1、教学设计单元分析 本单元从动力学的角度分析了化学反应进行的快慢和化学反应进行的限度,介绍了化学反应速率、可逆反应、化学反应的限度、化学平衡四个概念。化学反应的快慢和限度是认识化学反应的两个视角,学习这些内容一方面能深化学生对化学1中学过的化学反应的认识,同时为学习有机化学反应(如酯化反应)奠定了理论基础;另一方面,还为化学反应原理的学习做好铺垫。 本单元内容概念多,理论性强,抽象。为了减轻学生的学习负担,使概念简单易懂,在进行概念教学时,先分析学生已有概念与科学概念之间的差异,确定教学过程中学生的认知脉络,再分析教材的活动线索和STS线索。结合学生的已有知识和探究能力,确定教学过程的问题线索,
2、因此,本单元知识的学习都是围绕实验探究展开,先通过实验获得感性认识,再利用归纳、演绎等方法上升到理性认识,获得规律。如:(1)从炸药的爆炸反应进行得极快,石灰石溶洞形成的反应进行得极慢等学生已有的生活体验出发。通过“观察与思考”“活动与探究”等栏目中的几组对比实验活动,使学生认识化学反应速率的快慢取决于反应物的性质,而且反应物的浓度、反应的温度和压强,加入的催化剂等也会影响化学反应的速率,得出规律。并要求能运用上述知识来解决一些实际问题及进行简单计算。(2)从学生熟知的氯水成分设置验证性实验引入可逆反应的概念,可逆反应的表示方法;通过“活动与探究”中的两个实验使学生认识物质发生反应是有一定限度
3、的,就是以往认为进行得比较完全的化学反应体系中,仍然有未反应的反应物存在,这样不仅可以深化对可逆反应概念的理解,同时,可以帮助学生领悟到人类对事物的认识是在不断深化的。因此,必须要做好这两个实验,理解实验的设计原理。(3)通过学生对合成氨实验相关数据的研究,结合速率时间曲线、浓度时间曲线进行分析,使学生知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态,掌握化学平衡状态的特征、判断方法。课时分配化学反应速率 1课时化学反应速率与可逆反应 1课时化学反应的限度 1课时复习课 1课时第一课时 化学反应速率教学设计(一)整体设计三维目标1.知识与技能(1)理解化学反应速率的概念与表达式;(2)认识影响化学反
4、应速率的因素及规律。2.过程与方法(1)利用对比的方法,参与化学反应速率的概念形成和表达式推导的讨论;(2)通过外界条件对化学反应速率影响的实验探究,进一步理解科学探究的意义,学习科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。3.情感态度与价值观 体验化学实验的喜悦,知道人类可以通过外因来控制化学反应速率,并应用在工农业生产和实际生活中,增强学生学习化学的兴趣和应用化学解决问题的能力。教学重点1.化学反应速率的概念及表达式。2.影响化学反应速率的因素及应用。教学难点1.化学反应速率的比较;2.影响化学反应速率的因素。课前准备 多媒体课件、投影仪、试管、烧杯、酒精灯、试管夹、胶头滴管、2%的双氧水、4
5、%的双氧水、6%的双氧水、12%的双氧水、二氧化锰粉末、0.2 molL-1的氯化铁溶液、洗涤剂。教学过程导入新课导入1:播放短片(网址:www.zhyh.org/?action=copyright!show&id=1337)导入2:假设情景如果你是某工业合成氨工厂的负责人,你有哪些愿望使你们厂的利润最大化?讨论1.速度快。2.提高转化率。3.无污染排放。4.其他产物都有经济价值总结各种反应进行的快慢不同。炸药的爆炸反应进行得极快,石灰石溶洞形成的反应进行得很慢;酸碱中和反应进行得很快,不使用催化剂时合成氨则非常慢。为此我们专门引入了一个物理量化学反应速率,用于研究化学反应的快慢。另外,化学反
6、应的产率高,即化学反应进行的程度大,研究化学反应进行的程度叫化学反应的限度。 今天我们要学习的内容:化学反应速率。板书一、化学反应速率1.定义:衡量化学反应进行快慢程度的物理量。推进新课情景在初中物理中我们学过速率的定义。比如:刘翔跑110米栏用了12.88秒,他的速率怎么表示?我们如何来表示化学反应速率的大小呢?1.观察并比较两个实验中二氧化碳气体放出的快慢。 取两支试管,分别加入5 mL 0.1 molL-1 Na2CO3溶液、NaHCO3溶液,再各加入3 mL 0.1 molL-1的盐酸。2.思考如何表示化学反应速率。讨论用单位时间运动的路程来表示:v=110 m/12.91 s 用二氧
7、化碳气体放出的快慢表示。 用单位时间内物质的量的变化来表示。 因为大部分反应是在溶液中进行的,所以我们更多地用单位时间内物质浓度的变化来表示。板书2.表示方法:单位时间内各物质浓度的变化(反应物浓度的减少或生成物浓度的增加)。表达式:v=常用单位:mol(Lmin)-1或mol(Ls)-1投影练习1合成氨工业中发生如下反应:N2+3H22NH3。一定条件下,将一定量的N2、H2置于2 L的密闭容器中,充分反应2 min后,测得生成NH3 0.06 mol,求:(1)用NH3表示的化学反应速率。(2)用N2、H2表示的化学反应速率。解:(1)v(NH3)=0.015 mol(Lmin)-1(2)
8、 N2 + 3H2 2NH3变化的物质的量: 0.03 mol 0.09 mol 0.06 molv(N2)=0.007 5 mol(Lmin)-1v(H2)=0.022 5 mol(Lmin)-1答:略【思考、交流】求得的三个数值是否相同?相互之间又有怎样的关系?它表示的是此反应的一种快慢程度还是该反应此时有三种快慢程度?练习1有没有其他解法?小结同一化学反应用不同的物质表示速率,数值可能不同,但表示的是同一个反应速率。速率之比等于方程式前各物质的化学计量数之比。一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的平均反应速率,不同时刻的化学反应速率是不相同的。化学反应速率是标量,即只有大小没有方向。点
9、评利用速率之比等于方程式前各物质的化学计量数之比,可知v(NH3)v(N2)v(H2)= 213,求出v(NH3)后即可求得v(N2)、v(H2)。而且比刚才的方法简单。【质疑】如果要比较某一反应在不同条件下反应的快慢程度,若用不同的物质来表示化学反应速率,能否比较?投影练习2可逆反应A+3B=2C+2D,在不同条件下的化学反应速率如下,其中反应速率最快的是( )A.v(A)=0.5 mol(Ls)-1 B.v(B)=0.6 mol(Ls)-1C.v(C)=0.4 mol(Ls)-1 D.v(D)=0.45 mol(Ls)-1解析用不同的物质来表示某一化学反应速率时,必须转化为用同一物质表示的
