石家庄百名名师化学示范课教案:化学平衡常数的妙用石家庄市鹿泉区第一中学 王民会
化学平衡常数的妙用
石家庄市鹿泉区第一中学 王民会
化学平衡常数统领化学平衡移动的结果分析,堪称化学平衡的精灵,是高
的宠儿。纵观各地高考试题,放在一起,经过排序之后,发现很美妙的一件事情,平衡常数的不同层面像一首美妙的歌曲呈现在考试题中。
教师活动 学生活动 目的 教师提前将习题印刷出来。 1、 全体学生解题,学生的错误让学生展示在黑板学情分析:此题是一道基
一、序曲----化学平衡常数的常规考查 上。 础试题,60%的学生可以顺
1、前奏---化学平衡常数的常规计算 2、 面对正确和错误的展示,让错误的学生讲述解利解出,一部分学困生做
教室巡视,发现错误解法,让学生将错误解法展示到黑法,其他学生挑错和点评。 题速度较慢,面对陌生信板上。同时找一名书写
的学生展示到前面黑板。 解析:利用三段式解题 息不知如何下手,
FeSO/AlO 423 例1((2014?重庆理综化学卷,T11节选)氢能是最重操作目的: (g) (g),3H(g) 2高温
1、巩固复习平衡常数的表要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术,是当前关注的
起始(mol/L) a 0 热点之一。储氢可借助有机物,如利用环已烷和苯之间的可达式。
0
逆反应来实现脱氢和加氢。 2、在黑板上充分展示错误
转化(mol/L) b b
解法,给中等学生挑错和
/AlO FeSO 423点评的机会。 3b (g) (g),3H(g) 2高温
平衡(mol/L) a-b b 在某温度下,向恒容容器中加入环己烷,其起始浓度为amol?L
3b ,1,1,平衡时苯的浓度为bmol?L,该反应的平衡常数K,
33化学平衡常数K= =mol/L;
学生错误忽略了H前的化学2
计量数是3
教室巡视,寻找错误解法,将错误展示到黑板上,同时全体学生解题,教师巡视时,将学生的错误让学生展学情分析:此题涉及到平找一名书写规范的学生将思维过程展示到前面黑板。 示在黑板上。 衡常数表达式中固体物质
2、小插曲---固体物质在平衡常数表达式中处理的技正确解析:根据反应FeO(s),CO(g)Fe(s),的处理技巧,难度增加,巧 (g),平衡常数K为0.25,因为固体的浓度为1,则CO50%的学生会出现错误解2
例2((2014?福建理综化学卷,T24节选)铁及其化k=c(CO)/c(CO)=0.25,体积相同,所以反应达到平衡时法。 2
合物与生产、生活关系密切。 n(CO):n(CO)=4:1,若在1 L密闭容器中加入0.02 mol 操作目的: 2
已知t?时,反应FeO(s),CO(g)Fe(s),CO(g)的平FeO(s),并通入xmolCO,t?时反应达到平衡。此时FeO(s)1、考查当物质为固体或纯2
衡常数K,0.25。 转化率为率为50%, 液体时,平衡常数如何表
?t?时,反应达到平衡时n(CO):n(CO)FeO(s),CO(g)Fe(s),CO(g) 达。 22
, 。 起始 0.02 x 0 0 2、此题的第二问,利用逆
?若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入变化 0.01 0.01 0.01 0.01 向思维给平衡常数,求物xmolCO,t?时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%,则平衡时 0.01 x-0.01 0.01 0.01 质的量。 x, 。 因为温度不变,所以平衡常数K=0.25得:0.01/(x,3、一般情况下,平衡常数
0.01)=0.25 解得x=0.05 的表达式中将固体或纯液
学生错误:k= c(CO)c(Fe)/c(CO)c(FeO)=0.25,因c(Fe)体看做1,而此问恰恰给2
与c(FeO)不知如何处理,导致此题不会解。 出FeO(s)转化率为50%,
给学生解题造成困惑。 二、深入考查-----化学平衡常数与平衡移动因素的辩证思维 自己思考,小组讨论,将两个小组讨论的思维过程展学情分析:此题难度较大,
教室内巡视,倾听发现优秀小组的解法,准备让优秀小示在前后黑板上。优秀小组准备点评。 30%的学生可以思路清晰组点评。 正确解析:A、K值代表化学平衡常数,平衡常数只与温度解答,大部分学生思路混1、平衡移动因素与化学平衡常数的辩证关系 有关系,K值不变只能说明温度不改变,但是其他条件也乱。
