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材后分析講解能量高于分子平均能量的分子,屬于活化分子;活化分子在具有合適的取向相互碰撞后,才能使舊鍵斷裂,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這樣的碰撞叫做有效碰撞。在其他條件不變時,對某一反應(yīng)來說,活化分子在反應(yīng)物中所占的百分?jǐn)?shù)目是一定的,因此,單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目與單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子的總數(shù)成正比,也就是和反應(yīng)物的濃度成正比。增大反應(yīng)物的濃度,單位體積內(nèi)的分子數(shù)增多,活化分子數(shù)也相應(yīng)增多,單位時間內(nèi)的有效碰撞次數(shù)也相應(yīng)增多。化學(xué)反應(yīng)速率就增大。板書2壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響講解對于氣體來說,當(dāng)溫度一定時,一定量氣體的體積與其所受的壓強(qiáng)成反比。這就是說,如果氣體的壓強(qiáng)增大到原來的2倍,氣體的體積就縮小到原來的1/2,單位體積內(nèi)的分子數(shù)就增大到原來的2倍。所以,增大壓強(qiáng),就是增加單位體積內(nèi)反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量,即增大了濃度,因而可以增大化學(xué)反應(yīng)速率。相反,減小壓強(qiáng),氣體的體積就擴(kuò)大,濃度就減小,因而化學(xué)反應(yīng)速率也減小。如果參加反應(yīng)的物質(zhì)是固體、液體或溶液時,由于改變壓強(qiáng)對它們體積的影響很小,因而對它們濃度改變的影響也很小,可以認(rèn)為改變壓強(qiáng)對它們的反應(yīng)速率無影響。板書3溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響講解通過實驗2-2我們還看到,給加入.1mol/L鹽酸的試管加熱后,反應(yīng)速率明顯加快了。這說明溫度的變化也可以使反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率發(fā)生改變。(理科)講解在濃度一定時,升高溫度,反應(yīng)物分子的能量增加,使一部分原來能量較低的分子變成活化分子,從而增加了反應(yīng)物分子中活化分子的百分?jǐn)?shù),使有效碰撞次數(shù)增多,因而使化學(xué)反應(yīng)速率增大。當(dāng)然,由于溫度升高,會使分子的運(yùn)動加快,這樣單位時間里反應(yīng)物分子間的碰撞次數(shù)增加,反應(yīng)也會相應(yīng)地加快,但不是反應(yīng)加快的主要原因,而前者是反應(yīng)加快的主要原因。講解板書經(jīng)過多次實驗測得,溫度每升高10,化學(xué)反應(yīng)速率通常增大到原來的24倍。講解有很多在常溫或高溫時進(jìn)行得很快的化學(xué)反應(yīng),在低溫下則進(jìn)行得較慢。這就是人們使用電冰箱保存食物的原因。板書催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響演示實驗2-3 引導(dǎo)學(xué)生觀察:在H2O2中加入MnO2粉末時,立即有大量氣泡產(chǎn)生,而在沒有加MnO2粉末的試管中只有小量氣泡出現(xiàn)??梢姶呋瘎㎝nO2使H2O2分解的反應(yīng)加快了。(理科)講解催化劑能夠增大化學(xué)反應(yīng)速率的原因,是它能夠降低反應(yīng)所需的能量,這樣就會使更多的反應(yīng)物分子成為活化分子,大大增加單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子中活化分子所占的百分?jǐn)?shù),從而成千成萬倍地增大了化學(xué)反應(yīng)速率。講解綜上所述,許多實驗成績和事實證明,對于同一個化學(xué)反應(yīng)來說,條件不同時,反應(yīng)速率會發(fā)生變化。除了濃度(對于有氣體參加的反應(yīng),改變壓強(qiáng)相當(dāng)于改變濃度)、壓強(qiáng)、催化劑等能夠改變化學(xué)反應(yīng)速率外,反應(yīng)物顆粒的大小、溶劑的性質(zhì)等,也會對化學(xué)反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。在適當(dāng)條件下,人們還可以利用光、超聲波、甚至磁場來改變某個反應(yīng)的速率。