10、速率,才具有可比性,就好比物理中的速率比较时,必须相对于同一参照物一样。在具体解题过程中要注意单位统一方可比较。解:根据v(A)v(B)v(C)v(D)=1322v(B)=0.6 mol(Ls)-1,转化为v(A),即v(A)=0.2 mol(Ls)-1v(C)=0.4 mol(Ls)-1,转化为v(A),即v(A)=0.2 mol(Ls)-1v(D)=0.45 mol(Ls)-1,转化为v(A),即v(A)=0.225 mol(Ls)-1因此选A。小结比较某一化学反应速率的大小,应该转化为单位时间内用同一物质表示的速率进行比较。设问不同化学反应的速率是不同的,即使是同一化学反应,在不同的时间
11、段,速率也是不同的。那么,为什么有的反应快,有的反应慢,是什么原因导致速率大小的呢?板书二、影响化学反应速率的因素板书1.决定因素:反应物本身的性质【质疑】化学反应速率对于某一具体反应来说是不是就一成不变了?同一化学反应的反应速率可能受哪些因素影响?怎样影响呢?实验1取两支试管,各加入5 mL 4%的过氧化氢溶液,再分别滴入几滴洗涤剂,将其中一支试管用水浴加热,观察并比较两支试管中的变化。 现象:水浴加热后,产生气泡的速率加快。 结论1:升高温度可以加快反应速率。实验2取两支试管,各加入5 mL 4%的过氧化氢溶液,滴入几滴洗涤剂,用药匙往其中一支试管中加入少量二氧化锰粉末,观察发生的变化。
12、再往另外一支试管中,加入两滴氯化铁溶液,观察并比较两支试管中的变化。 现象:H2O2中加MnO2时,立即有大量气泡生成。 H2O2中加FeCl3时,气泡生成速率加快,但不如加MnO2时明显。 结论2:催化剂能显著地增大反应速率;不同催化剂的催化效果不同。实验3取三支试管,各加入5 mL 2%、6%、12%的过氧化氢溶液,分别滴入2滴氯化铁溶液,观察气泡生成的快慢。 现象:12%的过氧化氢产生气泡的速率最快,2%的最慢。 结论3:增大反应物的浓度,可以加快反应速率。小结2.影响因素(1)在其他条件不变时,增加浓度,可以加快化学反应速率。注意:固体或纯液体的浓度是常数(2)在其他条件不变时,升高温
13、度,可以加快化学反应速率。(3)在其他条件不变时,加入催化剂,可以改变化学反应速率。讨论除此以外,还有什么能改变化学反应速率?影响你如何来设置实验验证你的假设呢? 假设一:反应物颗粒的大小会影响化学反应速率。 方案一:铁钉与盐酸反应对比等量的铁粉与相同浓度的盐酸反应。 假设二:光照加快化学反应速率。 方案二:把一瓶新制氯水平均分成两份,一份置于棕色瓶中,一份置于普通细口瓶中。 假设三:压强、溶剂讨论如何来改变压强呢?改变压强对反应又产生了怎样的影响?结论恒温条件下:增大压强体积减小浓度增大速率增大 恒容条件下:充入反应物浓度增大速率增大 充入稀有气体浓度不变速率不变 恒压条件下:充入稀有气体体
14、积增大浓度减小速率减小学生归纳改变压强实质上是通过改变气体的浓度,达到改变化学反应速率的目的。板书(4)在其他条件不变时,对于有气体参与的反应,增大压强相当于增大气体的浓度,可以加快化学反应速率。(5)反应物接触面积的大小、固体反应物颗粒的大小、光课堂小结 这节课我们主要学习了两个内容:一、化学反应速率的表示方法,用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应进行的快慢。在比较某一反应的速率时,必须转化为用同一物质表示的速率方可比较。二、浓度、温度、压强、催化剂等外界条件对化学反应速率的影响。其中注意固体和纯液体的浓度是固定不变的,改变压强实质上是通过改变气体的浓度,达到改变化学
15、反应速率的目的。布置作业1.在一个5 L的容器里,盛入8.0 mol某气态反应物,5 min后测得这种气态反应物还剩余6.8 mol,这种反应物的化学反应速率为_。2.在恒温恒容的密闭容器中进行A(g)=B(g)+C(g)。若反应物的浓度由2 molL-1降到0.8 molL-1需20 s,那么反应物由0.8 molL-1降到0.2 molL-1所需反应的时间为( )A.10 s B.大于10 s C.小于10 s D.无法判断3.用硫酸与铁反应制取H2时,下列措施不能使氢气生成速率加快的是( )A.加热 B.改用18.4 molL-1的硫酸C.不用铁片,改用铁粉 D.加水答案1.0.048
16、mol(Lmin)-1 2.B 3.BD板书设计化学反应速率一、化学反应速率1.定义:衡量化学反应进行快慢程度的物理量。2.表示方法:单位时间内物质浓度的变化。表达式:v=c/t常用单位:mol(Lmin)-1或mol(Ls)-1二、化学反应速率的影响因素1.决定因素:反应物本身的性质。2.影响因素:(1)在其他条件不变时,增加浓度,可以加快化学反应速率。注意:固体或纯液体的浓度是常数(2)在其他条件不变时,升高温度,可以加快化学反应速率。(3)在其他条件不变时,加入催化剂,可以改变化学反应速率。(4)在其他条件不变时,对于有气体参与的反应,增大压强相当于增大气体的浓度,可以加快化学反应速率。
17、(5)光、反应物接触面积的大小、固体反应物颗粒大小教学设计(二)整体设计课前准备 药品:0.1 molL-1 Na2CO3溶液、0.1 molL-1 NaHCO3溶液、5%的H2O2、1 molL-1的FeCl3溶液、MnO2粉末、0.1 molL-1的稀盐酸、1 molL-1的稀盐酸、3 molL-1的稀盐酸、锌粒、NaOH固体、CuSO4固体、碳酸钙固体与粉末、蒸馏水 仪器:若干试管、烧杯、酒精灯、试管夹、三脚架、石棉网教学过程导入新课 在我们学过的化学变化中,有许多反应还没等我们准备好,“轰”一下子就反应结束了,而有些反应我们“等到花儿也谢了”也看不到任何现象,那么,有哪些因素影响着化学
