第二章 第三节 化学平衡.doc

孝义中学学案 班级： 姓名： 高二化学学科第三节 化学平衡 第一课时 化学平衡状态【学习目标】理解可逆反应、化学平衡的概念及其特点。【知识回顾】1、可逆反应：_。正向反应：（ ） 逆向反应：（ ）2、化学平衡状态是可逆反应达到的 ，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的 。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大 。3、化学反应的限度首先决定于 ，其次受 、 、 、等条件的影响。因此，改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，即改变该反应的 。【预习新知】P25可逆反应与不可逆反应。归纳：1、溶解结晶平衡，简称溶解平衡，即_,是一类可逆过程，用_符号表示，其特点是：_。可逆过程中，_为正反应, _为逆反应。溶解平衡可以表示为：_。2、过程的_是了解过程_的基础，过程的限度取决于过程_的大小。【思考】在一定条件下2molSO2与1molO2反应能否得到2molSO3？如果得不到2molSO3，能得到多少摩SO3？也就是说反应到底进行到什么程度，这就是化学平衡所研究的问题。【课堂学习】一、化学平衡状态1定义：_。【分析】从化学平衡研究的范围，达到平衡的原因与结果进行分析、归纳。研究对象：_平衡前提：_原因：_（同一种物质）结果：_【讨论并小结】2、化学平衡的特点：逆（_）动（_）等（_） 定（_）同（_）变（_）（后3点最后补填）【讨论】：1、在一定温度下，反应2NO2N2O4达平衡的标志是（ ）。（A）混合气颜色不随时间而变化（B）数值上v（NO2生成）=2v（N2O4消耗）（C）单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数（D）压强不随时间的变化而变化（E）混合气的平均分子量不变2对于一定温度下的密闭容器中，可逆反应2HIH2+I2达平衡的标志（ ）。（A）压强不随时间的变化而变化（B）混合气的平均分子量一定（C）生成n mol H2同时生成2n mol HI（D）v（H2）=v（I2）2在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再发生变化时，表明反应A(s)2B(g)C(g)D(g)已达平衡状态的是()A混合气体的密度 B混合气体的总物质的量C混合气体的压强 D混合气体的总体积答案A【思考】通过做习题以及自己的理解归纳总结化学反应达到平衡依据：化学平衡状态的判断方法(1)直接判定：v正v逆(实质)同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。不同的物质：速率之比等于方程式中的系数比，但必须是不同方向的速率。(2)间接判定：各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积(气体)、物质的量浓度保持不变。各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。若反应前后的物质都是气体，且系数不等，总物质的量、总压强(恒温、恒容)、平均摩尔质量、混合气体的密度(恒温、恒压)保持不变。反应物的转化率、产物的产率保持不变。 课时作业1下列有关可逆反应的说法不正确的是()A可逆反应是指在同一条件下能同时向正逆两个方向进行的反应B2HI,H2I2是可逆反应C2H2O2点燃,2H2O与2H2O电解,2H2O2互为可逆反应D只有可逆反应才存在化学平衡2在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是()A反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零B随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零C随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变3可逆反应N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂 2NH3(g)，在一定条件下于10 L的密闭容器中发生，若开始时加入2 mol N2、2mol H2、0 mol NH3，反应达到平衡时NH3的浓度不可能达到的值是()A0.1 mol/L B0.02 mol/L C0.05 mol/L D0.15 