高中化学 2.3 化学平衡（第1课时）课堂探究素材 新人教版选修4（通用）

化学平衡课堂探究探究一 化学平衡状态问题导引已知在一定条件下发生可逆反应2SO2O22SO3。在密闭容器中先通入2 mol的SO2和1 mol的O2，从开始反应至反应到达平衡的这段时间，反应速率与时间的图像如右图：1反应刚开始时，逆反应速率为什么为0，然后逐渐增大？提示：反应刚开始时：生成物的浓度为0，逆反应速率为0。反应过程中：生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。2反应过程中，正反应速率为什么逐渐减小？提示：反应刚开始时：反应物浓度最大，正反应速率最大。反应过程中：反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小。3一定时间后，反应会出现什么情况？提示：一定时间后，必然出现：正反应速率逆反应速率。名师精讲对化学平衡状态的正确理解(1)前提是“一定条件下的可逆反应”。(2)实质是“正反应速率和逆反应速率相等”。(3)特征是“反应混合物中各组分的含量保持不变”。v(正)v(逆)0，是动态平衡。(4)一定条件是指所处的外界状况：等温、等压或等温、等容等。(5)化学平衡状态是可逆反应的最大限度。【例题1】 在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是()A开始反应时，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，最后减小为零C随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定D随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定解析：随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，后保持恒定，但最后不可能减小为零。答案：B变式训练1 14CO2与碳在高温条件下发生反应：14CO2C2CO，达到平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有()A14CO2 B14CO2、14COC14CO2、14CO、14C D14CO解析：14CO2与C反应生成14CO的同时，逆反应14CO的分解也在进行，故平衡时混合物中含14C的粒子有：14CO2、14CO、14C。答案：C探究二 化学平衡状态的判断问题导引判断可逆反应N23H22NH3在某一时刻反应是否达到平衡状态。1若v正(N2)v逆(NH3)，此时反应是否达平衡状态？3v正(N2)v正(H2)呢？提示：第一种情况不是平衡状态。因为对于同一反应用不同反应物表示反应速率时，反应速率与方程式中的各物质的化学计量数成正比。v正(N2)v逆(NH3)时，正、逆反应速率并不相等，而是正反应速率大于逆反应速率。平衡时应为2v正(N2)v逆(NH3)。第二种情况也不是平衡状态。因为N2和H2都是反应物，在反应的任何时段都会有3v正(N2)v正(H2)。若是3v正(N2)v逆(H2)，才是平衡状态。2若NH3的体积分数不再发生变化，此时反应是否达到平衡状态？提示：已达到平衡状态。3若反应体系的压强不再发生变化，此时反应是否达到平衡状态？对于反应H2I22HI呢？提示：对反应N23H22NH3，反应发生时气体体积发生变化，当体系的压强不再发生变化时，各组分含量不再发生变化，已达平衡状态；而对于反应H2I22HI，反应前后气体体积不变，压强始终不变，所以当体系的压强不再发生变化时，无法确定该反应是否已达到平衡状态。4若混合气体的平均相对分子质量不再发生变化，此时反应是否达到平衡状态？对于反应H2I22HI呢？提示：对反应N23H22NH3，若混合气体的平均相对分子质量不再发生变化，则已达平衡状态；而对于反应H2I22HI，若混合气体的平均相对分子质量不再发生变化，则无法确定是否已达到平衡状态。名师精讲判断可逆反应是否达到平衡状态的方法(1)直接判断法正反应速率逆反应速率0。同一物质的消耗速率与生成速率相等。各组分的浓度保持不变。(2)间接判断法各组分的百分含量保持不变。各组分的物质的量保持不变。各气体的体积不随时间的改变而改变。(3)以反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)为例来说明混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量、质量或物质的量分数、质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A，即v(正)v(逆)平衡在单位时间内消耗了n mol B的同时也消耗了p mol C，即v(正)v(逆)平衡v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，v(正)不一定等于v(逆)(平衡与否该式都成立)不一定平衡在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D，均指v(逆)不一定平衡压强mnpq时，总压强一定(其他条件一定)平衡mnpq时，总压强一定(其他条件一定)不一定平衡混合气体的平均相对分子质量()一定，当mnpq时()平衡一定，但mnpq时不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时(其他不变)平衡气体的密度()密度一定()不一定平衡颜色反应体系内有有色物质时，颜色稳定不变平衡【例题2】 (双选)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)。此反应达到化学平衡的标志是()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单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z解析：本题通过简单的定量及定性分析来考查化学反应达到限度的知识，即化学平衡状态的标志和判断的方法。对于选项A，因该反应两边气体分子数不等，容器内压强不随时间变化，意味着各物质的物质的量不再变化；选项B恰恰表示了化学平衡时各组成成分的浓度不再变化的情况；判断选项C的正误可假设开始投入2 mol X、4 mol Y进行反应，当有1 mol X和2 mol Y反应生成2 mol Z时，X、Y、Z的浓度之比为122，但并不一定是达到限度时的状态；选项D中消耗X与生成Z均为正反应速率，没有表达正、逆反应速率的关系。答案：AB方法技巧 解答时可依据化学平衡的特征进行判断。要知道根据哪些物理量可以判断平衡。若平衡状态时某量不变，化学反应进行时该量也不变，则无法根据该量判定平衡状态。变式训练2一定条件下，下列方法能证明可逆反应：N23H22NH3，一定达到平衡状态的是_。单位时间内消耗n mol N2的同时生成2n mol NH3；三个HH键断裂的同时有六个NH键断裂；N2的体积分数与NH3的相等；v(N2)v(H2)v(NH3)132；c(N2)c(H2)c(NH3)132；温度和体积一定时，N2的浓度不再变化；混合气体的总物质的量不再变化；v正(N2)v逆(NH3)。解析：解题时注意化学平衡的实质是正、逆反应速率相等，要仔细分析各项叙述中的反应速率。表示同一方向的反应速率，不能表示v(正)v(逆)，不正确。表示v(正)v(逆)，反应达到平衡，正确。平衡时各组分的百分含量保持不变，并不一定相等，不正确。是指单向反应速率，不正确。平衡时各组分的浓度保持不变，而不一定有固定的比例，不正确。平衡时，各组分的浓度保持不变，正确。此反应是气体反应物化学计量数之和与气体生成物化学计量数之和不相等的