18、反应速率呢?我们如何利用这些因素来控制化学反应,使它为人类社会生活作贡献呢?这就是我们今天上课要讨论的主要问题。我们先来看一个短片(网址:www.zhyh.org/?action=copyright! show&id=1337)。推进新课观察与思考做如下演示实验,观察两个反应中的CO2气体放出的快慢实验过程现象5 mL 0.1 molL-1 Na2CO3溶液,再加3 mL 0.1 molL-1盐酸5 mL 0.1 molL-1 NaHCO3溶液,再加3 mL 0.1 molL-1盐酸分析在上述实验中,我们依据放出的CO2气体的快慢来比较两个反应进行的快慢。通常用化学反应速率来衡量化学反应的快慢
19、。化学反应的速率用单位时间内反应物的减少量或者生成物的增加量(均取正值)来表示,单位: mol(Ls)-1 或mol(Lmin)-1。板书一、化学反应的速率1.表示方法:单位时间内用反应物的减少量或者生成物的增加量(均取正值)来表示。2.单位:mol(Ls)-1或mol(Lmin)-13.计算公式:v(A)=例1 某一反应物的浓度是2.0 molL-1,经过4 min后,它的浓度变成了1.68 molL-1。求其平均反应速率。v(A)=0.08 mol(Lmin)-1课堂练习1.一定条件下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在10 L的密闭容器中进行,测得2 min内,N2的物质的量由2
20、0 mol减小到8 mol,则2 min内N2的反应速率为( )A.1.2 mol(Lmin)-1 B.1 mol(Lmin)-1C.0.6 mol(Lmin)-1 D.0.4 mol(Lmin)-12.在2 L的密闭容器中,发生3A(g)+B(g)2C(g)的反应,若最初加入A和B都是4 mol,10 s后,测得v(A)=0.12 mol(Ls)-1,则此时容器中B的物质的量是( )A.1.6 mol B.2.8 mol C.3.2 mol D.3.6 mol答案1.答案为C,代入公式计算即可。2.答案为C,先根据化学反应速率的公式v(A)=计算10 s后A的浓度变化,10 s末c(A)的值
21、为0.12 mol(Ls)-110 s=1.2 molL-1,则根据化学方程式可以计算出B的浓度变化了0.4 molL-1,10 s末B的物质的量为4-0.4 molL-12 L=3.2 mol。过渡下面让我们来真实地感受化学反应的快慢,并比较相同的反应物在不同的外界条件下反应的快慢。探究请同学们根据桌上的实验仪器和药品,设计对比实验,感受不同条件下的同一反应速率的快慢。 第一组:2 mL约5%的H2O2中分别滴加1 molL-1的FeCl3溶液,一支放入热水,一支放入冷水现象结论热水常温冷水 第二组:2 mL约5%的H2O2中分别加1 molL-1的FeCl3溶液和MnO2粉末现象结论FeC
22、l3溶液MnO2粉末 第三组:锌粒分别与0.1 molL-1、3 molL-1的稀盐酸反应,锌粒和0.1 molL-1的稀盐酸滴少量硫酸铜的反应现象结论0.1 molL-1稀盐酸3 molL-1稀盐酸0.1 molL-1HCl、少量硫酸铜 第四组:碳酸钙固体和粉末分别与1 molL-1的稀盐酸反应,NaOH固体与CuSO4固体混合或溶于水反应现象结论碳酸钙固体与1 molL-1的稀盐酸碳酸钙粉末与1 molL-1的稀盐酸NaOH固体与CuSO4固体混合NaOH与CuSO4溶于水混合 结论第一组实验中,加FeCl3溶液的H2O2最先看到气泡,其次是放入热水中,冷水中H2O2很难分解,说明加催化剂
23、或者加热会加快反应的速率;第二组加MnO2粉末的H2O2最先看到气泡,说明不同的催化剂催化效果不同;第三组加少量硫酸铜后形成了原电池,化学反应速率加快;3 molL-1的稀盐酸与锌反应比0.1 molL-1的稀盐酸与锌反应快,说明浓度越大,反应越快;第四组呈粉末状的反应比块状的快,溶液反应比固体快,说明反应物表面积越大,反应越快。板书二、影响化学反应快慢的因素:温度、浓度、催化剂、压强、表面积、反应物的状态等主要因素:反应物本身的性质过渡我们通过实验探究知道了外界条件对化学反应速率的影响,也可以说学会了定性地去分析比较同一个反应的快慢,下面我们再从定量计算上去学习怎么比较同一个化学反应的快慢。
24、例2 反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)在10 L密闭容器中进行,半分钟后,水蒸气的物质的量增加了0.45 mol,则此反应的平均速率可表示为( )A.v(NH3)=0.010 molL-1s-1 B.v(O2)=0.001 0 molL-1s-1C.v(NO)=0.001 0 molL-1s-1 D.v(H2O)=0.045 molL-1s-1答案v(H2O)=0.001 5 molL-1s-1v(NH3)=0.001 0 molL-1s-1 v(O2)=0.001 25 molL-1s-1v(NO)=0.001 0 molL-1s-1v(NH3)v(O2)v(NO
25、)v(H2O)=4546小结同一个化学反应中,用不同的物质来表示化学反应的速率,数据不同,但意义相同,同时,速率之比等于化学计量数之比。板书三、同一化学反应速率的比较1.同一个化学反应中,用不同的物质来表示化学反应的速率,速率之比等于化学计量数之比。例3 反应A+3B2C+2D在四种不同情况下的反应速率分别为v(A)=0.15 molL-1min-1 v(B)=0.60 molL-1min-1 v(C)=0.40 molL-1min-1 v(D)=0.45 molL-1min-1。该反应进行的快慢顺序为_。答案 通过数据无法直接比较速率,必须转化为同一物质来表示。v(A)=0.15 molL-
26、1min-1 v(B)=0.60 molL-1min-1则v(A)=0.20 molL-1min-1 v(C)=0.40 molL-1min-1则v(A)=0.20 molL-1min-1 v(D)=0.45 molL-1min-1则v(A)=0.225 molL-1min-1 =小结比较同一个化学反应在不同条件下的化学反应速率时,应取同一参照物即转化为同一物质来表示不同条件下的化学反应速率才能比较。板书2.比较同一个化学反应在不同条件下的化学反应速率时,应取同一参照物。课堂练习3.在2A+B3C+4D中,表示该反应速率最快的是( )A.v(A)=0.5 molL-1s-1 B.v(B)=0.