mol/L4下列哪种说法可以证明反应N23H2高温、高压催化剂2NH3已达平衡状态()A一个NN键断裂的同时，有三个HH键形成B一个NN键断裂的同时，有三个HH键断裂C一个NN键断裂的同时，有六个NH键形成D一个NN键断裂的同时，有六个NH键断裂5一定条件下的密闭容器中，可逆反应2A(g)B(g)3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是()速率ABCDv正/mol/(Lmin)v(A)2v(A)1v(A)1v(A)2v逆/mol/(Lmin)v(B)2v(B)1.5v(C)1.5v(A)26合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，对于密闭容器中的反应：N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂 2NH3(g),673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是()A点a的正反应速率比点b的大B点c处反应达到平衡C点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大7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容器内各物质的浓度不随时间变化C容器内X、Y、Z的浓度之比为122D单位时间内消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z8一定条件下，对于反应X(g)3Y(g)2Z(g)，若起始时浓度分别为c1、c2、c3(不为零)。达平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L和0.08 mol/L，则下列判断不合理的是()Ac1c213B平衡时，Y和Z的生成速率之比23CX和Y的转化率相等Dc1的取值范围为0c10.14第二课时 影响化学平衡的条件【学习目标】1、通过实验探究温度、浓度和压强对化学平衡的影响，并能用勒夏特列原理加以解释；2、理解勒夏特列原理，并能据此判断平衡移动的方向。【知识回顾】在一定温度下的恒容容器中,可逆反应达到平衡的标志是（ ）A.C的生成速率与C分解的速率相等B.单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为1:3:2E. 反应容器内压强不随时间变化 F.反应容器内总物质的量不随时间而变化【归纳总结】1、化学平衡状态 2、化学平衡状态是建立在一定条件基础上的，当浓度、压强、温度等反应条件改变时，原平衡的反应混合物里各组分的浓度也会随着改变，从而发生化学平衡移动。即如下图所示：【实验2-5】实验目的：探究_改变对化学平衡的影响实验原理：Cr2O72- +H2O2CrO42-+2H+ （ 色） （ 色）对比观察,填写下表:K2Cr2O7溶液滴加3-10滴浓H2SO4滴加10-20滴6mol/LNaOH溶液现象结论【实验2-6】实验目的：探究_变化对化学平衡的影响实验原理：Fe3+ 3SCN-Fe(SCN)3（ 色）（ 色）（ 色）对比观察,填写下表:步骤14滴饱和FeCl3溶液4滴1mol/LKSCN溶液现象步骤23-5滴0.01mol/LNaOH溶液3-5滴0.01mol/LNaOH溶液液现象结论【结论】:增大生成物浓度,平衡向_反应方向移动；减小生成物浓度,平衡向_反应方向移动；增大反应物浓度，平衡向_反应方向移动；减小反应物浓度，平衡向_反应方向移动。浓度的改变使正、逆反应速率不再相等，使化学平衡发生移动；2、增加某一反应物的浓度，正反应速率加快，平衡向正反应方向移动；新平衡建立时，生成物的浓度要较原平衡时增加，该反应物的浓度较刚增加时减小，但较原平衡时增加。其他三个结论可由此类推。【探究2】实验2-7实验目的：探究_变化对化学平衡的影响实验原理：2NO2(气)N2O4(气) H=-56.9kJ/mol （_色） （_色）对比观察,填写下表，画出v-t图像:升高温度降低温度现象结论【结论】:在其它条件不变时,升高温度，向 方向移动 ；降低温度，向 方向移动。【探究3】讨论探究压强改变对化学平衡的影响【问题讨论】（相互交流）压强增大或减小时，下列平衡是否移动、移动方向？画出v-t图像说明。1、2NO2(气)N2O4(气) 2、2HIH2+I2归纳总结：1、在其他条件不变时，增大压强,化学平衡向着气体总体积_(填增大或减小)的方向移动；反之，减小压强，化学平衡向着气体总体积_的方向移动。 2、对于反应前后气体体积不变的反应，改变压强，平衡不移动。【探究4】催化剂对化学平衡的影响阅读归纳总结：催化剂能_改变化学反应速率，即V正= V逆,因此，它对化学平衡的移动没有影响，但催化剂改变反应到达平衡所需要的_。画出v-t图像：【问题讨论总结】其它条件不变时，只改变一个条件，平衡将如何移动？勒夏特列原理:如果改变影响平衡的条件之一（如浓度、温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。这就是平衡移动原理勒夏特列原理。对勒夏特列原理的理解勒夏特列原理是对条件影响化学平衡的一个总述，特别要注意对“减弱这种改变”的正确理解，其中的“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，具体可理解如下。若将体系温度从50升高到80，则化学平衡向吸热反应方向移动，则体系的温度降低，达到新的平衡状态时50t80。