值得拥有精品教案课题2化学平衡.doc

精品教案化学平衡 知识回顾：讲述 化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题，但是在化学研究和化工生产中，只考虑化学反应进行的快慢是不够的，因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物，同时又希望反应物尽可能多地转化为生成物。例如在合成氨工业中，除了需要考虑如何使N2和H2尽快地转变成NH3外，还需要考虑怎样才能使更多的N2和H2转变为NH3，后者所说的就是化学反应进行的程度问题化学平衡。 如果对于一个能顺利进行的、彻底的化学反应来说，由于反应物已全部转化为生成物，如酸与碱的中和反应就不存在什么反应限度的问题了，所以，化学平衡主要研究的是可逆反应的规律。知识点1：可逆反应与不可逆反应 思考大家来考虑这样一个问题，我现在在一个盛水的水杯中加蔗糖，当加入一定量之后，凭大家的经验，你们觉得会怎么样呢？总结开始加进去的很快就溶解了，加到一定量之后就不溶了。思考不溶了是否就意味着停止溶解了呢？总结回忆所学过的溶解原理，阅读教材自学思考后回答：没有停止。因为当蔗糖溶于水时，一方面蔗糖分子不断地离开蔗糖表面，扩散到水里去；另一方面溶解在水中的蔗糖分子不断地在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体，当这两个相反的过程的速率相等时，蔗糖的溶解达到了最大限度，形成蔗糖的饱和溶液。讲解这时候我们就说，蔗糖的溶解达到了平衡状态，此时溶解速率等于结晶速率，是一个动态平衡。溶解平衡的建立开始时v（溶解）v(结晶)平衡时v（溶解）=v（结晶）结论：溶解平衡是一种动态平衡知识点2：化学平衡状态1. 定义：是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量 （溶液中表现为浓度）可以保持恒定的状态。思考大家能否从化学平衡状态的定义中，找出化学平衡有哪些基本特征？总结化学平衡的特征：（1） 化学平衡研究的对象是可逆反应；（2） 达到平衡时正反应速率等于逆反应速率；（3） 达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变；（4）由于化学平衡状态时反应仍在进行，故其是一种动态平衡。2.化学平衡的特征：（1）反应物和所有产物均处于同一反应体系中，反应条件（温度、压强）保持不变。（2）达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变；由于化学平衡状态时反应仍在进行，故其是一种动态平衡。达到平衡时正反应速率等于逆反应速率。讲述注意化学平衡状态是维持在一定条件下的，一旦条件发生变化，平衡状态就将遭到破坏。动态平衡也体现了辩证唯物主义的基本观点，即运动是绝对的，而静止是相对的。思考若对饱和溶液升温或降温，会有什么现象发生？试从化学平衡观点解释。总结升温或降温，溶解速率与结晶速率不在相等，继续溶解或析出，直到溶解速率与结晶速率再次相等，t1时达到新的溶解平衡状态。思考对于化学平衡，条件发生变化，平衡状态怎样发生变化呢？实验2-5两试管中各加入5ml0.1mol/L K2Cr2O7溶液,按要求操作,观察颜色的变化。记录实验卡片滴加310滴浓硫酸滴加1020滴6 mol/LNaOHK2Cr2O7溶液橙色黄色知识点3：外界条件对化学平衡的影响（1）浓度对化学平衡的影响：Cr2O72+H2O 2 CrO42+2H+橙色 黄色 实验26通过学生对实验归纳可知：增大反应物的浓度可促使化学平衡向正反应方向移动。方程式：FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl总结在其它条件不变的情况下，增大反应物浓度，正反应速率加快，平衡向正反应方向移动，增大生成物浓度，逆反应速率加快，平衡向逆反应方向移动。练习填空：浓度的变化v正 v逆的变化 结果平衡移动平衡移动结果增大反应物浓度 减少反应物浓度增大生成物浓度减少生成物浓度（2） 压强对化学平衡的影响1. 固态、液态物质的体积受压强影响很小，压强不使平衡移动。2. 反应中有气体参加：压强减小浓度减小平衡向体积减小的方向移动，反之亦然。3. 压强对化学平衡的影响：其他条件不变时，增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动，减小压强；平衡向气体体积增大的方向移动。如反应前后气体体积没有变化的反应，改变压强不会使平衡移动。（3）温度对化学平衡的影响：以2NO2 N2O4；H0为例说明。总结在其它条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡商着吸热反应的方向移动；温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。练习填空：温度改变v正 v逆的变化结果平衡移动平衡移动结果升高温度降低温度讲解化学平衡只有在一定的条件下才能保持，当一个可逆反应达到化学平衡状态后，如果改变浓度、压强、温度等反应条件，达到平衡的反应混合物里各组分的浓度也会随着改变，从而达到新的平衡状态。由此引出化学平衡的移动。P（4）可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫化学平衡的移动。勒沙特列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度）平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。知识点4：化学平衡常数总结一定温度下：小结在一定温度下，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始，又无论反应物起始浓度为多少，最后都能达到化学平衡。