27、3 molL-1s-1C.v(C)=0.8 molL-1s-1 D.v(D)=1 molL-1s-1答案 答案为B,可以根据同一反应不同反应物、生成物的化学计量数之比等于各自的速率之比,将不同物质的速率转化到同一物质比较。课堂小结 这节课我们首先学习了化学反应速率的定义、表达式及其单位。其次了解了影响化学反应速率的内因和外因,最后学习了化学反应速率大小的比较。这些内容对化工生产和实际生活都有着重要的意义。布置作业1.在2 L密闭容器中充有2 mol SO2和一定量O2发生下列反应2SO2+O22SO3经4 min后测得SO2为0.4 mol,则O2的反应速率是( )A.0.1 mol(Lmin
28、)-1 B.0.2 mol(Lmin)-1C.0.3 mol(Lmin)-1 D.0.05 mol(Lmin)-12.决定化学反应速率的根本因素是( )A.温度和压强 B.反应物浓度C.反应物性质 D.催化剂答案1.A 2.C板书设计化学反应的速率一、化学反应的速率1.表示方法:单位时间内用反应物的减少量或者生成物的增加量(均取正值)来表示。2.单位:mol(Ls)-1或mol(Lmin)-13.计算公式:v(A)=二、影响化学反应快慢的因素 温度、浓度、催化剂、压强、表面积、反应物的状态等 主要因素:反应物本身的性质三、同一化学反应速率的比较1.同一个化学反应中,用不同的物质来表示化学反应的
29、速率,速率之比等于化学计量数之比。2.比较同一个化学反应在不同条件下的化学反应速率时,应取同一参照物。教学反思 本课时在讲解化学反应速率的概念时,用了比较的学习方法,使其与物理中的速率进行比较,找出差异和共性,使学生对化学反应速率的概念能获得准确、深刻的印象,有利于知识的记忆和灵活运用,取得了较好的教学效果。 本课时在讲解压强对化学反应速率的影响时,学生在理解上有一定困难,最好能设计演示实验或利用多媒体技术让学生有比较直观、感性的认识,比如可以利用常见的针筒做有关气体的实验,可能更利于学生理解。备课资料1.物质本性和外界条件如何对化学反应速率产生影响: 化学反应的本质就是克服原物质中微粒间的作
30、用力,微粒重新组合形成新的作用力,这样就生成了新的物质。有效碰撞理论是现有的能较直观地解释化学反应的理论,有效碰撞理论认为:发生化学反应的先决条件是反应物微粒之间的相互碰撞,如果反应物的微粒互不接触,根本就不可能发生什么反应。一般来说,在相同条件下,任何物质的微粒间都存在着碰撞,且碰撞的次数几乎相同,若一经碰撞就能发生反应,那么,任何反应不但能瞬间完成,且反应的速率也应该很接近。有效碰撞理论指出:在化学反应中,反应物的微粒间不断地发生碰撞,在千万次的碰撞中大多数的碰撞不发生反应,只有少数碰撞能发生反应。这种能发生反应的碰撞称为有效碰撞。能发生有效碰撞的微粒称为活化分子。活化分子和普通分子的不同
31、之处在哪里呢?在一定的条件下,分子可以有不同的能量,具有很高和很低的能量的分子数都很少,大部分的分子所具的能量是全部分子的平均能量,但只有那极少数的具有很高能量的分子,它们的碰撞才是有效碰撞。 在相同的条件下,不同的化学反应的速率不同;而相同的化学反应,在不同的条件下的反应速率也不同。这是为什么呢?下面我们利用新教材的资料库中的有效碰撞理论一起来讨论这个问题。 化学反应的速率主要取决于单位时间内有效碰撞的次数。不同的物质具有的能量不同,所含的活化分子的百分率也不同,在相同的条件下,单位时间内发生的有效碰撞的次数也不同,所以,不同的物质发生化学反应时反应的速率就不相同,且可以说,物质的本性对化学
32、反应的速率起了决定性的作用。当反应物一定时,哪些外界条件对化学反应速率起影响呢? 我们通过实验探究已知,影响化学反应的外界条件有:反应物的浓度、反应的气体压强、固体反应物的表面积、反应的温度、催化剂等等。外界条件又是如何对化学反应速率起影响的呢? 当其他条件不变,只增加反应物的浓度时,可以认为单位体积内的分子总数增加,由于活化分子的百分数不变,单位体积内的活化分子的总数得以增加,则单位时间内的碰撞次数增加,有效碰撞的次数也得以增加,反应速率就加快了。当只改变气体压强或固体表面积时,均可看作单位体积内的发生碰撞分子总数增加,由于活化分子的百分数不变,单位体积内的活化分子的总数得以增加,则单位时间
33、内的碰撞次数增加的同时,有效碰撞的次数也得以增加,反应速率就加快。 当其他条件不变,只改变反应的温度时,可以认为单位体积内的分子总数不变,当升高反应体系的温度时,一部分普通分子吸收了能量,从普通分子升级为活化分子,使单位体积内的活化分子数得以增加,而且,由于分子能量的升高,分子的动能也增大,则单位时间内的碰撞机会就增多,而活化分子的增多,使得有效碰撞的次数也增多,化学反应的速率也就加快。 当其他条件不变,仅在反应体系中加入催化剂时,可以从催化剂的定义入手。催化剂就是能改变化学反应的速率,而其本身的质量和化学性质在化学反应的前后都保持不变的物质。我们可以推想出,催化剂在反应的过程中是可以发生改变
34、的。事实就是催化剂在化学反应中作为反应物先和原反应物中的某种微粒发生有效碰撞,生成的新的微粒再和原反应物中的其他微粒发生有效碰撞,从而生成我们所需的产物,同时,还原出催化剂。而这些有效碰撞对分子本身所具有的能量的要求较低,由于反应要求的降低,原本那些所具能量不够高的但百分含量较高的普通分子,此时也成了活化分子。由此,我们可以看出,催化剂的加入,使得单位体积内的活化分子数急剧增多,单位时间内的有效碰撞次数也急剧增加,反应速率也得以大幅度地加快。催化剂就是这样,通过改变化学反应的途径,降低了发生有效碰撞对反应物微粒所具能量的要求,以达到加快化学反应的速率。2.相关链接(链接内容:化学反应速率教案)
35、第二课时 化学反应速率与可逆反应整体设计三维目标1.知识与技能(1)能用化学反应速率的影响因素说明有关问题。(2)学会化学反应速率的简单计算。(3)理解可逆反应的概念。认识可逆反应在一定条件下有一定的限度。2.过程与方法(1)通过典型练习来使学生巩固化学反应速率的概念,培养学生分析图象的能力。(2)通过可逆反应实验探究,使学生敢于质疑,勤于思索,逐步形成独立思考的能力和合作探究的能力。3.情感态度与价值观(1)通过对生产、生活中与化学反应速率有关现象的讨论,体会到化学对于工业生产、促进社会发展的作用,激发学生学习化学的热情。(2)通过了解可逆反应的普遍性,使学生形成唯物主义的辩证观及发展观。教
