2019-2020年高中化學 《化學平衡圖像分析與數據處理》教學案 新人教版選修4.doc

2019-2020年高中化學 化學平衡圖像分析與數據處理教學案 新人教版選修4【教學目標】 一、知識與技能1了解化學反應的可逆性2了解化學平衡建立過程。理解化學平衡常數的含義，并進行簡單計算。3理解外界條件對反應速率和化學平衡的影響，及一般規(guī)律。4了解反應速率和化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。二、過程與方法合成氨生產情景，表格、圖表分析、典型例題及問題情境，方法引導。三、情感、態(tài)度與價值觀培養(yǎng)嚴謹的科學態(tài)度和科學方法，創(chuàng)新精神?！窘虒W重點】 閱讀表格數據、圖表，對化學平衡的綜合分析，解決實際問題【教學方法】 閱讀、討論、交流、講解、歸納【教學流程】考綱理解化學平衡常數的含義能夠利用化學平衡常數進行簡單的計算。理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率和化學平衡的影響，認識其一般規(guī)律。了解化學反應速率和化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。承上啟下 氨是最重要的氮肥，是產量最大的化工產品之一。課本里介紹的合成氨技術叫哈伯法，是德國人哈伯在1905年發(fā)明的，其合成原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；H = 92.4 kJ/mol，他因此獲得了1918年諾貝爾化學獎。寫出平衡常數K表達式 如果降低溫度，該反應K值 ，化學反應速率 , N2 的轉化率 （填“增大”、“減小”或“不變”）。主題主 題主題一：對數據的處理1、 下表為起始V(N2):V(H2)=1:3時，平衡混合物中NH3百分含量試驗數據壓強/MPa溫度/0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.264.471.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4 根據上表，（1）在坐標紙上畫出NH3的體積分數壓強的關系圖體積分數溫度的關系圖（2）你通過作圖得到畫圖的要素？（3）根據上圖或表格中的數據，得到什么結論？小組交流，回答小結：“定一議二”，主題二：對圖象的分析在500、20 MPa時，將N2、H2置于一個容積為2 L的密閉容器中發(fā)生反應，反應過程中各種物質的量變化如下圖N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.4 kJ/mol回答下列問題：（1）10 min內以NH3表示的平均反應速率： （2）在10 20 min內：NH3濃度變化的原因可能是 A 加了催化劑 B 縮小容器體積 C 降低溫度 D 增加NH3物質的量（3） 第1次平衡的時間為： ，平衡常數K1 = （帶數據的表達式）； 平衡時NH3的體積分數 （4）在反應進行至25 min時 曲線發(fā)生變化的原因： 達第二次平衡時，新平衡的平衡常數K2 K1（填“大于”、“等于”、“小于”）。 （5）在2540 min時，計算合成氨過程中的反應熱。小結：（1）看懂圖像：看圖像要五看。一看面，即看清橫坐標和縱坐標；二看線，即看線的走向、變化趨勢；三看點，即看曲線的起點、終點、交點、拐點、原點、極值點等；四看要不要作輔助線、如等溫線、等壓線；五看定量圖像中有關量的多少。（2）聯想規(guī)律：聯想外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響規(guī)律。（3）推理判斷：結合題中給定的化學反應和圖像中的相關數據信息，根據有關知識規(guī)律分析作出判斷。完成速率與平衡的計算?？偨Y依據板書。新考綱對能力的要求是：能夠對實際事物、實驗現象、實物、圖形、圖表的觀察，并進行加工、吸收、有序存儲的能力。能夠用正確的化學術語及文字、圖表、模型、圖形等表達，作出解釋的能力。訓練 見附錄一作業(yè) 備考指南P51 24-27 強化訓練 見附錄二附錄一 訓練1 二氧化氮在加熱條件下能夠分解成一氧化氮和氧氣。該反應進行到45秒時，達到平衡（NO2濃度約為0.0125mol/L）。右圖中的曲線表示二氧化氮分解反應在前25秒內的反應進程。（1） 請計算前20秒內氧氣的平均生成速度： （2） 若反應延續(xù)至70秒，請在圖中用實線畫出25秒至70秒的反應進程曲線。（3） 若在反應開始時加入催化劑（其他條件都不變），請在圖上用虛線畫出加催化劑后的反應進程曲線。（4） 寫出該反應的化學平衡常數表達式：_訓練2 某化學反應3A（g）2B（g）+D（g）在四種不同條件下進行，B、D起始濃度為0。反應物A的濃度(mol/L)隨反應時間（min）的變化情況如下表：實驗序號 C/molL-1 t/min溫度/0102030405015002.01.61.31.00.80.82500C21.20.80.80.80.83500C31.71.31.01.01.046002.01.00.90.90.90.9根據上述數據，完成下列填空：（1）在實驗1，反應在10至20分鐘時間內平均速率為_mol/(Lmin)，達到平衡的時刻為 。