必修2第三节 生活中两种常见的有机物教学设计

教学过程

一、课堂导入

前面我们学过化学反应速率，知道化学反应有快有慢，但是化学反应还要考虑能否进行到底，也就是化学反应的限度问题，也即是我们要研究的化学平衡问题

二、复习预习

1、复习化学反应速率

2、复习影响化学反应速率的因素

3、预习化学反应的限度

三、知识讲解

知识点1  化学平衡

1、可逆反应： 

（1）定义：在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应. 

（2）注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物。

2、化学平衡状态 

（1）定义：化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的百分含量（浓度、质量、质量分数、体积分数）保持不变的状态。 

（2）化学平衡构成条件∶ 

①反应物和生成产物均处于同一反应体系中，反应条件保持不变；

     ②达到化学平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的浓度保持不变。  

（3）前提条件：可逆反应 

（4）实质：正反应速率=逆反应速率 

（5）标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态

知识点2   化学平衡状态的特征

1、 逆：化学平衡研究的对象是可逆反应；

2、动：动态平衡（正逆反应仍在进行）；

3、等∶V正=V逆 ，且V正、V逆不为0；

4、定：体系中所有反应物和生成物的百分含量（混合物各组分的浓度、质量、质量分数、体积分数）保持不变；

5、变：当外界条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。

知识点3  化学反应达到平衡的标志

以为例 

直接标志：

①速率关系：正反应速率与逆反应速率相等：A消耗速率与A的生成速率相等，A的消耗速率与C的消耗速率之比等于m：p，B生成速率与C的生成速率之比等于n：p。 

②各物质的百分含量保持不变。 

间接标志：

①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。（注：m+n≠p）

②各物质的浓度不随时间的改变而改变。 

③ 各物质的物质的量不随时间的改变而改变。 

④ 各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。

知识点4  影响化学平衡的因素

1、浓度 

规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度或减少生成物的浓度，平衡向正反应方向移动。增大生成物的浓度或减少反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动。

2、压强 

规律：对气体体积可变的反应，其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。 

对于气体体积不变的反应或无气体参加的反应，其他条件不变时，改变压强平衡不移动。

3、温度 

规律：升高温度平衡向吸热的方向移动，降低温度平衡向放热的方向移动。

4、催化剂

规律：加入（正）催化剂，V正和V逆同等程度增大，平衡不移动。

四、例题精析

【例题1】下列叙述表示可逆反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)一定处于平衡状态是(    )

A.SO2、SO3、O2的体积分数相等

B.单位时间内生成a mol O2的同时生成a mol SO3

C.单位时间内消耗a mol O2的同时消耗2a mol SO2

D.反应若在容积固定的密闭容器中进行，温度一定时，反应混合物的总压强不随时间变化

【答案】D

【解析】A、SO2、SO3、O2的体积分数相等，不能判断各组分的百分含量是否不变，无法判断是否达到了平衡状态，故A错误；B、单位时间内生成a mol O2的同时生成a mol SO3，表示正逆反应，但是不满足二者的化学计量数关系，说明该反应没有达到平衡状态，故B错误；C、单位时间内消耗a mol O2的同时消耗2a mol SO2，表示的都是正反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，故C错误；D、反应两边气体的体积不相等，反应过程中气体的总物质的量、容器内气体的压强会发生变化，若反应混合物的总压强不随时间变化，表明正逆反应速率相等，达到了平衡状态，故D正确；故选D。

【例题2】在密闭容中发生下列反应aA(g)⇌cC(g)+dD(g)，压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的1.8倍，下列叙述正确的是(     )

A.A的转化率变大

B.平衡向正反应方向移动

C.D的体积分数变大

D.a＜c+d

【答案】D

【解析】压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，如平衡不发生移动，则D的浓度应为原来的2倍，但D的浓度为原平衡的1.8倍，说明增大压强平衡向逆反应方向移动，则应有a＜c+d，且A的转化率减小，D的体积分数减小，故选D。

课堂运用

【基础】

1.在一密闭容器中，反应mA(g)＋nB(s)3C(g)达到平衡时，测得C(A)为0.5 mol/L在温度不变的情况下，将容积增大一倍，当达到新的平衡时，测得C(A)为0.3 mol/L，则下列判断不正确的是 (      )