36、学重点1.化学反应速率的有关计算及应用;2.可逆反应的概念。教学难点1.化学反应速率的相关计算;2.可逆反应的特点。课前准备 学案、试管、胶头滴管、0.1 molL-1的KI溶液、0.1 molL-1的氯化铁溶液、CCl4、KSCN溶液、0.1 molL-1的AgNO3溶液、铜粉。教学过程知识回顾 上节课我们学习了化学反应速率。化学反应速率是衡量化学反应进行快慢的一个物理量。它是用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示的。表示方法:单位时间内物质浓度的变化。表达式:v=c/t。决定化学反应速率的主要因素是反应物本身。浓度、温度、压强、催化剂等外界条件也会改变化学反应速率。导入新课【
37、提问】在实际生产生活中浓度、温度、催化剂、压强等如何影响化学反应速率?人们又是怎样加以利用的?讨论、列举蒸煮食物、冰箱保鲜、高炉炼铁、光解水、实验室通常把块状或颗粒状固体物质研细、混匀再进行反应都是改变外界条件来控制反应速率。推进新课请同学们阅读教材P31问题解决,交流、讨论、回答。解析1:(1)氢气和氧气混合后,充分接触,使氢分子与氧分子的接触面积很大,点燃,大量氢气在氧气中燃烧放出大量的热,发生爆炸。接触面积增大、温度升高导致化学反应速率加快。(2)把矿石粉碎成颗粒状,增大了表面积,进而增大了与空气的接触面积,反应速率加快;把矿粒吹得剧烈翻腾,进一步增大了与空气的接触面积。(3)白磷露置于
38、空气中缓慢氧化放出热量,温度升高,达到白磷的着火点(40 )时,会突然燃烧。(4)氮气和氢气反应较慢,加入催化剂可提高化学反应速率。解析2:(1)在Ot1、t1t2、t2t3各相同的时间段里,反应速率最大的是t1t2时间段,收集到气体最多的是t1t2时间段。速率比较即对应曲线斜率的比较。气体最多,即对应的纵坐标之差最大。(2)Ot1时间段,浓度较大,该反应又是放热反应,使温度升高,速率增大;t1t2时间段,浓度减小,化学反应速率减小,但该反应已集聚了比较多的热量,温度升高得比较多,此时温度升高就成为影响这段化学反应速率的主要因素;t2t3时间段,反应物浓度减小到一定程度,虽然温度比较高,但浓度
39、减少成为影响这段化学反应速率的主要因素;(3)t4时,反应基本完成,生成的二氧化碳达到最大值。投影练习1.把除去氧化膜的镁条插入到盛有稀盐酸的试管中,发现氢气产生的速率变化情况如图所示。(1)其中0t1时间段速率变化的主要原因是:_。(2)t1t2时间段速率变化的主要原因是:_。回答(1)由于反应放热,温度升高这一因素占主要地位,化学反应速率呈上升趋势。(2)在t1t2时间段内,由于c(H+)减小这一因素占主要地位,化学反应速率呈下降趋势。投影练习2.在一体积固定的密闭容器中加入反应物A、B,发生如下反应:A+2B3C,反应经2分钟后,A的浓度从开始时的1.0 molL-1降到0.8 molL
40、-1,已知反应开始时B的浓度是1.2 molL-1。求:(1)2 min末B、C的浓度。(2)以单位时间内A的浓度的减小来表示2 min内该反应的平均速率。板演解: A + 2B = 3C起始浓度/molL-1 1.0 1.2 0转化浓度/molL-1 0.2 0.4 0.62 min末浓度/molL-1 0.8 0.8 0.6v(A)=0.1 mol(Lmin)-1答:略评析此方法不妨称之为“三部曲”法,在中学化学中也是比较常见的一种计算方法。板书一、“三部曲”法过渡请书写合成氨,二氧化硫与氧气合成三氧化硫这两个反应的方程式。学生板演2SO2+O22SO3 N2+3H22NH3分析我们可以发
41、现这两个反应都用“”表示的,而以前所学的大多数反应我们一般用“=”表示,这类反应我们称之为可逆反应。板书二、可逆反应1.定义:在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的化学反应。练习回忆上学期学过的氯气溶于水的反应。练习书写方程式,并改成离子方程式。学生板演Cl2+H2O=HClO+HClCl2+H2O=HClO+H+Cl-【质疑】此反应是不是一个可逆反应。又有何特点?投影1.氯水中含有哪些微粒?2.如何用实验来证明氯水中的各种成分?3.为什么在水大量的情况下,氯水成分中还有Cl2分子呢,说明什么?回答1:氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-和极少量的OH-。
42、2:Cl2用湿润的淀粉KI试纸,变蓝。HClO、H+用紫色石蕊试液,先变红后褪色。Cl-用硝酸银溶液和稀硝酸,有白色沉淀产生。3:说明既有反应物又有生成物。说明氯气和水的反应没有进行完全。板书正反应:从左往右进行的反应。逆反应:从右往左进行的反应。讨论水电解生成H2和O2,氢气和氧气转化成H2O是不是一个可逆反应?为什么?为什么有些反应是可逆反应,用可逆符号表示,有些却不用可逆符号表示,我们该如何判断这些反应是可逆反应?讨论1:不是可逆反应。因为不在相同条件下。讨论2:只要证明出在该反应条件下,此反应体系中,同时存在该反应的反应物和生成物。讨论3:可能此反应刚开始或还没进行完全,也必然能同时检
43、验出反应物和产物。讨论4:反应完再检验。板书2.特征:任意时刻,反应体系中,同时存在反应物和生成物。探究比如,FeCl3溶液与KI溶液的反应,铜粉与AgNO3溶液的反应,是用“”表示的,那它们是不是可逆反应呢?我们来看下面两个实验。现象、结论实验现象结论FeCl3溶液与过量KI溶液反应的程度FeCl3溶液与KI溶液反应在反应的溶液中加CCl4,振荡、静置取的上层清液,滴加KSCN溶液溶液颜色加深,由黄色变为棕黄色分层,下层紫红色溶液呈血红色两者发生了反应有I2生成还有FeCl3剩余过量的铜粉与AgNO3溶液反应的程度铜与AgNO3溶液反应在反应后的清液中加KI溶液溶液呈蓝色有黄色沉淀生成两者发
44、生了反应还有AgNO3剩余结论这两个反应也不能进行完全。这两个反应属于可逆反应。可逆反应只能进行到一定的程度,而不能进行到底。板书3.可逆反应的限度:只能进行到一定程度。分析可逆反应都是用“”表示的,而这两个反应我们一般用“=”表示,是因为它们进行的还是比较完全的。其实,我们所学的大多数反应都是可逆反应,可逆反应是普遍存在的。那么,我们一般把反应程度比较彻底的就用“=”表示,反应程度比较不完全的就用“”表示。板书4.可逆反应是普遍存在的。课堂小结 可逆反应到底会进行到怎样的程度,与哪些因素有关?我们在以后的学习中将继续讨论。这节课我们学习了用化学反应速率解决实际生产生活中遇到的问题,介绍了“三