（2）實驗2與實驗1相比，實驗設計的相同點是 ，不同點是 _ _。（3）設實驗3的反應速率為v3，實驗1的反應速率為v1，則v3_v1（填、=、），且C3_mol/L（4）該反應的正反應是_反應（選填吸熱、放熱）理由是 。 （5）該反應的平衡常數隨溫度的升高而 。附錄二 強化訓練1“碘鐘”實驗中，3IS2O82I32SO42的反應速率可以用I3與加入的淀粉溶液顯藍色的時間t來度量，t越小，反應速率越大。某探究性學習小組在20進行實驗，得到的數據如下表：實驗編號c(I)/molL0.0400.0800.0800.1600.120c(S2O82)/molL0.0400.0400.0800.0200.040t /s88.044.022.044.0t2回答下列問題：（1）該實驗的目的是 。（2）顯色時間t2 。（3）溫度對該反應的反應速率的影響符合一般規(guī)律，若在40下進行編號對應濃度的實驗，顯色時間t2的范圍為 （填字母）A. <22.0s B. 22.044.0s C. 44.0s D. 數據不足，無法判斷（4）通過分析比較上表數據，得到的結論是 。2甲醇（CH3OH）是一種重要的化工原料，合成甲醇的主要反應為：CO（g）+2H2（g） CH3OH（g） H < 0。 在一定條件下，上述反應在一密閉容器中達到平衡。（1）體積不變的條件下，下列措施中有利于提高CO的轉化率的是 _（填字母）。A升高溫度 B增大壓強 C通入CO D通入H2 （2）在保證H2濃度不變的情況下，增大容器的體積，平衡_（填字母）。A向正反應方向移動 B向逆反應方向移動 C不移動 作出此判斷的理由是_。原料氣的加工過程中常?；煊幸欢緾O2，為了研究不同溫度下CO2對該反應的影響，以CO2、CO和H2的混合氣體為原料在一定條件下進行實驗，結果表明，原料氣各組分含量不同時，反應生成甲醇和副產物甲烷的碳轉化率是不相同的。實驗數據見下表：CO2%-CO%-H2%（體積分數）03070228704267082270201070反應溫度/225235250225235250225235250225235250225235250碳轉化率（%）CH3OH4.98.811.036.550.768.319.033.156.517.733.454.48.012.022.6CH40000000000002.82.82.8（3）由上表數據可得出多個結論。結論一：在一定條件下，反應溫度越高，碳轉化率_。結論_（4）為了驗證結論二，有科學家又用以下五組不同組成的原料氣再次進行實驗。組別體積分數（）COCO2H2N2第1組19.70.059.121.2第2組20.70.362.116.9第3組16.91.350.731.1第4組19.85.559.415.3第5組20.310.960.97.9 進行該驗證實驗時，控制不變的因素有_、_、_等。參考答案主題一（1）K = （2）增大 （3）減小 （4）增大主題二（1）v = 0.005 mol/Lmin（2）NH3濃度變化的原因可能是A、B（3）第1次平衡的時間為2025 min第2次平衡的時間為40 min K1 = NH3的體積分數= 42.8 %（4）2 5 min時，移走0.1 mol NH3 K2等于K1（5）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)； H = -92.4 kJ/mol 2 mol 92.4 kJ/mol 0.05 mol Q Q = 2.31kJ 訓練1（1）0.0006mol/（Ls）（2）（3）（4）K=c2(NO)c(O2)/c2(NO2)訓練2（1）0.03 3040分鐘之間的某時刻（2）溫度、A的起始濃度（或壓強） 實驗2還加入了催化劑（3）> 2.5（4）放熱 溫度升高后，A的平衡濃度增大，即升溫平衡左移，故正反應為放熱反應。（5）降低強化1（1）研究反應物I與S2O82的濃度對反應速率的影響（2）29.3s （3）A（4）反應速率與反應物起始濃度乘積成正比（或顯色時間與反應物起始濃度乘積成反比）強化2（1）BD（2分）（選對1個給1分，選錯1個倒扣1分，但不出現負分。）（2）C （1分） 該反應達到平衡時，平衡常數K，增大容器體積時，c（CH3OH）和c（CO）等比例減小，由于H2濃度不變，此時的值仍然等于K，所以平衡不移動。（2分） （3）越高（1分） 原料氣含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳轉化率，CO2含量過高碳轉化率又降低且有甲烷生成。（2分）（4）溫度 壓強 CO和H2的體積分數之比 （每空1分）板書化學平衡圖像分析與數據處理一、 數據處理1 轉化為圖象2 分析變化規(guī)律二、 圖像分析1 采集數據計算2 推理判斷主題1（2）畫坐標 標數值 定原點 確定點 連曲線（3）增大壓強，NH3 %增大，說明平衡向正反應方向移動。升高溫度，NH3 %減小，說明平衡向逆反應（吸熱反應）方向移動。小結：固定溫度，看壓強對NH3 %的影響固定壓強，看溫度對NH3 %的影響