高二化學教案：《化學平衡》優(yōu)秀教學設計

　　一、復習回顧

　　化學平衡的建立、特征和標志；

　　化學平衡的移動；

　　平衡移動原理。

　　二、知識梳理

　　考點1：化學平衡的建立、特征和標志

　　1．可逆反應

　　在相同條件下同時向正、反兩個方向進行的反應稱為可逆反應。

　　2．化學平衡的建立

　　在一定條件下可逆反應進行到一定程度時，反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發(fā)生變化，正反應速率和逆反應速率相等，這種狀態(tài)稱為化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡。

　　注意：化學平衡狀態(tài)是指①一定條件下的可逆反應里，②正反應速率=逆反應速率，③反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。正、逆反應速率相等是“因”，體系中各組分濃度不變是“果”。

　　速率時間圖象：

　　3．化學平衡的特征

　　①“逆”：研究對象為可逆反應。

　　②“等”：可逆反應達到平衡時，υ正=υ逆。

　　第一層含義：用同種物質(zhì)表示反應速率時，該物質(zhì)的生成速率=消耗速率，即υA+=υA-

　　第二層含義：用不同物質(zhì)表示反應速率時，A的正反應速率:B的逆反應速率=化學計量數(shù)之比，即υA+:υB-=m:n(m、n為化學方程式中A、B前面的系數(shù))。

　�、�“定”：平衡混合物中各組分含量(質(zhì)量、物質(zhì)的量、質(zhì)量分數(shù)、氣體體積分數(shù)、物質(zhì)的量濃度、反應物轉(zhuǎn)化率、體積、體系壓強、體系溫度等多種物理量)不隨時間變化。

　�、�“動”：正、逆反應都在進行，只是υ正=υ逆，體系處于動態(tài)平衡。

　�、�“變”：化學平衡狀態(tài)是有條件的、暫時的、改變影響平衡的外界條件，平衡會發(fā)生移動，達到新的平衡。

　�、�“同”：只要外界條件相同，同一可逆反應達到的化學平衡狀態(tài)就相同。它的建立與途徑無關(guān)，從反應物開始或從生成物開始，或從反應物、生成物同時開始，都可建立平衡狀態(tài)。

　　4．化學平衡的標志

　　（1）任何情況下均可作為標志的：

　�、�υ正=υ逆(同一種物質(zhì)) 對于某一可逆反應來說，正反應消耗掉某反應物的速率等于逆反應生成該反應物的速率。

　�、诟鹘M分濃度(百分含量、物質(zhì)的量、質(zhì)量)不隨時間變化

　�、垠w系中某反應物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率達到最大值且不再隨時間而變化。

　�。�2）在一定條件下可作為標志的是：

　�、賹τ谟猩�物質(zhì)參加或生成的可逆反應體系，顏色不再變化。例如2NO2(g)N2O4(g)

　�、趯τ谟袣鈶B(tài)物質(zhì)參加或生成的可逆反應體系，若反應前后氣體的物質(zhì)的量變化不為0，則混合氣體平均相對分子質(zhì)量M和反應總壓P不變(恒溫恒容)。例如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。

　�、蹖ν�一物質(zhì)而言，斷裂化學鍵的物質(zhì)的量與形成化學鍵的物質(zhì)的量相等。

　�。�3）不能作為判斷標志的是

　�、俑魑镔|(zhì)的物質(zhì)的量或濃度變化或反應速率之比=化學計量數(shù)之比。

　　②有氣態(tài)物質(zhì)參加或生成的反應，若反應前后氣體的體積變化為0，則混合氣體平均相對分子質(zhì)量M和反應總壓P不變(恒溫恒容)，如：2HI(g)I2(g)+H2(g)。