若对体系N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂 2NH3(g)加压，如从30 MPa加压到60 MPa，化学平衡向气体体积减小的方向移动，移动的结果使体系的压强减小，达到新的平衡时30 MPap60 MPa。若增大平衡体系Fe33SCNFe(SCN)3中Fe3的浓度，如由0.01 mol/L增至0.02 mol/L，则在新平衡状态下，0.01 mol/Lc(Fe3)0.02 mol/L。特别提醒勒夏特列原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变影响平衡移动的几个条件，不能简单地根据平衡移动原理来判断平衡移动的方向，只有在改变的条件对平衡移动的方向影响一致时，才能根据平衡移动原理进行判断。例如，N2(g)3H2(g) 高温、高压催化剂2NH3(g)H0，同时加压、升温，平衡移动的方向无法确定。若加压同时又降温，则平衡向正反应方向移动。勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。【随堂检测】 1. 有一处于平衡状态的反应 X(s)+3Y(g)2Z(g) （正反应是放热反应）。为了使平衡向生成Z的方向移动，应选择的条件是（ ）升高温度 降低温度 增大压强 降低压强 加入正催化剂 分离出ZA. B. C. D.2. 对任何一个平衡体系，采取下列措施一定引起平衡移动的是 ( )A、加入一种反应物 B、增大体系的压强C、升高温度 D、使用催化剂3、下列事实能用勒夏特列原理解释的是（ ）A使用催化剂有利于合成氨的反应B由H2、I2(g)和HI(g)气体组成的平衡体系加压后颜色变深C500时比室温更有利于合成氨的反应D将混合气体中的氨气液化有利于合成氨反应【课时作业】1可确认发生了化学平衡移动的是()A化学反应速率发生了改变B有气态物质参加的可逆反应达到平衡后，改变了压强C由于某一条件的改变，使平衡混合物中各组分的浓度发生了不同程度的改变D可逆反应达到平衡后，使用催化剂2有三支试管，分别加入下列物质后甲：10 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液和10 mL 0.01 mol/L KSCN溶液乙：5 mL水、10 mL 0.01 mol/L FeCl3溶液5 mL 0.01 mol/L KSCN溶液丙：10 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液和10 mL 0.1 mol/L KSCN溶液观察这三支试管的颜色，其中颜色最浅的是()A甲试管 B乙试管 C丙试管 D无法判断3对于反应：2XY2Z(正反应为放热反应)，若升高温度则能使()A反应速率不变，Z的产量减少 B反应速率增大，Z的产量增大C反应速率增大，Y的转化率降低 D反应速率减小，Z的产量增大4在密闭容器中发生下列反应aA(g)cC(g)dD(g)，反应达到平衡后，将气体体积压缩到原来的一半，当再次达到平衡时，D的浓度为原平衡的1.8倍，下列叙述正确的是()A平衡向正反应方向移动 BacdCD的体积分数变大 DA的转化率变大5对于密闭容器中的可逆反应：mX(g)nY(s)pZ(g)H0，达化学平衡后，改变条件，下列表述不正确的是()A增大压强，化学平衡不一定发生移动B通入氦气，化学平衡不一定发生移动C增加X或Y的物质的量，化学平衡一定发生移动D其它条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动6将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器，恒温下发生反应H2(g)Br2(g)2HBr(g)Hb Bab Ca08现有反应：mA(g)nB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则：(1)该反应的逆反应为_热反应，且mn_p(填“”“”或“”)。(2)减压时，A的质量分数_。(填“增大”“减小”或“不变”，下同)(3)若容积不变加入B，则A的转化率_，B的转化率_。(4)若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比c(B)/c(C)将_。(5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量_。(6)若B是有色物质，A、C均无色，则加入C(体积不变)时混合物颜色_；而维持容器内压强不变，充入氖气时，混合物颜色_(填“变深”“变浅”或“不变”)。9如图所示，有两只密闭容器A和B，A容器有一个移动的活塞能使容器内保持恒压，B容器能保持恒容。起始时向这两只容器中分别充入等量的体积比为21的SO2与O2的混合气体，并使A和B容积相等(如图)。在保持400的条件下使之发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)催化剂2SO3(g)，填写下列空格。