例3((2014?上海单科化学卷,T14)只改变一个影响可能发生改变,平衡也可能发生移动,A正确;B、K值变操作目的: 因素,平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述错误的是 化,说明反应的温度一定发生了变化,因此平衡一定移动,1、学生经常将平衡移动结A(K值不变,平衡可能移动 B(K值变化,平衡一定移B正确;C、平衡移动,温度可能不变,因此K值可能不果与平衡常数挂钩,导致动 变,C正确;D、平衡移动,温度可能不变,因此K值不思维混乱,此类题只有学
C(平衡移动,K值可能不变 D(平衡移动,K值一定变化 一定变化,D错误。所以,
为D。 生进行辩论,将自己的思
路清晰展示出来,才能融
会贯通。
2、再次强化,当方程式确
定后,平衡常数只与温度
有关系。 3、 再强调----温度与化学平衡常数的关系 自己思考、小组讨论,小组代表展示思维过程。 学情分析:此题根据图像教室巡视,倾听发现学生清晰的思维过程,准备让思路解析:,、控制单一变量,可以选取600?,看纵坐标,变化判断平衡常数的变
清晰的学生展示。 对应的纵坐标大于,对应的纵坐标,纵坐标为NO的,化,50%学生可以解答。 ,,
平衡转化率,即,时NO的平衡转化率大于,时NO的平操作目的: ,,例4((2014?北京理综化学卷,T26节选)NH经一系列反3
衡转化率。分析反应的特点由2NO(g),O(g) 2NO(g)1、从语言表述题到图像22应可以得到HNO,2NO(g)+O2NO(g)。在其他条件相322
可知该反应为气体体积减小的反应,温度相同,增大压强,题,考查学生对图像的分同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(P、P)下12
平衡正向移动,NO的平衡转化率增大,所以,p
总结
:1、熟悉平衡表达式的表示方式和注意固体物质或纯液体的处理方式。2、能正确辨析平衡移动与平衡常数的关系。3、能从平衡常数的浓度表达式向压强表达式的迁移。4、运用盖斯定律时注意平衡常数的关系。
课后反思:1、本节课按照(1)平衡常数的基本知识。(2)平衡常数表达式中固体的处理技巧。(3)平衡常数和平衡移动的辩证分析。(4)加强温度与平衡常数的关系分析。(5)再到从平衡常数的浓度表达式向压强表达式的迁移,步步为营,逐渐深入的复习过程,既照顾了基础知识的复习,又与高考方向紧密结合,复习效果还可以。
2、本节课是高三复习课,本节课将教师引导、学生思考、小组讨论、展示交流、教师讲解结合起来,学生全体参与,效果还可以。 3、本节课处理有效的关键是(1)学生展示的节奏和学生讨论的节奏控制好。(2)基础知识的展示:学生展示到黑板上不必讲解点评,一般学生通过对比可以迅速解决,小组讨论可以解决其他人的个性错误。(3)第四部分是难点,学生稍作思考后,教师引导讲解,学生熟练模仿即可。在第二课时或课下作业中强化训练。
4、本节课不足的地方是1、将最难的部分放到了最后边处理,有点虎头蛇尾的感觉,可以将第四部分在第二课时再处理效果会更好。2、准备的课堂练习没用上,可以在第二课时练习用。
课堂巩固练习:
1((2014?广东理综化学卷,T31)(16分)用CaSO代替O与燃料CO反应,既可提高燃烧42
效率,又能得到高纯CO,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,反应?为主反应,反应?和2
?为副反应。
11-1?CaSO(s)+CO(g) CaS(s)+CO(g) ?H= —47.3kJ?mol 42144
-1 (g) +SO(g) ?H= +210.5kJ?mol? CaSO(s)+CO(g) CaO(s)+CO2224
11-1? CO(g) C(s)+ CO(g) ?H= —86.2kJ?mol 2322
(1)反应2CaSO(s)+7CO(g) CaS(s)+ CaO(s)+6CO(g)+ C(s) +SO(g)的?H,___________(用422
?H、?H和?H表示) 123
(2)反应?,?的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图18,结合各反应的?H,归纳lgK-T曲线变化规律: a)_______________________________;b)____________________________。
【解析】(1)根据盖斯定律,?×4+?+?×2得:2CaSO(s)+7CO(g) CaS(s)+ CaO(s)+6CO(g)+ C(s) +SO(g),所以?H,4?H+?H+2?H; 422123
