(河北 教案)2017河北省邯郸四中高三化学人教版《化学平衡的移动对气体平均摩尔质量的影响》教案.docVIP

 摘要：采用隔板研究方法并结合数学论证，研究高中化学《化学反应速率 化学平衡》一章中关于“转化率”和“平均相对分子质量”两大难点问题。主题词：转化率、平均相对分子质量、平衡、隔板、数学论证 在《化学反应速率和化学平衡》一章中，关于转化率和平均相对分子质量的问题一直是本章的最大难点，本文就这一问题做具体的研究。问题研究1：增加反应物的量，转化率发生如何变化？变大、变小还是不变？研究的体系：恒温恒容条件下 研究的方法：隔板容器（两个容器，中间有一隔板，可将隔板抽掉） 问题一：在氨气生成氮气和氢气2NH3=N2+3H2的平衡体系中，增加氨气的量，氨气的转化率将发生怎样的改变？ 解：将原平衡体系放入一个容器中，将增加的氨气放入另一容器中，在同条件下进行反应，那么两个容器是同条件下的等效平衡，转化率必然相等。 当把隔板抽掉，将另一部分气体压入，相当于对体系是加压，平衡向生成氨气的方向移动（左移），转化率降低。 问题二：在氮气和氢气生成氨气N2+3H2=2NH3 的平衡体系中，增加氮气和氢气的量，氮气和氢气的转化率将发生怎样的改变？ 解：同上述处理办法，平衡向生成氨气的方向移动（右移），氮气和氢气的转化率增大。 问题三：在碘化氢和碘单质（气体）、氢气2HI=H2+I2 的平衡体系中，增加碘化氢的量，碘化氢的转化率怎样变？ 解：同上述处理办法，平衡不发生移动，转化率不变。 最后结论：在恒温恒容条件下，增加反应物的量，反应物的转化率可能增大、减小或不变。需要说明的问题：我们所说的转化率是指物质的总的转化率,而不是原物质的转化率。问题研究2：改变平衡体系的条件（温度或压强）使化学平衡发生移动后，平均相对分子质量的变化情况。研究的体系：反应物或生成物的量的非直接改变研究的方法：数学推倒问题一：可逆反应2NH3(g)+CO2(g)=CO(NH2)2(s) +H2O(g)达平衡后，增大压强，其平均相对分子质量怎样变化？一定减小吗？ 说明：该问题被很多人认为是平均相对分子质量减小，处理方法如下：采用极端假设法：假设平衡被破坏，完全转化到左端：可求出平均相对分子质量为：17×2/3+44×1/3 = 26；若完全转化到右端：为水的式量：18。现在是由26向18的转化趋势，所以不管其他情况如何变化，平均相对分子质量一定减小。错误的原因：极端假设法在这里不全面，因为NH3与CO2是按照2:1反应，但平均相对分子质量与剩下的NH3、CO2以及转化的H2O有关。正解：设未增加压强以前NH3是amol、CO2是bmol、H2O是cmol， 混合气体的平均相对分子质量是：[17a+44b+18c]/[a+b+c] 设反应的CO2是mmol,根据反应方程式：达到平衡以后CO2：是（b-m）mol,NH3：是（a-2m）mol,H2O是：（m+c）mol, 平衡时混合气体的平均相对分子质量是:[44(b-m)+17(a-2m)+18（m+c）]/[a+b+c-2m]=[17a+44b+18c-60m]/[a+b+c-2m] 所以平均相对分子质量之差（X）=[17a+44b+18c]/[a+b+c]-[17a+44b+18c-60m]/[a+b+c-2m] 设17a+44b+18c=X a+b+c=Y 上式变为X/Y—（X—60m）/（Y—2m） （1）若X/Y—（X—60m）/（Y—2m）=0 则有X=30Y 将X、Y的等量关系代入可得： 13a+12c=14b 满足此条件则平均相对分子质量不变。 （2）若X/Y—（X—60m）/（Y—2m）＜0 同样可推出13a+12c＜14b 满足此条件则平均相对分子质量减小。 （3）若X/Y—（X—60m）/（Y—2m）＞0 同样可推出13a+12c＞14b 满足此条件则平均相对分子质量增大。最后结论：在平衡移动的过程中，如果气体物质的物质的量和物质的质量发生了改变，则平均相对分子质量应有如下几种情况：a、 物质的量减少、物质的质量增加，则平均相对分子质量一定增大；b、 物质的量增加、物质的质量减少，则平均相对分子质量一定减小；c、 物质的量减少、物质的质量减少，则平均相对分子质量可能增加、不变或减小；d、 物质的量增加、物质的质量增加，则平均相对分子质量可能增加、不变或减小；e、 若其中有一个量不发生改变，则可直接对平均相对分子质量进行判断。问题二:可逆反应C(s)+H20(g) = CO(g)+H2(g)达到平衡时，测得气体的总质量为mg，混合气体的总物质的量为nmol。当改变条件使平衡向左移动达到新的平衡时，混合气体总物质的量的变化值为x,且m12x,nx.回答下列问题 (1)达到新的平衡时，混合气体的平均式量为 (2)达