　�、蹖τ诰鶠闅怏w參加或生成的體系，恒容時密度不發(fā)生變化。

　　考點2：化學平衡的移動

　　1.定義：可逆反應中舊的化學平衡被破壞、新的化學平衡建立的過程就是化學平衡的移動。

　　注意：化學平衡移動的根本原因是正、逆反應速率不相等，移動的結(jié)果使二者相等。

　　2. 化學平衡移動原因：v正≠ v逆

　　v正> v逆   正向      v正.< v逆   逆向

　　考點3：反應條件對化學平衡的影響

　　1.溫度的影響：

　　升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動；

　　降低溫度，化學平衡向放熱方向移動。

　　2.濃度的影響：

　　增大反應物濃度或減小生成物濃度，化學平衡向正反應方向移動；

　　減小反應物濃度或增大生成物濃度，化學平衡向逆反應方向移動。

　　3.壓強的影響：

　　增大壓強，化學平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動；

　　減小壓強，化學平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動。

　　4.催化劑：

　　加入催化劑，化學平衡不移動。

　　以N2 ＋ 3H22NH3為例：

　　考點4：平衡移動原理（勒夏特列原理）

　　如果改變影響平衡的一個條件，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。

　　注意：平衡向減弱外界條件變化的方向移動，但不能抵消外界條件的變化。

　　三、例題精析

　　【例題1】在一定條件下，可逆反應2A2(g)+2B2(g)  3C2(g)+D2(g)在容積不變的容器中進行。達到平衡的標志是（    ）

　　A．單位時間內(nèi)生成2n mol B2，同時消耗3n mol C2

　　B．容器內(nèi)壓強不隨時間變化

　　C．混合氣的密度不隨時間變化

　　D．混合氣的平均摩爾質(zhì)量不隨時間變化

　　E．單位時間內(nèi)斷裂2 mol A-A鍵，同時斷裂3 mol C-C鍵

　　【答案】E

　　【解析】在任何時刻，單位時間內(nèi)生成2n mol B2的同時必然消耗3n mol C2，兩個速率的指向相同，不能作為到達平衡的標志，所以A選項錯；該反應的特征是反應前后氣體體積不變，恒溫恒容時在任何時刻氣體物質(zhì)的量均不變，壓強均不變，又因為密閉體系質(zhì)量守恒，所以平均摩爾質(zhì)量不變；又因為恒容，所以密度不變，所以B、C、D不能作為判斷標志；消耗2 mol A的同時必生成3 mol C，則C的生成速率等于C的消耗速率，所以E可以作為到達平衡的標志。

　　【例題2】下列敘述中可以證明2HI(g)  H2(g)+I2(g)已達平衡狀態(tài)的是（    ）

　　① 單位時間內(nèi)生成n mol H2的同時生成n mol HI

　�、� 一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂

　　③ 百分組成HI%=I2%

　�、� 反應速率υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)

　　⑤ C(HI)=C(H2)=C(I2)=2:1:1

　�、� 溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化

　�、� 溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強不再變化

　�、� 條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

　�、� 溫度和體積一定時混合氣體的顏色不再變化

　�、� 溫度和壓強一定時混合氣體密度不再變化

　　【答案】②⑥⑨

　　【解析】① 表示不同方向的反應，但生成H2與生成HI的物質(zhì)的量之比應等于相應化學計量數(shù)之比；

　�、� 表示不同方向的反應且等于化學計量系數(shù)之比，正確；

　　③ 毫無根據(jù)，只在極特殊情況下成立；

　�、� 任何情況下均成立；

　�、� 只是某種特殊情況；

　�、� 濃度不變，說明已達平衡，正確；

　�、� 此反應前后氣體體積不變，恒溫恒容條件下任何時候容器內(nèi)壓強均不變；

　�、� 此反應前后氣體物質(zhì)的量不變，總質(zhì)量不變條件下任何時候氣體平均相對分子質(zhì)量均不變；

　�、� 顏色不變說明濃度不變，正確；

　�、� 此反應前后氣體體物質(zhì)的量不變，恒溫恒壓條件下體積不變，任何時候氣體密度均不變。

　　【例題3】對于可逆反應H2（g）＋I2(g) 2HI(g)，在溫度一定下由H2（g）和I2（g）開始反應，下列說法正確的是（    ）

　　A．H2（g）的消耗速率與HI（g）的生成速率之比為2:1

　　B．反應進行的凈速率是正、逆反應速率之差

　　C．正、逆反應速率的比值是恒定的

　　D．達到平衡時，正、逆反應速率相等

　　【答案】BD源

　　【解析】化學平衡狀態(tài)的特點。A選項中，速率之比等于計量數(shù)之比，應為1:2；B選項出現(xiàn)的凈速率在中學沒出現(xiàn)過，但根據(jù)平均速率的求算，為反應物的凈減少量，該項正確；C項明顯錯誤，反應過程中，正反應速率是減小的過程，而逆反應速率是增大的過程；D選項是平衡定義中來，正確。這類題就只有幾個考點：①平均速率的比等于計量數(shù)的比；平均速率的計算；③反應過程中即時速率變化；④平衡中的速率問題。

