等效平衡教案

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等效平衡教案
    一、 教学目标
    知识目标:使学生了解等效平衡的定义,理解常见的平衡等效类型,掌握分析平衡问题的几种方法。
    能力目标:通过对等效平衡的概念和类型的分析,培养学生的分析问题、归纳规律和应用规律的能力。
    情感目标:利用例题练习题的逐层递进,使学生获得解决问题后的成就感
    二、 教学方法
    讨论法、启发法
    三、 教学重点
    常见的平衡等效类型、平衡状态比较的几种方法
    四、 教学准备
    多媒体课件    教鞭(或激光棒)
    五、 教学过程
    引入:在前面我们复习了化学反应速率、化学平衡状态和影响化学平衡的条件,我们知道了如何利用正逆反应速率是否相等来判断可逆反应是否达到平衡状态,知道了改变影响平衡的一个条件,平衡移动的方向以及移动后相关量的变化。今天我们来探讨对于同一可逆反应的几种平衡状态之间的比较。
    示例:   T、V相等       2SO2+O2              2SO3(g)
    ① 3mol 1mol           0
    ② 1mol   0           2mol
    指出:①、②所达到的平衡状态中SO2 、O2 、SO3的百分含量均相等
    一、 等效平衡的定义
    一定条件下,同一可逆反应所达到的几种平衡状态,若平衡时各对应组分的百分含量相同,我们说这几种平衡状态等效。
    转入:对于同一可逆反应,有哪些情况可以使最终的平衡状态等效呢?
    二、平衡等效的几种常见类型
    讲述:我们刚才所提到的示例就是一种非常常见的类型。
    为什么①、②所达到的平衡状态会等效呢?如果我们将②中2mol SO3按照化学方程式计量数之比换算到左边,发现与①的起始投入量完全相同。
    结论1:在等温等容的条件下,对于同一可逆反应,将起始时的加入量换算到方程式某一边后各物质的物质的量相同,则所达到的平衡状态等效。
    设问:按照结论1,在同温同压下,我们还有哪些起始的充入方式可以使最终
    φ (S03)= a 呢?
    学生思考,回答,可列出多组答案。
    设问:若将三者的起始的物质的量设为xmol、ymol、zmol,x、y、z应满足什么关系呢?
    学生思考,得出结果:x+z=3     y+z/2=1
    转入:在这种条件下所达到的多种平衡状态,除相同组分的含量对应相等外,其他量之间又是什么关系呢?
    拿出表格,学生思考、回答。
    各平衡状态比较
    相同组分含量
    相同组分物质的量
    相同组分浓度
    平衡速率
    比较结果
    相等 相等 相等 相等
    转入:这里所给的可逆反应是左右两边气体体积相等的化学变化。如果左右两边
    气体体积不相等,又会如何呢?
    所列示例与分析过程见下图。
    请看下面的示例:T、V相等
    H2    +    Br2 (g)            2HBr
    2mol      1mol                   0
    4mol      2mol                   0
    平衡后φ (HBr)=b
    等    效
    设问:按照以上分析方法,我们还可以在起始时如何充入,使得平衡后
    φ (HBr)=b呢?
    学生思考、讨论、回答,列出多种答案。
    设问:若将三者的起始的物质的量设为xmol、ymol、zmol,x、y、z应满足什么关系呢?
    学生思考,得出结果:( x+z/2)/(y+z/2)=2/1
    由此得出结论。
    结论2:在等温等容的条件下,对于左右两边气体体积相等的可逆反应,将起始时的加入量换算到方程式某一边后,各物质的物质的量之比相同,则所达到的平衡状态等效。
    转入:我们继续分析在这种条件下所达到的多种平衡状态,除相同组分的含量对应相等外,其他量之间又是什么关系呢?
    学生思考、分组讨论,回答。
    各平衡状态比较:
    (1)相同组分的含量对应相等
    (2)相同组分的物质的量(或浓度)之比=换算后相同组分的起始物质的量(或浓度)之比。
    (3)若起始时无HBr,相同反应物转化率对应相等
    还可涉及的关系有平衡体系的压强之比相等,体系的颜色比较等等。
    转入:假如我们起始时向该体系中充入HBr又如何呢?分析过程与结论见图示。T、V相等  

