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发表于:2011-07-10 阅读:409次
外界条件对弱电解质电离平衡的影响

弱电解质在溶液中存在着电离平衡,电离平衡又属于化学平衡,因此外界条件的改变对弱电解质电离平衡有一定的影响,现将常见的外界条件对弱电解质(以CH3COOH为例)电离平衡影响的结果归纳如下:

 

0.1 mol/LCH3COOH溶液存在的电离平衡:CH3COOHH+CH3COOH0,改变条件后便会结果如下:

 

改变条件

平衡移动方向

醋酸的电离程度

c(H+)

导电性

通少量HCl气体

向左

减小

增大

增强

加少量冰醋酸

向右

减小

增大

增强

加少量NaOH固体

向右

增大

减小

增强

加少量CH3COONa固体

向左

减小

减小

增强

加少量水

向右

增大

减小

减弱

加入镁粉

向右

增大

减小

增强

升高温度

向右

增大

增大

增强

 

例题分析:

 

【例题12011福建高考)常温下0.1mol·L1醋酸溶液的pHa,下列能使溶液pH(a1)的措施是

      A.将溶液稀释到原体积的10           B.加入适量的醋酸钠固体

      C.加入等体积0.2 mol·L1盐酸           D.提高溶液的温度

 

解析:醋酸是弱酸,电离方程式是CH3COOHH+ + CH3COO,故稀释10倍,pH增加不到一个单位,A项错误;加入适量的醋酸钠固体,抑制醋酸的电离,使其pH增大,可以使其pHa变成(a1)B项正确;加入等体积0.2 mol·L1盐酸,虽然抑制醋酸的电离,但增大了c(H),溶液的pH减少;C项错误;提高溶液的温度,促进了醋酸的电离,cH)增大,溶液的pH减少;D项错误。此题涉及弱电解质的电离平衡移动,切入点都是比较常规的设问,但学生易错选。

 

答案:B

 

【例题22011新课标全国)将浓度为0.1 mol·L1HF溶液加水不断稀释,下列各量始终保持增大的是

A. c(H+)       B. Ka(HF)        C.  c(F)/c(H)        D. c(H)/c(HF)

 

解析:HF属于弱电解质,加水促进HF的电离平衡向右移动,即电离程度增大,但电离平衡常数只与温度有关,所以选项B不变;但同时溶液的体积也增大,所以溶液的酸性会降低,即c(H+)c(F)c(HF)的浓度均降低,考虑到溶液中水还会电离出氢离子,所以稀释到一定程度(即无限稀释时)c(H+)就不在发生变化,但c(F)c(HF)却一直会降低,所以选项D符合题意。

 

答案:D

 

【例题32011山东高考)室温下向10 mL pH3的醋酸溶液中加入水稀释后,下列说法正确的是

A. 溶液中导电粒子的数目减少     

B. 溶液中c(CH3COO)/c(CH3COOH)·c(OH)不变

C. 醋酸的电离程度增大,c(H+)亦增 

D. 再加入10 mL pH11NaOH溶液,混合液pH7

 

解析:醋酸属于弱酸,加水稀释有利于醋酸的电离,所以醋酸的电离程度增大,同时溶液中导电粒子的数目会增大,由于溶液体积变化更大,所以溶液的酸性会降低,即

c(H)c(CH3COO)c(CH3COOH)均会降低,因此选项AC均不正确;由水的离子积常数Kwc(H+c(OH) c(OH)Kw /c(H),所以

c(CH3COO)/c(CH3COOH)·c(OH) c(Hc(CH3COO)/c(CH3COOH)·Kw Ka/Kw其中Ka表示醋酸的电离平衡常数,由于水的离子积常数和醋酸的电离平衡常数均只与温度有关,所以选项B正确;pH3的醋酸说明醋酸的浓度大于0.001mol/LpH11NaOH溶液说明氢氧化钠的浓度等于0.001mol/L,因为在稀释过程中醋酸的物质的量是不变的,因此加入等体积的pH11NaOH溶液时,醋酸会过量,因此溶液显酸性,D不正确。

 

答案:B

 

巩固练习:

 

练习1. 已知水为弱电解质,在纯水中存在H2OH+OH电离平衡,加入下列哪种物质或进行哪项操作,不会使平衡发生移动的是:

A. 加入NaOH         B. 加入CH3COOH     C. 加入NaCl       D. 升高温度

 

解析:加酸(或碱),溶液中的c(H+)[c(OH)]增加,平衡向左移动;而升高温度,有利于水的电离,因此平衡右移;当加入NaCl时,溶液中的c(H+)[c(OH)]浓度不变,所以不会破坏水的电离平衡。

 

答案:C

 

点拨:电离平衡属于化学平衡,符合化学平衡移动原理。

 

