2020年高中化学 专题4 课题三 反应条件对化学平衡的影响教学案 苏教版选修6 6页

课题三　反应条件对化学平衡的影响 ‎　【学考报告】‎ 知识条目 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 b b b 一、化学平衡状态 ‎1．概念：一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变的状态。‎ ‎2．特征 ‎3．本质：正反应速率＝逆反应速率。‎ 二、化学平衡移动 ‎1．概念：改变条件时，可逆反应中旧化学平衡被破坏，新平衡建立的过程。‎ ‎2．实质：外界条件改变，使旧化学平衡中正、逆反应速率发生了改变，使v(正)不等于v(逆)。‎ ‎3．移动方向 ‎4．外界条件影响化学平衡规律 ‎(1)浓度：增大反应物浓度或减小生成物浓度，都会使平衡向正反应方向移动；反之，则向逆反应方向移动。‎ ‎(2)压强：反应前后气态物质总物质的量发生变化的反应，在恒温下增大压强(缩小容器体积)，会使平衡向气态物质物质的量减小的方向移动。‎ - 6 -‎ ‎(3)温度：升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。‎ ‎(4)催化剂：加催化剂只能改变达到平衡所需的时间，并不能使平衡发生移动。‎ 三、氯化钴溶液的变色原理 在氯化钴溶液中存在下列平衡：‎ 二氯化钴的水合物在加热时会逐步失水，并呈现不同的颜色。‎ 四、乙酸乙酯水解条件的比较 ‎1．影响因素：H＋或OH－对酯的水解都有催化作用。‎ 乙酸乙酯的水解方程式为：。‎ ‎2．水解条件的比较 实验内容 实验现象 结论 无色乙酸乙酯层体积几乎未变 乙酸乙酯水解很慢 无色的乙酸乙酯层几乎消失 乙酸乙酯在碱性条件下水解程度大 无色乙酸乙酯层体积变小 乙酸乙酯在酸性条件下能水解，程度小 点拨一、分析化学平衡的移动 化学平衡建立的实质是v(正)＝v(逆)，因此只要是外界条件改变导致v(正)≠v(逆)，化学平衡都会发生移动。即改变条件使v(正)＞v - 6 -‎ ‎(逆)时，化学平衡将向正反应方向移动；改变条件使v(正)＜v(逆)时，化学平衡将向逆反应方向移动；改变条件仍使v(正)＝v(逆)时，化学平衡不移动，但反应速率有改变。‎ 因此，判断化学平衡移动的方向的一般思路是：‎ 应用上述方法分析时还应注意：‎ ‎(1)不要把平衡的移动与反应速率的变化混同起来。如化学平衡向正反应方向移动时不是v(正)增大、v(逆)减小。‎ ‎(2)不要把平衡的移动与物质浓度的变化混同起来。如平衡向正反应方向移动时，反应物的浓度不一定都减小。‎ ‎(3)不要把平衡的移动与反应物的转化率混同起来。如改变温度使平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率都将提高；但当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使另一种反应物的转化率提高，而其本身的转化率却降低。‎ 点拨二、氯化钴溶液的变色原理 ‎1．稀释酸性CoCl2溶液时颜色的变化：‎ 操作：向3 mL 0.5 mol·L－1 CoCl2溶液中慢慢滴加约6 mL浓盐酸，观察现象。‎ 将上述试管中的溶液分成两份，向其中一溶液中加入约3 mL蒸馏水，与另一溶液作对比，观察现象。‎ 实验现象 现象分析 CoCl2＋浓盐酸 蓝色加深 增大了Cl－浓度，平衡向左移动 加入3 mL蒸馏水 蓝色转化为粉红色 平衡向右移动 - 6 -‎ ‎2.观察受热时CoCl2溶液颜色的变化：‎ 操作：取一支试管，加入3 mL 95%乙醇溶液和少量(2～3小粒)氯化钴晶体，振荡使其溶解，再滴加蒸馏水，至溶液恰好呈粉红色，然后用酒精灯加热该试管片刻。观察上述实验过程中溶液颜色的变化：‎ ‎(1)加乙醇溶解后溶液呈蓝色；‎ ‎(2)稀释时，溶液由蓝色→紫色→很快变成粉红色(平衡向左移动)；‎ ‎(3)加热时，又由粉红色→紫色→蓝色(平衡向右移动)。‎ 点拨三、乙酸乙酯水解条件的比较实验注意事项 ‎(1)水浴温度控制在约60～‎70 ℃‎之间，由于乙酸乙酯的沸点为‎77.15 ℃‎，所选温度要尽量高但不能超过乙酸乙酯的沸点。‎ ‎(2)为保证实验的一致性，滴加指示剂的量要一样，并且应放在同一个水浴中加热相同的时间。‎ ‎(3)由于试管在制作时规格总有偏差、观察乙酸乙酯剩余体积时肉眼观察有偏差，若用透明胶带纸对液相界面做标记效果更明显。这样做的另一个优点是就算在量取液体时有点偏差也不影响实验的最终效果。‎ ‎(4)对实验结果的描述，除描述乙酸乙酯层剩余体积的大小外，还可以看试管中液体界面有无变化：界面无变化的只加了蒸馏水；界面有上升的是加了硫酸的；界面明显上升的是加了氢氧化钠的。