(理科)討論采用哪些方法可以增大Fe與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率?在這些方法中,哪些是由于增加了活化分子在反應(yīng)物中的百分?jǐn)?shù)所造成的?(增加鹽酸的濃度升高溫度增大鐵與鹽酸反應(yīng)的接觸面積等)練習(xí)(文科)課后習(xí)題二:、;習(xí)題三。(理科)課后習(xí)題二:、;習(xí)題三、四、五。作業(yè)(文科)課后習(xí)題一:、;(理科)課后習(xí)題一:、。教學(xué)過程第二課時:做練習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率練習(xí)題一、選擇題( )1、反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10升密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,水蒸氣的物質(zhì)的量增加了0.45mol,則此反應(yīng)的平均速率(X)(反應(yīng)物的消耗速率或生成物的生成速率)可表示為Av(NH3)=0.01mol/L Bv(NO)=0.001mol/L Cv(O2)=0.001mol/L DvH2O)=0.045mol/L( )2、在密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng),A跟B反應(yīng)生成C,反應(yīng)速率v(A)、v(B)、v(C)之間存在以下關(guān)系:v(B)=3v(A),v(C)=2v(A),3v(C)=2v(B),則該反應(yīng)可以表示為AA+BC B2A+2B3C C3A+B2C DA+3B2C ( )3、在N2+3H22NH3合成氨反應(yīng)中,分別采取以下措施,不能使反應(yīng)速率加快的是A適當(dāng)升高溫度 B增大氮?dú)鉂舛?C擴(kuò)大容器體積 D使用催化劑( )4、0.1mol/LNa2S2O3溶液和0.1mol/LH2SO4溶液各5mL跟10mL水混合,反應(yīng)速率為v1mol/(L.s); 0.2mol/LNa2S2O3溶液和0.2mol/LH2SO4溶液各5mL跟20mL水混合,反應(yīng)速率為v2mol/(L.s),則在相同條件下,v1和v2的關(guān)系是Av1v2 Bv1=v2 Cv1v2 D不能確定( )5、可逆反應(yīng)2A(g)+3B(g)2C(g)+D(g)在四種不同條件下有以下4種反應(yīng)速率,則該反應(yīng)在不同條件下反應(yīng)速率最快的是Av(A)=0.5mol/(L.s) Bv(B)=0.6mol/(L.s) Cv(C)=0.35mol/(L.s) Dv(D)=0.4mol/(L.s)( )6、某一反應(yīng)物的濃度是1.0mol/L,經(jīng)過20s后,它的濃度變?yōu)?.2mol/L,在這20s內(nèi)它的反應(yīng)速率為A0.8mol(L.s) B0.04mol/(L.s) C0.04mol/L D0.04( )7、在下列過程中,需要加快化學(xué)反應(yīng)速率的是A塑料老化 B煉鋼 C鋼鐵腐蝕 D食物腐敗二、填空題8、根據(jù)化學(xué)反應(yīng)A+B=2C,填寫下表中的空白:ABC反應(yīng)開始時濃度mol/L2.72.502min后的濃度mol/L2.32min后的濃度mol/L化學(xué)反應(yīng)速率mol/(L.min)9、取amolA和bmolB置于v升容器內(nèi),發(fā)生可逆反應(yīng):aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)。1min后,測得容器內(nèi)A的濃度為xmol/L,這時B的濃度為 ;C的濃度為 。這段時間內(nèi)反應(yīng)的平均速率若以物質(zhì)A的濃度變化來表示,應(yīng)為 。要加快該反應(yīng)的速率,可采取的方法有 。三、計算題10、將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L.min)。試求:(1)此時A的濃度及反應(yīng)開始前容器中A、B的物質(zhì)的量;(2)B的平均反應(yīng)速率;(3)x的值。化學(xué)平衡教學(xué)目標(biāo)1建立化學(xué)平衡的觀點(diǎn)。2能用等效平衡理論、原子守恒原理解答化學(xué)平衡問題。(理科)3理解濃度、壓強(qiáng)、溫度等外界條件對化學(xué)平衡的影響規(guī)律,能用化學(xué)移動原理解釋一些化學(xué)移動問題。重點(diǎn)化學(xué)平衡觀點(diǎn)的建立和特征,濃度、壓強(qiáng)、溫度對化學(xué)平衡的影響。難點(diǎn)等效平衡問題(理科),化學(xué)平衡觀點(diǎn)的建立和化學(xué)平衡移動原理的應(yīng)用。