(浙江专用)2018年高中化学专题4化学反应条件的控制课题3反应条件对化学平衡的影响教学案苏教版选修6.doc
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1、1课题 3 反应条件对化学平衡的影响浙江选考加试要求1氯化钴溶液的变色原理。2浓度、温度变化对氯化钴溶液平衡体系的影响。3不同条件下(酸、碱性)乙酸乙酯水解的速率和程度。1化学平衡状态在一定条件下的某个可逆反应,在向一定体积的密闭容器中投入一定量反应物时,反应物的浓度最大。反应开始后,反应物的浓度逐渐减小,生成物的浓度则由零开始逐渐增大。因此,反应开始时, v 正 最大, v 逆 为零。随着反应的进行, v 正 逐渐减小, v 逆 逐渐增大。反应进行到某一时刻, v 正 v 逆 ,此时,该可逆反应达到了化学平衡状态。上述可逆反应中, v 正 、 v 逆 随反应进行的时间( t)的变化情况,可表
2、示如图。2化学平衡的移动化学平衡的移动是由于浓度、温度、压强的变化,使 v 正 v 逆 。当 v 正 v 逆 时,平衡向正反应方向移动;当 v 正 v 逆 时,平衡向逆反应方向移动。(1)当增大反应物浓度时,新的正反应速率 v 正 增大,即 v 正 v 正 ,由于生成物的浓度没有变化,在 v 正 增大的瞬间, v 逆 并没有增加,即 v 逆 v 逆 。所以,此时 v 正 v 逆 ,平衡将向正反应方向移动。(2)当增大平衡体系压强时,混合物由各气体组分的浓度以同等倍数增加,但是,这种气体物质浓度的等倍数增加,不会使正、逆反应速率等倍增加。如:2SO 2(g)O 2(g)2SO 3(g) Q。所以
3、,增大压强会使平衡向生成三氧化硫的方向移动,也就是向气体体1.通过实验加深对可逆反应的了解和认识、加深对化学平衡移动的理解。2学习乙酸乙酯水解反应条件的控制。3用实验的方法了解和初步探究温度、浓度、压强等因素对化学平衡的影响。实验要素先知道2积缩小的方向移动。反应物与生成物的气体分子数相等,即气体体积相等的反应,如:SO 2(g)NO 2(g)SO 3(g)NO(g),压强变化,并不能使平衡发生移动。(3)对于正反应方向是放热的平衡体系,升高温度,平衡向逆反应方向移动;正反应方向是吸热的平衡体系,升高温度,平衡向正反应方向移动。如:2NO2(g)N 2O4(g)57 kJ,(红棕色) (无色)
4、升高温度,红棕色变深,说明平衡向逆反应方向移动;降低温度,红棕色变浅,说明平衡向正反应方向移动。器材与原理 相关器材 试管、酒精灯、烧杯、三脚架、石棉网、药匙、试管夹、火柴。 相关原理1氯化钴溶液的变色原理在氯化钴溶液中,四氯合钴()离子与六水合钴()离子间存在如下平衡:CoCl42 6H2O Co(H2O)62 4Cl蓝 色 粉 红 色通过加浓盐酸和加水的方式来改变平衡移动,即通过改变浓度和同离子效应的方式来改变平衡移动。2CoCl 2水合物呈现不同颜色的机理由于 Co2 的水解能力较弱,CoCl 26H2O 在加热的过程中,它只是逐渐脱水,而不发生水解现象,因此在加热过程中存在 CoCl2
5、6H2O 和无水 CoCl2转化过程中的颜色变化:CoCl26H2O 粉 红 色 25 52 CoCl22H2O 紫 色 90 CoCl2H2O 蓝 紫 色 120 CoCl2 蓝 色CoCl2的水合过程是放热过程,所以受热平衡朝着脱水方向移动,颜色由粉红色逐渐变为紫色、蓝色。冷却后,蓝色又会逐渐变为紫色、粉红色。3乙酸乙酯水解的影响因素乙酸乙酯的水解是一个可逆反应:CH 3COOCH2CH3H 2O CH3COOHCH 3CH2OH H 或 OH 在纯水中,即使加热,乙酸乙酯的水解反应也很慢,而酸或碱对它都有催化作用。酸可加速其达到水解平衡,而碱除了起催化作用外,还能与水解产物中的酸起反应,
6、使该反实验过程详剖析3应的平衡向水解方向移动。所以,等量的酯在其他条件一致的情况下,用酸和用碱作催化剂,其水解的效果是不同的。实验与拓展 实验流程1稀释酸性 CoCl2溶液时的颜色变化实验步骤 实验现象 结论与解释取一支试管,加入 3 mL 0.5 molL1 CoCl2溶液,再慢慢滴加 6 mL 浓盐酸,同时观察现象慢慢滴入浓盐酸时,溶液颜色由粉红色紫色蓝紫色蓝色慢慢滴入浓盐酸时,Cl 浓度逐渐增大,平衡向生成CoCl42 的方向移动将上述溶液等分成两份,向一支试管中慢慢加入 3 mL蒸馏水,对比溶液颜色变化加水稀释时,溶液颜色由蓝色蓝紫色紫色粉红色加蒸馏水稀释时,平衡向生成Co(H 2O)