或从乙酸乙酯气味变化：气味无变化的只加了蒸馏水；还有一点乙酸乙酯气味的是加了硫酸的；乙酸乙酯气味消失的是加了氢氧化钠的。‎ ‎(5)为防止第一支试管内的乙酸乙酯挥发的太多，因此加热时间不能太长，但也不能加热时间太短，以防止第二和第三支试管内的乙酸乙酯水解量太少，而得不到正确的实验结果。‎ ‎[典例剖析]‎ 乙酸乙酯是重要的有机合成中间体，广泛应用于化学工业。为证明浓硫酸在该反应中起到了催化剂和吸水剂的作用，某同学利用下图所示装置进行了以下四个实验，实验开始先用酒精灯微热3 min，再加热使之微微沸腾3 min。实验结束后充分振荡试管Ⅱ，再测试管Ⅱ中有机层的厚度，实验记录如下：‎ - 6 -‎ 实验 编号 试管Ⅰ中的试剂 试管Ⅱ中 试剂 测得有机层 的厚度/cm A ‎2 mL乙醇、2 mL乙酸、‎ ‎1 mL 18 mol/L浓硫酸 饱和碳酸 钠溶液 ‎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、盐酸 ‎1.2‎ ‎(1)干燥管的作用为__________________________________________。‎ ‎(2)实验D的目的是与实验C相比照，证明H＋对酯化反应具有催化作用。实验D中应加入盐酸的体积和浓度分别是________mL和________mol/L。‎ ‎(3)分析实验________(填实验编号)的数据，可以推测出浓硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的产率。浓硫酸的吸水性能够提高乙酸乙酯产率的原因是______________________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎(4)加热有利于提高乙酸乙酯的产率，但实验发现温度过高乙酸乙酯的产率反而降低，可能的原因是________________________________________________‎ ‎______________________________________________________________。‎ ‎(5)实验中不同条件下酯化反应进行的快慢不同，这个结果对探索乙酸乙酯发生水解反应时的最佳条件有什么启示？________________________________‎ ‎______________________________________________________________‎ 解析　(2)实验C和实验D是证明H＋对酯化反应的催化作用，测得有机层厚度相同，要求是H＋的浓度相同，可知取6 mol/L盐酸6‎ - 6 -‎ ‎ mL。(3)推测浓硫酸的吸水性对酯化反应的影响，可与稀硫酸作对比，选A、C。由于酯化反应是可逆反应，浓硫酸吸水，使平衡向酯化反应方向移动。(4)由于酯化反应的原料乙酸与乙醇均易挥发，温度过高，会造成两者大量挥发，不利于反应进行；温度过高，会有更多副反应发生，如乙醇在浓硫酸作用下生成乙醚或乙烯等。(5)浓硫酸在酯化反应中作催化剂和吸水剂，吸水使酯化反应向正反应方向移动，酯的水解要使平衡向逆反应方向移动，用碱中和乙酸，减小乙酸浓度，使平衡向水解方向移动。‎ 答案　(1) 防止倒吸　(2)6　6　(3)AC　浓硫酸吸收反应中生成的水，降低了生成物浓度使平衡向生成乙酸乙酯的方向移动　(4)大量乙酸、乙醇未经反应就脱离反应体系或温度过高发生其他反应　(5)在碱性条件下水解并加热 ‎[跟踪训练]‎ 下列平衡体系均有颜色，改变条件后，平衡怎样移动？颜色怎样变化？‎ ‎(1)2NO2(g)N2O4(g)　ΔH＝－57 kJ·mol－1，‎ 迅速加压(缩小体积)：平衡________，颜色________。‎ 加热：平衡________，颜色________。‎ ‎(2)2HI(g)H2(g)＋I2(g)　ΔH＝Q(Q>0)‎ 加压(缩小体积)：平衡________，颜色________。‎ ‎ 加热：平衡________，颜色________。‎ 加氢气：平衡________，颜色________。‎ 解析　(1)加压，通过勒夏特列原理判断出平衡正向移动，因为二氧化氮增大的浓度大于N2O4增大的浓度，平衡虽然正向移动，但是颜色仍然加深。‎ ‎(2)加压平衡不移动，但是通过缩小容器体积来增大压强，所以最终浓度增大。加热平衡正向移动，所以颜色加深。加氢气，平衡逆向移动，所以碘的浓度减小，因此颜色变浅。‎ 答案　(1)向正反应方向移动　加深　向逆反应方向移动　加深 ‎(2)不移动　加深　向正反应方向移动　加深　向逆反应方向移动　变浅 - 6 -‎