A.混合气体密度一定减小

B.平衡一定向逆反应方向移动

C.化学计量数：m+n>3

D.物质C的体积分数增加了

【答案】D

【解析】将容积增大一倍的瞬间，A的浓度是0.25mol/L，但最终平衡时，A的浓度是0.3 mol/L。这说明降低压强，平衡向生成A的方向移动，因此正反应是体积减小的可逆反应，所以m＞3。向逆反应方向移动，B是固体，气体的质量是减小的，所以气体的密度也是减小的，所以D是错误的，正确的答案选D。

【巩固】

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的限度

B.化学反应达到限度时，正逆反应速率相等

C.达到化学平衡状态也就达到化学反应的最大限度

D.化学反应的限度是不可改变的

【答案】D

【解析】A．可逆反应不可能完全转化，当正逆反应速率相等时，达到反应限度，故A正确；B．当达到化学反应限度时，正逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，故B正确；C．一定条件下的化学反应，当达到平衡状态时，各物质的浓度、物质的量等不再发生改变，即达到了化学反应的最大限度，故C正确；D．当外界条件发生改变，平衡发生移动，化学反应限度变化，故D错误．故选D。

【拔高】

1. 在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)已达到平衡状态                                                                                                                              (　　)

①混合气体的压强　②混合气体的密度　③B的物质的量浓度　④混合气体的总物质的量　⑤混合气体的平均相对分子质量　⑥v(C)与v(D)的比值　⑦混合气体的总质量　⑧混合气体的总体积　⑨C、D的分子数之比为1∶1

A．①②③④⑤⑥⑦⑧        B．①③④⑤

C．①②③④⑤⑦        D．①③④⑤⑧⑨

【解题思路】要理解化学平衡状态的特点“等、动、定”的含义，在判断化学平衡状态时还要注意反应前后气体体积是否相等。题给反应是一个反应前后气体体积不相等的反应，因此在定容容器中，若①混合气体的压强、③B的物质的量浓度、④混合气体的总物质的量、⑤混合气体的平均相对分子质量不再变化，均能证明该反应达到化学平衡状态。而②中ρ＝始终不变化，⑥中没指明反应进行的方向，⑦m(g)始终不变化，⑧在定容容器中，混合气体的总体积不能作为判断依据，⑨反应未达到平衡状态时，C、D气体的分子数之比也可能为1∶1。

【答案】B

课程小结

1、理解化学平衡状态的标志

2、利用化学平衡移动的原理能够分析试题

3、这部分知识是重点需要课下学生通过做题巩固提高

课后作业

【基础】

1. 在2 L的密闭容器中，一定条件下发生化学反应：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)　ΔH＝－746.4 kJ·mol－1。起始反应时NO和CO各为4 mol,10 s后达到化学平衡，测得N2为1 mol。下列有关反应速率的说法中，正确的是(　　)

A．反应前5 s内，用NO表示的平均反应速率为0.1 mol·(L·s)－1

B．达到平衡后，升高温度，正反应速率将减小，逆反应速率将增大

C．达到平衡后，反应速率的关系有：v 正(CO)＝2v逆(N2)

D．保持容器体积不变，往容器中充入1 mol O2，正、逆反应速率都不改变

【解题思路】10 s内，由化学反应方程式知，参加反应的NO为2 mol，v(NO)＝＝0.1 mol·(L·s)－1，所以，5 s内的速率不是0.1 mol·(L·s)－1，A项错。升高温度，正、逆反应速率均加快，B项错。由方程式知，v正(CO)＝2v正(N2)，结合C项中的关系，可说明，v正(N2)＝v逆(N2)，即为平衡状态，C项正确。充入O2可以与NO反应，则正反应速率减小，逆反应速率瞬时不变，随后减小，D错。

【答案】C

2. 反应X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是(　　)

A．减小容器体积，平衡向右移动

B．加入催化剂，Z的产率增大

C．增大c(X)，X的转化率增大

D．降低温度，Y的转化率增大

【解题思路】该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动。B.催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率。C.增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X本身的转化率反而减小。D.该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，Y的转化率增大。知识：化学平衡的影响因素、转化率问题。能力：运用所学知识分析和解决化学平衡问题的能力。试题难度：中等。