这时生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。1. 定义：在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。练习计算平衡常数：起始时各物质的浓度/molL-1平衡时各物质的浓度/molL-1平衡时c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)000.010.010.0050.0050.0050.005结论：达到平衡时 =1.0（常数）启发刚才得出的平衡常数K是由一个特殊的反应引出的，其，但如果对于任意一个可逆化学反应：mA+nB pC+qD其平衡常数K又该如何表示呢？总结平衡常数实际上是平衡混合物中各生成物浓度的化学计量数次方的乘积除以反应物浓度的化学计量数次方的乘积。即 K=2. 表达式对于任意反应mA+nB pC+qD K=思考化学平衡常数实际上是化学平衡的又一特征，那么化学平衡常数K的大小有什么意义呢？总结可以从平衡常数K的大小推断反应进行的程度，K只受温度影响，K越大，表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比越大，也就是反应进行的程度越大，反应的转化率也越大；反之K越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率也越小。3. 化学平衡常数的意义：K只受温度影响，K越大，反应进行的程度越大，反应的转化率也越大；反之K越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率也越小。思考什么叫反应物的转化率？总结某指定反应物的转化=100%讲解根据平衡常数K的定义和表达式可知，即使是同一反应，若反应方程式书写不同则K的表示方式也不同。再则，这里所谓的浓度指的是气体或溶液的浓度，对于固体、纯液体的浓度一般规定为常数1，可以不写。练习写出下列反应的平衡常数的表达式PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)2HI(g) H2(g)+I2(g)CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)Fe3O4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g)解析在写表达式时注意、中固体物质的浓度为1，不写出。答案K=，K=,K=c(CO2),K=典例讲析：例1. 在一定温度下，反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是A. 单位时间内生成n mol的A2同时生成n mol AB。B. 容器内的总压强不随时间变化C. 单位时间内生成2n mol的AB，同时生成n mol的B2。D. 单位时间内生成n mol A2同时生成n mol B2。解析：A. 根据生成n mol AB，说明消耗了n mol A2。而已知单位时间生成n mol的A2说明此可逆反应生成速率不等于消耗速率，未达平衡状态。B. 该可逆反应全是气体且反应前后分子数相等。故不能通过容器内的总压强随时间的变化来判断它是否达到化学平衡状态。C. 根据生成2n mol AB的同时生成n mol B2。“生成2n mol AB”同时说明消耗n mol B2，对于B2气体来说其生成速率等于消耗速率。说明该可逆反应的正、逆反应速率相等。D.该选项已知条件中未给出消耗A2、B2的物质的量。因此不能说明正反应速率和逆反应速率间的关系。答案：C练习请同学们自己完成下面的练习题。1. 对于一定条件下的可逆反应：A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标A. A、B、C的浓度不再变化。B. 容器内总压强不再改变C. 单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol BD. A、B、C的分子数之比为132答案:AB2. 在2NO2(g) N2O4(g)的可逆反应中，下列不属于平衡状态的是A. 反应物的转化率等于生成物的产率。B. NO2在混合气体中体积分数保持不变。C. 平衡体系的颜色不再改变。D. 单位时间内有1 mol N2O4变为NO2的同时，有2 mol NO2变为N2O4。答案：A例2热反应一定是（C）A.非自发的化学反应B.释放能量C.贮存能量D.反应需要加热【解析】吸热反应是一个把热能等转化为物质内部能量而被“贮存”起来的过程，B错误，C正确；吸热的自发反应是熵增加的过程，A错误；有些吸热反应在常温或低温下也可自发进行，D错误。例3、在相同的温度下，已知反应：N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数K=3.8410-31；2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=3.101026(molL1)-1。则在该温度下，两个化学反应程度之间的关系为（ ）A B C D不能确定解析：平衡常数的大小，可以表示反应进行的程度（即反应限度），平衡常数越大，表示化学反应进行地越彻底；平衡常数越小，表示反应向正向进行的程度越小。各个化学反应的平衡常数相差很大，如本题中给出的两个化学反应：反应的程度很小，而反应进行的程度很大。如果一个化学反应的平衡常数的数值在105左右，通常认为，反应可以进行得比较完全；相反，一般，如果一个化学反应的平衡常数的数值在10-5左右，则认为这个反应很难进行。因此，B选项是正确的。 例4在473K时，反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)的Kc=4.610-3molL1。若PCl5的起始浓度为0.020molL1，求PCl5的分解率。PCl5的起始浓度多大时，其分解率为50%？