課時安排3課時教學(xué)過程第一課時引言在化不學(xué)研究和化工生產(chǎn)中,只考慮化學(xué)反應(yīng)速率是不夠的,還需要考慮化學(xué)反應(yīng)所能達(dá)到的最大限度。例如,在合成氨的工業(yè)中,除了需要考慮使N2和H2盡可能快地轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3外,還需要考慮使N2和H2盡可能考慮多地轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3,這就涉及到化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度問題化學(xué)平衡?;瘜W(xué)平衡主要是研究可逆反應(yīng)規(guī)律的,如反應(yīng)進(jìn)行的程度以及各種條件對反應(yīng)進(jìn)行程度的影響等。分析一定溫度下,當(dāng)把適量蔗糖晶體溶解在水里時,一方面,蔗糖分子不斷離開蔗糖表面擴(kuò)散到水里去;另一方面,溶解在水里的蔗糖分子不斷地在未溶液的蔗糖表面聚集為晶體,當(dāng)這兩個相反過程的速率相等時,蔗糖的溶解達(dá)到最大限度,形成蔗糖的飽和溶液。此時,我們說達(dá)到溶解平衡狀態(tài)。在溶解平衡狀態(tài),溶解和結(jié)晶過程并沒有停止,只是速率相等罷了,因此,溶解平衡狀態(tài)是一種動態(tài)平衡狀態(tài)。板書化學(xué)平衡分析800下,容積為1L的密閉容器里,在有催化劑存在條件下發(fā)生的可逆反應(yīng): 板書CO+H2O(g)CO2+H2編號起始時各物質(zhì)的物質(zhì)的量(mol)平衡時各物質(zhì)的物質(zhì)的量(mol)COH2OCO2H2COH2OCO2H2(1)0.010.01000.0050.0050.0050.005(2)000.010.010.0050.0050.0050.0005(3)0x0.01xx0.01-x0.01-x0.0050.0050.0050.005正反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率正、逆反應(yīng)速率相等時間反應(yīng)速率在一定條件下的可逆反應(yīng)中,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率 隨時間變化的示意圖分析(1)t=0時,V(CO)=V(H2O)=最大值,V(CO2)=V(H2)=0,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,正反應(yīng)速率(V(CO)或V(H2O))不斷減小,逆反應(yīng)速率(V(CO2)或V(H2))不斷增大。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度,V(CO)= V(CO) 0;V(H2O)= V(H2O) 0;V(CO2)= V(CO2) 0;V(H2)= V(H2)0,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。此時n(CO)= n(H2O)= n(CO2)= n(CO2)=0.005mol,反應(yīng)混合物中CO、H2O、CO2、H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為1/4。(2)t=0時,V(CO2)=V(H2) =最大值, V(CO)=V(H2O)=0,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,正反應(yīng)速率(V(CO2)或V(H2))不斷減小,逆反應(yīng)速率(V(CO)或V(H2O))不斷增大。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度,V(CO)= V(CO) 0;V(H2O)= V(H2O) 0;V(CO2)= V(CO2) 0;V(H2)= V(H2)0,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。此時n(CO)= n(H2O)= n(CO2)= n(CO2)=0.005mol,反應(yīng)混合物中CO、H2O、CO2、H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)也均為1/4。因為(3)狀態(tài)下,最終達(dá)到平衡時,各物質(zhì)的物質(zhì)的量與(1)、(2)一樣,所以可認(rèn)為,(1)、(2)、(3)是等效的,即它們是等效平衡。它們要滿足的條件是:反應(yīng)前后元素的種類不變,原子的物質(zhì)的量比不變(等溫等壓條件下,C、H、O原子的物質(zhì)的量不變。)平衡狀態(tài)相同,各組分的濃度保持不變。