7、62 的方向移动2加热 CoCl2溶液时的颜色变化实验步骤 实验现象 结论与解释取一支试管,加入 3 mL 95%乙醇溶液、23 小粒CoCl26H2O,振荡溶解,再慢慢加蒸馏水至恰好呈粉红色CoCl26H2O 溶于乙醇时呈蓝色,加水时溶液颜色由蓝色粉红色加蒸馏水稀释时,平衡向生成Co(H 2O)62 的方向移动用酒精灯加热中所得溶液,再冷却,观察颜色变化加热时,溶液颜色由粉红色紫色蓝色,冷却时,溶液颜色又从蓝色紫色粉红色随着温度升高,CoCl 26H2O逐渐失去结晶水。冷却时,CoCl2又结合结晶水转化成CoCl26H2O3不同条件下乙酸乙酯的水解实验步骤 实验现象 结论与解释取三支试管,编
8、为 1、2、3 号,分别注入 4 mL 蒸馏水、4 mL 2 molL1 H2SO4溶液、4 mL 4 molL1 NaOH 溶液。在试管1、2 中各滴加 2 滴甲基橙,试管三支试管都产生分层现象。下层是水溶液,分别显橙色、红色和蓝色乙酸乙酯不溶于水,密度比水小,浮于水面上。甲基橙、石蕊等酸碱指示剂在酸或碱溶液中发生颜色变化43 中滴加 2 滴紫色石蕊。再分别加入 2 mL 乙酸乙酯将中三支试管同时插入约 75 水浴中,加热约 5 min。观察比较酯层厚度变化(加热过程不振荡)试管 1 无明显变化,试管 2、3 中油层减少,试管 3 中油层减少幅度较大无酸、碱作催化剂时,乙酸乙酯的水解很慢,酸
9、、碱性条件下可促进水解平衡向正反应方向移动,其中碱性条件更利于酯的水解 对点集训1对滴有酚酞溶液的下列溶液,操作后颜色变深的是( )A明矾溶液加热BCH 3COONa 溶液加热C氨水中加入少量 NH4Cl 固体D小苏打溶液中加入少量 NaCl 固体解析:选 B 明矾溶液加热使水解程度增大,酸性增强,酚酞溶液不变色,A 项不符合题意;CH 3COONa 水解溶液显碱性,使酚酞溶液显红色,加热使水解程度增大,酚酞溶液颜色加深,B 项符合题意;氨水中存在电离平衡 NH3H2ONH OH ,加入 NH4Cl,使平 4衡左移,溶液颜色变浅,C 项不符合题意;NaCl 不水解,对颜色无影响,D 项不符合题
10、意。2某温度下,有反应 H2(g)I 2(g)2HI(g) ;正反应为放热反应,在带有活塞的密闭容器中达到平衡。下列说法中正确的是( )A体积不变,升温,正反应速率减小B温度、压强均不变,充入 HI 气体,开始时正反应速率增大C温度不变,压缩气体的体积,平衡不移动,颜色加深D体积、温度不变,充入氮气后,正反应速率将增大解析:选 C 升高温度,正、逆反应速率都加快;该反应属于气体体积不变的反应,增大压强或压缩体积,平衡不移 动,但其中物质的浓度增大,因为 I2(g)的存在,颜色加深;温度、压强均不变,充入 HI 气体,则容器的体积增大,反应物浓度减小,开始时正反应速率减小。3从植物花中提取一种有
11、机物,可用简化式 HIn 表示,在水溶液中因存在下列电离平衡:HIn(溶液红色)H (溶液)In (溶液黄色),故可用作酸碱指示剂。在该水溶液中加入下列物质,能使该指示剂显黄色的是( )A盐酸 B碳酸钠溶液C氯化钠溶液 D过氧化钠解析:选 B 使指示剂显黄色说明平衡向右移动,即必须使 c(In )增大,应加入能与5H 反应的物质,B 项符合题意。而 D 项中过氧化钠具有强氧化性,能使有机色质褪色。4反应 A(g)3B(g)2C(g) H0,达到平衡后,将气体混合物的温度降低。下列叙述中正确的是( )A正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正反应方向移动B正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆