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www.nn40.com     2HBr           H2    +    Br2 (g)
    1mol    
    nmol 
    等    效
    讲述:对于左右两边气体体积相等的可逆反应(分解反应),在等温等容的条件下,充入任意量的分解物,所达到的平衡状态均等效。
    转入:刚才分析的两种情况都是在等温等容的条件下,如果是在等温等压的条件下又会是怎样的结论呢?我们来看下面的第3种情况。
    示例、讨论、分析、得出结论的方法与前面相同,见下列图示。
    示例:   T、P相等     
    N2 + 3H2              2NH3
    ① 1mol 4mol              0
    平衡后φ (NH3)=C   ② 2mol 8mol              0
    ③   0  1mol              2mol
    结论3:在等温等压的条件下,无论可逆反应的左右两边气体体积是否相等,将起始时的加入量换算到方程式某一边后,各物质的物质的量之比相同,则所达到的平衡状态等效。
    各平衡状态比较:
    (1)相同组分的含量、浓度对应相等
    (2)若起始时无NH3,相同反应物转化率对应相等
    (3)相同组分的物质的量之比=换算后相同组分的起始物质的量之比。
    (4)平衡后的体积之比=换算后相同组分的起始物质的量之比。
    转入:假如我们起始时向该体系中充入NH3又如何呢?分析过程与结论见图示。
    示例:   T、P相等
    2NH3                 N2 + 3H2             
    等    效
    转入:前面我们通过大家的共同分析讨论认识了什么是等效平衡,有哪些情况会使得同一可逆反应达到等效的平衡状态,在这个过程中,我们更重要的是学会了一些分析等效平衡问题乃至于其他平衡问题的方法,下面我们通过以下例题来进一步认识这些解决问题的方法。
    三、等效平衡理论的应用
    1、极值法(换算法)
    例1. 在一个固定容积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应2A(g)+B(g)          3C(g)+D(g) ,达到平衡时,C的浓度为amol/L,若维持容器的容积和温度不变,按下列3种配比作为起始物质,达到平衡时,C的浓度仍为amol/L的是( A C )
    A、 3molC+1molD
    B、 3molC+1molD+1molB 
    C、 1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD
    D、 3molC+1molD+1molA
    突出:按照计量数之比换算到某一边,看是否相等或成比例。
    可逆反应最终达到的平衡状态与过程无关。
    2、叠加法(比例法)
    例2. 在一个固定容积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反应2A(g)+B(g)            3C(g),达到平衡时,C的浓度为xmol/L,若维持容器的容积和温度不变, 起始充入4molA和2molB,达到平衡时,C的浓度为_2x _mol/L 。
    叠 加                等 效
    3、建模法:
    例3.在气相条件下(T=500 ℃),有相同体积的甲、乙两容器,甲容器充入1 g SO2、l gO2,乙容器充入2 g SO2、2g O2则下列叙述的正确的是
    (A  B)
    A.化学反应速率:乙>甲             B.平衡后SO2的浓度:乙>甲
    C.SO2转化率:乙<甲               D.平衡后O2的体积分数:乙>甲
    突出:如何建立模型,所建模型与原体系之间的关系如何。
    分析图示如下:
    增 压                 等 效
    甲                   建模                   乙
    四、练习(20xx江苏高考题变形题)
    一定条件下,A与B可发生以下变化:
    A(g)+B(g)       C(g);ΔH= -Q kJ/mol。
    (1) 若保持温度压强不变,开始时向密闭容器内充入1molA和1molB(起始体积为V),达到平衡后,生成了amolC。
    ①平衡后A的转化率为_____,容器体积为________;
    ②若仍旧保持该温度压强不变,开始时充入3mol A和3mol B,平衡后,生成的C的物质的量为_______,反应所放出的热量为_________,容器体积为_________。
    ③保持温度压强不变,开始时放入xmolA、2molB、1molC,达到平衡后,A、C的物质的量分别为ymol、3amol,则x=_____,y=________。
    (2) 若保持温度不变,在体积为V的定容密闭容器内充入1molA和1molB,达到平衡后,生成了bmolC。
    ④a与b的关系为________;
    ⑤保持温度体积不变,向平衡体系中再充入3molC,待再次达到平衡后, C的物质的量与bmol关系为________

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