练习2. 已知0.1 mol/L的醋酸溶液中存在电离平衡:CH3COOHCH3COOH+,要使溶液中 c(H+)/c(CH3COOH) 值增大,可以采取的措施是

A. 加少量烧碱溶液    B. 升高温度    C. 加少量冰醋酸    D. 加水

 

解析:外界条件的改变,使 c(H+)/c(CH3COOH) 值增大,平衡必须向正方向移动,但想正方向移动该值不一定增大,因此要具体分析,选项A加少量烧碱溶液,首先发生化学反应生成CH3COONa,其电离出的CH3COO,对余下的CH3COOH电离起到抑制作用,故c(H+)/c(CH3COOH) 值减小;选项B是升高温度,因电离是吸热过程,升高温度向吸热方向移动,因而促进了CH3COOH 的电离,故 c(H+)/c(CH3COOH) 值增大;加少量冰醋酸。虽然平衡向正方向移动,但随着CH3COOH 增大,电离程度减小,故 c(H+)/ c(CH3COOH) 值减小;加水稀释CH3COOH的电离度增大,因此 c(H+)/c(CH3COOH) 值增大。

答案:BD

点拨:一定要注意平衡向正方向移动,不一定满足题意。

练习3. 在含有酚酞的0.1 mol/L的氨水中加入少量的NH4Cl晶体,则溶液的颜色:

A.变蓝色              B.变深                  C.变浅                 D.不变

解析:酚酞在碱性溶液中显红色,氨水溶液中存在NH3·H2ONH4+ OH电离平衡,当加入少量的NH4Cl晶体后,增大了NH4+的浓度,使上述平衡向左移动,因此溶液中OH浓度减少,碱性变弱,故颜色变浅。

答案:C

发表于:2011-07-10 阅读:300次
《化学反应进行的方向》教学设计

 

〖教学目标〗

 

知识与技能:了解反应的自发性与反应过程中能量变化及熵值变化的关系;能用焓变和熵变说明化学反应的方向

 

 

过程与方法:通过联系日常生活中的见闻以及自然界的普遍变化规律,引导学生理解判断反应自发进行的两个因素,使学生构建化学反应方向的判据,学会从现象分析到理论探究的科学方法,学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工,构建新知识。

 

 

情感态度与价值观:体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,学会全面分析问题。

 

〖教学重点〗  焓变和熵变与化学反应方向的关系

 

〖教学难点〗  焓变和熵变与化学反应方向的关系

 

〖教学方法〗  讨论交流、分析、概括、归纳

 

〖教学过程〗

 

教 师 活 动

学 生 活 动

设 计 意 图

【课的引入】汽车尾气中的主要污染物是NOCO,是大气污染物。人们提出通过以下反应来处理汽车尾气以减轻污染。

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

这个方案是否可行?

【讲述】上述问题是化学反应的方向的问题。反应进行的快慢、限度和方向是化学反应原理的三个重要组成部分。通过前三节的学习和讨论,我们已经初步解决了反应的快慢和限度问题,这节课我们来讨论化学反应进行的方向问题。

提问】举例说说生活中我们见过的一些自发过程,就是在一定条件下不需外力作用就能自动进行的过程。

 

提问】从能量的角度分析同学们提到的这些过程有什么共同特点?

 

 

【追问】阅读教材中提供的热化学反应方程式,结合前面总结的特点尝试总结规律:判断某一过程能能否自发进行的依据。

【讲述】科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于最低的自然现象,提出了焓判据为反应方向的判断提供了必要的依据。

板书一、反应方向的焓判据

 

 

【指出】多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有不少吸热反应能自发进行。如:硝酸铵溶于水要吸热,室温下冰块的溶解要吸热……阅读教材中提供的热化学反应方程式,努力分析这些吸热反应能够自发进行的共同特点,你能得到什么结论?

 

 

 

 

【讲述】科学家根据体系存在着力图使自身由有序变为无序的自然现象,提出了熵判据为反应方向的判断提供了另一个必要的依据。

板书】二、反应方向的熵判据

【提问如何理解的含义?

 

【讲述】体系的有序性越高,即混乱度越低,熵值就越小。有序变为无序——熵增的过程。

板书熵值的大小判断:

气态>液态>固态

与物质的量成正比

板书反应熵变:

S=S产物)―∑S反应物)

【提问】反应的熵变S的正、负与反应体系中各物质的状态有何关系?

【讨论】完成教材中的学与问。

 

 

【提问有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,例如:

10的液态水会自动结冰成为固态,就是熵减的过程(但它是放热的);再如:

2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)

S=39.35J·mol-1·K-1

你能从中得到什么启示?