45、部曲”法解某些化学反应速率题的方法,注意解题规范。通过实验探究,理解可逆反应的内涵,学会了用实验探究法判断可逆反应。布置作业1.把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 molL-1硫酸溶液的烧杯中,该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如右下的坐标曲线来表示,回答下列问题:(1)曲线由0a段不产生氢气的原因是_,有关的方程式为_。(2)曲线由ab段产生氢气的速率较慢的原因是_。(3)曲线由bc段,产生氢气的速率增加较快的主要原因是_。(4)曲线由c以后,产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是_。2.当可逆反应2SO2+O22SO3,达到一定限度后,通入18O2,再经过一段
46、时间,18O存在于( )A.SO3、O2中 B.SO2、SO3中C.SO2、SO3、O2中 D.SO2、O2中答案1.(1)铝片表面有氧化膜,先与硫酸反应生成硫酸铝和水,所以0a段不产生氢气 Al2O3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O(2)此时反应刚开始,接触面积比较小,产生热量较少,温度较低(3)由于反应放热,bc段经历了一段时间热量的积累,温度升高这一因素占主要地位,化学反应速率增加较快(4)曲线由c以后,反应物浓度减少占主导地位,产生氢气的速率逐渐下降2.C板书设计化学反应速率与可逆反应一、“三部曲”法 A + 2B = 3C起始浓度/molL-1 1.0 1.2 0转化浓度
47、/molL-1 0.2 0.4 0.62 min末浓度/molL-1 0.8 0.8 0.6二、可逆反应1.定义:在相同条件下既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的化学反应正反应:从左往右进行的反应逆反应:从右往左进行的反应2.特征:任意时刻,反应体系中,同时存在反应物和生成物3.可逆反应的限度:只能进行到一定程度4.可逆反应是普遍存在的教学反思 本课时对于化学反应速率和可逆反应学习的度的把握是关键,这儿只要求学生能识别图象,能区分哪种因素占主导作用,学生对此能较好地把握。一、“三部曲”法,学生对于每一步尤其是第二步存在一定问题,需要加强练习、巩固。二、可逆反应,通过实验探究方案的讨论、问题的
48、提出与解决,使学生对于可逆反应的内涵有了深刻的理解,通过可逆反应是普遍存在的,使学生的知识与大学接轨,学会辩证看待问题的方法。 在本课时“过量的铜粉与AgNO3溶液反应程度的实验”中,使用了碘化钾检验上层清液中的硝酸银,反应现象很明显,但可能有一定的问题,因为铜离子与碘离子反应可能也会出现类似的现象,学生在学习过程中包括以后的学习可能会提出这样的疑问。备课资料1.催化剂在生产、生活中的应用 硫酸是一种重要的化工产品。早在公元7世纪,人们就开始寻找制取硫酸的方法,但是直到1875年,德国化学家麦塞尔(R.Messel)用铂作催化剂并在催化氧化前将二氧化硫和氧气净化,才使硫酸的生产有了较大的发展。
49、之后,硫酸工业的每次突破性进展都是因使用了新型、高效的催化剂而引起的。 海鲜是一种含有嘌呤和苷酸两种成分的食物,而啤酒中则富含分解这两种成分的重要催化剂维生素B1。如果吃海鲜时饮啤酒,会促使有害物质在体内的结合,增加人体血液中的尿酸含量,从而形成难排的尿路结石。如果自身代谢有问题,吃海鲜的时候喝啤酒容易导致血尿酸水平急剧升高,诱发痛风,以致出现痛风性肾病、痛风性关节炎等。2.对于反应速率的有关图象问题,可按以下的方法进行分析:(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与有关的原理挂钩。(2)看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物。一般生成物多数以原点为起点。
50、(3)抓住变化趋势,分清正、逆反应;吸、放热反应。升高温度时,v(吸)v(放),在速率-时间图上,要注意看清曲线是连续的还是跳跃的,分清渐变和突变,大变和小变。例如,升高温度,v(吸)大增,v(放)小增,增大反应物浓度,v(正)突变,v(逆)渐变。(4)注意终点。例如在浓度时间图上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。3.浓度对化学反应速率的影响 硫在纯氧中燃烧比在空气中燃烧迅速得多。事实上,任何燃料在纯氧中的氧化反应都比在空气中的反应剧烈,也就是反应物氧气的浓度增大,反应速率也增大。那么,化学反应速率与反应物浓度之间究竟存在着怎样的关系呢? 实验证明,
51、在给定的温度条件下,对于元反应(即一步完成的反应),反应速率与反应物浓度(以化学方程式中该物质的化学计量数为指数)的乘积成正比。这个定量关系习惯上称为质量作用定律,可用反应速率方程式来表达。如果把任一反应表示为:aA+bBgG+dD 如果该反应为元反应,则反应速率方程式为:v=k c(A)ac(B)b式中,k是一个比例常数,叫做在该温度下反应的速率常数。反应物浓度的改变,不会使k值发生改变,对于某一给定反应,在同一温度、催化剂等条件下,k是一个定值。当c(A)=1 moldm-3,c(B)=1 moldm-3时,上式变为:v=k 所以反应速率常数k的物理意义是反应物浓度为单位浓度时反应速率的大
52、小。如果在给定条件下k值大,则这个反应的速率v也大。 上述表达式中,A和B浓度项的指数a和b叫做A和B的反应级数。对反应物A来说,是a级反应,对反应物B来说,是b级反应,若对总的反应来说,n=(a+b),叫做总反应级数。若不指明,通常所说的反应级数就是总反应级数。例如,在一定条件下,根据实验结果:NO2+CO=NO+CO2;v=kc(NO2)c(CO) a+b=1+1=2,二级反应 元反应是一步完成的,由一个元反应组成的反应又称为简单反应。但实际上许多反应是分成几步,由几个连续的过程来进行的,为非元反应,也可以说是由几个元反应组成的复杂反应。这时,质量作用定律虽然适用于其中每一个过程,但往往不
53、适用于总的反应。例如,对于下列反应:H2+I2=2HI 长期以来被人们认为是元反应,把反应速率写成:v=kc(H2)c(I2) 但是近年来,无论从实验上或从理论上都证明,它是由下列两步完成的:I2=I+I (快)H2+I+I=HI+HI (慢) 这两步反应的速率表示式为:v1=kc(I2)(一级反应)v2=kc(H2)c(I2)(三级反应) 综上所述,要想确定一个反应是元反应还是复杂反应,只能通过实验方法检验。对于一般反应(不一定是元反应),浓度与反应速率的关系可用下列反应速率方程式来表示:v=kc(A)xc(B)y 式中,x、y不一定分别等于反应通式中反应物A、B的化学计量数a、b,必须由实