解析：解答问题时，通常将反应物的转化量设为x，结合反应的化学方程式，各个物质的平衡浓度用含x的表达式表示出来，通过相应的平衡常数表达式列出方程式，解方程得x的值，从而求出反应物的分解率。设平衡时PCl5的转化浓度为x。 PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)起始浓度/ molL1 0.020 0 0平衡浓度/ molL1 0.020-x x xKc=4.610-3molL1，解得x=7.610-3molL1。所以PCl5的起始浓度为0.020molL1，PCl5的分解率为100%=38%。对于这类问题，计算过程类似于，只不过未知量c是初始浓度，反应达到平衡时各个物质的平衡浓度用含c的表达式表示出来，通过相应的平衡常数表达式列出方程，解方程的c值，从而求得某反应物的初始浓度c。设PCl5的起始浓度为c时，其分解率为50%。PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)起始浓度/ molL1 c 0 0平衡浓度/ molL1 c-0.5c 0.5c 0.5cKc=4.610-3molL1，解得c=9.210-3molL1。因此，PCl5的起始浓度为9.210-3molL1时，其分解率为50%。例5、体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应2SO2O22SO3，并达到平衡。在该过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率（B）A.等于p% B.大于p%C.小于p%D.无法判断【解析】乙容器保持压强不变，可看做先在保持体积不变反应达到平衡的基础上再减小体积（即增加各物质的浓度但反应物增加的程度大于产物），则乙容器的化学平衡可看作甲容器的化学平衡向右移动的结果。例6、在某温度下，反应ClF(g)F2(g) ClF3(g)；H268 kJ/mol，在密闭容器中达到平衡。下列说法中，正确的是（AD）A.温度不变，缩小体积，ClF的转化率增大B.温度不变，增大体积，ClF3的产率提高C.升高温度，增大体积，有利于平衡向正反应方向移动D.降低温度，体积不变，F2的转化率降低【解析】由已知条件可知，该反应为吸热、气态物质物质的量减少的反应，则升高温度、缩小体积均有利于平衡向正向移动。例7、1830年，法国化学品制造商库尔曼就提出，氨能跟氧气在铂催化下反应生成硝酸和水，其中第一步反应为：NH3O2NOH2O，若反应速率分别用v(NH3)、v(O2)、v(H2O)molL1min1表示，则正确的关系是（D）A.v(NH3)/5v(O2) B.5v(O2)/6v(H2O)C.2v(NH3)/3v(H2O) D.4v(O2)/5v(NO)【解析】本题根据各物质的反应速率之比等于它们的系数比，所以简单的判断就是该物质的系数与本身的系数成反比的，而不是相乘。故只有D正确。例8、N2O5是硝酸的酸酐，某温度下可发生如下反应：2N2O54NO2+O2开始进行时，c(N2O5)0.0408 molL1。经分钟后，c(N2O5)0.030 molL1。则该反应的速率为（A）A.v(N2O5)1.8104 molL1s1B.v(N2O5)1.08102 molL1s1C.v(NO2)1.8104 molL1s1D.v(O2)1.8104 molL1s1【解析】本题的关键点就是单位的转化以及抓住各物质的反应速率之比等于它们的系数比，首先v(N2O5)0.0408 molL1/60s1.8104 molL1s1，故A正确，如果用NO2和O2来表达的话应该为v(NO2)2 v(N2O5)，v(O2) v(N2O5)。例9、对于反应A2+3B22AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是（D）A.v(A2)0.4 molL1min1B.v(B2)0.8 molL1min1C.v(AB3)0.6 molL1min1D.v(A2)0.01molL1s1【解析】处理的时候，应该将四个选项转化成同一种物质，而且单位也要化成一样，所以B选项可以化为v(A2)，C选项可以化为v(A)，D选项可以化为v(A)例10、已知CO2C2CO是吸热反应，反应速率为v1；N23H22NH3是放热反应，反应速率为v2。对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为（A）A.同时增大B.同时减少C.v1增大，v2减少D. v1减少，v2增大【解析】改变温度，反应速率均发生改变，不论是正反应速率还是逆反应速率。温度升高正反应速率和逆反应速率均增大，如果是放热反应，则正反应速率增大的幅度小于逆反应速率增大的幅度，反之相反。例11、高温下，某反应达平衡，平衡常数K。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是（A）A.该反应的焓变为正值B.恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C.升高温度，逆反应速率减小D.该反应化学方程式为COH2OCO2H2【解析】从平衡常数的表达式可以看出，CO和H2O是反应产物，CO2和H2是反应物，温度升高，H2浓度减小，说明升高温度有利于H2的转化，故正反应为吸热反应即焓变为正值。该反应为等体积反应压强不会改变平衡。升高温度，正逆反应速率均增大。例12、.向体积不变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2，一定条件下发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，平衡时混合气共7 mol。令a、b、c分别代表N2、H2、NH3起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变。则：(1)若a0，b0，则c