化學(xué)平衡學(xué)案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高二 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


第三節(jié) 化學(xué)平衡學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo):
①理解化學(xué)反應(yīng)的可逆性;
②掌握化學(xué)平衡的涵義,理解化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率之間的內(nèi)在聯(lián)系;
③理解勒夏特列原理的涵義,掌握濃度、壓強(qiáng)、溫度等條對化學(xué)反應(yīng)速率的影響;
④掌握化學(xué)平衡常數(shù)的含義及其簡單計(jì)算;
⑤掌握化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算,如平衡濃度轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)變化,平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量等。
學(xué)習(xí)重點(diǎn):化學(xué)平衡的特征
濃度、壓強(qiáng)和溫度對化學(xué)平衡的影響
學(xué)習(xí)難點(diǎn):化學(xué)平衡的建立
平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用
學(xué)習(xí)過程:
一、可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)
結(jié)合初中你學(xué)過的溶解平衡問題,說一說日常生活中你遇到的平衡現(xiàn)象。


通過對以上平衡現(xiàn)象待分析,你能否為可逆反應(yīng)下一定義:
可逆反應(yīng):

練習(xí):在一密閉容器中通入2molSO2和1mol18O2(加入V2O5并加熱),若隔一段時(shí)間后做同位素示蹤檢測18O原子,在哪些物質(zhì)中存在18O原子?經(jīng)過足夠長的時(shí)間,最終能否得到2mol SO3?


二、化學(xué)平衡狀態(tài)
討論1:可逆反應(yīng)CO+H2O(g) CO2+H2,在1L密閉容器中進(jìn)行,已知起始時(shí),CO和H2O(g)的物質(zhì)的量均為0.05mol,請你畫出反應(yīng)物濃度和生成物濃度隨時(shí)間變化的圖形(c—t圖)及反應(yīng)速率(v正、v逆)隨時(shí)間變化的圖形(v—t圖)并總結(jié)規(guī)律。


由以上分析,總結(jié)什么是化學(xué)平衡狀態(tài)。
化學(xué)平衡狀態(tài)是指:
化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對象是:
討論2、(1)當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),各物質(zhì)的濃度保持不變,這時(shí)反應(yīng)是否停止了?(強(qiáng)調(diào)v正=v逆≠0;平衡是動(dòng)態(tài)的,而不是靜止的)
(2)為什么達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度保持不變?(強(qiáng)調(diào)動(dòng)和靜以及現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系)
(3)化學(xué)平衡狀態(tài)是不是永恒不變的?(強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡是有條的、暫時(shí)的、相對的平衡,強(qiáng)調(diào)內(nèi)因和外因的關(guān)系)

練習(xí):在一定條下,密閉容器中進(jìn)行如下的可逆反應(yīng):N2+3H2 2NH3請判斷下列情況是否說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài):
(1)反應(yīng)物濃度等于生成物濃度;
(2)容器中N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2;
(3)單位時(shí)間內(nèi)生成nmolN2同時(shí)生成3nmolH2;
(4)反應(yīng)物混合體系的壓強(qiáng)不隨時(shí)間段的變化而變化;
(5)H2的生成速率等于NH3的生成速率;
(6)容器內(nèi)混合其體的密度不再變化。
探究:外界條對化學(xué)平衡的影響
1、濃度對化學(xué)平衡的影響
仔細(xì)觀察教材[實(shí)驗(yàn)2—5]和[實(shí)驗(yàn)2—6]可以得出什么結(jié)論?
結(jié)論:增大反應(yīng)物濃度,正反應(yīng)速率 ,平衡向 移動(dòng);
增大生成物濃度,逆反應(yīng)速率 ,平衡向 移動(dòng);
減小反應(yīng)物濃度,正反應(yīng)速率 ,平衡向 移動(dòng);
減小生成物濃度,逆反應(yīng)速率 ,平衡向 移動(dòng)。
討論:在v—t圖中表示出增加FeCl3和增加NaOH溶液后,正、逆反應(yīng)速率的變化情況。

練習(xí):畫出以下幾種情況的速率—時(shí)間圖
減小生成物濃度 減小反應(yīng)物濃度 增大生成物濃度 增大反應(yīng)物濃度


分組討論:以上平衡移動(dòng)的v—t圖有何特點(diǎn)?
(討論后每組選出一個(gè)代表回答)
a、改變反應(yīng)物濃度,只能使正反應(yīng)速率瞬間增大或減;改變生成物濃度,只能使逆反應(yīng)速率瞬間增大或減小。
b、只要正反應(yīng)速率在上面,逆反應(yīng)速率在下面,即v正>v逆化學(xué)平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng);反之向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
c、只要是增大濃度,不論增大的是反應(yīng)物濃度,還是生成物濃度,新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定大于原平衡狀態(tài);減小濃度,新平衡條下的速率一定小于原平衡狀態(tài)。

練習(xí):可逆反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一定條下達(dá)到平衡狀態(tài),改變下列條,能否引起平衡的移動(dòng)?CO濃度有何變化?
①增大水蒸氣濃度 ②加入更多的碳 ③增加氫氣濃度


2、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響
下表是450℃時(shí),N2和H2反應(yīng)生成NH3(N2+3 H2 2 NH3)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
壓強(qiáng) /pa15103060100
NH3 /%2.09.216.435.553.669.4
分析上述數(shù)據(jù),你可以得出什么結(jié)論:
在其他條不變的情況下,增大壓強(qiáng),平衡向 移動(dòng),減小壓強(qiáng),平衡向 移動(dòng)。
討論:1、對于H2(g)+I2(g) 2HI反應(yīng),若改變壓強(qiáng),平衡有何變化?為什么?