54、验决定,(x+y)就是总反应级数。这一定量关系,除适用于气体反应外,也适用于溶液中的反应。液态和固态纯物质由于浓度不变,在定量关系式中通常不表达出来。4.温度对化学反应速率的影响 温度对化学反应速率的影响特别显著,温度升高往往能加速反应是人们早已熟知的事实。例如,H2和O2的化合反应,在常温下几乎觉察不到,但加热到600 ,反应剧烈,甚至发生爆炸。这表明当反应物浓度一定时,温度改变,反应速率会随着改变。早先有人从许多实验结果归纳出一个近似的规则,即温度每升高10 ,反应速率大约增大24倍。这个经验规则只能对一些反应作粗略的估计,并且适用范围不大。5.相关链接(链接内容:化学反应速率教学设计)。
55、第三课时 化学反应的限度第三课时 化学反应的限度整体设计三维目标1.知识与技能(1)认识可逆反应在一定条件下都有一定的限度,即能达到化学平衡状态。(2)理解化学平衡的特征,知道当条件改变时化学平衡状态会被破坏。2.过程与方法(1)从课前进入实验探究,从熟悉到陌生,从物理变化到化学变化,让学生从感性上由浅入深,了解平衡存在的普遍性,并且从实验现象抽象出有关概念和原理,完成思维的跨越。(2)通过对氮气与氢气合成氨的数据分析,培养学生利用图表分析处理数据获取信息的能力。3.情感态度与价值观 通过氮气与氢气合成氨的实验数据的分析,结合数学知识,使学生从理论上认识可逆反应的限度问题,符合认识论中从实践到
56、理论的认知规律。在教学中,引导学生找出数据间的联系,并从中抽象出化学规律。教学重点1.化学平衡的含义及与化学反应速率之间的内在联系。2.学会用实验数据进行总结、概括从而得出结论。教学难点1.化学平衡状态的判断。2.化学平衡中的图象问题。课前准备多媒体课件、投影仪、烧杯、硫酸铜晶体、水、玻璃棒。教学过程知识回顾 上节课我们学习了化学反应速率的一些应用与相关计算。它描述的是化学反应进行的快慢,但是在化学研究和化工生产中,只考虑反应进行的快慢是不够的,因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物,同时又希望反应物尽可能多地转化为生成物。对化学反应而言,还存在一个反应进行的程度问题。大多数反应在一定条件
57、下并不能进行到底,大多数反应都是可逆反应,可逆反应有一定的限度。导入新课演示实验把一块缺角的CuSO4晶体放入CuSO4饱和溶液中,一段时间后,观察实验现象(课前做)。 我们在初中就已经有了这样的经验,CuSO4饱和溶液中应该已不能再溶解CuSO4晶体。可在这个实验中,不规则的CuSO4晶体却有了规则的几何外形,说明以前所学的不溶是否意味着溶解停止? 没有停止。因为此时,一方面硫酸铜晶体表面的铜离子、硫酸根离子不断地离开晶体表面,扩散到水里去;另一方面溶解在水中的铜离子、硫酸根离子不断地在未溶解的硫酸铜晶体表面聚集成晶体。这两部分铜离子、硫酸根离子量相等。硫酸铜的溶解速率等于结晶速率。此时,硫
58、酸铜的量不变,硫酸铜的溶解达到了一定限度,但溶解并未停止。也可以看作一个可逆过程。推进新课 对于可逆反应来说,又是怎样的情形呢?我们以工业合成氨反应为例来说明,可逆反应是怎样达到一定限度的。板书一、可逆反应的限度投影练习在一定条件下把3 mol H2与1 mol N2置于容积为1 L的密闭容器中反应能得到2 mol NH3吗?各物质的浓度是如何变化的?讨论填写表格c(N2)c(H2)c(NH3)起始最大(1 molL-1)最大(3 molL-1)0反应中减小减小增大到一定程度不变不变不变 学生板演用浓度时间图象来表示此变化过程。小结可逆反应进行到一定程度时,反应物与生成物的浓度都保持不变,反应
59、物与生成物的浓度可相等也可不等。分析对于一个可逆反应而言,从左往右进行的反应叫正反应,从右往左的反应叫逆反应,正反应就存在一个正反应速率,可用v正(N2)、v正(H2)、v正(NH3)表示,逆反应速率可用v逆(N2)、v逆(H2)、v逆(NH3)表示。讨论该过程中正、逆反应速率随时间是如何变化的,并画出该反应的速率-时间图象。v正v逆起始最大0反应中减小增大到一定程度v正=v逆 小结该反应进行到一定程度时,N2与H2合成NH3的速率与NH3的分解速率相等,即单位时间内生成多少氨气,同时又分解掉这么多的NH3。板书二、化学平衡状态:1.定义:可逆反应在一定的条件下,进行到一定程度时,正反应速率和
60、逆反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再变化,该反应达到化学平衡状态。【提问】大家能否从化学平衡状态的定义中,找出化学平衡有哪些基本特征?正反应速率和逆反应速率相等的含义是什么?总结(1)化学平衡研究的对象是可逆反应。(2)达到平衡时正反应速率等于逆反应速率。(3)达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变。(4)由于达到平衡时反应仍在进行,故其是一种动态平衡。板书2.化学平衡状态的特征:逆:可逆反应 等:v正=v逆 动:动态平衡定:反应混合物中各组分浓度保持不变 变:条件改变,平衡被破坏投影v正=v逆指针对同一物质的正、逆反应速率v正=v逆0浓度不再变化:区别于浓度相等达到平衡状态后,反应物
61、的转化率达到最大值转化率=100%板书3.化学平衡状态的判断依据:(1)v正=v逆(2)各组分浓度保持不变投影练习可逆反应2NO22NO+O2在固定容积的密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是哪些:单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2;单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO;用2NO2、2NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为221的状态;混合气体的颜色不再改变的状态;混合气体的密度不再改变的状态;混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态;混合气体的压强不再改变的状态。解析表示v正=v逆,故已达到平衡状态。不能表示v正=v逆,故不能说明已达平
