2019-2020年高中化學(xué) 專題四 化學(xué)反應(yīng)條件的控制 課題3 反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響教學(xué)案 蘇教版選修6.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 專題四 化學(xué)反應(yīng)條件的控制 課題3 反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響教學(xué)案 蘇教版選修6 　【學(xué)考報(bào)告】 知識(shí)條目 加試要求 ①氯化鈷溶液的變色原理 ②濃度、溫度變化對(duì)氯化鈷溶液平衡體系的影響 ③不同條件下(酸、堿性)乙酸乙酯水解的速率和程度 b b b 一、化學(xué)平衡狀態(tài) 1．概念：一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時(shí)間而改變的狀態(tài)。 2．特征 3．本質(zhì)：正反應(yīng)速率＝逆反應(yīng)速率。 二、化學(xué)平衡移動(dòng) 1．概念：改變條件時(shí)，可逆反應(yīng)中舊化學(xué)平衡被破壞，新平衡建立的過(guò)程。 2．實(shí)質(zhì)：外界條件改變，使舊化學(xué)平衡中正、逆反應(yīng)速率發(fā)生了改變，使v(正)不等于v(逆)。 3．移動(dòng)方向 4．外界條件影響化學(xué)平衡規(guī)律 (1)濃度：增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，都會(huì)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；反之，則向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。 (2)壓強(qiáng)：反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)總物質(zhì)的量發(fā)生變化的反應(yīng)，在恒溫下增大壓強(qiáng)(縮小容器體積)，會(huì)使平衡向氣態(tài)物質(zhì)物質(zhì)的量減小的方向移動(dòng)。 (3)溫度：升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)；降低溫度，平衡向放熱方向移動(dòng)。 (4)催化劑：加催化劑只能改變達(dá)到平衡所需的時(shí)間，并不能使平衡發(fā)生移動(dòng)。 三、氯化鈷溶液的變色原理 在氯化鈷溶液中存在下列平衡： 二氯化鈷的水合物在加熱時(shí)會(huì)逐步失水，并呈現(xiàn)不同的顏色。 四、乙酸乙酯水解條件的比較 1．影響因素：H＋或OH－對(duì)酯的水解都有催化作用。 乙酸乙酯的水解方程式為：。 2．水解條件的比較 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論 無(wú)色乙酸乙酯層體積幾乎未變 乙酸乙酯水解很慢 無(wú)色的乙酸乙酯層幾乎消失 乙酸乙酯在堿性條件下水解程度大 無(wú)色乙酸乙酯層體積變小 乙酸乙酯在酸性條件下能水解，程度小 點(diǎn)撥一、分析化學(xué)平衡的移動(dòng) 化學(xué)平衡建立的實(shí)質(zhì)是v(正)＝v(逆)，因此只要是外界條件改變導(dǎo)致v(正)≠v(逆)，化學(xué)平衡都會(huì)發(fā)生移動(dòng)。即改變條件使v(正)＞v(逆)時(shí)，化學(xué)平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)；改變條件使v(正)＜v(逆)時(shí)，化學(xué)平衡將向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；改變條件仍使v(正)＝v(逆)時(shí)，化學(xué)平衡不移動(dòng)，但反應(yīng)速率有改變。 因此，判斷化學(xué)平衡移動(dòng)的方向的一般思路是： 應(yīng)用上述方法分析時(shí)還應(yīng)注意： (1)不要把平衡的移動(dòng)與反應(yīng)速率的變化混同起來(lái)。如化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí)不是v(正)增大、v(逆)減小。 (2)不要把平衡的移動(dòng)與物質(zhì)濃度的變化混同起來(lái)。如平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí)，反應(yīng)物的濃度不一定都減小。 (3)不要把平衡的移動(dòng)與反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率混同起來(lái)。