(1)达到平衡时所需的时间A容器比B容器，A容器中SO2的转化率比B容器。(2)达到(1)所述平衡后，若向两容器中通入数量不多的等量氩气，A容器化学平衡移动，B容器化学平衡移动。(3)达到(1)所述平衡时，若向两容器中通入等量的原反应气体，达到平衡时，A容器中SO3的体积分数比原平衡(选填“增大”“减小”或“不变”)；B容器中SO3的体积分数比原容器(选填“增大”“减小”或“不变”)。第三课时 化学平衡常数及计算【学习目标】1、了解化学平衡常数的定义，能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算。2、理解化学平衡常数的意义，了解化学平衡常数的影响因素。【知识回顾】什么是化学平衡状态？化学平衡状态有什么特征？影响化学平衡的条件有哪些？如何影响？【学习新知】一、化学平衡常数计算分析：反应H2(g)+I2(g)2HI(g)在698.6K时各物质的初始浓度和平衡浓度的测量结果如下表。 初始浓度/moLL-1 平衡浓度/moLL-1 C2(HI)/C(H2)C(I2)C0(H2)C0(I2)C0(HI)C(H2)C(I2)C(HI)0.010670.0119600.0018310.0031290.017670.011350.00904400.0035600.0012500.015590.011340.007151000.0045650.00073780.01354000.0044890.00047980.00047980.003531000.010690.0011410.0011410.0084101.请根据表中的试验数据计算平衡时的值C(HI)2/C(H2)C(I2)值，将计算结果填表中。2.请讨论分析计算所得数据，寻找其中的规律。【规律】温度不变，平衡常数K不变。K的表达式与化学方程式的系数有关系，等于生成物的平衡浓度的系数次方比反应物的平衡浓度的系数次方之积。分析讨论对于任意的一个可逆反应：mA+nBpC+qD，当温度一定达到平衡时，其平衡常数K=_，称为_。 1、定义：_。【练习】填写下表，分析书写平衡常数表达式时的注意事项。化 学 反 应K11/2N2(g)+ 3/2H2(g) NH3(g)2N2(g)+3 H2(g) 2NH3(g)32 NH3 (g) N2(g)+3H2 (g)4NH3H2O(aq)NH4+ (aq)+OH-(aq)5FeO(s)+CO(g) Fe(s)+ CO2(g)6AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)2.书写平衡常数表达式时，要注意以下问题： K的表达式中的物理量为物质的量浓度，而不是物质的量。切记！ 纯固体或纯液体参加的反应它们的浓度不列入平衡常数表达式。 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，由于书写的方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数就不同。但是这些平衡常数可以相互换算。 不同的化学平衡体系，其平衡常数不一样。平衡常数大，说明生成物的平衡浓度较大，反应物的平衡浓度相对较小，即表明反应进行得较完全。因此，平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。 平衡常数的单位：取决于平衡常数的_。 对于一确定的化学反应，K数值与 有关，而与 _无关。【讨论】反应aA+bBcC+dD的任意状态浓度商Q=cc(C)cd(D)/ ca(A)cb(B)，借助浓度商与平衡常数K比较，判别一个反应是否达到化学平衡状态。当Q=K时，_; QK时, 当QK时，指的是生成物任意浓度_生成物平衡浓度，反应物任意浓度_反应物平衡浓度，反应向_方向进行；同理当QK时，指的是生成物任意浓度_生成物平衡浓度，反应物任意浓度_反应物平衡浓度，反应向_方向进行。3、平衡常数的意义：（1）平衡常数的大小反映了化学反应进行的 _（也叫_ ）。K值越大，表示反应进行得_ ，反应物转化率 _；K值越小，表示反应进行得_ ，反应物转化率 _。（2）判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行：对于可逆反应：mA(g)+ nB(g) pC(g)+ qD(g)，在一定的温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Qc=Cp(C)Cq(D)/Cm(A)Cn(B)，叫该反应的浓度商。QcK ，反应向_ 进行;QcK ，反应处于_;QcK ，反应向_ 进行.（3）利用可判断反应的热效应若升高温度，值增大，则正反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。若升高温度，值减小，则正反应为_ 反应(填“吸热”或“放热”)。