化学平衡图像分析与数据处理

《化学平衡图像分析与数据处理》教学案
【教学目标】
一、知识与技能
1．了解化学反应的可逆性
2．了解化学平衡建立过程。

理解化学平衡常数的含义，并进行简单计算。

3．理解外界条件对反应速率和化学平衡的影响，及一般规律。

4．了解反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

二、过程与方法
合成氨生产情景，表格、图表分析、典型例题及问题情境，方法引导。

三、情感、态度与价值观
培养严谨的科学态度和科学方法，创新精神。

【教学重点】阅读表格数据、图表，对化学平衡的综合分析，解决实际问题
【教学方法】阅读、讨论、交流、讲解、归纳
(g)
(g)
浓度变化的原因可能是
C 降低温度
D 增加NH3物质的量
，平衡常数K1 = （带
[训练1] 二氧化氮在加热条件下能
够分解成一氧化氮和氧气。

该反应
进行到45秒时，达到平衡（NO2浓
度约为0.0125mol/L）。

右图中的曲
线表示二氧化氮分解反应在前25秒
内的反应进程。

（1）请计算前20秒内氧气的平
均生成速度：
（2）若反应延续至70秒，请在图
中用实线画出25秒至70秒的反应
进程曲线。

（3）若在反应开始时加入催化剂
（其他条件都不变），请在图上用虚线画出加催化剂后的反应进程曲线。

（4）写出该反应的化学平衡常数表达式：____________
[训练2] 某化学反应3A（g）2B（g）+D（g）在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为0
（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平均速率为_________mol/(L·min)，达到平衡的时刻为。

（2）实验2与实验1相比，实验设计的相同点是，不同点是_____________ ____。

（3）设实验3的反应速率为v3，实验1的反应速率为v1，则v3________v1（填＞、=、＜），且C3_________mol/L
（4）该反应的正反应是__________反应（选填吸热、放热）理由是。

（5）该反应的平衡常数随温度的升高而。

附录二强化训练
1．“碘钟”实验中，3I－＋S2O82－＝I3－＋2SO42－的反应速率可以用I3－与加入的淀粉溶液显蓝色的时间t来度量，t越小，反应速率越大。

某探究性学习小组在20℃进行实验，得到
的数据如下表：
实验编号①②③④⑤
c(I－)/mol·L－0.040 0.080 0.080 0.160 0.120
c(S2O82－)/mol·L－0.040 0.040 0.080 0.020 0.040 t /s 88.0 44.0 22.0 44.0 t2 回答下列问题：
（1）该实验的目的是。

（2）显色时间t2＝。

（3）温度对该反应的反应速率的影响符合一般规律，若在40℃下进行编号③对应浓度的实验，显色时间t2的范围为（填字母）
A. <22.0s
B. 22.0～44.0s
C. ＞44.0s
D. 数据不足，无法判断
（4）通过分析比较上表数据，得到的结论是。

2．甲醇（CH3OH）是一种重要的化工原料，合成甲醇的主要反应为：
CO（g）+2H 2（g）CH3OH（g）ΔH < 0。

Ⅰ．在一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡。

（1）体积不变的条件下，下列措施中有利于提高CO的转化率的是______（填字母）。

A．升高温度B．增大压强C．通入CO D．通入H2（2）在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡____________（填字母）。

A．向正反应方向移动B．向逆反应方向移动C．不移动作出此判断的理由是__________________________________________________。

Ⅱ．原料气的加工过程中常常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。

实验数据见下表：
（3）由上表数据可得出多个结论。

结论一：在一定条件下，反应温度越高，碳转化率__________。

结论________________________________________________________________ （4）为了验证结论二，有科学家又用以下五组不同组成的原料气再次进行实验。

进行该验证实验时，控制不变的因素有________________、_________________、
____________________________________________等。

参考答案
主题一（1）K = C 2(NH 3)
C(N 2)×C 3(H 2) （2）增大 （3）减小 （4）增大 主题二（1）v = 0.005 mol/Lmin
（2）NH 3浓度变化的原因可能是A 、B （3）第1次平衡的时间为20~25 min
第2次平衡的时间为40 min K 1 =3
2
025.0125.015.0
NH 3的体积分数= 42.8 %
（4）2 5 min 时，移走0.1 mol NH 3 K 2等于K 1 （5）N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)； △H = -92.4 kJ/mol 2 mol —92.4 kJ/mol 0.05 mol Q Q = —2.31kJ
[训练1]（1）0.0006mol/（L ·s ） （2）（3）
（4）K=c 2(NO )·c(O 2)/c 2(NO 2)
[训练2]（1）0.03 30~40分钟之间的某时刻
（2）温度、A 的起始浓度（或压强） 实验2还加入了催化剂 （3）> 2.5
（4）放热 温度升高后，A 的平衡浓度增大，即升温平衡左移，故正反应为放热反应。

（5）降低
强化1（1）研究反应物I －
与S 2O 82－
的浓度对反应速率的影响
（2）29.3s （3）A
（4）反应速率与反应物起始浓度乘积成正比（或显色时间与反应物起始浓度乘积成反比）
强化2（1）BD （2分）（选对1个给1分，选错1个倒扣1分，但不出现负分。

）
（2）C （1分） 该反应达到平衡时，平衡常数K ＝
)
()()(223H c CO c OH CH c ，增大容器
体积时，c （CH 3OH ）和c （CO ）等比例减小，由于H 2浓度不变，此时
)
()()
(223H c CO c OH CH c 的值仍然等于K ，所以平衡不移动。

（2分） （3）越高（1分）
原料气含少量CO 2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO 2含量过高碳转化率又降低且有甲烷生成。

（2分）
（4）温度 压强 CO 和H 2的体积分数之比 （每空1分）
板书
化学平衡图像分析与数据处理
一、数据处理
1．转化为图象
2．分析变化规律
二、图像分析
1．采集数据计算
2．推理判断
主题1
（2）画坐标标数值定原点确定点连曲线
（3）增大压强，NH3 %增大，说明平衡向正反应方向移动。

升高温度，NH3 %减小，说明平衡向逆反应（吸热反应）方向移动。

小结：
固定温度，看压强对NH3 %的影响
固定压强，看温度对NH3 %的影响
引自/Soft/HTML/20081111231204.html。