如改變溫度使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率都將提高；但當(dāng)增大一種反應(yīng)物的濃度，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí)，只會(huì)使另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，而其本身的轉(zhuǎn)化率卻降低。 點(diǎn)撥二、氯化鈷溶液的變色原理 1．稀釋酸性CoCl2溶液時(shí)顏色的變化： 操作：向3 mL 0.5 molL－1 CoCl2溶液中慢慢滴加約6 mL濃鹽酸，觀察現(xiàn)象。 將上述試管中的溶液分成兩份，向其中一溶液中加入約3 mL蒸餾水，與另一溶液作對(duì)比，觀察現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 現(xiàn)象分析 CoCl2＋濃鹽酸 藍(lán)色加深 增大了Cl－濃度，平衡向左移動(dòng) 加入3 mL蒸餾水 藍(lán)色轉(zhuǎn)化為粉紅色 平衡向右移動(dòng) 2.觀察受熱時(shí)CoCl2溶液顏色的變化： 操作：取一支試管，加入3 mL 95%乙醇溶液和少量(2～3小粒)氯化鈷晶體，振蕩使其溶解，再滴加蒸餾水，至溶液恰好呈粉紅色，然后用酒精燈加熱該試管片刻。觀察上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中溶液顏色的變化： (1)加乙醇溶解后溶液呈藍(lán)色； (2)稀釋時(shí)，溶液由藍(lán)色→紫色→很快變成粉紅色(平衡向左移動(dòng))； (3)加熱時(shí)，又由粉紅色→紫色→藍(lán)色(平衡向右移動(dòng))。 點(diǎn)撥三、乙酸乙酯水解條件的比較實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) (1)水浴溫度控制在約60～70 ℃之間，由于乙酸乙酯的沸點(diǎn)為77.15 ℃，所選溫度要盡量高但不能超過(guò)乙酸乙酯的沸點(diǎn)。 (2)為保證實(shí)驗(yàn)的一致性，滴加指示劑的量要一樣，并且應(yīng)放在同一個(gè)水浴中加熱相同的時(shí)間。 (3)由于試管在制作時(shí)規(guī)格總有偏差、觀察乙酸乙酯剩余體積時(shí)肉眼觀察有偏差，若用透明膠帶紙對(duì)液相界面做標(biāo)記效果更明顯。這樣做的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是就算在量取液體時(shí)有點(diǎn)偏差也不影響實(shí)驗(yàn)的最終效果。 (4)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的描述，除描述乙酸乙酯層剩余體積的大小外，還可以看試管中液體界面有無(wú)變化：界面無(wú)變化的只加了蒸餾水；界面有上升的是加了硫酸的；界面明顯上升的是加了氫氧化鈉的?；驈囊宜嵋阴馕蹲兓簹馕稛o(wú)變化的只加了蒸餾水；還有一點(diǎn)乙酸乙酯氣味的是加了硫酸的；乙酸乙酯氣味消失的是加了氫氧化鈉的。 (5)為防止第一支試管內(nèi)的乙酸乙酯揮發(fā)的太多，因此加熱時(shí)間不能太長(zhǎng)，但也不能加熱時(shí)間太短，以防止第二和第三支試管內(nèi)的乙酸乙酯水解量太少，而得不到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 [典例剖析] 乙酸乙酯是重要的有機(jī)合成中間體，廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)。為證明濃硫酸在該反應(yīng)中起到了催化劑和吸水劑的作用，某同學(xué)利用下圖所示裝置進(jìn)行了以下四個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先用酒精燈微熱3 min，再加熱使之微微沸騰3 min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后充分振蕩試管Ⅱ，再測(cè)試管Ⅱ中有機(jī)層的厚度，實(shí)驗(yàn)記錄如下： 實(shí)驗(yàn) 編號(hào) 試管Ⅰ中的試劑 試管Ⅱ中 試劑 測(cè)得有機(jī)層 的厚度/cm A 2 mL乙醇、2 mL乙酸、 1 mL 18 mol/L濃硫酸 飽和碳酸 鈉溶液 5.0 B 3 mL乙醇、2 mL乙酸 0.1 C 3 mL乙醇、2 mL乙酸、 6 mL 3 mol/L硫酸 1.2 D 3 mL乙醇、 2 mL乙酸、鹽酸 1.2 (1)干燥管的作用為_(kāi)_________________________________________。 (2)實(shí)驗(yàn)D的目的是與實(shí)驗(yàn)C相比照，證明H＋對(duì)酯化反應(yīng)具有催化作用。