12、反应方向移动C正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向正反应方向移动D正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向逆反应方向移动解析:选 C 题目提供的是一个正反应方向放热的化学反应,所以降低温度,平衡向正反应方向移动;而温度降低,正、逆反应速率都减小。 5酯是重要的有机合成中间体,广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应:CH3COOHC 2H5OH CH3COOC2H5H 2O。请根据要求回答下列问题: 浓 硫 酸 (1)试管 a 中需加入浓硫酸、冰醋酸和乙醇各 2 mL,正确的加入顺序及操作是_。(2)为防止 a 中的液体在实验时发生暴沸,在加
13、热前应采取的措施是_。(3)实验中加热试管 a 的目的是:_;_。(4)此反应以浓硫酸为催化剂,可能会造成_、_等问题。(5)目前对该反应的催化剂进行了新的探索,初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂,且能重复使用。实验数据如下表所示(乙酸和乙醇以等物质的量混合)。同一反应时间 同一反应温度反应温度/ 转化率/% 选择性/% 反应时间/h 转化率/% 选择性/%40 77.8 100 2 80.2 10060 92.3 100 3 87.8 10080 92.6 100 4 92.3 100120 94.5 98.7 6 93.0 100选择性 100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水根据
14、表中数据,下列_(填字母)为该反应的最佳条件。6A120 ,4 h B80 ,2 hC60 ,4 h D40 ,3 h当反应温度达到 120 时,反应选择性降低的原因可能为_。解析:(1)液体混合一般应将密度大的液体加入到密度小的液体中。(2)加沸石或碎瓷片可防止液体暴沸。(3)该酯化反应为可逆反应,升温可加快反应速率。及时将乙酸乙酯蒸出,减小生成物浓度,使平衡向正反应方向移动,有利于乙酸乙酯的生成。(4)从催化剂重复利用、产物的污染、原料被炭化角度分析。(5)从表中数据综合分析,升高温度转化率提高,但 120 时催化剂的选择性差,60 和 80 时的转化率相差不大,60 为适宜温度,反应时间
15、长,转化率提高,但 46 小时转化率提高不明显,可选 C;发生了副反应,有可能是乙醇脱水生成了乙醚。答案:(1)先加入乙醇,然后边摇动试管边慢慢加入浓硫酸,再加入冰醋酸(2)在试管 a 中加入几粒沸石(或碎瓷片)(3)加快反应速率 及时将产物乙酸乙酯蒸出,以利于平衡向生成乙酸乙酯的方向移动(4)产生大量的酸性废液(或造成环境污染) 部分原料炭化 催化剂重复使用困难 催化效果不理想(任填两种)(5)C 乙醇脱水生成了乙醚 拓展实验淀粉与碘显色现象的探究1实验原理(1)I 含量对显色的影响I 浓度不低于 104 molL1 ,碘与淀粉才会显色,I 浓度越高,显色灵敏度越高。I2在水中产生微弱水解:
16、I 2H 2OHI HIO。(2)I2浓度的影响当 I 存在时,常温下,只要 I2浓度不低于 1.7104 molL1 即能显色。(碘显色的极限为 107 gmL1 )(3)淀粉溶液浓度的影响当淀粉溶液的浓度在十万分之五左右即形成浅蓝色。(4)温度对显色的影响当温度升高时,显色灵敏度会下降。温度高于 50 时,看不到显色,温度越高褪色越快,停止加热后重显蓝色的时间也越长。(5)pH 的影响淀粉在强酸中会水解,产生糊精等,糊精与 I2作用显红色,因而在酸性环境中该显色反应呈蓝紫色;在强碱溶液中碘歧化反应生成次碘酸盐和碘化物,因而不显色。I22OH =IO I H 2O7弱酸中单质碘有极微弱的水解
17、,故酸性条件下有利于显色。I2H 2OH I HIO( Kc210 13 )(6)醇的影响醇浓度小于 50%时显蓝色,大于 50%时显蓝紫色。在无水乙醇中不立即显色,在空气中放置 5 min 后才显紫色。乙醇含量越高,显色灵敏度越小。(7)淀粉新鲜程度的影响淀粉越新鲜显色越灵敏。淀粉溶液存放时间越长,呈紫色越明显。(8)淀粉结构对显色的影响直链淀粉与碘作用显蓝色,支链淀粉与碘作用显紫色。实验室常用直链淀粉。2相关问题(2016温州八校联考)淀粉水解的产物(C 6H12O6)用硝酸氧化可以制备草酸,装置如图1 所示(加热、搅拌和仪器固定装置均已略去):实验过程如下:将 11 的淀粉水乳液与少许硫
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