故有:(3)當(dāng)0x0.01時,各物質(zhì)的起始物質(zhì)的量有許多種組合,在相同條件下達(dá)到平衡時,得到與(1)和(2)相同的平衡,(1)和(2)只不過是(3)的一種特殊情況。講解不論該反應(yīng)從什么狀態(tài)開始,要達(dá)到相同的平衡狀態(tài),起始狀態(tài)有多種。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,正反應(yīng)和逆反應(yīng)都仍在進(jìn)行,只是由于在同一瞬間,正反應(yīng)生成CO2和H2分子數(shù)和逆反應(yīng)所消耗的CO2和H2的分子數(shù)相等,亦即正逆反應(yīng)速率相等。因此反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變。由此可見,化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡。重點(diǎn)指出反應(yīng)物和生成物的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)比,與反應(yīng)是否達(dá)到平衡沒有關(guān)系。因此,不要把這點(diǎn)做為化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志!化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是:每一種物質(zhì)的正反應(yīng)速率等于它的逆反應(yīng)速率;反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變狀態(tài)(當(dāng)然它們的物質(zhì)的量之比也是不變的)。板書化學(xué)平衡狀態(tài)是指一定條件下的可逆反應(yīng),正、逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。舉例可逆反應(yīng)2SO2+O2 2SO3 達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,V(SO2)= V(SO2),V(O2)=V(O2),V(SO3)=V(SO3),由這些等式還可變化出許多關(guān)系式。但要注意,當(dāng)V(SO2)=2V(O2)時,并不能說明該反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)!雖然化學(xué)平衡狀態(tài)時這一等式成立。討論高爐煉鐵Fe2O3+3CO2Fe+2CO2反應(yīng)是一個可逆的反應(yīng)。在19世紀(jì)后期,人們發(fā)現(xiàn)高爐煉鐵所排出的高爐氣中含有相當(dāng)量的CO,有的工程師認(rèn)為,這是由于CO和鐵礦石的接觸時間不夠長所造成的,于是在英國耗費(fèi)了大量資金建造了一個高大的煉鐵高爐,以增加CO和鐵礦石的接觸時間。可是后來發(fā)現(xiàn),用這個高爐煉鐵,所排出的高爐氣中CO的含量并沒有減少。試用化學(xué)平衡的理論來分析,為什么用增加高爐高度的辦法不能減少煉鐵高爐CO的含量?(在一定條件下的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后,反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變,因此,CO的濃度不會因高爐的增大增高而發(fā)生改變,高爐氣中CO的含量當(dāng)然不會減少。)(理科)練習(xí)課后習(xí)題一:1、2;習(xí)題二。(理科)作業(yè)課后習(xí)題三。教學(xué)過程第二課時引言化學(xué)平衡只有在一定條件下才能保持,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后,如果改變濃度、壓強(qiáng)、溫度等反應(yīng)條件,達(dá)到平衡的反應(yīng)混合物各組分的濃度也會隨著改變,從而達(dá)到新的平衡狀態(tài)。我們研究化學(xué)平衡的目的,并不是希望保持某一個平衡狀態(tài)不變,而是要研究如何利用外界條件的改變,使舊的化學(xué)平衡破壞,并建立新的較理想的化學(xué)平衡。例如,使轉(zhuǎn)化率不高的化學(xué)平衡破壞,而建立新的轉(zhuǎn)化率高的化學(xué)平衡,從而提高產(chǎn)量。我們把可逆反應(yīng)中舊化學(xué)平衡的破壞、新化學(xué)平衡的建立過程叫做化學(xué)平衡移動。下面,我們著重討論濃度、壓強(qiáng)和溫度的改變對化學(xué)平衡的影響。板書影響化學(xué)平衡的條件一、濃度對化學(xué)平衡的影響演示實驗2-4引導(dǎo)學(xué)生觀察:當(dāng)加入FeCl3溶液和KSCN溶液后,試管中顏色都變深了。