實(shí)驗(yàn)D中應(yīng)加入鹽酸的體積和濃度分別是________mL和________mol/L。 (3)分析實(shí)驗(yàn)________(填實(shí)驗(yàn)編號(hào))的數(shù)據(jù)，可以推測(cè)出濃硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的產(chǎn)率。濃硫酸的吸水性能夠提高乙酸乙酯產(chǎn)率的原因是______________________________________________________________ ______________________________________________________________。 (4)加熱有利于提高乙酸乙酯的產(chǎn)率，但實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)高乙酸乙酯的產(chǎn)率反而降低，可能的原因是________________________________________________ ______________________________________________________________。 (5)實(shí)驗(yàn)中不同條件下酯化反應(yīng)進(jìn)行的快慢不同，這個(gè)結(jié)果對(duì)探索乙酸乙酯發(fā)生水解反應(yīng)時(shí)的最佳條件有什么啟示？________________________________ ______________________________________________________________ 解析　(2)實(shí)驗(yàn)C和實(shí)驗(yàn)D是證明H＋對(duì)酯化反應(yīng)的催化作用，測(cè)得有機(jī)層厚度相同，要求是H＋的濃度相同，可知取6 mol/L鹽酸6 mL。(3)推測(cè)濃硫酸的吸水性對(duì)酯化反應(yīng)的影響，可與稀硫酸作對(duì)比，選A、C。由于酯化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，濃硫酸吸水，使平衡向酯化反應(yīng)方向移動(dòng)。(4)由于酯化反應(yīng)的原料乙酸與乙醇均易揮發(fā)，溫度過(guò)高，會(huì)造成兩者大量揮發(fā)，不利于反應(yīng)進(jìn)行；溫度過(guò)高，會(huì)有更多副反應(yīng)發(fā)生，如乙醇在濃硫酸作用下生成乙醚或乙烯等。(5)濃硫酸在酯化反應(yīng)中作催化劑和吸水劑，吸水使酯化反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，酯的水解要使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，用堿中和乙酸，減小乙酸濃度，使平衡向水解方向移動(dòng)。 答案　(1) 防止倒吸　(2)6　6　(3)AC　濃硫酸吸收反應(yīng)中生成的水，降低了生成物濃度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移動(dòng)　(4)大量乙酸、乙醇未經(jīng)反應(yīng)就脫離反應(yīng)體系或溫度過(guò)高發(fā)生其他反應(yīng)　(5)在堿性條件下水解并加熱 [跟蹤訓(xùn)練] 下列平衡體系均有顏色，改變條件后，平衡怎樣移動(dòng)？顏色怎樣變化？ (1)2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－57 kJmol－1， 迅速加壓(縮小體積)：平衡________，顏色________。 加熱：平衡________，顏色________。 (2)2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)　ΔH＝Q(Q>0) 加壓(縮小體積)：平衡________，顏色________。 加熱：平衡________，顏色________。 加氫氣：平衡________，顏色________。 解析　(1)加壓，通過(guò)勒夏特列原理判斷出平衡正向移動(dòng)，因?yàn)槎趸龃蟮臐舛却笥贜2O4增大的濃度，平衡雖然正向移動(dòng)，但是顏色仍然加深。 (2)加壓平衡不移動(dòng)，但是通過(guò)縮小容器體積來(lái)增大壓強(qiáng)，所以最終濃度增大。加熱平衡正向移動(dòng)，所以顏色加深。加氫氣，平衡逆向移動(dòng)，所以碘的濃度減小，因此顏色變淺。 答案　(1)向正反應(yīng)方向移動(dòng)　加深　向逆反應(yīng)方向移動(dòng)　加深 (2)不移動(dòng)　加深　向正反應(yīng)方向移動(dòng)　加深　向逆反應(yīng)方向移動(dòng)　變淺