二、有关计算1转化率：在一定条件下，可逆反应达化学平衡状态时，某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数，叫该反应物的转化率。公式：a=cc始100由于反应可逆，达平衡时反应物的转化率一定_(填大于或小于)100。2平衡的有关计算（1）起始浓度，变化浓度，平衡浓度。例1、 445时，将0.1mol I2与0.02mol H2通入2L密闭容器中，达平衡后有0.03molHI生成。求：各物质的起始浓度与平衡浓度。平衡混合气中氢气的体积分数。【小结】起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者的关系，只有变化浓度才与方程式前面的系数成比例。可逆反应中任一组分的平衡浓度不可能为0。（2）与转化率的有关计算例2、 0.02molCO与0.02mol水蒸气在2L密闭容器里加热至1200经2min达平衡，生成CO2和H2，已知V（CO）=0.003mol（Lmin），求平衡时各物质的浓度及CO的转化率。【小结】变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度与起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此，抓变化浓度是解题的关键。（3）综合计算例3、 一定条件下，在密闭容器内将N2和H2以体积比为13混合，当反应达平衡时，混合气中氨占25（体积比），若混合前有100mol N2，求平衡后N2、H2、NH3的物质的量及N2的转化率。写出反应：【课时作业】1对于3Fe4H2O(g)高温 Fe3O44H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为()AK BKCK DK2已知450时，反应H2(g)I2(g)2HI(g)的K50，由此推测在450时，反应2HI(g)H2(g)I2(g)的化学平衡常数为()A50 B0.02 C100 D无法确定3一定温度下，反应2SO2(g)O2(g)催化剂 2SO3(g)，达到平衡时，n(SO2)n(O2)n(SO3)234。缩小体积，反应再次达到平衡时，n(O2)0.8 mol，n(SO3)1.4 mol，此时SO2的物质的量应是()A0.4 mol B0.6 mol C0.8 mol D1.2 mol4放热反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)c1(H2O)1.0 mol/L，其平衡常数为K1。其他条件不变升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O)，平衡常数为K2，则()A若增大CO浓度，K2和K1都增大 BK2K1Cc2(CO)c2(H2O) Dc1(CO)c2(CO)5将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g) 2HI(g)H2(g)I2(g)达到平衡时，c(H2)0.5 mol/L，c(HI)4 mol/L，则此温度下反应的平衡常数为()A9 B16 C20 D256X、Y、Z三种气体，取X和Y按11的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为32，则Y的转化率最接近于()A33% B40% C50% D65%7一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是()A16.7% B20.0% C80.0% D83.3%第4课时等效平衡1等效平衡等效平衡的含义：在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。在等效平衡中，还有一类特殊的平衡，不仅任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相同，而且相同组分的物质的量均相同，这类等效平衡又互称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。如：3H2(g)N2(g)高温、高压催化剂 2NH3(g)在下列四个容器A、B、C、D中均处于平衡状态，各组分物质的量分别为如下所示：A3 mol N2,1 mol H2,2 mol NH3B1.5 mol N2,0.5 mol H2,1 mol NH3C3 mol N2,1 mol H2,0 mol NH3D0 mol N2,0 mol H2,2 mol NH3若A、B两容器T、p相同，则A、B两平衡互为等效平衡。若C、D两容器T、V相同，则C、D两平衡互为同一平衡。2建立等效平衡的条件对于一定条件下的某一可逆反应，无论从正反应开始还是从逆反应开始，都能达到平衡状态。在其他条件不变的情况下，若要达到相同的平衡状态，主要取决于起始时反应物和生成物的配比。特别提醒恒温恒压下或恒温恒容下，对于同一可逆反应，若两初始状态有相同的物料关系，则达到化学平衡后两平衡等效且实为同一平衡。此处的相同是指广义的相同，即只要通过可逆反应的化