　　四、課堂練習

　　【基礎(chǔ)】

　　1. 在一定溫度下，向a L密閉容器中加入1 mol X氣體和2 mol Y氣體，發(fā)生如下反應：X(g)＋2Y(g)2Z(g)此反應達到平衡的標志是（    ）

　　A．容器內(nèi)壓強不隨時間變化

　　B．容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時間變化

　　C．容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1∶2∶2

　　D．單位時間消耗0.1 mol X同時生成0.2 mol Z

　　【答案】AB

　　【解析】考察化學平衡狀態(tài)的特點。正反應是氣體物質(zhì)的量減小的反應，容器內(nèi)壓強不隨時間變化時，即氣體的物質(zhì)的量不再變化，各物質(zhì)的濃度也不再變化，表明該反應達到了平衡狀態(tài)。

　　2. 已知反應：2A(g)+ B(g)3C(g)（正反應為放熱反應），下列條件能充分說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是（    ）

　　A．單位時間內(nèi)消耗n mol B的同時，生成3n mol C

　　B．反應進行到容器內(nèi)溫度不再變化的狀態(tài)

　　C．反應過程中，容器內(nèi)壓強不再變化

　　D．ν(A)=2ν(C)/3

　　【答案】 B

　　【解析】B、C選項可先假設反應不平衡，再進行判斷。

　　【鞏固】

　　3. 反應：A(氣)＋3B(氣)2C(氣)＋Q達平衡后，將氣體混合物的溫度降低，下列敘述中正確的是（    ）

　　A．正反應速率加大，逆反應速率變小，平衡向正反應方向移動

　　B．正反應速率變小，逆反應速率加大，平衡向逆反應方向移動

　　C．正反應速率和逆反應速率都變小，平衡向正反應方向移動

　　D．正反應速率和逆反應速率都變小，平衡向逆反應方向移動

　　【答案】C

　　【解析】考察化學平衡移動的方向。溫度降低，正反應速率和逆反應速率都減�。灰蛘�反應是放熱反應，降低溫度，平衡向放熱反應方向移動。

　　4. 下列敘述中能判斷某化學平衡發(fā)生移動的是（    ）

　　A.混合物中各組分的濃度改變            B.正、逆反應速率改變

　　C.混合物中各組分的含量改變            D.混合體系的壓強發(fā)生改變

　　【答案】C

　　【解析】對應H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)加壓,各組分的濃度均增大、反應速率均加快,平衡不移動,所以只有C選項可判斷。

　　【拔高】

　　1. 對于可逆反應2SO2+O22SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，足夠長的時間后，18O原子（    ）

　　A．只存在于O2中                              B．只存在于O2和SO3中

　　C．只存在于O2和SO2中                       D．存在于O2、SO2和SO3中

　　【答案】D

　　【解析】 可逆反應能同時向正逆兩個方向進行。

　　2. 可逆反應N2 + 3H2  2NH3的正逆反應速率關(guān)系能說明反應達到平衡狀態(tài)的是（    ）

　　A．3v正（N2）= v正（H2）                    B．v正（H2）= v逆（NH3）

　　C．2v正（H2）= 3v逆（NH3）                D．v正（N2）= 3v逆（H2）

　　【答案】C

　　【解析】化學平衡狀態(tài)的標志。達到平衡，正逆反應速率相等，速率之比等于系數(shù)之比。為便于觀察，可將等式改為比例形式。

　　3.一定條件下存在反應：2SO2（g）＋O2?（g）═2SO3（g），其正反應放熱．現(xiàn)有三個體積相同的密閉容器 I、Ⅱ、Ⅲ，按如圖所示投料，并在400℃條件下開始反應．達到平衡時，下列說法正確的是（    ）

　　A.容器I、Ⅲ中平衡常數(shù)相同

　　B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反應速率相同

　　C.容器Ⅱ、Ⅲ中的反應達平衡時，SO3的體積分數(shù)：Ⅱ＞Ⅲ

　　D.容器 I中SO2的轉(zhuǎn)化率與容器 II中SO3的轉(zhuǎn)化率之和小于1

　　【答案】CD

　　【解析】A、容器Ⅰ是絕熱容器，反應過程中溫度升高，平衡逆向進行，平衡常數(shù)減小，容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常數(shù)不相同，故A錯誤；

