内容正文:
第 二 章
化学反应速率与化学平衡
化学·选择性必修1
1
《正禾一本通》PPT均可实现任意编辑,方法如下:
在PPT编辑模式中,双击需编辑内容,呈现word文档,编辑后关闭word文档即可。
实验活动1 探究影响化学平衡移动的因素
3
【实验目的】
1.认识浓度、温度等因素对化学平衡的影响。
2.进一步学习控制变量、对比等科学方法。
【实验用品】
小烧杯、大烧杯、量筒、试管、试管架、玻璃棒、胶头滴管、酒精灯、火柴、两个封装有NO2和N2O4混合气体的圆底烧瓶。
铁粉、0.05 mol·L-1 FeCl3溶液、0.15 mol·L-1 KSCN溶液、0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液、6 mol·L-1 NaOH溶液、6 mol·L-1 H2SO4溶液、0.5
mol·L-1CuCl2溶液、热水、冰块、蒸馏水。
【必备知识】
勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度),平衡就向着能够 这种改变的方向移动,也称化学平衡移动原理。
减弱
【实验记录及分析】
一、浓度对化学平衡的影响
1.FeCl3溶液与KSCN溶液的反应
(1)平衡体系的建立
在小烧杯中加入10 mL蒸馏水,再滴入5滴0.05 mol·L-1 FeCl3溶液、5滴0.15 mol·L-1 KSCN溶液,用玻璃棒搅拌,使其充分混合,溶液呈 色,反应的离子方程式为 。
红
Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3
(2)平衡的移动
将上述混合均匀的溶液平均注入a、b、c三支试管中,按照下表完成实验,并记录现象,与试管c进行对比。
步骤1
实验内容
向试管a中滴入5滴0.05 mol·L-1 FeCl3溶液
向试管b中滴入5滴0.15 mol·L-1 KSCN溶液
实验现象
溶液红色加深
溶液红色加深
结论
在其他条件不变时,增加反应物浓度,平衡向正反应方向移动
步骤2
实验内容
继续向试管a中加入少量铁粉
继续向试管b中加入少量铁粉
实验现象
溶液红色变浅
溶液红色变浅
结论
在其他条件不变时,减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动
【点拨】a、b、c三组实验,其中c作为对照实验,a先增加Fe3+浓度,再加铁粉与Fe3+反应,减小其浓度,平衡发生移动,溶液颜色发生改变;b先增加SCN-浓度,再加铁粉与Fe3+反应,减小Fe3+浓度,平衡发生移动,溶液颜色发生改变。平衡体系的建立过程中得到的Fe(SCN)3浓度要小,再滴加FeCl3溶液和KSCN溶液才能观察到明显的现象。
2.K2Cr2O7溶液中的平衡体系
(1)平衡体系的建立
将2.94 g K2Cr2O7溶于水制得100 mL溶液,所得溶液浓度为 mol·L-1,溶液中存在平衡 (用离子方程式表示),体系中两种含铬元素的离子颜色分别为 。
0.1
Cr2O eq \o\al(2-,7)+H2O⥫⥬2CrO eq \o\al(2-,4)+2H+
Cr2O eq \o\al(2-,7)橙色、CrO eq \o\al(2-,4)黄色
滴加硫酸溶液,增大了H+的浓
度,平衡向逆反应方向移动
(2)平衡的移动
取一支试管,加入2 mL 0.1 mol·L-1 K2Cr2O7溶液,按下表完成实验。
实验步骤
实验现象
解释及结论
①向试管中滴加5~10滴6 mol·L-1 NaOH溶液
②向试管中继续滴加5~10滴6 mol·L-1 H2SO4溶液
溶液黄色加深
溶液橙色加深
滴加NaOH溶液,减小了H+的
浓度,平衡向正反应方向移动
【点拨】 滴加酸、碱的浓度要大一些,以减少加入量而减小溶液体积的影响。对于K2Cr2O7溶液的平衡体系直接在加碱后的体系中加酸,可以增强颜色的对比,便于观察。所加酸的量要大于所加碱的量,保证在酸碱中和后酸还有剩余,使实验现象更明显。
二、温度对化学平衡的影响
1.温度对CuCl2溶液中平衡的影响
(1)平衡体系的建立
称取 g 绿色的CuCl2·2H2O晶体溶于水,制得100 mL 0.5 mol·L-1的CuCl2溶液,溶液中存在平衡[Cu(H2O)4]2++4Cl-⥫⥬[CuCl4]2-+4H2O ΔH>0,体系中两种含铜元素的离子颜色分别为 。
8.55
[Cu(H2O)4]2+为蓝色,
[CuCl4]2-为黄色
降低温度,平衡向逆反应方向移动
(2)平衡的移动
取两支试管,分别加入2 mL 0.5 mol·L-1 CuCl2溶液,将其中的一支试管先加热,然后置于冷水中,观察并记录实验现象。按下表完成实验,与另一支试管进行对比。完成下表。
实验步骤
实验现象
结论
(1)加热试管
(2)将上述试管置于冷水中
溶液蓝色变浅
升高温度,平衡向正反应方向移动
溶液蓝色加深
2.温度对NO2和N2O4混合体系中平衡的影响
(1)平衡体系的建立
在NO2生成N2O4的反应中,存在如下平衡:2NO2(g)⥫⥬N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1。体系中NO2呈 色,N2O4呈 色。
红棕
无
(2)平衡的移动
取两个封装有NO2和N2O4混合气体的圆底烧瓶(编号分别为1和2),将它们分别浸在热水、冷水中,比较两个烧瓶内气体的颜色。将两个烧瓶互换位置,稍等片刻,再比较两个烧瓶内气体的颜色。完成下表。
在其他条件不变时,升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动;
降低温度,化学平衡向放热反应方向移动
烧瓶编号
1
2
实验步骤
(1)置于热水
(1)置于冷水
实验现象
实验步骤
(2)置于冷水
(2)置于热水
实验现象
结论
红棕色加深
红棕色变浅
红棕色变浅
红棕色加深
【实验结论】
影响因素及其变化
化学平衡的移动方向
浓度
增大
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动;
增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动
减小
减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动;
减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动
温度
升高
升高温度,平衡向吸热反应方向移动
降低
降低温度,平衡向放热反应方向移动
【问题与讨论】
1.若向FeCl3溶液与KSCN溶液的反应后的溶液中加入KCl固体,溶液颜色如何改变?为什么?
提示:溶液颜色不改变,因为KCl不参与离子反应。
2.在进行浓度、温度对化学平衡影响的实验时,应注意哪些问题?
提示:在进行浓度、温度对化学平衡影响的实验时,除了要遵循基本的实验操作规范外,针对浓度和温度这两个变量,需要注意:(1)浓度对化学平衡的影响:溶液浓度配制要准确、避免溶液污染,加入试剂后,要保证反应有足够的时间达到平衡状态,以便观察到明显的实验现象。(2)温度对化学平衡的影响:温度控制精确、防止温度骤变、注意体系保温等。
3.在对CuCl2溶液加热时,你是否观察到了[CuCl4]2-的黄色?你能说出原因吗?
提示:[Cu(H2O)4]2+(蓝色)和[CuCl4]2-(黄色)混合得绿色溶液,对CuCl2溶液加热,平衡向正反应方向移动,但生成[CuCl4]2-的量相对较少,且混合溶液的绿色会掩盖住黄色,所以难以观察到黄色。
$