2、對于平衡混合物都是固體或液體的反應(yīng),改變壓強(qiáng),平衡怎樣移動(dòng)?

練習(xí):下列反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),增大壓強(qiáng),平衡是否移動(dòng)?向哪個(gè)方向移動(dòng)?
①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)
③ H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
⑤H2S(g) H2(g)+S(s)


3、溫度對化學(xué)平衡的影響
觀察[實(shí)驗(yàn)2—7]
NO2為 色氣體,N2O4為 色氣體
對于反應(yīng)2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9J/mol,升高溫度,混合氣體的顏色 ,
降低溫度,混合氣體顏色 。
升高溫度,化學(xué)平衡向 方向移動(dòng)
降低溫度,化學(xué)平衡向 方向移動(dòng)
練習(xí):對于可逆反應(yīng)2SO2+O2 2SO3,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。升高溫度產(chǎn)生的影響是( )
A、v(正)增大,v(逆)減小 B、v(正)、v(逆)不同程度增大
C、v(正)減小,v(逆)增大 D、v(正)、v(逆)同等程度增大
4、催化劑對平衡無影響
討論:催化劑對化學(xué)平衡有沒有影響?工業(yè)生產(chǎn)往往采用催化劑,其目的是什么?

根據(jù)以上外界條對化學(xué)平衡的影響可發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?
勒夏特列原理:如果改變影響化學(xué)平衡的條之一(如溫度、壓強(qiáng)以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。
三、化學(xué)平衡常數(shù)
閱讀教材28—29頁,分析29頁表可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?

化學(xué)平衡常數(shù)是指:
對于一般的可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) =
值越大,說明平衡體系中 越大,它向正反應(yīng)進(jìn)行的 越大,即該反應(yīng)進(jìn)行的越完全, 越大。
討論:受什么因素影響?

閱讀教材例1、例2完成練習(xí)。
【練習(xí)】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)之一如下:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)),其平衡常數(shù)可表示為=c(CO2)/c(CO),已知1100℃時(shí)=0.263。
(1)溫度升高,化學(xué)平衡移動(dòng)后達(dá)到新的平衡,高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值 ,平衡常數(shù)值 。(均填增大、減小或不變)
(2)1100℃時(shí)測得高爐中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在這種情況下,該反應(yīng)是否處于化學(xué)平衡狀態(tài) (填是或否),此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是v正 v逆,其原因是:此時(shí)c(CO2)/c(CO)<0.263因溫度不變,值不變,為增大c(CO2)/c(CO)到比值需v正> v逆.
當(dāng)堂達(dá)標(biāo):
1、對可逆反應(yīng)4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列敘述正確的是
A.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),4υ正(O2)=5υ逆(NO )
B.若單位時(shí)間內(nèi)生成x mol NO的同時(shí),消耗x mol NH3 ,則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C.達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),若增加容器體積,則正反應(yīng)速率減少,逆反應(yīng)速率增大
D.化學(xué)反應(yīng)速率關(guān)系是:2υ正(NH3)=3υ正(H2O)
2、在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是
A.容器中壓強(qiáng)不變 B.混合氣體中 c(CO)不變
C.υ正(H2)=υ逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)
3、反應(yīng)2A(g)+B(g) 2C(g);△H>0。下列的反應(yīng)條有利于生成C的是
A.低溫、低壓 B.低溫、高壓
C.高溫、高壓 D.高溫、低壓
4、已知反應(yīng)mX(g)+nY(g) qZ(g)的△H<0,m+n>q,在恒容密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),下列說法正確的是
A.通入稀有氣體使壓強(qiáng)增大,平衡將正向移動(dòng)
B.X的正反應(yīng)速率是Y的逆反應(yīng)速率的m/n倍
C.降低溫度,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量變小
D.增加X的物質(zhì)的量,Y的轉(zhuǎn)化率降低
5、某溫度下,體積一定的密閉容器中進(jìn)行如下可逆反應(yīng):
X(g)+Y(g) Z(g)+W(s);△H>0
下列敘述正確的是
A.加入少量W,逆反應(yīng)速率增大 B.當(dāng)容器中氣體壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡
C.升高溫度,平衡逆向移動(dòng) D.平衡后加入X,上述反應(yīng)的△H增大
6、.在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化學(xué)平衡常數(shù) 和溫度 t的關(guān)系如下表:
t℃70080083010001200
0.60.91.01.72.6
回答下列問題:
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 = 。
(2)該反應(yīng)為 反應(yīng)(選填吸熱、放熱)。
(3)能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。
(a)容器中壓強(qiáng)不變 (b)混合氣體中 c(CO)不變
(c)v正(H2)= v逆(H2O) (d)c(CO2)= c(CO)
(4)某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)•c(H2)= c(CO)•c(H2O),試判斷此時(shí)的溫度為 ℃ 。

答案:1、AD 2、C 3、C 4、B 5、B
6、(1) =c(CO)•c(H2O)/c(CO2)•c(H2);(2)吸熱;(3)b、c;(4)830
(1)根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式書寫要求,即可寫出 的表達(dá)式。
(2)從表中可知, 的值隨著溫度的升高而逐漸增大,說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
(3)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征是正、逆反應(yīng)速率相等,各組分的濃度保持不變,以此作為依據(jù)可判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。應(yīng)注意的是不能用容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變作為平衡與否的判斷依據(jù),因?yàn)橛械姆磻?yīng)若是氣體體積不變的,則反應(yīng)過程中容器的壓強(qiáng)始終保持不變。
(4)根據(jù) c(CO2)•c(H2)= c(CO)•c(H2O),變形得 =c(CO)•c(H2O)/c(CO2)•c(H2O)= 1.0,查表 = 1.0時(shí)溫度 830℃




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