　　B、容器Ⅲ是恒壓容器，反應過程中壓強大于容器Ⅰ，反應速率大，容器Ⅱ、Ⅲ中正反應速率不相同，故B錯誤；

　　C、容器Ⅱ是恒溫恒容，Ⅲ是恒溫恒壓，隨著反應的進行，容器Ⅱ中壓強大于容器Ⅲ，平衡正向進行，三氧化硫含量增大，SO3的體積分數(shù)：Ⅱ＞Ⅲ，故C正確；

　　D、若容器Ⅱ恒溫恒容，容器Ⅰ也是恒溫恒容時，達到相同平衡狀態(tài)，二氧化硫轉(zhuǎn)化率和三氧化硫轉(zhuǎn)化率之和為1，但實際容器Ⅰ是絕熱恒容，隨反應進行溫度升高，平衡逆向進行，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，因此容器Ⅰ中SO2的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中SO3的轉(zhuǎn)化率之和小于1，故D正確；故選CD。

　　五、課后作業(yè)

　　【基礎(chǔ)】

　　1. 當反應達到平衡時，下列措施：①升溫 ②恒容通入惰性氣體 ③增加CO的濃度 ④減壓 ⑤加催化劑 ⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉(zhuǎn)化率的是（    ）

　　A．①②④      B．①④⑥           C．②③⑥          D．③⑤⑥

　　2．下列各關(guān)系中能說明反應N2＋3H22NH3已達到平衡狀態(tài)的是（    ）

　　A．3v正(N2)＝v正(H2)

　　B．v正(N2)＝v逆(NH3)

　　C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)

　　D．v正(N2)＝3v逆(H2)

　　3.可逆反應2HI(g) H2(g)＋I2(g)在密閉容器中進行，下列能說明該反應已達到平衡狀態(tài)的是（    ）

　　A．容器內(nèi)壓強不隨時間變化而變化

　　B．混合氣體總分子數(shù)不隨時間變化而變化

　　C．混合氣體的顏色不再改變

　　D．c(H2)與c(I2)保持相等

　　【鞏固】

　　1．一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發(fā)生反應：NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ/mol，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是（    ）

　　A．體系壓強保持不變

　　B．混合氣體顏色保持不變

　　C．SO3和NO的體積比保持不變

　　D．每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2

　　2．在容器中進行如下反應：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質(zhì)的濃度有可能是（    ）

　　A．Z為0.3 mol/L

　　B．Y2為0.4 mol/L

　　C．X2為0.2 mol/L

　　D．Z為0.4 mol/L

　　3．反應NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某一溫度下達到平衡，下列各種情況中，能使化學平衡正向移動的是（    ）

　　A．加入NH4HS固體

　　B．壓強、溫度不變，充入少量氬氣

　　C．容積、溫度一定，充入氦氣

　　D．溫度、容積一定，充入H2S氣體

　　【提高】

　　1．某溫度下，密閉容器中發(fā)生反應aX(g) bY(g)＋cZ(g)，達到平衡后，保持溫度不變，將容器的容積壓縮到原來容積的一半，當達到新平衡時，物質(zhì)Y和Z的濃度均是原來的1.8倍。則下列敘述正確的是（    ）

　　A．可逆反應的化學方程式中化學計量數(shù)：a＞b＋c

　　B．壓縮容器的容積時，v正增大，v逆減小

　　C．達到新平衡時，物質(zhì)X的轉(zhuǎn)化率減小

　　D．達至新平衡時，混合物中Z的質(zhì)量分數(shù)增大

　　2．合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料制取，其中一步的反應為CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0，反應達到平衡后，為了提高CO的轉(zhuǎn)化率，下列措施中正確的是（    ）

　　A．增大壓強　　　　　　　    B．降低溫度

　　C．增大CO的濃度              D．更換催化劑

　　3．某密閉容器中發(fā)生如下反應：X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH<0。如圖L2-3-7表示該反應的速率(v)隨時間(t)變化的關(guān)系，t2、t3、t5時刻外界條件有所改變，但都沒有改變各物質(zhì)的初始加入量。

　　圖L2-3-7

　　下列說法中正確的是（    ）

　　A．t2時加入了催化劑

　　B．t3時降低了溫度

　　C．t5時增大了壓強

　　D．t4～t5時間內(nèi)轉(zhuǎn)化率最低

　　【答案】

　　【基礎(chǔ)】B   C   C

　　【鞏固】B   A   B

　　【提高】C   B   A