【板书】三、焓变与变对反应方向的共同影响

恒温、恒压下,判断化学反应自发性的判据是体系自由能变化(G

定义:GHTS

单位:kJ/mol

【总结】体系自由能变化综合考虑了焓变和熵变对体系的影响。

【提问】G的大小与反应能否自发进行的关系。

【引领学生完成课堂总结】

焓判据和熵判据的应用:

如何应用焓判据判断过程的自发性?

如何应用熵判据判断过程的自发性?

很多情况下,简单地只用其中一个判据去判断某过程,可能会出现相反的判断结果,该如何解决这个问题?

⑷能自发进行的过程,速率就一定很快吗?就一定不可逆吗?

 

 

反应的自发性也受外界条件的影响吗?

 

知识应用本节课一开始提出的处理汽车尾气的反应:

298K101KPa下,以下反应

2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)

H 113.0 kJ·mol-1

S 143.5 J·mol-1·K-1

判断此反应的自发性,说明利用此反应能否解决汽车尾气污染的问题。

回答】这个问题同学们提的非常好。这个反应是否可逆,以及速率问题,实际应用中是如何解决的,可以作为我们课后研究的一个课题,大家可以通过其他途径查找有关信息, 完成一篇研究报告。

 

 

【思考、讨论】

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

总结生活中的自发过程很多,如:水由高处往低处流,自由落体,铁器暴露于潮湿的空气中会生锈,室温下冰块会融化……

【讨论交流】……

【汇报结果】这些过程无论是物理变化还是化学变化,它们大多数是能量降低的过程,也有少数是能量升高(吸收能量)的。

【阅读思考】……

【讨论交流】……

【汇报结果】大多数的释放能量的过程可以自发进行。

 

 

 

 

总结】焓判据:放热反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行的倾向。

【阅读思考】……

【讨论交流】……

【汇报结果】上述自发过程如果从能量角度分析均为吸热反应,应该是不能自发进行的。但是这些变化过程中,还存在着另一种能够推动体系变化的因素——体系有从有序自发地转变为无序的倾向。

【总结】反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。

阅读、总结】混乱度——表示体系的不规则或无序状态。混乱度的增加意味着体系变得更加无序。

 

 

回答】熵——热力学上用来表示混乱度的状态函数。

【总结】熵判据:体系有自发地向混乱度增加(即熵增)方向转变的倾向。

 

倾听教师的分析,思考并理解其中的涵义。

整理笔记。

 

【总结】对于气体物质的量增大的反应,S通常为正值,为熵增加反应,大多可以自发进行。

【学与问】反应中有气体产生,会使体系熵增大,反应容易自发进行。

 

 

【总结】反应熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素,但不是唯一因素。

要判断反应能否自发进行,应该综合考虑反应的焓变与熵变。

 

 

 

 

 

 

【阅读思考】……

【讨论交流】……

【汇报结果】

HTS<0  自发进行;

HTS=0  达到平衡状态;

HTS>0  不能自发进行。

 

 

放热过程(H<0)常常是容易自发进行的;

许多熵增加(S>0)的过程是自发的;

由焓判据和熵判据组合成的复合判据(G)将更适合于所有的反应过程;

 

过程的自发性只能用于判断过程的方向,其速率不一定会很快,也许很慢;进行的程度也不一定很大,很可能是可逆过程。

反应的自发性也受外界条件(特别是温度)的影响。

 

【合作完成练习】

GH-TS代入数据求得:

G < 0

因此,室温下反应能自发进行,可以用此反应解决汽车尾气污染的问题。

 

 

 

【质疑】这个反应的速率快吗?反应是可逆反应吗?有没有实际应用价值?

 

 

从生活实际问题出发,引出本节教学内容,激发学生的学习兴趣。

 

明确本节教学内容与前面所学知识的联系以及在本章教学内容中的地位和作用。

 

 

 

 

 

调动学生学习兴趣,活跃思维寻找生活中的化学;

 

 

学会关注生活中不被注意的现象,分析总结其中的规律;

学会读书,从书中获取有用信息;

学会用类比分析、归纳总结的方法透过现象追寻本质。

体会与人合作的乐趣。

 

 

 

 

 

理解自然科学中的一般与特殊,体会在寻求真理的道路上的螺旋式上升。

学会关注生活中不被注意的现象,分析总结其中的规律;学会读书,从书中获取有用信息;学会用类比分析、归纳总结的方法透过现象追寻本质。

体会与人合作的乐趣。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

学会归纳总结的方法在化学学习中的应用。

学会知识的联想和迁移,运用已有知识解决实际问题;进一步深刻体会离子反应发生的条件(有气体生成)

 

 

