4.2-3(1) 化学平衡.doc

化学平衡教学目标：1知识与技能使学生理解化学平衡状态建立的过程，认识化学平衡状态的特征，并能初步判断化学反应是否处于平衡状态。了解温度、浓度和压强对化学平衡的影响并能用勒夏特列原理解释。2过程与方法通过做硫酸铜晶体结晶的实验，引导学生分析、认识可逆过程与平衡状态的建立及特征，培养学生利用实验探究、分析、解决问题的能力。通过实验探究温度、浓度对化学平衡的影响，培养学生利用实验探究、分析、解决问题的能力。3情感、态度、价值观培养学生透过现象看本质的科学态度与科学素养。重 点：1. 化学平衡状态建立的过程。 2. 认识化学平衡状态的特征，并能初步判断化学反应是否处于平衡状态。难 点：勒夏特列原理。学习要点分析知识点1、可逆反应 （1）定义：在相同条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应 （2）特征：可逆反应必须是同一条件下既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应，对于在不同条件下向正、逆反应方向进行的反应则不能认为是可逆反应。在一定条件下，几乎所有的反应都具有不同程度的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度太小而忽略，把几乎完全进行的反应叫不可逆反应。可逆反应是不能进行到底的，不能实现完全转化。【例题1】下列反应不属于可逆反应的是（ ） ACl2溶于水 充电放电BNH3溶于水C可充电电池的反应，如：H2O + Zn + Ag2O Zn(OH)2 + 2AgD电解水生成H2和O2，点燃H2和O2的混合物生成水。【例题2】在一定量的密闭容器中进行反应N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol/L，0.3 mol/L，0.2 mol/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是（ ）AN2为0.2 mol/L，H2为0.6 mol/L BN2为0.15 mol/L CN2、H2均为0.18 mol/L DNH3为0.4 mol/L 知识点2、化学平衡的建立v（正）和v（逆）相等时，单位时间内同一物质消耗的与生成的量完全等，因而各物质的浓度和百分含量保持一定，即达到化学平衡状态“在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态”，建立了化学平衡。化学平衡状态的建立 【例题3】在一定条件下，容器内某一反应M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如右图所示，下列表述中正确的是：A反应的化学方程式为2MNBt2时，正、逆反应速率相等，达到平衡Ct3时，正反应速率大于逆反应速率Dt1时，N的浓度是M的浓度的2倍【例题4】在一个6L的密闭容器中，放入3LX(g)和2LY(g)，在一定条件下发生下列反应：4X(g) + 3Y(g) 2Q(g) + nR(g)，达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强缘因原来增加5，X的浓度减小1/3，则该反应方程式中的n的值是（ ）A3 B4 C5 D6知识点3、化学平衡的标志判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要特征：一是正反应速率和逆反应速率相等；二是反应混合物中各组成万分的百分含量保持不变。这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心性依据。 直接特征：，要求大小相等，方向相反。 间接特征：指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的意义。 （1）反应物的转化率保持不变；（2）产物的产率保持不变；（3）平衡体系的颜色保持不变； （4）绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。 “特殊”特征：指所表述的内容并不能表明所有反应均已达到平衡，只是在某些特定的情况下才能表示反应已达到平衡。 （1）体系中气体物质的总质量保持不变；（2）体系中气体物质的总物质的量（或体积或分子数）保持不变； （3）体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变； （4）气体的总压强不再发生改变； （5）体系中气体的密度不再发生改变。 以上五项中，对于的可逆反应来说，除（1）外均可作为判断平衡的特征；但对于的可逆反应来说，此五项均不能作为判断平衡的特征。举例反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定各物质的质量或各物质的质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一定正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m molA，同时生成m molA，则在单位时间内消耗了n molB，同时生成p molC，则vA:vB:vC:vD=m:n:p:q，不一定等于在单位时间内生成了n molB，同时消耗q molD，均指单位时间内同一物质断裂的化学键与生成的化学键的物质的量相等压强时，总压力一定（其他条件一定）时，总压力一定（其他条件一定）混合气体的平均分子量（）一定时，时，一定，但时温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的条件下，当体系温度一定时体系的密度密度一定颜色含有色物质的体系颜色稳定不变【例题5】下列说法可充分说明P(g) + Q(g) S(g) + R(g)，在恒温下，恒容密闭容器中的反应已达到平衡的是（ ）A容器里P、Q、R、S四种物质共存 B容器里Q、R的体积分数不再改变C容器内气体压强、密度不随时间变化 D单位时间内生成n mol P同时生成n mol S【例题6】在一定温度下，可逆反应A(g) + 3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（ ）AC的生成速率与C的分解速率相等 B单位时间内生成nA同时生成3n mol BCA、B、C的浓度不再变化 DA、B、C的分子数之比为 1:3:2知识点4、化学平衡的移动 1定义： 可逆反应中旧的化学平衡被破坏、新的化学平衡建立的过程就是化学平衡移动。 