分析反應(yīng)的原理為:FeCl3+KSCNFe(SCN)3+3KCl 實驗說明增大任何一種反應(yīng)物的濃度都會促使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,生成更多的紅色Fe(SCN)3。講解其它實驗也證明,在達(dá)到平衡的反應(yīng)里,減小任何一種生成物的濃度,平衡會向正反應(yīng)方向移動;減小任何一種反應(yīng)物的濃度,平衡會向逆反應(yīng)方向移動。板書在其它條件不變的情況下,增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,都可以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動;增大生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度,都可以使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。討論運(yùn)用濃度對化學(xué)反應(yīng)的影響以及化學(xué)平衡的建立等知識,解釋濃度對化學(xué)平衡的影響。(增大反應(yīng)物的濃度,則V正增大,而V逆增大得較慢,使平衡向正反應(yīng)方向移動。如果減小生成物的濃度,這時V正雖未增大,但V逆減小了,同樣也使V正大于V逆,使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動)講解在生產(chǎn)上,往往采用增大容易取得的或成本較低的反應(yīng)物濃度的方法,使成本較高的原料得到充分利用。例如,在硫酸工業(yè)里,常用過量的空氣使SO2充分氧化,以生成更多的SO3。引言處于平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物里,不管是反應(yīng)物還是生成物,只要有氣態(tài)物質(zhì)存在,那么改變壓強(qiáng)也常常會使化學(xué)平衡移動。板書二、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響分析我們可以合成氨反應(yīng)為例來說明壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在該反應(yīng)中,1體積N2與3體積H2反應(yīng)生成2體積NH3,即反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積發(fā)生了變化,反應(yīng)后氣體總體積減少了。表2-1列入的是450時N2與H2反應(yīng)生成NH3的實驗數(shù)據(jù)。表2-1 450時N2與H2反應(yīng)生成NH3的實驗數(shù)據(jù)壓強(qiáng)/MPa15103060100NH3/2.09.216.435.553.569.4從上述實驗數(shù)據(jù)可以看出,對反應(yīng)前后氣體總體積發(fā)生變化的化學(xué)反應(yīng),在其它條件不變的情況下,板書增大壓強(qiáng),會使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動;減小壓強(qiáng),會使會使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動。在有些可逆反應(yīng)里,反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積沒有變化,例如:2HI(g)H2(g) + I2(g) (2體積) (1體積) (1體積)在這種情況下,增大或減小壓強(qiáng)都不能使化學(xué)平衡移動。固態(tài)物質(zhì)或液態(tài)物質(zhì)的體積,受壓強(qiáng)的影響很小,可以忽略不計。因此,如果平衡混合物都是固體或液體,改變壓強(qiáng)不能使化學(xué)平衡移動。板書三、溫度對化學(xué)平衡的影響指出在吸熱或放熱的可逆反應(yīng)里,反應(yīng)混合物達(dá)到平衡狀態(tài)以后,改變溫度也會化學(xué)平衡移動。演示實驗2-5引導(dǎo)學(xué)生觀察:混合氣體受熱顏色變深,混合氣體被冷卻時顏色變淺。分析在NO2生成N2O4的反應(yīng)里,正反應(yīng)是放熱反應(yīng),逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。2NO2(g) N2O4(g) (正反應(yīng)為放熱反應(yīng))(紅棕色) (無色) 從上面的實驗可知,混合氣體受熱顏色變深,說明NO2濃度增大,即平衡向逆反應(yīng)方向移動。混合氣體被冷卻時顏色變淺,說明NO2的濃度減小,即平衡向正反應(yīng)方向移動。板書在其它條件不變的情況下,溫度升高,會使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)方向移動;溫度降低,會使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)方向移動。