设计问题自然的引出后面的教学内容。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

通过阅读教材中的科学视野,得到运用自由能判别反应自发性的判据。

“总结”这个环节不仅仅是对本节教学内容的总结和整理,也是学生认知的提升过程,更是学生学习能力的提升过程,应当由学生独立完成。教师最多只能充当引领的角色,决不能代替学生完成。对于基础较好的学生或者经过长期培养训练过的学生,教师可以尝试不给出要总结的问题,完全由学生对教学内容整理思考后独立完成总结,再通过讨论交流的形式来完善。

 

课堂最后运用新学的知识完成课前提出的问题,体会所学知识的应用,体会化学的作用。

 

这个“质疑”如果是由学生提出就太好了,说明学生理解了本章教学内容之间的联系与区别,也说明学生在解决实际问题时会全面分析考虑,达到活学活用的境界。

 

【课堂反馈】

1.下列过程属于熵增过程的是(   )。

A.硝酸钾溶解在水里面           B.氨气和氯化氢反应生成氯化铵晶体

C.水蒸气凝结为液态的水         D(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨气和水

 

解析】硝酸钾溶解在水里面,电离成自由移动的离子,混乱程度增大;(NH4)2CO3分解生成二氧化碳、氨气和水时,生成大量气体物质,混乱程度增大;而由气体变成液体或固体的过程均为熵减的过程。

 

【答案】AD

 

2.自发进行的反应一定是(   )。

A.吸热反应       B.放热反应     C.熵增加反应     D.熵增加或者放热反应

 

解析】焓变和熵变都是影响化学反应进行的方向的因素,需要综合考虑二者的影响。

 

【答案】D

 

3.某化学反应的H122 kJ·mol-1?S+231 J·mol-1·K-1,则此反应在下列哪种情况下可自发进行(   )。

   A.在任何温度下都能自发进行         B.在任何温度下都不能自发进行

   C.仅在高温下自发进行               D.仅在低温下自发进行

 

解析】从焓变考虑,该反应是放热反应,可自发进行;从熵变考虑,该反应是熵增反应,也可以自发进行。综合考虑,该反应在任何温度下,都能自发进行。

 

【答案】A

 

4.已知反应CaCO3(s)CaO(s)CO2(g);H+178.2 kJ·mol-1    S+169.6 J·mol-1·K-1。该反应在常温下能否自发进行?如果不能,请你通过计算讨论该反应能自发进行的条件。

 

解析GHTS

常温下:G178.2 kJ·mol-1298 K×169.6 J·mol-1·K-1×10-3+127.7 kJ·mol-1 

        G不能自发进行

若要反应自发进行,需使G0,即:GHTS0

G178.2 kJ·mol-1T×169.6 J·mol-1·K-1×10-30

T1051 K

 

【答案】常温下,该反应不能自发进行,若要反应自发进行需要温度在1051 K以上方可。

 

【布置作业】  《质量检测》 中本节内容

 

发表于:2011-07-05 阅读:3165次
 在19世纪末的苏格兰,有一位贫苦农夫叫弗莱明。他心地善良,乐于助人。有一天他在干活时,忽然听到附近的泥沼地里有人呼救,原来,一个男孩陷了进去。眼看泥沼已淹到胸口,弗莱明立刻跳下去,奋力救起了男孩。

         这时,一位绅士驾着华丽的马车赶了过来,正在焦急地寻找走失的儿子。得知是弗莱明救了儿子,这位绅士提出要用重金报答,却遭到弗莱明的拒绝。推让之际,一个农家少年忽然闯入绅士的视线。“这是你的儿子吗?”弗莱明点点头。绅士说:“既然你救了我的孩子,那也让我为你的儿子尽点力,请允许我资助他,让他接受教育。”弗莱明被绅士的诚意打动,答应了他的提议。

         绅士非常讲信誉,一直资助这位农家少年,并将他送入圣玛利医学院。毕业后,这位少年成为英国著名的细菌学家——他就是亚历山大·弗莱明教授。

        1928年,亚历山大·弗莱明发明了人类历史上的第一种抗生素青霉素,20年后普遍应用于临床医学,挽救了数以亿计病人的生命,他也因此获得了诺贝尔医学奖。而他的同龄人、被自己父亲救起的那位绅士的儿子,也成长为著名的政治家——后来的英国首相丘吉尔。

         二次大战期间,已经当上英国首相的丘吉尔在出访非洲时,不幸患了肺炎(在当时肺炎属于绝症),生命垂危。紧急时刻,亚历山大·弗莱明从英国赶来,用自己发明的青霉素治好了丘吉尔。

        丘吉尔紧紧握住他的手说:“谢谢,你们父子给了我两次生命。”亚历山大·弗菜明微笑着回答:“不用客气,第一次是我的父亲救了你,但这一次,是你的父亲救了你。”

         一次帮助,改变了两个人的命运。没人会料到,一个农夫救起一个素不相识的孩子,这样的小事,会对人类历史发生如此重大的影响。

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