平衡移动的根本原因是，移动的结果是、又达到相等。平衡移动就是一个“平衡状态不平衡状态新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。2条件变化、速率变化及移动方向条件变化速率变化移动方向移动结果增大或减小增大或减小，正反应方向、均增大；或、均减小减小或增大减小或增大，逆反应方向、均减小；或、均增大增大压强、均增大、气体体积减小的方向体系压强减小但比原来大减小压强、均减小、气体体积增大的方向体系压强增大但比原来小升高温度、均增大，吸热反应方向体系温度降低但比原来高降低温度、均减小，放热反应方向体系温度升高但比原来低充入稀有气体体积不变时，、不变不移动，但气体的体积分数减小（稀有气体计入了总体积）压强不变时，、均减小，相当于减小压强气体体积增大的方向移动与减小压强相同加催化剂减小或增大，不移动，缩短达到平衡的时间3.平衡移动原理（勒夏特列原理）：（1）原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。 （2）分析化学平衡移动的一般思路 （3）应用：平衡移动原理适用于所有动态平衡。 （4）应用平衡移动原理分析问题时就注意：平衡向：“减弱”外界条件变化的方向移动，但不能“抵消”外界条件的变化。增大并不意味着平衡一定向正反应方向移动，只有时才可以肯定平衡向正反应方向移动。当平衡向正反应方向移动时，反应物的转化率并不一定提高，生成物的体积分数也并不一定增大。温度不定时平衡常数一定，浓度、压强对平衡的影响就满足平衡常数不变这一要求。存在平衡且平衡发生移动时才能应用平衡移动原理，如果不存在平衡（如铁的电化学腐蚀）或虽存在平衡但不发生移动，均不能应用平衡移动原理。【例题7】已知C(s) + CO2(g) 2CO(g)；H0。该反应达到平衡后，下列条件有利于反应向正方向进行的是（ ）A升高温度和减小压强 B降低温度和减小压强C降低温度和增大压强 D升高温度和增大压强窗体顶端【例题8】在下列平衡体系3NO2H2O2HNO3NO中加入O2，则化学平衡（ ）A向左移 B向右移动 C不移动 D无法判断知识点5、化学平衡常数1定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号表示。对于一般的可逆反应，aA(g) + bB(g) c(g) + dD(g) 在一定温度下： 或 注意：化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”而不代入公式。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。如：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) K=2 则有：2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) K= 1/aN2(g) + H2(g) NH3(g) K=a1/2 【例题9】在密闭容器中进行下列反应C(s) + CO2(g) 2CO(g)；H0，达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化： （1）增加少量碳，平衡 ，c(CO) ； （2）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡 ，c(CO2) ，K ； （3）通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡 ，c(CO2) ，K ； （4）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡 ，c(CO) ，K 。 2化学平衡常数的应用值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。若用任意状态的浓度幂之积的比值（称为浓度商，用表示）与比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即：Qc K 反应向逆反应方向进行计算转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g)反应物A的转化率可以表示为：利用平衡常数判断可逆反应进行的方向窗体顶端窗体顶端【例题10】850K时，2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K=6.7103 mol-1L。在850K时，向一密闭容器中同时加0.050 mol/L的SO2、0.030 mol/L的O2和0.090 mol/L的SO3，试判断该反应进行的方向。利用平衡常数判断可逆反应是否达到平衡状态【例题11】已知可逆反应H2(g) + I2(g) 2HI(g)，在793K时，K=0.016。当在该温度下反应进行到某一时刻时，混合物中各组分的浓度分别是：c(H2)=1.0 mol/L，c(I2)=2.0 mol/L，c(HI)=0.12 mol/L，该反应此时是否达到了平衡状态？根据平衡常数和部分物质的平衡浓度（或气体的分压）计算其他物质的平衡浓度（或气体的分压）【例题12】在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080 mol/L。（1）求该反应的平衡常数。（2）在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气的浓度各为0.020 mol/L，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。