總結(jié)濃度、壓強(qiáng)、溫度對化學(xué)平衡的影響可以概括為平衡移動原理,也叫勒夏特列原理:板書如果改變影響平衡的一個條件(如濃度、壓強(qiáng)或溫度等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。講解由于催化劑能夠同等程度地增加正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率,因此,它對化學(xué)平衡的移動沒有影響,也就是說,催化劑不能改變化學(xué)平衡狀態(tài)的反應(yīng)混合物的組成,但是使用催化劑,能夠改變反應(yīng)到達(dá)平衡所需要的時間。平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用,如對今后將要學(xué)習(xí)的電離平衡也適用。但是,平衡移動原理也有局限性,如雖然能用它來判斷化學(xué)平衡移動的方向,但不能用它來判斷建立新平衡所需要的時間,以及在平衡建立過程中各物質(zhì)間的數(shù)量關(guān)系等。這需要進(jìn)一步學(xué)習(xí)其它理論,在中學(xué)階段不再介紹。討論見課本。作業(yè)1.閱讀教材;2.思考課后習(xí)題。第三課時:課后習(xí)題的講解和檢測。(略)合成氨條件的選擇(理科)教學(xué)目標(biāo)1.運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)速率的化學(xué)平衡的原理,選擇合成氨的適宜條件。2.了解合成氨工業(yè)的發(fā)展前景。重點(diǎn)、難點(diǎn)合成氨的適宜條件的選擇。課時安排2課時教學(xué)過程第一課時引言合成氨工業(yè)對化學(xué)工業(yè)和國防工業(yè)具有重要的意義,對我國實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化起著重要的作用。下面我們將學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理的有關(guān)知識,共同來探討合成氨條件的選擇問題。板書一、合成氨條件的選擇分析氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)生成氨的特點(diǎn):正反應(yīng)放熱;氣體體積減小的可逆反應(yīng)。討論見教材。要使合成氨的化學(xué)反應(yīng)速率增大,可采取的方法有:升高溫度、增大壓強(qiáng)及使用催化劑等。講解由于合成氨是可逆反應(yīng),在生產(chǎn)上,僅僅考慮使合成氨的化學(xué)反應(yīng)速率增大還是不行的,還需要考慮如何最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。分析教材表2-3討論見教材。要提高平衡混合物中NH3的含量,應(yīng)采取的方法是:在溫度一定時增大壓強(qiáng);在壓強(qiáng)一定時降低溫度。板書1.壓強(qiáng)分析講解理論上講,在溫度一定時增大壓強(qiáng),有利于提高平衡混合物中NH3的含量,并且壓強(qiáng)越大,平衡混合物中NH3的含量越高。但在實際生產(chǎn)中,要考慮動力、材料設(shè)備等條件,盡可能降低生產(chǎn)投資,提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。目前我國的合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)是20MPa50Mpa板書2.溫度分析講解合成氨是放熱反應(yīng),升高溫度雖可增大反應(yīng)速率,但會降低平衡混合物中NH3的含量。溫度過低,反應(yīng)速率很小,需要很長時間才能達(dá)到化學(xué)平衡,這在工業(yè)上是很不經(jīng)濟(jì)的。所以綜合考慮:在實際生產(chǎn)上,合成氨反應(yīng)一般選擇在500左右的溫度下進(jìn)行。此時鐵觸媒的活性也最大。板書3.催化劑分析講解N2分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,即使在高溫、高壓下,合成氨的反應(yīng)仍然進(jìn)行得十分緩慢。所以要加入催化劑,以降低反應(yīng)所需的能量,使反應(yīng)在較低的溫度時能進(jìn)行得較快。目前,催化劑產(chǎn)要使用鐵觸媒。鐵觸媒在500左右時的活性最大。分析即使在500和30Mpa時,合成氨平衡混合物中NH3的體積分?jǐn)?shù)也只有26.3%,即轉(zhuǎn)化率不夠大。在實際生產(chǎn)中,還需要考慮濃度對化學(xué)平衡的影響等。例如,采取迅速冷卻的方法,使氣態(tài)氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出來,以促使平衡向生成氨的方向移動。