【答案】D

【巩固】

1．某温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1.0 mol A和1.0 mol B，反应A(g)＋B(g) C(g)，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据如表，下列说法正确的是

A.反应在前5 s的平均速率v(A)＝0.17 mol·L－1·s－1

B．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(A)＝0.41 mol·L－1，则反应的ΔH>0

C．相同温度下，起始时向容器中充入2.0 mol C，达到平衡时，C的转化率大于80%

D．相同温度下，起始时向容器中充入0.20 mol A、0.20 mol B和1.0 mol C，反应达到平衡前v(正)<v(逆)

【解题思路】A项，v(A)＝＝mol/(L·s)＝0.015 mol/(L·s)；B项，由表格中数据可知平衡时c(A)＝mol/L＝0.4 mol/L，升温A浓度增大，故平衡向逆反应方向移动，ΔH＜0；C项，若加入2 mol C，假设平衡与题中平衡等效，则C转化率为80%，相当于A、B各加2 mol，与原平衡比相当于加压，平衡向正反应方向移动，故C的转化率降低；D项，题中平衡时体系中含有0.8 mol A、0.8 mol B、0.2 mol C，故选项体系中反应逆向进行，逆反应速率大。本题考查化学平衡，考查考生对化学平衡的掌握情况。难度中等。

【答案】D

2. 下列哪种说法可以证明反应N2 + 3H2 2NH3已达平衡状态的是（   ）

A．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成

B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂

C．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成

D．1个N≡N键断裂的同时，有3个N—H键形成

【解题思路】消耗1个N2的同时生成3个H2，表明反应平衡。

【答案】A

【拔高】

1．已知乙醇可以和氯化钙反应生成微溶于水的CaCl2·6C2H5OH。有关的有机试剂的沸点如下：CH3COOC2H5：77.1℃；C2H5OH：78.3℃；C2H5OC2H5（乙醚）：34.5℃；CH3COOH：118℃。

实验合成乙酸乙酯粗产品的步骤如下：

在蒸馏烧瓶内将过量的乙醇与少量浓硫酸混合，然后经分液漏斗边滴加醋酸，边加热蒸馏。得到含乙醇、乙醚、醋酸和水的乙酸乙酯粗产品。

（1）反应中加入的乙醇是过量的，其目的是：                                 。

（2）边滴加醋酸，边加热蒸馏的目的是：                                     。

将粗产品再经下列步骤精制：

（3）为除去其中的醋酸，可向产品中加入（填字母）                    。

A．无水乙醇        B．碳酸钠粉未      C．无水醋酸钠

（4）再向其中加入饱和氯化钙溶液，振荡、分离。其目的是：                      。

（5）然后再向其中加入无水硫酸钠，振荡。其目的是：                         。

最后，将经过上述处理后的液体加入另一干燥的蒸馏烧瓶内，再蒸馏。弃去低沸点馏分，收集沸程76～78℃之间的馏分即得。

【解题思路】（1）利于反应向生成乙酸乙酯的方向进行（2）减小生成物乙酸乙酯的浓度，这些措施均有利于酯化反应向生成乙酸乙酯的方向进行。（3）B（4）除去粗产品中的乙醇（5）除去粗产品的中水

解析：醇跟酸发生的酯化反应是可逆的：

（1）过量使用乙醇就是增加反应物浓度，有利于反应向生成乙酸乙酯的方向进行。

（2）滴加醋酸是增加反应物醋酸的浓度，蒸馏的目的是减小生成物乙酸乙酯的浓度，这些措施均有利于酯化反应向生成乙酸乙酯的方向进行。

（3）利用醋酸的酸性比碳酸强，可加入碳酸钠粉未除去粗产品中未反应完的乙酸，故选择B选项。

（4）根据题干信息，乙醇可以跟氯化钙反应生成微溶于水的CaCl2·6C2H5OH，振荡过滤后，可除去粗产品中的乙醇。

（5）加入无水硫酸钠，无水硫酸钠与水结合生成硫酸钠晶体，可除去粗产品的中水。

本题以乙酸乙酯的制备实验为知识背景，考查了学生对化学平衡知识的运用能力。解答这类题要求我们熟知外界条件对化学反应速率和反应进行方向的影响的相关知识。

【答案】答案见解析