计算转化率【例题13】在密闭容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到800，达到下列平衡：CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) K=1.0。求CO转化为CO2的转化率。课 后 提 升化学平衡（1）1、一定条件下可逆反应：2AB3C在下列四种状态时属于平衡状态的是（） 正反应速率 逆反应速率A、VA2molL1s1 VA2 molL1s1 B、VA2 molL1s1 VB1.5 molL1s1 C、VA2 molL1s1 VB2 molL1s1 D、VA60 molL1min1 VC1.5 molL1s12、工业下合成氨：N23H22NH3，以下说法中，一定处于平衡状态的是（）A、单位时间内生成nmol的H2，同时有nmol的H2消耗B、单位时间内有1mol的NN断裂的同时有6molNH键形成C、单位时间内有1molN2消耗同时有3molH2消耗D、单位时间内消耗nmol的N2同时消耗2nmolNH33、下列哪种说法可以证明反应N23H22NH3已达到平衡状态（ ）A、1个NN键断裂的同时，有3个HH键形成B、1个NN键断裂的同时，有3个HH键断裂C、1个NN键断裂的同时，有6个HH键断裂D、1个NN键断裂的同时，有6个HH键形成4、将N2、H2按1：3的体积比充入盛有催化剂的密闭容器中，在这一条件下反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是（ ）A、平衡混和气中，N2、H2和NH3的体积比一定是1：3：2B、平衡混和气中，N2和H2的体积比一定是1：3C、平衡混和气中，N2和NH3的体积比一定是1：2D、平衡混和气中，H2和NH3的体积比一定是3：25、在一定条件下，在VL的容器中2NOO22NO2达到平衡的标志是 （） A、NO，O2 ，NO2分子数目比是2：1：2 B、反应混和物中各组成物质的浓度相等 C、混和气体的颜色不再变化 D、混和气体的平均相对分子质量不变6、恒温条件下，VL密闭容器中反应：2SO2O22SO3(g)已经达到平衡的标志的是（） A、容器中SO2、O2、SO3浓度相等B、容器中压强不随时间的变化而改变C、容器中SO2、O2、SO3的物质的量为2：1：2 D、混合气体的密度一定 7、恒温条件下，某体积可变的密闭容器中反应：2SO2O22SO3(g)已经达到平衡的标志的是（） A、容器中SO2、O2、SO3浓度相等B、容器中压强不随时间的变化而改变C、容器中SO2、O2、SO3的物质的量为2：1：2 D、混合气体的密度一定 8、在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应：X（g）2Y（g） 2Z（g）此反应达到平衡的标志是 （ ） A、容器内压强不随时间变化 B、 容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2 C、容器内各物质的浓度不随时间变化 D、单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z9、一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应：mA(气)nB(气) pC(气)+qD(气)，当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态：体系的压强不再发生变化，体系的密度不再发生变化，各组分的物质的量浓度不再改变，各组分的质量分数不再改变，反应速率vA：vB：vC：vD=m：n：p：q，其中，能说明反应已达到平衡的是( )A只有 B C D10、（03上海，11）可逆反应 N23H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）A3正（N2）正（H2） B正（N2）逆（NH3）C2正（H2）3逆（NH3） D正（N2）3逆（H2）11、（03上海，11）可逆反应 N23H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）A3正（N2）正（H2） B正（N2）逆（NH3）C2正（H2）3逆（NH3） D正（N2）3逆（H2）12、一定温度下，在容积固定的密闭容器中可逆反应： 3A（气）+B（S） 2C（气）+D（气）达到平衡的标志是（ ）A、容器中气体的总物质的量一定 B、混合气体的密度一定C、混合气体的平均分子量一定 D、反应物的浓度等于产物的浓度13、可逆反应2NO2 2NO+O2 在固定容积的密闭容器中反应，达到平衡的标志是（ ）单位时间内生成 n mol O2 ，同时生成 2n mol NO2单位时间内生成 n mol O2 ，同时生成 2n mol NO用NO2、NO、O2 的物质的量浓度变化表示的反应速率比为2:2:1混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态混合气体的平均分子量不再改变的状态A、 B、 C、 D、化学平衡（2）1反应： A（气）+3B（气）2C（气）+Q达平衡后，将气体混和物的温度降低，下列叙述中正确的是（ ）（A）正反应速率加大，逆反应速率变小，平衡向正反应方向移动（B）正反应速率变小，逆反应速率加大，平衡向逆反应方向移动（C）正反应速率和逆反应速率变小，平衡向正反应方向移动（D）正反应速率和逆反应速率变小，平衡向逆反应方向移动2将8mol H2和2molN2充入2L密闭容器中，在一定条件下进行合成氨反应，4min后反应达到平衡，测得容器中还有5.6molH2。下列计算结果错误的是（ ）（A）v（H2）=0.3 molL-1min-1 （B）H2的转化率为25%（C）NH3的物质的量浓度为0.8molL-1 （D）NH3的体积分数为19.05%3一定条件下，在密闭容器里进行如下可逆反应：S2Cl2(橙黄色液体)+Cl2(气) 2SCl2(鲜红色液体)+61.16kJ。下列说法正确的是（ ）（A）单位时间里生成n mol S2Cl2的同时也生成n molCl2（B）达到平衡时，若升高温度，压强不变，反应混合溶液颜色变浅（C）达到平衡时，单位时间里消耗 n mol S2Cl2的同时也生成n molCl2（D）加入氯