(2)结合图像及反应的?H可知,反应??为放热反应,温度升高K值减小,lgK也减小,反应?为吸热反应,温度升高K值增大,lgK也增大。
(2)a)反应?为吸热反应,温度升高K值增大,lgK也增大(2分)
b)反应??为放热反应,温度升高K值减小,lgK也减小(2分) 2((2014?全国理综II化学卷,T26节选)在容积为100L的容器中,通入一定量的NO,发生反应NOg) 2NO (g),随温度升高,24242
混合气体的颜色变深。
回答下列问题:
(1)反应的? 0(填“大于”或“小于”);100?时,体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0,60s时段,H
,1,1(NO)反应速率vK为 mol?L?s;反应的平衡常数为 。 124
,1,1c(NO)(2)100?时达平衡后,改变反应温度为,以以0.0020 mol?L?s的平均速率降低,经10s又达到平衡。 T24
? 100?(填“大于”或“小于”),判断理由是 。 T
K?列式计算温度时反应的平衡常数 。 T2
【答案】
—1(1)大于 0.0010 0.36mol?L
—1(2)?大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 ?平衡时,(NO)=0.120 mol?L+0.0020 c2
—12(. )016molL,—1—1—1—1—1—1—1mol?L?s×10s×2=0.16 mol?L,(NO)=0.040 mol?L-0.0020 mol?L?s×10s=0.020 mol?L,则=1.3 K,c242—10020molL. ,—1mol?L;
【解析】(1)根据题目提供的信息:随温度升高,混合气体的颜色变深(NO浓度增大),说明平衡NOg) 2NO (g)向正方向移2242
,1动,则说明正反应是吸热反应,>0。根据图像可知,0~60s时间段内,NO的物质的量浓度变化量是0.120 mol?L,所以,2H
1—1—1=0.0020 mol?L?s,根据各物质的化学反应速率之比等于化学计量数之比,所以==0.0010 ,(NO)v()NO2422—1—1—1—1mol?L?s;由图像可知,100?达到平衡时,(NO)= 0.120 mol?L,(NO)= 0.040 mol?L,所以化学平衡常数cc224
—12(. )0120molL,—1K,=0.36mol?L; 1—10040molL. ,
,1,1c(NO)c(NO)(2)改变反应温度为,以以0.0020 mol?L?s的平均速率降低,说明减低,平衡向着正方向移动,又因为该反应NOg) T242424
,1,1c(NO)2NOc (g)的焓变>0,说明反应温度意味着温度升高;?因为以0.0020 mol?L?s,反应经过的时间是10s,所以?(NO)= ,H22424
—1—1—1—1—1—1cc0.0020 mol?L?s×10s=0.020 mol?L,则?(NO)= 0.020 mol?L×2= 0.040 mol?L,所以平衡时(NO)= 0.040 mol?L-0.020 224
—12(. )016molL,—1—1—1—1—1—1K,cmol?L=0.020 mol?L,(NO)=0.120 mol?L+0.040 mol?L=0.16 mol?L,则=1.3 mol?L; 22—10020molL. ,
3((2014?浙江理综化学卷,T27节选)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO,严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元2素以CaSO的形式固定,从而降低SO的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热424化学方程式如下:
-1CaSO(s)+CO(g) CaO(s) + SO(g) + CO(g) ΔH=218.4kJ?mol(反应?) 4221
,1CaSO(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO(g) ΔH= -175.6kJ?mol(反应?) 422
请回答下列问题:对于气体参与的反应,表示平衡常数K时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B),则反应?的p
K= (用表达式表示)。 p
4p()CO2 解析:根据固体的浓度为常数,则反应的平衡常数为Kp=4p()CO