此外,如果讓N2和H2混合氣體只一次通過合成塔起反應(yīng)也是不經(jīng)濟(jì)的,應(yīng)將NH3分離后的原料氣循環(huán)使用,以利于合成氨反應(yīng)。引導(dǎo)學(xué)生分析教材圖2-12總結(jié)板書因此,合成氨的適宜條件為:在500、20MPa50Mpa條件下,使用鐵觸媒做催化劑合成氨。同時不斷將氨分離出來,并將原料氣循環(huán)使用。板書二、合成氨工業(yè)的發(fā)展前景講解1德國化學(xué)家哈伯于1913年實現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)。2合成氨的條件將隨科技進(jìn)步、動力、材料、設(shè)備等條件的改善而改變。3研究新型催化劑,在較低的溫度下合成氨。4研究模擬生物固氮技術(shù),進(jìn)一步提高合成氨的生產(chǎn)能力。引導(dǎo)學(xué)生閱讀化學(xué)模擬生物固氮。練習(xí)課后習(xí)題一:1、2;習(xí)題二、五作業(yè)課后習(xí)題三、四。教學(xué)過程第二課時:做練習(xí)合成氨條件的選擇練習(xí)題一、選擇題( )1、在平衡體系CO(g)+2H2CH3OH(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))中,為了增加CH3OH(甲醇)的產(chǎn)量,工廠應(yīng)選擇反應(yīng)條件是A高溫、高壓 B適宜溫度、高壓、催化劑 C低溫、低壓 D低溫、高壓、催化劑( )2、在合成氨工業(yè)中,下列事實不能用勒夏特列原理來解釋的是A向循環(huán)氣體中不斷補(bǔ)充N2和H2并將生成的NH3及時地從混合氣中分離出來,這樣做有利于合成氨的反應(yīng)B高壓有利于合成氨的反應(yīng) C加入催化劑有利于合成氨的反應(yīng) D溫度過高不利于合成氨的反應(yīng) ( )3、下面是合成氨的簡要流程示意圖N2與H2按1:3體積比混合壓縮機(jī)熱交換有催化劑的合成塔冷凝器液氨X沿X線路回去的是AN2和H2 B催化劑 CN2 DH2 ( )4、工業(yè)上常用煅燒石灰石的方法來制取生石灰。當(dāng)生石灰在密閉容器中發(fā)生分解時,建立了下列平衡:CaCO3(s)CaO(g)+CO2(g),若保持溫度不變,使反應(yīng)進(jìn)行較完全,應(yīng)該采取的措施是A增大體系的壓強(qiáng) B繼續(xù)加入石灰石 C加入催化劑 D降低體系壓強(qiáng),不斷導(dǎo)出CO2 ( )5、將V1LH2和V1LN2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡后,混合氣體總體積為V3L(氣體體積在相同條件下測定),則生成的NH3的體積是A(V1+V2+V3)L B(V3-V1-V2)L C(V1+V2-V3)L D(V1+V2-2V3)L 二、填空題6、將一定量N2與H2(體積比為1:3)的混合氣體通入全盛塔,反應(yīng)達(dá)平衡后,NH3的體積分?jǐn)?shù)為16%,則平衡混合氣體中N2的體積分?jǐn)?shù)為 ,H2的轉(zhuǎn)化率為 。7、在一定溫度下,把1molN2和3moolH2通入一個一定容積的密閉容器里,發(fā)生如下反應(yīng):N2+3H22NH3,當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時,反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?,F(xiàn)在該容器中,維持溫度不變,令a、b、c分別代表初始加入的N2、H2和NH3的物質(zhì)的量(mol)。3種氣體的體積分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時的完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝海?)若a=0,b=0,則c= mol。(2)若a=0.75mol,則b= mol, c= mol。(3)a、b、必須滿足的一般條件(請用兩個代數(shù)式表示,其中一個只含a和c,另一個只含b和c): 。三、計算題8、反應(yīng)N2+3H22NH3在密閉容器中進(jìn)行并達(dá)到平衡。如果起始濃度c(N2)=4mol/L,c(H2)=8mol/L,平衡時N2的轉(zhuǎn)化率為10%。試求:(1)達(dá)到平衡時,N2、H2和NH3的濃度各為多少? (2)平衡時壓強(qiáng)為起始壓強(qiáng)的多少倍(反應(yīng)前后溫度不變)?- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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