62、衡状态。因发生反应时v(NO2)、v(NO)、v(O2)之比等于221恒成立,故不能说明已达平衡状态。混合气体的颜色不变,说明各物质的浓度不变,故已达到平衡状态。因混合气体的体积不变,气体的总质量不变,所以气体密度不变,因此不能说明已达到平衡状态。因质量固定不变,混合气体的总的物质的量变化,如果平均相对分子质量不变,能说明已达到平衡状态。因混合气体的压强不变,所以气体的总物质的量不变,说明已达到平衡状态。课堂小结 本节课我们介绍了可逆反应的定义,知道可逆反应是普遍存在的,可逆反应有一定的限度,可逆反应进行到一定程度会达到化学平衡状态以及平衡状态的特征、化学平衡状态的判断依据。化学平衡是一种动态
63、平衡,当外界条件改变时,原化学平衡被破坏,一段时间后会达到新的平衡状态。布置作业1.对化学反应限度的叙述不正确的是( )A.任何可逆反应都有一定限度 B.化学反应的限度是不可改变的C.化学反应的限度与时间无关 D.化学反应达到限度时,正、逆反应的速率相等2.某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O22SO3。(1)此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度?(2)此时的反应是否停止了?(3)此时为何3种物质的浓度保持不变?(4)画出该反应的浓度时间图象。答案1.B 2.略板书设计化学反应的限度一、可逆反应的限度二、化学平衡状态:1.定义:可逆反应在一定的条件下,进行到一定程度时,正反应速率和逆
64、反应速率相等,反应物和生成物的浓度不再变化,该反应达到化学平衡状态。2.化学平衡状态的特征:逆:可逆反应 等:v正=v逆动:动态平衡 定:反应混合物中各组分浓度保持不变变:条件改变,平衡被破坏3.化学平衡状态的判断依据:(1)v正=v逆 (2)各组分浓度保持不变教学反思 化学平衡的概念比较抽象,需要教师创设情景,联系实际,学生通过实验探究、讨论分析、归纳,自己建构概念。本课时利用硫酸铜晶体的溶解平衡设置平台,使学生易于接受化学平衡的概念,取得了一定的效果。 内容上要把握好“度”,只需要帮助学生建立化学平衡及条件改变化学平衡要被破坏的概念,而不可把反应条件改变时,化学平衡移动及其规律展开讨论、教
65、学,增加学生负担。因为这部分内容在化学反应原理中将详细地讲解。本课时让学生自己根据数据画图象,具有一定的难度,虽然使学生对图象的理解强化了,但课时却比较紧张。备课资料1.化学平衡 化学平衡状态是一个热力学概念,是指系统内发生的化学反应既没有向正方向进行的自发性(或“推动力”),又没有向逆方向进行的自发性(或“推动力”)时的一种状态。热力学假设所有化学反应都是可逆的。在化学反应达到平衡时,反应物和生成物的浓度或者分压都不再改变了,反应“停滞”了,但这只是表观上的。本质上,无论是正反应还是逆反应,都在进行着,因而化学平衡是一种“动态平衡”。 气体或固体溶解于水(或其他溶剂),最后形成饱和溶液,达到
66、溶解平衡,跟化学反应达到的平衡一样,也是一种动态平衡未溶的溶质和溶解的溶质在不断地相互转化着,但宏观地看,溶液饱和了,溶解过程停止了。通常人们将所有溶解平衡称为物理化学平衡,也可看做一种化学平衡。 还应指出,在许多教科书里,讨论化学平衡状态时说,化学平衡是正反应速率等于逆反应速率的状态。尽管这是由古德伯格和瓦格在1864年提出来的,也确实是化学平衡的动力学真实图象,却并非热力学概念,因为热力学是不讨论反应速率的。如上所述,化学平衡是反应向正、逆两个方向进行的“推动力”都等于零的状态,我们只能判断某一个条件下反应会达到平衡,却不知道需要经过多长时间才能达到平衡,同样,我们只知道当维持平衡态条件改
67、变时,平衡会移动,而且知道向哪个方向移动,却不知道要经过多长时间才会移动。 平衡移动原理阐明浓度、压强、温度对平衡移动的影响。在恒温条件下改变浓度、压强,平衡可能发生移动,但平衡常数不变;改变温度,平衡常数有相应改变。 浓度、压强对平衡移动的影响 恒温下,改变反应物或生成物的浓度,均能导致平衡移动。对于有气态物质参与的反应,在恒温、恒容条件下,气态反应物或生成物浓度的改变,就是相应各气态物质压强的改变,平衡将发生相应移动。 若在恒温条件下,改变有气态物质参与反应的总压强,则气态反应物、生成物的浓度或分压强将以同等倍数增大或减小,对于气态反应物、生成物的浓度或分压强将以同等倍数增大或减小,对于气
68、态反应物和生成物物质的量不同的反应,平衡将发生移动。 我们以N2+3H22NH3为例讨论如下。(1)恒温、恒容下加N2(改变浓度),平衡向正方向移动的结果是:c2(N2)c1(N2),c2(H2)c1(H2),c2(NH3)c1(NH3)。H2转化率增大和c(NH3)增大,但N2的转化率却下降了。恒温、恒容下加H2,平衡发生移动,c(NH3)增大和N2的转化率增大一致,但H2的转化率下降。 结论是:恒温、恒容下增大一种反应物浓度,可提高其他反应物的转化率,而这种反应物本身的转化率下降。或者说,恒温、恒容条件下改变一种反应物的浓度,不可能出现所有反应物(若不止一种)转化率都升高或下降的情况。(2
69、)恒温下加大总压,如使p2p。在加压瞬间,N2、H2、NH3的浓度或分压强都增大1倍,平衡将向正反应方向移动。若和2c1相比,N2、H2浓度或分压强减小,NH3增大。即c3(NH3)2c1(NH3),2c1(N2)c3(N2)c1(N2),H2同。 平衡移动结果若和原先c1相比,N2、H2、NH3浓度都增大了,只是NH3浓度或分压强增大更多。即N2、H2转化率都增大了。(3)恒温、减压,如使pp/2。在减压瞬间,N2、H2、NH3的浓度或分压强都减半,平衡向逆反应方向移动。和相比,N2、H2浓度均增大,NH3浓度减小。即c4(N2)c1(N2)/2(H2同),c4(NH3)c1(NH3)/2。若平衡移动结果和原先c1比,N2、H2、NH3浓度都减小,只是NH3减小更甚。 恒温时,对以上三种平衡移动讨论的区别是:(1)恒容,而(2)、(3)不是恒容。前者,若有A、B两种反应物,增大A的浓度或分压,可提高B的转化率,A的转化率却下降。后者平衡移动的结果是:气态反应物、生成物的浓度或分压都增大或下降,只是反应物或生成物浓度或分压强改变更为显著(对于气态反应物物质的量和生成物物质的量不同的反应)。2.相关链接http:/www.e-=(链接内容:化学平衡ppt课件)