Урок № 22 (11 класс)

Тема «Химическое равновесие и условия его смещения».

Цели:



закрепить

понятия

«обратимость»

и

«необратимость»

химических

реакций;



обобщить

и

углубить

знания

учащихся

о

химическом

равновесии,

константе

равновесия,

знать

принцип

Ле

Шателье

и

уметь

применять

его

для

смещения химического равновесия;



дать

представление

о

значении

знаний

о

химическом

равновесии

в

производстве и природе;



развитие навыков в решении расчетных задач с использованием понятия

«константа равновесия».

Ход урока.

I.

Организационный момент.

Собрать тетради для практических работ.

II.

Фронтальный опрос.

Что такое скорость химической реакции?

Формулы выражения скорости химической реакции и единицы ее измерения

(для гомогенной и гетерогенной реакций). Задача 1.

Сформулируйте закон действующих масс. Задача 2.

Перечислите факторы, влияющие на скорость химической реакции.

Запишите уравнение Вант-Гоффа. Задача 3.

Какие вещества называют катализаторами, ингибиторами?

III.

Новая тема.

Посмотрите на доску. Вы видите записанные реакции.

1)

CuCl

2

+ 2KOH = Cu(OH)

2

↓ + 2KCl

2)

2SO

2

+ O

2

↔ 2SO

3

3)

Na

2

CO

3

+ 2HCl = 2NaCl + CO

2

↑ + H

2

O

4)

2NO + O

2

↔ 2NO

2

5)

N

2

+ 3H

2

↔ 2NH

3

6)

H

2

SO

4

+ 2KOH = K

2

SO

4

+ H

2

O

На какие две группы вы можете их разделить?

(обмена и соединения; обратимые и необратимые)

В чем особенность этих реакций обмена? Признаки необратимых реакций?

Сегодня мы с вами более подробно рассмотрим обратимые реакции. Вспомним,

что такое химическое равновесие, познакомимся с константой равновесия и разберем

условия смещения химического равновесия. Запишите тему урока в тетради.

Давайте разберем реакцию растворения в воде оксида серы (IV).

При

его

растворении происходит образование сернистой кислоты. Но эта реакция не может

идти до конца, т.к. сернистая кислота непрочная, то происходит обратная реакция – ее

разложение:

SO

2

+ H

2

O ↔ H

2

SO

3

Т.е. одновременно идет две реакции: прямая – между оксидом серы (IV) и водой

и обратная – разложение сернистой кислоты.

Такие реакции называются обратимыми.

Разберем в общем виде:

аА + bВ ↔ сС + dD

υ

прямой

=

k

1

∙ C

A

a

∙ C

B

b

т.к. концентрация исходных веществ уменьшается, то и

скорость прямой реакции уменьшается.

В

то

же

время

υ

обратной

=

k

2

∙ C

С

с

∙ C

D

d

т.к.

концентрация

продуктов

реакции

возрастает, то и скорость обратной реакции возрастает.

И наступает такой момент времени, когда скорость прямой реакции равна

скорости

обратной,

а

концентрации

реагирующих

веществ

и

продуктов

реакции

остаются

неизменными.

Их

называют равновесными

концентрациями.

А

это

состояние – химическим равновесием.

Химическое равновесие – это состояние химического обратимого процесса,

когда скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

Химическое равновесие является подвижным или динамическим, т.к. реакция

не прекращается, а идет как прямом, так и в обратном направлении, только эти

скорости равны.

Равновесные концентрации обозначаются так: [А], [В], [С], [D].

Т.к. скорости равны, то:

k

1

∙

[

A

]

a

∙

[

B

]

b

=

k

2

∙

[

C

]

c

∙

[

D

]

d

k

1

k

2

=

[

C

]

c

∙

[

D

]

d

[

A

]

a

∙

[

B

]

b

=

К

равн.

Константа

химического

равновесия

показывает

соотношение

между

концентрациями продуктов реакции и исходных веществ, которые устанавливаются

при равновесии, это величина постоянная для данной реакции.

Это математическое выражение закона действующих масс для равновесных

систем.

К

равн.

˃1 – система направлена в сторону прямой реакции;

К

равн.

˂1 – система направлена в сторону обратной реакции;

К

равн.

=1 – наступило химическое равновесие.

Для гетерогенных систем не учитывается концентрация твердых веществ.

СО

2(г)

+ С

(т)

→ 2СО

(г)

К

равн.

=

[

СО

]

2

[

СО

2

]

Состояние равновесия может сохраняться сколь угодно долго при неизменных

внешних

условиях

(температура,

давление,

концентрация).

Если

изменить

эти

условия, то можно перевести систему из одного равновесного состояния в другое,

которое соответствует новым условиям. Такой переход называется смещением или

сдвигом равновесия.

В 1884 г французский химик Анри Ле Шателье вывел, а в 1887 г немецкий

физик Фердинанд Браун обосновал общий закон смещения химического равновесия в

зависимости от внешних факторов.

Принцип

Ле

Шателье:

при

изменении

внешних

условий

химическое

равновесие

смещается

в

сторону

той

реакции,

которая

ослабляет

это

внешнее

воздействие.

а) изменение концентрации: увеличение концентрации исходных веществ –

равновесие

смещается

в

сторону

прямой

реакции;

увеличение

концентрации

продуктов реакции – равновесие смещается в сторону обратной реакции.

б)

давление:

при

увеличении

давления

равновесие

смещается

в

сторону

наименьшего объема; при уменьшении давления – в сторону наибольшего объема.

в)

температура:

увеличение

температуры

смещает

равновесие

в

сторону

эндотермической реакции; уменьшение температуры – в сторону экзотермической

реакции.

Катализаторы

не

смещают

равновесие,

они

ускоряю

как

прямую,

так

и

обратную реакции, т.е. ускоряют наступление химического равновесия.

Разобрать на примере: 3H

2

+ N

2

↔ 2NH

3

+ Q

IV.

Итог урока.

Решить расчетные задачи.

V.

Домашнее задание.

§13, вопросы 7 – 8 стр.63, задачу 3 стр. 63.

Задача 1. Вычислите скорость

гомогенной реакции гетерогенной реакции

по условию

А + В = С D + С = А

С

Анач

= 0,1моль/л С

Dнач

= 10моль

С

Акон

= 0,02моль/л С

Dкон

= 2моль

t

1

= 0c t

1

= 0c

t

2

= 2мин t

2

= 1,5мин S = 0,04мм

2

Задача

2.

Составьте

выражение

скорости

химической

реакции

по

закону

действующих масс 2SO

2(г)

+ O

2(г)

= 2SO

3(г).

Задача 3.

Как изменится скорость реакции по условию задачи, уменьшится или увеличится?

t

1

0

=

20

0

t

2

0

=

50

0

γ = 3

_________

ν

t

2

0

ν

t

1

0

=

?

t

1

0

=

60

0

t

2

0

=

110

0

γ = 2

_________

ν

t

2

0

ν

t

1

0

=

?

Задача на закрепление.

а) Докажите математически, что при увеличении давления в два раза химическое

равновесии реакции 3H

2

+ N

2

↔ 2NH

3

+ Q смещается в сторону образования аммиака.

б)

Укажите

условия

смещения

химического

равновесия

в

сторону

образования

продуктов реакции: 2NO ↔ N

2

O

4

+ Q, С

4

Н

10

↔ С

4

Н

8

+ Н

2

– Q.

Задача 1. Вычислите скорость

гомогенной реакции гетерогенной реакции

по условию

А + В = С D + С = А

С

Анач

= 0,1моль/л С

Dнач

= 10моль

С

Акон

= 0,02моль/л С

Dкон

= 2моль

t

1

= 0c t

1

= 0c

t

2

= 2мин t

2

= 1,5мин S = 0,04мм

2

Задача

2.

Составьте

выражение

скорости

химической

реакции

по

закону

действующих масс 2SO

2(г)

+ O

2(г)

= 2SO

3(г).

Задача 3.

Как изменится скорость реакции по условию задачи, уменьшится или увеличится?

t

1

0

=

20

0

t

2

0

=

50

0

γ = 3

_________

ν

t

2

0

ν

t

1

0

=

?

t

1

0

=

60

0

t

2

0

=

110

0

γ = 2

_________

ν

t

2

0

ν

t

1

0

=

?

Задача на закрепление.

а) Докажите математически, что при увеличении давления в два раза химическое

равновесии реакции 3H

2

+ N

2

↔ 2NH

3

+ Q смещается в сторону образования аммиака.

б)

Укажите

условия

смещения

химического

равновесия

в

сторону

образования

продуктов реакции: 2NO ↔ N

2

O

4

+ Q, С

4

Н

10

↔ С

4

Н

8

+ Н

2

– Q.